Les micropeignes ont non seulement la capacité à nous aider de découvrir des planètes en dehors de notre système solaire mais aussi de suivre de nouvelles maladies dans notre corps. Seulement actuellement, ils restent inefficaces et incapables d’atteindre leur plein potentiel.
Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers en Suède ont réalisé une première mondiale avec leur solution pour rendre les micropeignes dix fois plus efficaces.
Leur découverte ouvre la voie à de nouvelles découvertes dans l’espace et la santé et prépare le terrain pour des lasers haute performance dans d’autres technologies.
Une efficacité révolutionnaire
Les peignes de fréquence laser peuvent mesurer les fréquences avec une précision révolutionnaire et sont considérés comme l’avancée technologique la plus perturbatrice dans le domaine depuis la naissance du laser. En termes simples, un micropeigne est comme une règle faite de lumière.
Le principe est basé sur un laser envoyant des photons qui circulent à l’intérieur d’une petite cavité, un micro-résonateur, où la lumière est divisée en un large éventail de fréquences. Ces fréquences sont positionnées avec précision les unes par rapport aux autres, comme les marques sur une règle. Ainsi, une nouvelle source de lumière peut être créée, composée de centaines, voire de milliers de fréquences, comme des lasers émettant à l’unisson.
Jusqu’à présent, un problème fondamental avec les micropeignes était que leur efficacité était trop faible pour avoir un impact technologique plus large sur la société. L’efficacité de conversion entre le laser et le micropeigne était trop faible, ce qui signifie que seule une fraction de la puissance contenue dans le faisceau laser était utilisable.
Maintenant, une équipe de recherche de Chalmers a réussi à développer une méthode pour augmenter l’effet des faisceaux laser du micropeigne par dix.
Une nouvelle méthode pour améliorer l’efficacité
« Nous avons développé une nouvelle méthode qui brise ce qui était auparavant considéré comme une limite fondamentale pour l’efficacité de conversion optique. Notre méthode augmente la puissance laser du micropeigne soliton de dix fois et élève son efficacité de 1% à plus de 50% », explique Victor Torres Company, professeur de photonique à Chalmers.
La nouvelle méthode utilise deux micro-résonateurs, au lieu d’un seul. Ils forment un ensemble unique dont les propriétés sont supérieures à la somme de ses parties. L’un des résonateurs permet à la lumière provenant du laser de se coupler avec l’autre résonateur, un peu comme l’adaptation d’impédance en électronique.
De nouvelles applications pour les lasers haute performance
Publiée dans Nature Photonics, la méthode ouvre de nouveaux domaines d’application pour les lasers haute performance. La technologie a récemment été brevetée par les chercheurs du projet. Ils ont fondé Iloomina AB, une entreprise qui lancera la technologie sur un marché plus large.
« Les nouveaux micropeignes ont un potentiel transformateur car ils rendent la technologie laser haute performance accessible à de nombreux autres marchés. Par exemple, les peignes de fréquence pourraient être utilisés dans des modules lidar pour la conduite autonome, ou dans des satellites GPS et des drones de détection environnementale, ou dans des centres de données pour permettre des applications d’intelligence artificielle à large bande passante », déclare Torres Company.
En synthèse
Les micropeignes peuvent nous aider à découvrir des planètes en dehors de notre système solaire et à suivre de nouvelles maladies dans notre corps. Les chercheurs ont mis au point une solution pour les rendre dix fois plus efficaces, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes dans l’espace et la santé et préparant le terrain pour des lasers haute performance dans d’autres technologies. Cette avancée majeure pourrait transformer de nombreux domaines, tels que la conduite autonome, la détection environnementale et les applications d’intelligence artificielle à large bande passante.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce qu’un micropeigne ?
Un micropeigne est une source de lumière composée de centaines ou de milliers de fréquences, comme des lasers émettant à l’unisson. Il fonctionne comme une règle faite de lumière et permet de mesurer les fréquences avec une précision révolutionnaire.
2. Quel était le problème avec les micropeignes actuels ?
Le problème fondamental des micropeignes actuels était leur faible efficacité. L’efficacité de conversion entre le laser et le micropeigne était trop faible, ce qui signifie que seule une fraction de la puissance contenue dans le faisceau laser était utilisable.
3. Comment les chercheurs de Chalmers ont amélioré l’efficacité des micropeignes ?
Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode utilisant deux micro-résonateurs au lieu d’un seul. Ces résonateurs forment un ensemble unique dont les propriétés sont supérieures à la somme de ses parties, permettant d’augmenter la puissance laser du micropeigne soliton de dix fois et d’élever son efficacité de 1% à plus de 50%.
4. Quelles sont les applications potentielles des micropeignes améliorés ?
Les micropeignes améliorés ont un potentiel transformateur dans divers domaines, tels que les modules lidar pour la conduite autonome, les satellites GPS, les drones de détection environnementale et les centres de données pour permettre des applications d’intelligence artificielle à large bande passante.
5. Quelle est la prochaine étape pour la commercialisation de cette technologie ?
La technologie a été brevetée par les chercheurs du projet, qui ont fondé Iloomina AB, une entreprise qui lancera la technologie sur un marché plus large.
Légende illustration principale : les deux anneaux sur l’image sont des microrésonateurs. Le plus grand anneau est celui qui génère le microcombinatoire. Le microcomb est formé par une impulsion de lumière – illustrée ici par une pointe rouge et également connue sous le nom de soliton – qui recircule dans la cavité à l’infini. L’aspect essentiel est que le plus petit anneau aide à coupler la lumière du guide d’ondes droit, illustré par la ligne droite orange en bas, dans le plus grand anneau. En d’autres termes, il se comporte comme une adaptation d’impédance, et le soliton est donc généré plus efficacement. Illustration : Óskar Helgason
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