Les chercheurs ont généré une large gamme de couleurs à partir d'un seul laser après avoir découvert un nouveau processus permettant d'obtenir ce qu'on appelle la « génération de supercontinuum ».

La génération de supercontinuum se produit lorsqu'une lumière laser intense d'une couleur se propage dans un matériau, comme le verre, et s'élargit à un spectre de couleurs.

L'effet permet aux scientifiques de produire de la lumière à des couleurs adaptées à des applications particulières dans des secteurs tels que la bio-imagerie, communications optiques et études fondamentales des matériaux.

Jusqu'à maintenant, il y avait deux façons de créer un supercontinuum. Une fibre optique spéciale, environ 10% de la largeur d'un cheveu humain, pourrait être utilisé pour concentrer la lumière à une intensité très élevée, sur des longueurs de quelques mètres.

Alternativement, la lumière encore plus puissante d'un laser amplifié - du type inventé par les lauréats du prix Nobel 2019 Strickland et Mourou - pourrait être étroitement focalisée dans du verre ordinaire.

Ces approches traditionnelles présentent des inconvénients, associé soit à la taille, complexité et coût d'utilisation d'un laser à très haute énergie, ou avec l'alignement précis et fragile nécessaire pour forcer la lumière dans une fibre optique de seulement deux millièmes de millimètre de diamètre.

Les experts en photonique de Heriot-Watt ont démontré une nouvelle méthode qui combine le meilleur des deux mondes :un supercontinuum coloré à partir d'un matériau en vrac utilisant uniquement des lasers à énergie modérée. La percée a été rapportée dans la principale revue Optique .

Le professeur Derryck Reid de l'Institut de photonique et des sciences quantiques a déclaré :« Nous avons montré que la combinaison d'un simple laser avec un laser spécial, le cristal non linéaire peut créer directement un supercontinuum.

"Nous avons supprimé le besoin d'un laser haute puissance ou d'un couplage délicat de la lumière dans de minuscules fibres optiques.

« Il y a un mécanisme fondamentalement nouveau à l'œuvre ici :notre cristal de phosphure de gallium spécialement conçu crée un effet de cascade.

"Nous illuminons le cristal avec la lumière d'un laser infrarouge, dont une partie est convertie en lumière verte visible. Cela génère à son tour plus de lumière verte à une longueur d'onde légèrement plus longue, devenir le premier jaune, puis orange et allant jusqu'au rouge.

"Les bords les plus faibles de la lumière peuvent générer du vert à des longueurs d'onde de plus en plus longues. Cela n'a jamais été signalé auparavant."

Le professeur Reid et son équipe affirment que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si l'effet est spécifique au cristal spécial de phosphure de gallium qu'ils ont utilisé et s'il peut être encore amplifié.

Le professeur Reid a déclaré :« C'est vraiment prometteur. Nous pensons que nous pouvons élargir et intensifier le spectre de la lumière en optimisant les propriétés du cristal.

"Les supercontinuums visibles sont déjà largement utilisés en imagerie et spectroscopie des sciences de la vie, mais sont limités par les propriétés des fibres optiques spéciales. Notre nouvelle technique pourrait offrir une alternative pratique et compacte à ces sources lumineuses existantes.