Transistor optique: des scientifiques contrôlent le flux de lumière
Par Benje le dimanche, novembre 28 2010, 22:26 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source: BE Allemagne numéro 506 (24/11/2010) - Ambassade de France en Allemagne / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /65201.htm
La propagation de la lumière est une question qui intrigue de nombreux scientifiques. Des chercheurs allemands de l'Institut Max Planck d'optique
quantique (MPQ) et suisses de l'École Polytechnique Fédérale de
Lausanne (EPFL) ont tenté de résoudre ce problème en essayant de
comprendre comment faire passer de la lumière dans une puce au moyen de
mesures optiques.
Présentés en ligne dans la revue Science, les résultats démontrent qu'une forme de transparence induite a permis le couplage rayonnement/pression de deux modes: optique et mécanique. Leurs travaux, soutenus par une subvention de démarrage du Conseil européen de la recherche (CER) et une subvention d'excellence Marie-Curie, pourraient engendrer plusieurs applications en télécommunications et en technologies de l'information quantique.
Les chercheurs expliquaient qu'une transparence
optomécanique peut être utilisée pour la décélération et le stockage sur
puce de flux lumineux au travers d'ensembles optomécaniques
microfabriqués. Menée par le professeur de l'EPFL, Tobias J. Kippenberg,
l'équipe a découvert que l'interaction
de la lumière (photons) et des vibrations mécaniques (phonons) permet
de contrôler la transmission d'un faisceau lumineux à travers un
micro-résonateur en verre par un deuxième rayon laser,
plus puissant. Les études antérieures n'étaient parvenues qu'à faire
interagir un faisceau lumineux avec des vapeurs atomiques à travers une
transparence électromagnétique (EIT), qui peut contrôler la transmission
de la lumière. Malgré certains résultats intéressants, les
scientifiques ont découvert que l'EIT possédait plusieurs limites dont
la restriction de la lumière à des longueurs d'ondes correspondant aux
résonances naturelles des atomes.
Pour les besoins de l'étude, l'équipe suisse-allemande a basé ses
principes sur le couplage de photons à des oscillations mécaniques dans
un micro-résonateur optique. Ils ont utilisé des méthodes de
nanofabrication pour créer les appareils optomécaniques qui ont la
capacité de capturer simultanément la lumière en orbite et agissent comme des oscillateurs mécaniques. La pression de radiation,
qui se produit lorsque les phonons exercent leur force, est libérée
lorsque la lumière est couplée au résonateur. Les scientifiques
utilisent cette force depuis des années pour capturer et refroidir des
atomes, mais cela ne fait que cinq ans qu'ils ont commencé à reconnaître
son potentiel pour contrôler les vibrations mécaniques à une échelle
micro et nanométrique. Ainsi est née l'optomécanique de cavité, un
domaine de recherche qui se concentre sur l'unification de la photonique
et de la micro- et de la nanomécanique.
L'équipe a découvert que la force de la pression de radiation est
contenue dans le micro-résonateur optique et peut déformer la cavité,
associant de manière effective la lumière aux vibrations mécaniques. Un
second laser de "contrôle" peut être couplé au résonateur. Les
chercheurs ont compris que la rencontre entre deux lasers produit une
vibration au niveau de l'oscillateur mécanique, qui, à son tour, empêche le signal lumineux d'entrer dans le résonateur par un effet d'interférence optomécanique, ce qui produit une fenêtre de transparence pour le faisceau de signal.
Le docteur Schliesser de l'EPFL et du MPQ explique: "Nous savions depuis
plus de deux ans que ce phénomène existe". Et Stefan Weis, travaillant
également dans les deux institutions et l'un des principaux auteurs de
l'article, de poursuivre: "Une fois que nous avons compris où regarder,
le phénomène était là, limpide".
Ce nouvel effet nommé OMIT (Optomechanical Induced Transparency) par les
chercheurs, ouvre de nouvelles voies dans le domaine de la photonique.
Selon l'équipe, des développements supplémentaires basés sur OMIT
permettraient de transformer un signal de photons en vibrations
mécaniques (phonons), créant ainsi des tampons optiques pour augmenter
le stockage d'informations optiques - ce qui constituerait un grand
avantage pour les systèmes quantiques hybrides.