Une équipe de chercheurs de l'Université de St Andrews a réalisé une percée dans la mesure des lasers qui pourrait révolutionner l'avenir des communications par fibre optique.

La nouvelle recherche, Publié dans Lettres d'optique (mercredi 6 mars), révèle que l'équipe de scientifiques a développé un appareil peu coûteux et très sensible capable de mesurer la longueur d'onde de la lumière avec une précision sans précédent.

Le développement de l'ondemètre stimulera la technologie de détection optique et quantique, améliorer les performances des capteurs de nouvelle génération et la capacité de transport d'informations des réseaux de communication à fibres optiques.

Dirigé par le professeur Kishan Dholakia de l'École de physique et d'astronomie, l'équipe a fait passer la lumière laser à travers une courte longueur de fibre optique, la largeur d'un cheveu humain, qui brouille la lumière dans un motif granuleux connu sous le nom de « speckle ».

Ce modèle est mieux connu sous le nom de « neige » floue que l'on voit sur les téléviseurs analogiques défectueux. Normalement, les scientifiques et les ingénieurs travaillent dur pour supprimer ou minimiser son effet. Cependant, la forme du speckle change avec la longueur d'onde (ou la couleur) du laser et peut être enregistrée sur un appareil photo numérique.

La lumière peut être considérée comme une vague. Le cycle de répétition de la vague, la longueur d'onde, est crucial pour toutes les études utilisant la lumière. L'équipe a utilisé cette approche pour mesurer la longueur d'onde avec la précision d'un attomètre. C'est environ un millième de la taille d'un électron individuel et 100 fois plus précis que précédemment démontré. Pour le contexte, la mesure de si petits changements dans la longueur d'onde du laser équivaut à mesurer la longueur d'un terrain de football avec une précision équivalente à la taille d'un atome.

Les ondemètres sont utilisés dans de nombreux domaines scientifiques pour identifier la longueur d'onde de la lumière. Tous les atomes et molécules absorbent la lumière à des longueurs d'onde laser très précises, ainsi, la capacité d'identifier et de manipuler la longueur d'onde à haute résolution est importante dans divers domaines allant du refroidissement d'atomes individuels à des températures plus froides que les profondeurs de l'espace extra-atmosphérique, à l'identification d'échantillons biologiques et chimiques. La capacité de faire la distinction entre différentes longueurs d'onde de lumière permet également d'envoyer davantage d'informations via des réseaux de communication à fibre optique en codant différents canaux de données avec différentes longueurs d'onde.

Les ondemètres conventionnels analysent les changements de longueur d'onde à l'aide composants optiques de haute précision. Les instruments les moins chers utilisés dans la plupart des recherches quotidiennes coûtent des dizaines de milliers de livres. En revanche, l'ondemètre de St Andrews se compose de seulement 20 cm de fibre optique et d'une caméra. À l'avenir, il pourrait être encore plus petit.

Le Dr Kishan Dholakia a expliqué :« Le principe de l'ondemètre peut être facilement démontré à la maison. Si vous faites briller un pointeur laser sur une surface rugueuse comme un mur peint, ou à travers un matériau semi-transparent comme du scotch dépoli, le laser se brouille dans le motif moucheté granuleux. Si vous déplacez le laser, ou modifier l'une de ses propriétés, le modèle exact que vous voyez changera radicalement. C'est cette sensibilité au changement qui fait du speckle un bon choix pour mesurer la longueur d'onde."

Dr Graham Bruce, également de l'École de physique et d'astronomie et auteur principal de l'article, a déclaré:"Il y a actuellement des investissements majeurs au Royaume-Uni et dans le monde dans le développement d'une nouvelle génération de technologies optiques et quantiques, qui promettent de révolutionner la façon dont nous mesurons le monde qui nous entoure, les façons dont nous communiquons et la façon dont nous sécurisons nos informations numériques. Les lasers et la façon dont nous mesurons et contrôlons leurs propriétés sont au cœur de ce développement, et nous pensons que notre approche de la mesure de la longueur d'onde aura un rôle important à jouer."

Dans le futur, l'équipe espère démontrer l'utilisation des applications de la technologie quantique dans l'espace et sur Terre, ainsi que pour mesurer la diffusion de la lumière pour les études biomédicales dans un nouveau, moyen peu coûteux.