Un laser en forme de beignet peut créer une fibre optique à partir de l’air
Un laser en forme de beignet a été utilisé pour créer une fibre optique de 45 mètres de long à partir de l’air et une impulsion de lumière a ensuite été envoyée à travers elle. Cette technologie pourrait éventuellement être utilisée pour détecter des matériaux radioactifs à des kilomètres de distance.
Une fibre optique créée à partir de l’air
Les faisceaux lumineux étroits, comme les lasers, peuvent transmettre des informations et de l’énergie, mais ils ont tendance à s’élargir au fur et à mesure qu’ils se déplacent, ce qui leur fait perdre les deux. C’est pourquoi ils sont souvent confinés dans des tubes de verre, ou fibres optiques, lorsqu’ils sont utilisés pour la communication.
Or, les fibres optiques doivent être installées et des impulsions lumineuses très intenses peuvent les faire fondre. Howard Milchberg, de l’université du Maryland, et ses collègues ont donc créé une fibre optique à partir de l’air.
Pour mouler l’air en une structure semblable à une fibre, appelée guide d’ondes aériennes, l’équipe a utilisé une puissante impulsion laser qui n’a duré que 300 quadrillionièmes de seconde. Elle a chauffé et réorganisé les particules d’air de manière à ce que l’air fasse rebondir tout faisceau lumineux ultérieur de la même manière que les parois des fibres optiques traditionnelles. Le guide d’ondes est resté en place après la première impulsion et les chercheurs y ont transmis une deuxième impulsion de lumière, d’une durée environ mille fois plus longue.
Le faisceau en forme de beignet créer une « paroi » de guide d’ondes
En raison de sa forme circulaire, l’équipe savait que le faisceau en forme de beignet créerait une « paroi » de guide d’ondes plus remplie, mais prédire les détails de la réaction de l’air sur le moment était un problème très complexe, explique Milchberg. Pour créer le guide d’ondes, l’équipe a dû mettre au point des méthodes pour simuler le processus sur un ordinateur et confirmer la forme du faisceau en le laissant frapper un échantillon d’hélium, ce qui a créé une sorte d’empreinte. « La plupart des miroirs et des caméras fondraient si nous essayions d’obtenir une image de cette manière. Tout cela constituait un nouveau problème de physique », explique-t-il.
La méthode des chercheurs pourrait être utilisée pour créer des guides d’ondes aériens d’un kilomètre de long. Toutefois, cela nécessiterait des lasers plus puissants et des faisceaux en forme de beignet parfaitement réguliers et symétriques, ce qui pourrait être coûteux et techniquement difficile, explique Aurélien Houard, de l’Institut de polytechnique de Paris, en France.
Pour la détection à distance de matériaux radioactifs
Milchberg affirme que ce long guide d’ondes aériennes pourrait être utilisé pour la détection à distance de matériaux radioactifs, car ils émettent des rayonnements que la lumière guidée pourrait atteindre et rendre suffisamment énergétiques pour que les détecteurs à distance puissent les discerner. « Vous pourriez être dans un avion au-dessus d’une ville, tirant des lasers dans l’air pour déterminer s’il y a du plutonium ou de l’uranium sans avoir à marcher dans les rues », dit-il.
Cette recherche a été publiée dans Physical Review X.
Source : New Scientist
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