Chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, Suède, présenter un micropeigne sur puce - basé sur deux microrésonateurs au lieu d'un. C'est une cohérence, dispositif réglable et reproductible avec une efficacité de conversion nette jusqu'à dix fois supérieure à l'état actuel de la technique. Crédit :Yen Strandqvist/Chalmers
De minuscules dispositifs photoniques pourraient être utilisés pour trouver de nouvelles exoplanètes, surveiller la santé, et rendre Internet plus économe en énergie. Chercheurs de l'Université de technologie Chalmers, Suède, présentent maintenant un micropeigne révolutionnaire qui pourrait rapprocher les applications avancées de la réalité.
Un micropeigne est un dispositif photonique capable de générer une myriade de fréquences optiques (couleurs) sur une minuscule cavité connue sous le nom de microrésonateur. Ces couleurs sont uniformément réparties de sorte que le micropeigne se comporte comme une « règle faite de lumière ». L'appareil peut être utilisé pour mesurer ou générer des fréquences avec une extrême précision.
Dans un article récent de la revue Photonique de la nature , huit chercheurs de Chalmers décrivent un nouveau type de micropeigne sur une puce, basé sur deux microrésonateurs. Le nouveau micropeigne est un ensemble cohérent, dispositif réglable et reproductible avec une efficacité de conversion nette jusqu'à 10 fois supérieure à l'état actuel de la technique.
"La raison pour laquelle les résultats sont importants est qu'ils représentent une combinaison unique de caractéristiques, en termes d'efficacité, fonctionnement à faible puissance, et un contrôle sans précédent dans le domaine, " dit Óskar Bjarki Helgason, un doctorat étudiant au Département de Microtechnique et Nanoscience à Chalmers, et premier auteur du nouvel article.
Les chercheurs de Chalmers ne sont pas les premiers à démontrer un micropeigne sur puce, mais ils ont développé une méthode qui surmonte plusieurs limitations bien connues dans le domaine. Le facteur clé est l'utilisation de deux cavités optiques, les microrésonateurs, au lieu d'une. Cette disposition donne des caractéristiques physiques uniques.
Placé sur une puce, le micropeigne nouvellement développé est si petit qu'il tiendrait sur l'extrémité d'un cheveu humain. Les écarts entre les dents du peigne sont très larges, ce qui ouvre de belles opportunités pour les chercheurs et les ingénieurs.
Le doctorant Óskar Bjarki Helgason démontre la puce et la configuration expérimentale pour générer le micropeigne qui change la donne. Crédit :Mia Halleröd Palmgren, Collage :Yen Strandqvist / Chalmers
Un large éventail d'applications potentielles
Étant donné que presque toutes les mesures peuvent être liées à la fréquence, les micropeignes offrent un large éventail d'applications potentielles. Ils pourraient, par exemple, diminuer radicalement la consommation d'énergie dans les systèmes de communication optique, des dizaines de lasers étant remplacés par un seul micropeigne à puce dans les interconnexions des centres de données. Ils pourraient également être utilisés dans le lidar pour les véhicules à conduite autonome, pour mesurer les distances.
Une autre application passionnante pour les microcombes est l'étalonnage des spectrographes utilisés dans les observatoires astronomiques consacrés à la découverte d'exoplanètes semblables à la Terre. Des horloges optiques extrêmement précises et des applications de surveillance de la santé pour téléphones portables sont d'autres possibilités. En analysant la composition de l'air expiré, les cliniciens pourraient potentiellement diagnostiquer des maladies à des stades plus précoces.
"Pour que la technologie soit pratique et trouve son utilisation en dehors du laboratoire, nous devons co-intégrer des éléments supplémentaires avec les microrésonateurs, tels que les lasers, modulateurs et électronique de commande. C'est un énorme défi qui nécessite peut-être cinq à 10 ans et un investissement dans la recherche en ingénierie. Mais je suis convaincu que cela arrivera, " dit Victor Torres Company, qui dirige le projet de recherche à Chalmers. Il continue:
« Les avancées et les applications les plus intéressantes sont celles que nous n'avons même pas encore conçues. Cela sera probablement rendu possible par la possibilité d'avoir plusieurs micropeignes sur la même puce. Que pourrions-nous réaliser avec des dizaines de micropeignes que nous ne pouvons pas faire avec un seul ?"
