L’innovation pourrait changer la donne pour les technologies de communication, telles que les téléphones et les connexions Internet.
Une équipe de l’UCF a développé le premier oscilloscope optique au monde, un instrument capable de mesurer le champ électrique de la lumière. L’appareil convertit les oscillations lumineuses en signaux électriques, tout comme les moniteurs d’hôpitaux convertissent le rythme cardiaque d’un patient en oscillation électrique.
Jusqu’à présent, la lecture du champ électrique de la lumière était un défi en raison des vitesses élevées auxquelles les ondes lumineuses oscillent. Les techniques les plus avancées, qui alimentent nos communications téléphoniques et Internet, peuvent actuellement cadencer des champs électriques à des fréquences allant jusqu’à gigahertz, couvrant les régions des radiofréquences et des micro-ondes du spectre électromagnétique. Les ondes lumineuses oscillent à des taux beaucoup plus élevés, permettant la transmission d’une plus grande densité d’informations. Cependant, les outils actuels de mesure des champs lumineux ne pouvaient résoudre qu’un signal moyen associé à une « impulsion » de lumière, et non les pics et les creux de l’impulsion. La mesure de ces pics et creux au sein d’une seule impulsion est importante car c’est dans cet espace que les informations peuvent être emballées et livrées.
Le professeur agrégé de physique Michael Chini fait partie de l’équipe de l’UCF qui a créé le premier oscilloscope optique au monde. Crédit : UCF
« Les communications par fibre optique ont tiré parti de la lumière pour accélérer les choses, mais nous sommes toujours fonctionnellement limités par la vitesse de l’oscilloscope », explique le professeur agrégé de physique Michael Chini, qui a travaillé sur la recherche à l’UCF. “Notre oscilloscope optique peut être en mesure d’augmenter cette vitesse d’un facteur d’environ 10 000.”
Les conclusions de l’équipe sont publiées dans le Photonique de la nature journal.
L’équipe a développé l’appareil et démontré sa capacité à mesurer en temps réel les champs électriques des impulsions laser individuelles dans le laboratoire de Chini à l’UCF. La prochaine étape pour l’équipe est de voir jusqu’où ils peuvent pousser les limites de vitesse de la technique.
Référence : « Mesure à un seul coup de formes d’onde optiques à quelques cycles sur une puce » par Yangyang Liu, John E. Beetar, Jonathan Nesper, Shima Gholam-Mirzaei et Michael Chini, 13 décembre 2021, Photonique de la nature.
DOI : 10.1038 / s41566-021-00924-6
L’auteur principal de l’article est le chercheur postdoctoral de l’UCF Yangyang Liu. Parmi les autres auteurs, citons Jonathan Nesper ’19 ’21MS, ancien élève de la physique, qui a obtenu son baccalauréat en mathématiques et sa maîtrise en physique; Shima Gholam-Mirzaei ’18MS ’20PhD; et John E. Beetar ’15 ’17MS ’20PhD.
Gholam-Mirzaei est maintenant chercheur postdoctoral au Joint Attosecond Science Laboratory du Conseil national de recherches du Canada et de l’Université d’Ottawa et Beetar termine un postdoctorat à l’Université de Californie à Berkeley.
Chini a eu l’idée du schéma de mesure de la forme d’onde à un seul coup et a supervisé l’équipe de recherche. Liu a dirigé l’effort expérimental et effectué la plupart des mesures et des simulations. Beetar a aidé aux mesures de la dépendance de phase porteur-enveloppe. Nesper et Gholam-Mirzaei ont aidé à la construction du dispositif expérimental et à la collecte de données. Tous les auteurs ont contribué à l’analyse des données et ont rédigé l’article de revue.
