Des scientifiques construisent un faisceau tracteur optique “longue distance”.

Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Vladlen Shvedov du Centre de physique des lasers de l’Université nationale australienne à Canberra, en Australie, a construit ce qu’elle considère comme le premier faisceau tracteur optique à longue distance.

Des scientifiques de l’Université nationale australienne ajustent le faisceau laser creux. Crédit photo : Stuart Hay.

“La démonstration d’un faisceau laser à grande échelle comme celui-ci est une sorte de saint Graal pour les physiciens du laser”, a déclaré le professeur Wieslaw Krolikowski du Centre de physique laser et de l’Université Texas A&M au Qatar, Doha, qui est l’auteur principal d’un article publié dans le journal. Nature Photonics.

La technique de l’équipe ne nécessite qu’un seul faisceau laser.

Le faisceau peut déplacer des particules d’un cinquième de millimètre de diamètre sur une distance allant jusqu’à 20 cm, soit environ 100 fois plus loin que les expériences précédentes.

Il pourrait être utilisé dans le contrôle de la pollution atmosphérique ou pour la récupération de particules minuscules, délicates ou dangereuses pour l’échantillonnage.

“Comme les lasers conservent la qualité de leur faisceau sur de si longues distances, cela pourrait fonctionner sur des mètres. Notre laboratoire n’était tout simplement pas assez grand pour le montrer”, a déclaré le Dr Shvedov.

Contrairement aux techniques précédentes, qui utilisaient la quantité de mouvement des photons pour imprimer un mouvement, le faisceau repose sur l’énergie du laser qui réchauffe les particules et l’air qui les entoure.

Une partie du montage expérimental avec le convertisseur de faisceau et le distributeur de particules ; les plaques demi-ondes utilisées pour changer l’état de polarisation du faisceau sont indiquées par λ/2. Crédit image : Vladlen Shvedov et al.

Le Dr Shvedov et ses collègues ont démontré cet effet sur des particules de verre creux recouvertes d’or. Les particules sont piégées dans le centre sombre du faisceau. L’énergie du laser frappe la particule et se déplace sur sa surface, où elle est absorbée, créant des points chauds sur la surface. Les particules d’air qui entrent en collision avec ces points chauds s’échauffent et s’éloignent de la surface, ce qui provoque le recul de la particule dans la direction opposée.

Pour manipuler la particule, les scientifiques déplacent la position du point chaud en contrôlant soigneusement la polarisation du faisceau.

“Nous avons conçu une technique qui permet de créer des états de polarisation inhabituels dans le faisceau laser en forme de beignet, comme une polarisation en étoile (axiale) ou en anneau (azimutale). Nous pouvons passer en douceur d’une polarisation à l’autre et ainsi arrêter la particule ou inverser sa direction à volonté”, a déclaré le co-auteur, le Dr Cyril Hnatovsky, également du Centre de physique des lasers.