Une équipe de chercheurs de l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec un collègue de l’Université de ShanghaiTech et un autre du laboratoire de Zhangjiang, a développé une nouvelle façon de fabriquer un laser avec de la lumière dans une large gamme de longueurs d’onde.
Dans leur article publié dans la revue La nature, le groupe décrit son nouveau laser et les moyens de le contrôler. Nicholas Rivera de l’Université de Harvard a publié un article News & Views décrivant le fonctionnement des lasers conventionnels et la technique développée par l’équipe en Chine. L’équipe de CAS a également publié deux articles sur le site Web de l’académie décrivant le travail.
Comme le note Rivera, le développement du laser a eu un impact profond sur la recherche scientifique et sur le développement de produits commerciaux, malgré certaines limites. En règle générale, un laser est limité à émettre de la lumière à une longueur d’onde donnée, ce qui réduit l’aspect pratique. Un autre type de dispositif appelé laser à électrons libres permet de remédier à ce problème, mais ceux réalisés selon cette technique sont encombrants et coûteux. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont écartés de la manière standard de générer de la lumière laser en adoptant une nouvelle approche.
La nouvelle approche est relativement simple : la lumière d’un laser conventionnel est projetée sur un fil de fer incliné. L’impulsion laser dure peu de temps, de l’ordre de la femtoseconde. Cela provoque la génération d’un champ électrique sur toute la longueur du fil, ce qui entraîne l’extraction d’électrons des atomes de fer qui composent le bord extérieur du fil. Il accélère également les électrons à une vitesse élevée sur toute la longueur du fil.
Dans le cadre de la configuration, le fil sert de source, de canal et également de support optique. Dans ces conditions, le champ électrique généré le long du fil fait osciller d’autres électrons plus mobiles encore dans le fil, ce qui entraîne des émissions spontanées qui prennent la forme d’une onde électromagnétique qui se déplace à travers le fil et interagit avec les électrons libres à chaque impulsion. En rencontrant l’extrémité du fil, l’onde continue sous forme de lumière laser. Le contrôle de la lumière laser a été effectué à l’aide de deux types de cristaux, l’un grenat terbium gallium, l’autre tellurure de zinc.
Plus d’information:
Dongdong Zhang et al, Amplification cohérente des polaritons des plasmons de surface via le pompage d’électrons libres, La nature (2022). DOI : 10.1038/s41586-022-05239-2
Nicholas Rivera, les électrons transforment un morceau de fil en une source de lumière semblable à un laser, La nature (2022). DOI : 10.1038/d41586-022-03455-4
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