La lumière est utilisée dans de nombreux domaines technologiques, comme l’optique, l’électronique, l’optoélectronique et les télécommunications. Loin d’avoir livré tous ses secrets, des scientifiques ont découvert de nouvelles propriétés de la lumière, qui pourraient donner lieu au développement de nouvelles technologies performantes. 

Des chercheurs du National Physical Laboratory (NPL) ont mis en évidence des propriétés inhabituelles de la lumière, qui pourraient ouvrir la voie à de tout nouveaux dispositifs électroniques. La lumière est largement utilisée en électronique pour les télécommunications et en informatique. Les fibres optiques ne sont qu’un exemple courant de la façon dont la lumière est utilisée pour faciliter les appels téléphoniques et les connexions Internet à travers le monde.

Comme ils l’expliquent dans un article paru dans la revue Physical Review Letters, les chercheurs du NPL ont étudié un moyen de contrôler la lumière dans un résonateur à anneau optique, un appareil minuscule capable de stocker des intensités lumineuses extrêmement élevées. Dans un résonateur à anneau optique, des faisceaux de lumière à différentes longueurs d’onde résonnent autour de l’appareil.

La première étude du genre utilise des résonateurs en anneau optiques pour identifier l’interaction de deux types de brisure de symétrie spontanée. En analysant la manière dont le temps entre les impulsions lumineuses variait ainsi que la polarisation de la lumière, l’équipe a été en mesure de révéler de nouvelles façons de manipuler cette dernière.

Par exemple, habituellement, la lumière obéit à ce que l’on appelle la « symétrie d’inversion temporelle », ce qui signifie que si le temps est inversé, la lumière doit revenir à son origine. Cependant, comme le montre cette recherche, aux fortes intensités lumineuses, cette symétrie est brisée dans les résonateurs en anneau optiques.

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François Copie, scientifique travaillant sur le projet, explique que « lors de l’ensemencement du résonateur en anneau avec des impulsions courtes, les impulsions circulant dans le résonateur arriveront avant ou après l’impulsion initiale, mais jamais au même moment ». En tant qu’application potentielle, ceci pourrait être utilisé pour combiner et réorganiser des impulsions optiques, par exemple dans les réseaux de télécommunication.

polarisation lumiere onde

La polarisation d’une onde vectorielle est le phénomène par lequel elle présente une distribution privilégiée de l’orientation de ses vibrations. Crédits : Physics4Fun

La recherche a également montré que la lumière peut changer spontanément sa polarisation dans les résonateurs en anneau. C’est comme si une corde de guitare avait été initialement pincée dans la direction verticale, mais commençait tout à coup à vibrer dans un mouvement circulaire, dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Cela a non seulement permis de mieux comprendre la dynamique non-linéaire en photonique, aidant à orienter le développement de meilleurs résonateurs à anneau optique pour des applications futures (telles que les horloges atomiques), mais aidera également les scientifiques à mieux comprendre comment la lumière peut être manipulée au sein de circuits photoniques dans les capteurs et les systèmes impliquant des technologies quantiques.

« L’optique est devenue une partie importante de nos réseaux de télécommunication et de nos systèmes informatiques. Comprendre comment manipuler la lumière dans des circuits photoniques aidera à déverrouiller de nombreuses nouvelles technologies, y compris de meilleurs capteurs et de nouveaux dispositifs quantiques, qui deviendront de plus en plus importantes dans notre vie quotidienne »  conclut Pascal Del’Haye, chercheur au NPL.

Source : Physical Review Letters

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