Maintenant, Kanté, Bahari et ses collègues ont introduit un moyen de créer des cavités laser de formes arbitraires sans modifier leurs propriétés.

Ils ont créé une structure constituée de deux cristaux photoniques, l'un entourant le périmètre de l'autre. Le cristal à l'intérieur est fabriqué à partir des mêmes matériaux que le cristal qui l'entoure, mais ils sont ce qu'on appelle topologiquement différents - ils peuvent être décrits comme ayant un nombre différent de trous, comme un bagel (un trou) contre un bretzel (trois trous). Les cristaux présentent également une propriété dans laquelle ils peuvent tous deux conduire la même longueur d'onde de la lumière à l'extérieur tout en agissant comme des isolants à l'intérieur. En assemblant ces cristaux, les chercheurs ont créé une cavité dans laquelle les ondes lumineuses peuvent se propager à l'interface entre les cristaux.

Les chercheurs appellent cela une cavité topologique. Ce n'est pas un espace, mais la frontière où se rencontrent deux matériaux topologiquement différents, fit remarquer Kanté. Cette cavité peut être de n'importe quelle forme :triangle, carré, une boucle aux bords dentelés et la lumière peut circuler dans cette forme sans se disperser.

Pour démontrer la capacité laser de leur appareil, les chercheurs ont d'abord couplé un guide d'ondes à la cavité. Ensuite, ils ont alimenté les cristaux avec la lumière d'un laser à haute puissance et appliqué un champ magnétique. A l'aide d'une caméra infrarouge, ils ont observé leur appareil émettant un faisceau laser de fréquence inférieure à 1,55 micromètre, une longueur d'onde commune pour les télécommunications.

Une autre caractéristique remarquable est que cet appareil dispose d'un mode laser non réciproque, ce qui signifie que le faisceau laser ne peut voyager que dans un sens. Ce n'est pas le cas de la plupart des lasers existants, qui nécessitent qu'un dispositif appelé isolateur soit placé devant la source et empêche le faisceau laser de rentrer et potentiellement de détruire la cavité. Les isolateurs sont généralement de gros appareils et le nouveau travail peut donc éliminer leur besoin à l'avenir, dit Kanté.

« Cette nouveauté nous permet de réaliser un laser auto-protégé, " a déclaré Bahari.

Avancer, l'équipe espère créer un appareil électrique, ce qui le rendrait plus pratique. Kanté envisage également d'approfondir l'exploration de la physique fondamentale des cavités topologiques. Il s'intéresse particulièrement à l'étude de la densité de telles cavités pouvant être emballées sur une puce. Ces études pourraient être importantes pour le traitement de l'information quantique et pourraient surmonter les limites fondamentales d'efficacité des systèmes actuels, il a dit.