Des physiciens viennent d’établir un nouveau record en piégeant une impulsion laser auto-focalisée dans une cage d’air le long d’un couloir universitaire de 45 mètres de long.
Dirigée par le physicien Howard Milchburg de l’université du Maryland (UMD), cette expérience innove en matière de confinement de la lumière dans des canaux appelés guides d’ondes aériens.
Les résultats de cette recherche ont été acceptés par Physical Review X et sont disponibles sur le serveur arXiv preprint. Ce résultat pourrait fournir de nouvelles pistes pour réaliser des communications longue distance à l’aide de lasers et des technologies d’armement avancées utilisant des lasers.
“Nos résultats montrent que si nous avions eu un guide d’ondes plus long, nous aurions pu accorder le laser”, explique Andrew Tartaro, physicien à l’UMD.
“Mais nous avons fait ce qu’il fallait avec le guidage de passage que nous avons maintenant”.
Les lasers peuvent être utilisés dans une variété d’applications, mais un faisceau de lumière ordonné et cohérent doit être collecté et focalisé d’une manière ou d’une autre. S’il est laissé sans surveillance, le laser se diffuse, ce qui réduit sa puissance et son efficacité.
Le guide d’ondes, comme son nom l’indique, est une technologie qui guide les ondes électromagnétiques vers un chemin spécifique et empêche la diffusion.
La fibre optique en est un exemple. Elle consiste en un tube de verre qui permet le passage des ondes électromagnétiques.
La gaine extérieure du tube a un indice de réfraction inférieur à celui du centre du tube, de sorte que la lumière qui serait autrement diffusée est déviée à l’intérieur du tube, ce qui maintient le faisceau sur sa longueur.
En 2014, Milchberg et ses collègues ont démontré avec succès ce qu’ils appellent un guide d’ondes aérien. Au lieu d’utiliser une structure physique comme un tube, ils ont utilisé des impulsions laser pour concentrer la lumière laser.
Ils ont ainsi constaté qu’un laser pulsé génère un plasma qui chauffe l’air sur son chemin, laissant un chemin d’air moins dense. Lorsque l’air moins dense se dilate, il crée de minuscules sons de tonnerre qui suivent le laser pour former ce qu’on appelle un filament.
L’air moins dense a un indice de réfraction plus faible que l’air environnant, comme la gaine d’un tube de fibre optique. Ainsi, en lançant ces filaments dans une disposition spécifique pour “bercer” la lumière laser, il est possible de former un guide d’ondes à partir de l’air.
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