Dans une approche innovante de contrôle des éclairs laser ultracourts, des chercheurs des universités de Bayreuth et de Constance utilisent la physique des solitons et deux peignes d'impulsions dans un seul laser. La méthode a le potentiel d'accélérer et de simplifier considérablement les applications laser.
Traditionnellement, l'espacement des impulsions des lasers est défini en divisant chaque impulsion en deux impulsions et en les retardant sur différentes distances réglables mécaniquement. Alternativement, deux sources laser avec des périodes orbitales légèrement différentes (« peignes doubles ») sont utilisées pour générer des retards de déplacement rapides à partir de la superposition des deux peignes d'impulsions.
La méthode purement optique démontrée par le professeur Georg Herink, chef du groupe "Physique expérimentale VIII – Dynamique ultrarapide" à l'Université de Bayreuth et sa doctorante Julia A. Lang en coopération avec le professeur Alfred Leitenstorfer et Sarah R. Hutter de l'Université de Constance repose sur deux peignes à impulsions au sein d'un seul laser. Il permet des séquences d'impulsions extrêmement rapides et réglables de manière flexible.
En même temps, cela peut être mis en œuvre dans des sources lumineuses très compactes à base de fibre de verre. En fusionnant temporellement les deux peignes d'impulsions à l'extérieur du laser, les chercheurs obtiennent des modèles d'impulsions qui peuvent être définis avec des délais arbitraires selon les besoins.
Les chercheurs utilisent une astuce :au lieu de l’habituelle impulsion lumineuse unique, deux impulsions circulent dans le laser. "Il y a juste assez de temps entre les deux impulsions pour appliquer une seule" perturbation "en utilisant un commutateur optique rapide à l'intérieur du laser", explique Lang, premier auteur de l'étude. "En utilisant la physique du laser, cette 'modulation intracavité' provoque une modification de la vitesse des impulsions et décale ainsi les deux impulsions l'une par rapport à l'autre dans le temps."
La source laser à base de fibre de verre a été construite par Hutter et Leitenstorfer de l'Université de Constance. Grâce à une méthode spéciale de mesure en temps réel, les chercheurs de Bayreuth peuvent désormais observer avec précision comment les courtes impulsions lumineuses, appelées solitons, se déplacent lorsque des influences extérieures agissent sur elles. Cette interférométrie spectrale en temps réel permet de mesurer avec précision la distance entre chaque paire d'impulsions, plus de 10 millions de fois par seconde.
"Nous montrons que nous pouvons ajuster le timing extrêmement rapidement sur une large plage et obtenir des formes de mouvement librement programmables", explique Herink. La recherche maintenant présentée dans Science Advances présente une approche innovante du contrôle des solitons et, en plus de nouvelles connaissances sur la physique des solitons, ouvre des possibilités pour des applications particulièrement rapides et efficaces d'impulsions laser ultracourtes.
Plus d'informations : Julia A. Lang et al, Contrôle du mouvement du soliton à double peigne intracavité dans un laser à fibre unique, Science Advances (2024). DOI :10.1126/sciadv.adk2290
Informations sur le journal : Progrès scientifiques
Fourni par l'Université de Bayreuth
