Il est difficile de générer une lumière visible cohérente, comme la lumière d’un laser, qui soit intense pendant un court laps de temps.
Une équipe de recherche internationale démontre comment générer des impulsions extrêmement courtes de lumière visible à l’aide d’un système laser de qualité industrielle.
La lumière visible est extrêmement importante dans la nature. Vu par l’œil humain, c’est la lumière la plus intense émise par le soleil pour atteindre la surface de la terre et c’est un élément essentiel pour les processus biologiques fondamentaux qui sous-tendent la vie. Cependant, il est difficile de générer une lumière visible cohérente, comme la lumière d’un laser, qui soit intense pendant une courte durée, de l’ordre de la femtoseconde (un millionième de milliardième de seconde).
Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Luca Razzari de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), a réussi à atteindre cet objectif sans recourir à un système compliqué. Les résultats de leurs travaux ont été récemment publiés dans la prestigieuse revue Photonique de la nature.
Une configuration accessible
Pour générer de la lumière visible à cette échelle de temps, l’équipe a utilisé un système laser de qualité industrielle disponible pour la plupart des laboratoires. Ils ont découvert qu’en propageant une impulsion laser infrarouge dans une fibre creuse remplie de gaz argon, un effet non linéaire générait de courtes impulsions de lumière visible de haute intensité. « Nous observons un mélange des différents « modes », c’est-à-dire les formes spatiales que prend le faisceau lumineux lorsqu’il se propage à travers la fibre, qui crée cet effet. Cela ne se produit qu’avec une lumière intense », explique le professeur Razzari. Il a collaboré avec les professeurs Roberto Morandotti et François Légaré à l’INRS pour la partie expérimentale du travail, ainsi qu’avec une équipe de chercheurs internationaux, du Centre national français de la recherche scientifique (CNRS) (France), Louisiana State University (États-Unis) ) et Heriot-Watt University (Royaume-Uni), pour la modélisation théorique du phénomène observé.
Luca Razzari, responsable scientifique du Laboratoire de photonique IR et THz, s’intéresse à l’étude des aspects fondamentaux des interactions rayonnement-matière à des échelles temporelles et spatiales inhabituelles, en vue de créer de nouveaux outils pour les applications photoniques. Crédit : Christian Fleury
Cette approche innovante, pour la première fois, ne repose pas sur des architectures optiques complexes et coûteuses pour générer de telles impulsions de lumière visible ultracourtes. En conséquence, il pourrait être largement diffusé pour explorer une grande variété de phénomènes en physique, en chimie, ainsi qu’en biologie, tels que la photosynthèse ou même la vision humaine. “Avec nos impulsions, nous pouvons étudier la dynamique de tels processus et comment ils évoluent sur des échelles de temps extrêmement courtes”, explique le chercheur postdoctoral Riccardo Piccoli, premier auteur de l’article.
Ce projet de recherche collaborative a largement bénéficié de l’expertise de la startup INRS quelques cycles, qui commercialise eLe système spécial pour étirer et maintenir ces fibres creuses.
Référence : “Intense few-cycle visible pulses directement generate via nonlinear fiber mode mix” par Riccardo Piccoli, Jeff M. Brown, Young-Gyun Jeong, Andrea Rovere, Luca Zanotto, Mette B. Gaarde, François Légaré, Arnaud Couairon, John Travers , Roberto Morandotti, Bruno E. Schmidt et Luca Razzari, 28 octobre 2021, Photonique de la nature.
DOI : 10.1038 / s41566-021-00888-7
L’étude a reçu un financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), de PROMPT et du Bureau de la recherche scientifique de la Force aérienne.
