La lumière se reflète dans un miroir, mais où se passe exactement cette réflexion ? Bien, ça dépend, Découverte de Martin van Exter et Corné Koks. Leurs calculs précis, Publié dans Optique Express , ont des applications dans la conception de cavités optiques pour les communications quantiques.

"Pour être honnête, de nombreux chercheurs ont été un peu négligents, " dit Martin van Exter, discuter des travaux antérieurs. "Nous avons pointé des i et croisé des t." Van Exter parle de réflecteurs de Bragg distribués (DBR), le type standard de miroir utilisé en physique. Ils sont constitués de couches de verre empilées avec des indices de réfraction alternés. Van Exter dit, "Ils fonctionnent très bien. En empilant juste assez de couches, vous pouvez atteindre jusqu'à 99,99 % de réflexion."

Mais une conséquence de l'utilisation du verre est que la lumière pénètre partiellement dans le miroir. Jusqu'où va cette pénétration ? Van Exter et Ph.D. l'étudiant Corné Koks a cherché à le savoir.

"Nous utilisons ces miroirs pour faire des cavités optiques. Deux petits miroirs en face l'un de l'autre, avec la lumière se reflétant dans les deux sens. De jolis petits miroirs, trop, " dit Van Exter. La distance entre les miroirs n'est que de 2 ou 3 micromètres, environ un 50e de l'épaisseur d'un cheveu. C'est seulement un peu plus grand que la longueur d'onde de la lumière. « Alors pour nous, peu importe jusqu'où la lumière pénètre dans le miroir."

Profondeur de pénétration

Koks et Van Exter ont effectué une analyse mathématique approfondie du comportement du rayonnement électromagnétique dans les DBR, et conclu qu'il existe trois profondeurs de pénétration différentes, selon ce que l'on veut mesurer.

La lumière dans une cavité peut être une onde électromagnétique stationnaire, avec des nœuds (où l'amplitude est nulle) et des ventres (où l'amplitude est maximale). Le point dans le miroir où se trouve le nœud a été surnommé la profondeur de pénétration de phase par Van Exter et Koks. "Cette profondeur de pénétration n'est pas très profonde, généralement presque à la surface du miroir, " dit Van Exter. "Cela vaut pour la lumière d'une longueur d'onde. Mais parfois, vous n'utilisez pas une seule longueur d'onde, mais un pouls. Lorsque vous calculez à quelle vitesse cette impulsion revient, et donc de quelle profondeur, la profondeur de pénétration s'avère plus grande. Cette, nous appelons la profondeur de pénétration de fréquence. » À côté de cela, les physiciens ont défini une troisième profondeur de pénétration modale, applicable pour un faisceau de lumière fortement focalisé.

Des calculs bâclés

La conclusion est qu'il existe trois profondeurs de pénétration différentes. Le choix de celui à utiliser dépend exactement de ce que vous voulez mesurer. "Ce ne sont pas des changements révolutionnaires, " dit Van Exter, "Mais nous montrons cela pour la première fois, et nous notons que les physiciens sont souvent négligents lors du calcul de leurs configurations optiques. »

Les différences sont importantes pour les cavités optiques réalisées par le groupe de recherche de Van Exter. Ceux-ci peuvent éventuellement être utilisés pour la communication quantique à l'avenir. Van Exter dit :" L'un des Saint Graal est de transférer l'état quantique d'un photon à un seul atome ou molécule, ou vice versa. Vous pourrez peut-être le faire en réfléchissant la lumière dans les deux sens dans une cavité optique contenant un atome. Mais alors vous devez être capable de calculer la taille exacte de votre cavité, et donc la profondeur de votre miroir."