Une équipe de scientifiques de l’Université de Rostock a mis au point un procédé révolutionnaire qui pourrait rendre les matériaux artificiels transparents ou même complètement invisibles sur commande. En partenariat avec des chercheurs de l’Université technologique de Vienne, l’équipe a mis au point une méthode entièrement nouvelle pour concevoir des matériaux artificiels capables de transporter des signaux lumineux sans distorsion grâce à des flux d’énergie contrôlés avec précision. Dans la science-fiction, comme dans la cape d’invisibilité de Harry Potter, rendre n’importe quoi invisible est un trope récurrent. L’idée peut paraître sympathique, mais si elle apparaît si souvent dans les histoires, c’est parce qu’il s’agirait d’une technologie extrêmement précieuse.
Il y a des applications évidentes pour l’espionnage et l’armée, mais pas seulement. Étant donné sa grande utilité, il n’est pas surprenant que les scientifiques et les ingénieurs travaillent sur cette technologie depuis un certain temps.
Tout se résume à manipuler correctement la lumière. Ce qui est encore plus étonnant, c’est que les avancées dans ce domaine peuvent améliorer les capteurs, les télécommunications, le cryptage et une variété d’autres technologies.
Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique
Décrivant le “point de départ” du processus, les auteurs ont déclaré qu’ils ont pris en considération un faisceau qui est projeté dans un réseau maillé optique inhomogène. Le faisceau de sortie peut développer des changements de haute intensité et diverger de manière significative de sa forme initiale à la sortie en raison de la diffraction, de la diffusion et de l’absorption dans le milieu.
Le professeur Alexander Szameit de l’Institut de physique de l’Université de Rostock a déclaré que la lumière se disperse lorsqu’elle traverse un milieu inhomogène. Cet effet transforme rapidement un faisceau compact et dirigé en un rayonnement diffus, et est reconnaissable aussi bien dans les nuages d’été que dans le brouillard d’automne.
Le mouvement de l’énergie, ou plus exactement l’amplification et l’atténuation de la lumière, est décrit par le deuxième attribut, connu dans le domaine de la photonique sous le nom de non-hermiticité. Intuitivement, les conséquences qui en découlent peuvent sembler indésirables – l’atténuation d’un faisceau lumineux due à l’absorption, par exemple, semblerait très préjudiciable à l’objectif d’augmenter la transmission du signal. Les effets non hermitiens, en revanche, sont devenus une partie importante de l’optique moderne, et tout un domaine de recherche est consacré à l’exploitation de l’interaction complexe des pertes et de l’amplification pour de nouvelles fonctionnalités.
Pour combattre tout début de dégradation, il devient possible d’amplifier ou d’amortir délibérément certaines composantes d’un faisceau de lumière à un niveau infime. Les qualités de diffusion de la lumière de la nébuleuse pourraient être entièrement atténuées afin de rester dans l’image. Dans leurs études, les chercheurs ont été en mesure de générer et de surveiller les interactions de signaux lumineux minuscules avec leurs matériaux actifs nouvellement conçus dans des réseaux de fibres optiques d’un kilomètre de long.
La transparence induite n’est qu’une des nombreuses possibilités qu’ouvrent ces découvertes. La prévention de la diffusion est insuffisante pour qu’un objet puisse réellement disparaître. Au contraire, les ondes lumineuses doivent émerger de derrière lui sans être perturbées. Cependant, même dans le vide spatial, la diffraction seule garantit que chaque signal changera de forme.
Les résultats présentés dans cet article marquent un tournant dans la recherche en photonique non-hermitienne, ouvrant la voie à de nouvelles approches pour le réglage fin actif de systèmes optiques sensibles, tels que les capteurs médicaux. Le cryptage optique et la transmission sécurisée des données, ainsi que la création de matériaux artificiels adaptables aux propriétés spécifiques, sont d’autres applications possibles.
