Crédit :Suus van den Akker
Des chercheurs de l'institut FOM AMOLF et de l'Université du Texas à Austin ont créé une rue à sens unique compacte pour la lumière. C'est remarquable car les ondes lumineuses peuvent généralement se déplacer dans les deux sens à l'intérieur d'un matériau. Les puces optiques pourraient bénéficier de la nouvelle fonctionnalité, car il permet une nouvelle façon d'acheminer les données encodées dans les signaux lumineux.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Communication Nature le 29 novembre.
Comment ça marche?
Bien que l'effet ne soit généralement pas perceptible, la lumière qui frappe un objet exerce une petite force, « poussant » légèrement l'objet qu'il éclaire. Dans certains cas, la lumière peut même faire bouger un petit objet. Les chercheurs ont utilisé ce fait pour créer une rue à sens unique pour la lumière. Ils y sont parvenus en piégeant temporairement la lumière qui traverse une fibre optique dans un anneau parfaitement formé d'un diamètre inférieur à celui d'un cheveu humain. Dans un tel anneau, la lumière peut facilement circuler 100, 000 fois, ce qui renforce considérablement la force qu'il exerce sur les parois. Par conséquent, l'anneau s'élargit légèrement. Les chercheurs ont ensuite introduit une deuxième onde lumineuse avec une couleur légèrement différente de la première. En raison de l'interférence des deux ondes lumineuses, l'anneau vibre, mais seulement si les deux ondes traversent l'anneau dans la même direction. Le système étant conçu de telle sorte que la fibre optique ne laisse passer la lumière que si l'anneau vibre, la lumière provenant de la direction opposée est bloquée.
A l'aide d'une fibre optique (violet), les chercheurs ont réussi à piéger la lumière dans un anneau. Lorsque deux couleurs différentes (rouge et vert clair) se mettent à circuler dans le même sens dans l'anneau, puis l'anneau se met à vibrer. À la suite de cela, la lumière est autorisée à passer. Comme la lumière vert foncé se déplaçant dans la direction opposée ne fait pas vibrer l'anneau, la lumière dans cette direction est bloquée. Crédit :Recherche Fondamentale sur la Matière (FOM)
Application
Les principes démontrés pourraient être très importants pour garantir que la lumière se déplace dans la bonne direction dans les puces optiques. Les données actuelles sont déjà largement transportées sous forme de lumière. Le traitement de l'information dans des circuits optiques sur puces présente des avantages majeurs par rapport aux alternatives électroniques, d'autant plus que la lumière consomme beaucoup moins d'énergie. Cependant, un composant manquant sur ces puces optiques à ce jour a été un isolateur optique :un composant qui permet aux ondes de passer dans une direction, mais bloque les vagues dans l'autre sens, contrôlant ainsi le transport des signaux. L'expérience démontre un prototype d'isolateur très compact, qui peut également être activé et désactivé activement à l'aide de la lumière.
Théorie et recherche de suivi
Les chercheurs ont traduit les observations de laboratoire en une théorie générale de « l'isolement optomécanique ». Cette théorie décrit et prédit que la mise en œuvre du trafic à sens unique sera possible dans un large éventail de systèmes différents. Cela inclut des systèmes qui permettent un traitement encore plus rapide des signaux optiques. Par ailleurs, les chercheurs démontrent que l'isolateur pourrait également fonctionner pour les ondes radio, ce qui pourrait rendre possible son application dans les futurs ordinateurs quantiques.
