L'installation laser LLNL Jupiter a été utilisée pour obtenir une lumière lente et rapide à l'intérieur des plasmas, démontrant ainsi la capacité d'adapter l'indice de réfraction d'un système laser-plasma. Crédit :Laboratoire national Lawrence Livermore
Lumière lente et rapide, ou de grands changements dans la vitesse de groupe de la lumière, ont été observés dans une gamme de supports optiques, mais le contrôle fin de l'indice de réfraction nécessaire pour induire un effet observable n'a pas été réalisé dans un plasma.
Dans un article publié en Lettres d'examen physique , des scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et du Laboratory for Laser Energetics (LLE), décrire comment un système laser-plasma peut être réglé pour produire des changements importants et mesurables dans la vitesse de groupe de la lumière.
Clément Goyon, auteur principal de l'article intitulé "Slow and Fast Light in Plasma Using Optical Wave Mixing, " a déclaré que l'équipe a obtenu une lumière à la fois lente et rapide à l'intérieur des plasmas, démontrant ainsi la capacité d'adapter l'indice de réfraction d'un système laser-plasma.
"La lumière lente et rapide est la pointe de l'iceberg. La communauté a amélioré sa compréhension des propriétés optiques du plasma non linéaire au cours des dernières décennies, ", a-t-il déclaré. "Être capable de prédire et d'utiliser les propriétés du plasma à notre avantage est essentiel pour les expériences laser à haute énergie en physique à haute densité d'énergie et en fusion par confinement inertiel."
Goyon explique que le transfert d'énergie du faisceau croisé utilisé sur le National Ignition Facility repose sur la prédiction correcte des propriétés optiques non linéaires du plasma à l'aide de la théorie linéaire. En outre, des remplacements à base de plasma pour une gamme de composants optiques standard permettraient la manipulation de la lumière à des fluences extrêmes.
Cette image représente le schéma de l'expérience où les faisceaux de la sonde et de la pompe interagissent dans un plasma formé par la pompe. Crédit :Laboratoire national Lawrence Livermore
L'expérience a été menée au Jupiter Laser Facility, où un faisceau pompe énergétique et un faisceau sonde à basse énergie se croisaient à l'intérieur d'un plasma He/H. En réglant la différence de longueur d'onde entre les deux faisceaux, l'équipe a pu changer la vitesse du groupe de lumière pulsée de 0,995c à 0,12c et -0,34c (c est égal à la vitesse de la lumière dans le vide, ou environ 300, 000 kilomètres par seconde).
Pierre Michel, dont le groupe a aidé à financer le projet, a déclaré que les interactions laser-plasma sont notoirement difficiles à contrôler et à prévoir.
"Toutefois, en démontrant la lumière lente et rapide dans les plasmas, Je pense que nous avons atteint un nouveau tremplin pour les applications des plasmas comme support optique pour les lasers de haute puissance, en reproduisant l'une des réalisations les plus déconcertantes et délicates de l'optique non linéaire moderne utilisant le plasma, ", a-t-il déclaré. "Cela contribue à faire avancer les arguments en faveur de l'utilisation du plasma comme support dans la conception des futures générations de lasers à haute puissance."
