une, Coupe schématique d'une fibre "type panda". Deux tiges de contrainte induisent une contrainte dans la fibre, et faire la distinction entre la propagation dans les axes « lents » et « rapides ». b, Profil de déplacement de matière d'une onde acoustique supportée par la section transversale de la fibre de panda. c, Mesure et calculs du spectre des ondes acoustiques induites par la lumière dans la fibre de panda. Les ondes acoustiques sont stimulées par une paire de tonalités optiques :l'une polarisée selon l'axe rapide et l'autre selon l'axe lent. ré, Commutation des ondes de la sonde optique entre les axes rapides et lents. La commutation de polarisation peut être induite à des longueurs d'onde spécifiques (axe horizontal), par des ondes acoustiques de fréquences spécifiques (axe vertical). L'effet de commutation est non réciproque :il a lieu pour un sens de propagation de l'onde de sonde optique le long de la fibre, mais pas pour l'inverse. Crédit :Gil Bashan, Hilel Hagai Diamandi, Yossef Londres, Kavita Sharma, Keren Shemer, Elad Zehavi et Avi Zadok
L'ère d'Internet dans laquelle nous vivons dépend entièrement du transfert de grandes quantités d'informations via des fibres optiques. Les fibres optiques sont littéralement partout. En réalité, la longueur totale des fibres optiques installées sur notre planète est suffisante pour atteindre la planète Uranus et revenir. Cependant, le transfert d'informations d'un point A à un point B ne suffit pas. Les informations que nous envoyons et recevons doivent également être traitées. Les ondes lumineuses jouent un rôle de plus en plus important dans la réalisation de cette tâche.
En outre, les fibres optiques peuvent faire plus pour nous que simplement relayer des informations :elles constituent une plate-forme de détection exceptionnelle. Les fibres optiques prennent en charge les mesures à grande distance, sont simplement installés à l'intérieur des structures, et conviennent aux environnements dangereux. Les fibres optiques prennent également en charge la cartographie spatialement distribuée, dans lequel chaque section sert de nœud indépendant d'un réseau sensoriel. Dans les tâches de traitement du signal et de détection, le fonctionnement des fibres optiques peut être grandement facilité par un autre facteur qui peut surprendre :les ultrasons.
Prof. Avi Zadok de la Faculté d'Ingénierie de l'Université Bar-Ilan, Israël, explique que « nous sommes habitués à considérer la propagation de la lumière et des ultrasons comme deux domaines distincts. Cependant, ce serait une simplification excessive. La propagation de la lumière le long d'une fibre, par exemple, peut exciter des ondes élastiques ultrasonores. À la fois, les mêmes ondes ultrasonores affectent et diffusent la lumière. » Une telle interrelation va au-delà d'un exercice académique, Le professeur Zadok continue. « Les ondes ultrasonores peuvent améliorer le travail des fibres optiques. Elles peuvent nous aider à sélectionner des informations spécifiques appartenant à des utilisateurs spécifiques. Elles peuvent également effectuer des mesures de détection au-delà des limites de la fibre elle-même, là où la lumière n'atteint pas. » La formulation et l'emploi d'une telle interaction entre les ondes lumineuses et sonores a donc beaucoup de conséquences potentielles.
Dans un article publié récemment dans Lumière :science et applications , une équipe de chercheurs du groupe du professeur Zadok analyse et mesure l'interaction de la lumière et des ultrasons dans une classe de fibres particulièrement intéressante. Le doctorant Gil Bashan explique que « les fibres optiques les plus courantes sont appelées fibres monomodes. Dans celles-ci, les possibilités d'adapter l'interaction entre la lumière et les ultrasons sont plutôt limitées. Dans cette étude, nous nous sommes tournés vers des fibres appelées maintien de polarisation, ou des fibres PM. De telles fibres sont encore facilement disponibles et utilisées à très grande échelle, il n'y a donc aucune difficulté à y accéder. Cependant, ils nous donnent plus d'options pour jouer avec."
Le facteur clé des fibres PM est que le like peut se propager de deux manières différentes. Bashan dit que "la lumière polarisée dans le sens vertical à l'intérieur de la fibre prend une certaine vitesse, cependant la lumière qui est polarisée dans la direction horizontale en prend une autre. Cette propriété des fibres PM n'était pas destinée à faciliter les ultrasons. Néanmoins, nous le trouvons très intéressant et utile pour nos besoins. Lorsque la lumière peut être "rapide" ou "lente" le long de la fibre PM, nous avons plus d'options à choisir, et une plus grande liberté de concevoir et d'utiliser l'interaction de la lumière et des ultrasons."
Un résultat particulièrement intéressant est la suppression de la symétrie entre les directions de propagation. Un autre étudiant Hagai Diamandi explique que « dans des conditions standard, la lumière doit se propager de la même manière soit de gauche à droite, ou de droite à gauche. La physique ne connaît aucune différence. Les ondes ultrasonores supportées par les fibres PM sont capables de changer cela. Une fois introduit, ils peuvent conduire à la non-réciprocité. La lumière dans une direction est commutée entre les états vertical et horizontal, mais cela ne se produit pas dans le sens opposé de la propagation. » La propagation non réciproque est fondamentalement intrigante, mais ils peuvent également aider dans les réseaux de capteurs avancés, comme expliqué dans. Diamandi conclut qu'"il y a eu des rapports brillants sur la propagation non réciproque de la lumière due aux ultrasons auparavant. Cependant, les démonstrations précédentes nécessitaient des fibres spécialisées ou des circuits photoniques fabriqués sur mesure dans les laboratoires de recherche. Ces fibres PM sortent du commerce ."
