Des chercheurs en optique de l'Université du Queensland et de Nokia Bell Labs aux États-Unis ont développé une nouvelle technique pour démontrer l'inversion temporelle des ondes optiques, qui pourrait transformer les domaines de l'imagerie biomédicale avancée et des télécommunications.

L'inversion temporelle des ondes en physique ne signifie pas retourner dans le futur; il décrit un type spécial d'onde qui peut retracer un chemin vers l'arrière à travers un objet, comme si je regardais un film de l'onde voyageuse, joué à l'envers.

Dr Mickael Mounaix et Dr Joel Carpenter de l'UQ, avec l'équipe du Dr Nick Fontaine chez Nokia Bell Labs, sont les premiers à démontrer cette inversion temporelle des ondes optiques, en utilisant un nouveau dispositif qu'ils ont développé qui permet un contrôle 3D complet de la lumière à travers une fibre optique.

"Imaginez lancer une courte impulsion de lumière à partir d'un petit point à travers un matériau de diffusion, comme le brouillard, " a déclaré le Dr Mounaix.

"La lumière commence à un seul endroit dans l'espace et à un seul moment dans le temps, mais se disperse au fur et à mesure qu'elle traverse le brouillard et arrive de l'autre côté à de nombreux endroits différents à de nombreux moments différents.

"Nous avons trouvé un moyen de mesurer précisément où arrive toute cette lumière diffusée et à quel moment, puis créez une version "à l'envers" de cette lumière, et le renvoyer à travers le brouillard.

"Cette nouvelle onde lumineuse inversée retracera le processus de diffusion d'origine, comme si vous regardiez un film à l'envers, arrivant finalement à la source juste au moment où elle a commencé :une seule position à un seul moment dans le temps."

Le Dr Carpenter a dit que la version inversée du faisceau lumineux, connue sous le nom d'onde inversée dans le temps, était un objet 3-D d'aspect aléatoire, comme un petit nuage de lumière.

"Pour créer ce nuage léger, vous devez prendre une première boule de lumière volant dans le système, puis sculptez-le dans la structure 3D que vous voulez, " dit le Dr Carpenter.

"Cette sculpture doit avoir lieu sur des échelles de temps de milliers de milliardièmes de seconde, c'est donc trop rapide pour sculpter en utilisant des pièces mobiles ou des signaux électriques - pensez-y comme si vous tiriez une boule d'argile à grande vitesse à travers un appareil statique sans pièces mobiles, qui tranche la balle, détourne les morceaux, puis recombine les pièces pour produire une sculpture de sortie, le tout au fur et à mesure que l'argile s'envole sans jamais ralentir.

Le Dr Fontaine a déclaré qu'il n'existait aucun appareil capable de contrôler et de façonner entièrement un faisceau lumineux en 3D avant que l'équipe ne développe cette technique.

« Il est très important de contrôler la distribution de la lumière aussi précisément que possible pour de nombreuses applications, allant de l'imagerie au piégeage d'objets avec de la lumière, à créer des faisceaux laser très intenses, " dit le docteur Fontaine.

À l'aide du nouvel appareil, les chercheurs pourront mener des expériences qui étaient auparavant impossibles, mettre à l'épreuve des concepts théoriques dans de nombreux domaines.

Cette recherche a été publiée dans Communication Nature .