- Recherche
Une équipe de recherche internationale émet des impulsions de lumière visible extrêmement courtes à l’aide d’un système laser de classe industrielle.
Il est difficile de générer de la lumière visible cohérente, comme celle d’un laser, avec une intensité très brève
La lumière visible est extrêmement importante dans la nature. Perceptible à l’œil nu, elle est la lumière la plus intense émise par le Soleil à atteindre la surface de la Terre et elle est essentielle pour les processus biologiques fondamentaux à la base de la vie. Cependant, il est difficile de générer de la lumière visible cohérente, comme celle d’un laser, avec une intensité très brève, soit 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 utiliser de système complexe. Les résultats de ses travaux ont été récemment publiés dans la prestigieuse revue Nature Photonics.
Un système accessible
Pour générer de la lumière visible à cette échelle de temps, les membres de l’équipe ont utilisé un système laser de classe industrielle, disponible dans la plupart des laboratoires. Ils ont découvert qu’en propageant une impulsion laser infrarouge dans une fibre creuse remplie d’argon, un effet non linéaire générait de courtes impulsions de lumière visible d’une intensité élevée. « On observe un mélange des différents modes, soit les formes spatiales que prend le faisceau lumineux lorsqu’il se propage dans la fibre, qui crée cet effet. Il ne se produit qu’avec de la lumière intense », explique le professeur Razzari. Ce dernier a collaboré avec les professeurs Roberto Morandotti et François Légaré de l’INRS pour la partie expérimentale du travail, ainsi qu’avec une équipe de chercheurs internationaux, provenant du Centre national de la recherche scientifique (France), de la Louisiana State University (États-Unis) et de la Heriot-Watt University (Royaume-Uni), pour la modélisation théorique du phénomène observé.
Pour la première fois, des architectures optiques complexes et coûteuses ne sont pas requises pour générer des impulsions de lumière visible ultracourtes. Par conséquent, cette approche innovante pourrait être utilisée à grande échelle pour explorer une large variété de phénomènes en physique, en chimie et en biologie, comme la photosynthèse ou même la vision humaine.
« En produisant des impulsions extrêmement courtes, nous pouvons étudier la dynamique de ces phénomènes et leur évolution sur des échelles de temps extrêmement courtes. »
Riccardo Piccoli, chercheur postdoctoral et premier auteur de l’article
Ce projet de recherche collaborative a bénéficié de l’expertise de la jeune pousse de l’INRS few-cycle, qui commercialise le système utilisé pour la fabrication des fibres creuses.
À propos de l’étude
L’article « Intense few-cycle visible pulses directly generated via nonlinear fibre mode mixing », par Riccardo Piccoli, Jeff M. Brown, Younggyun Jeong, Andrea Rovere, Luca Zanotto, Mette B. Gaarde, François Légaré, Arnaud Couairon, John Travers, Roberto Morandotti, Bruno E. Schmidt et Luca Razzari, a été publié le 28 octobre dans Nature Photonics. L’étude a reçu du soutien financier du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), de PROMPT et du Air Force Office of Scientific Research.
Les membres de l’équipe souhaitent souligner la précieuse contribution de leur collègue Andrea Rovere, décédé en septembre 2021, et ce, à toutes les étapes de la partie expérimentale.
