Construire sur le 'anti

Sep 03, 2023

26 janvier 2023

Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en évidence les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

vérifié

publication à comité de lecture

source fiable

relire

par l'Université de Yale

S'appuyant sur un "anti-laser" révolutionnaire, une équipe de chercheurs a développé un système capable de diriger la lumière et d'autres ondes électromagnétiques pour le traitement du signal sans aucune réflexion de signal indésirable - une innovation qui pourrait faire progresser les réseaux locaux, le domaine de la photonique et d'autres applications.

Les résultats, dirigés par A. Douglas Stone de Yale et Philipp del Hougne de l'Université de Rennes en France, sont publiés dans Science Advances.

Il y a un peu plus d'une décennie, Stone a dirigé une équipe dans la création de l'anti-laser, ou "absorbeur parfait cohérent" (CPA). Au lieu d'émettre un faisceau comme le fait un laser, un anti-laser absorbe la lumière d'entrée avec la même précision.

Dans un laser, la lumière rebondit entre deux miroirs, traversant à chaque fois un matériau amplificateur, appelé « milieu amplificateur », tel que l'arséniure de gallium. Parce que la lumière est d'une longueur d'onde spécifique, elle crée une rétroaction qui gagne de plus en plus en intensité. Dans une source de lumière typique - une ampoule de tous les jours, par exemple - les atomes rayonnent indépendamment et créent de la lumière de nombreuses longueurs d'onde différentes, et la lumière va donc dans de nombreuses directions. Dans les lasers, cependant, les atomes rayonnent à la même fréquence et dans la même direction, créant un faisceau concentré d'une seule longueur d'onde.

La différence avec l'anti-laser est qu'au lieu d'utiliser un matériau amplificateur, il en utilise un qui absorbe la lumière, c'est-à-dire un « milieu de perte ». Dans sa version la plus simple, l'anti-laser divise un seul faisceau laser en deux et dirige les deux faisceaux l'un vers l'autre, se rencontrant sur une fine tranche de silicium. Les ondes lumineuses sont réglées avec précision pour s'imbriquer les unes dans les autres et se retrouver piégées. Ils se dissipent ensuite en chaleur.

Pour leurs travaux les plus récents, les chercheurs se sont appuyés sur ce concept et ont développé un dispositif basé sur ce qu'ils appellent les "modes de diffusion sans réflexion" (RSM).

"Nous avons demandé s'il existait un principe comme celui-ci permettant de guider la lumière au lieu de la transformer en une autre forme d'énergie", a déclaré Stone, professeur Carl A. Morse de physique appliquée et de physique. "Parce qu'avec les fibres optiques et les circuits photoniques modernes, guider la lumière et ne pas en renvoyer est extrêmement précieux."

À partir de là, ils ont développé le dispositif qui, au lieu d'absorber les ondes, les redirigeait vers des canaux spécifiques. Stone a travaillé sur le côté théorique du projet, tandis que Philipp del Hougne de l'Université de Rennes en France a construit l'appareil réel.

"Au lieu de tout avoir transduit, tout pourrait aller dans nos canaux de sortie choisis ou une partie pourrait être absorbée et le reste aller dans les canaux de sortie", a déclaré Stone. "Dans la prochaine étape, nous voulons fabriquer un appareil similaire où l'absorption est négligeable, de sorte que toute l'énergie soit efficacement acheminée pour remplir sa fonction d'information ou de détection. Il y a un grand intérêt pour de telles technologies pour réduire la consommation d'énergie des réseaux de téléphonie cellulaire, par exemple."

Le dispositif a éliminé les réflexions de signal, qui ont longtemps été un problème pour les routeurs de signaux, un ingrédient essentiel des réseaux nanophotoniques et radiofréquences modernes. En plus d'entraîner une perte de puissance du signal, de telles réflexions peuvent provoquer des échos indésirables dévastateurs de la puissance du signal réfléchi dans le réseau.

Plus d'information: Jérôme Sol et al, Routeurs de signaux programmables sans réflexion, Science Advances (2023). DOI : 10.1126/sciadv.adf0323

Informations sur la revue :Avancées scientifiques

Fourni par l'Université de Yale