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Les lasers ultra longs remettent en cause les connaissances classiques sur le sujet

Le projet ULTRALASER financé par l'UE démontre que les lasers ne sont pas seulement des sources de lumière cohérente. Avec la configuration adéquate, ils peuvent devenir un support de transmission, ce qui ouvre la voie à tout un ensemble de nouvelles utilisations.
Les lasers ultra longs remettent en cause les connaissances classiques sur le sujet
En partie grâce à des progrès dans la science des matériaux, les techniques et la physique sous-jacente, les lasers sont devenus aujourd'hui omniprésents dans plusieurs secteurs comme la recherche fondamentale, la fabrication, l'ingénierie, les télécommunications et la médecine. Le projet ULTRALASER continue sur cette lancée et cherche à mettre au point des lasers ultra longs, dont la cavité optique consiste en une longue volée de fibre optique (jusqu'à des centaines de kilomètres), transformée en milieu amplificateur par effet Raman.

Ces lasers remettent en question l'idée classique qu'un laser n'est qu'une source de lumière cohérente. Selon les chercheurs d'ULTRALASER un laser ultra long avec une cavité optique en fibre optique est certes une source de lumière cohérente, mais aussi un support pour la transmission.

«Un résonateur d'une telle longueur, pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres, est un système physique nouveau et passionnant. Il pourrait aussi conduire à une toute nouvelle méthode pour transmettre les informations et sécuriser les communications», déclare Sergei Turitsyn, chercheur principal du projet. Il souligne que ces lasers aux résonateurs très longs, avec leurs systèmes de fibres à rétroaction distribuée aléatoire, trouveront probablement des applications dans les télécommunications, la spectroscopie, les systèmes de GPS, le traitement des matériaux et l'imagerie médicale.

Une nouvelle technique fondatrice

Les chercheurs d'ULTRALASER ont conçu une nouvelle architecture constituée de lasers à rétroaction répartie aléatoire, capables d'exploiter de nombreuses diffusions de Rayleigh (la diffusion de la lumière par les hétérogénéités du matériau de la fibre optique). Ils ont associé ce processus avec l'amplification Raman répartie, pour assurer la rétroaction et l'effet laser dans des fibres très longues.

«L'amplification par des lasers à fibres ultra longs pourrait être une nouvelle technique fondatrice pour réaliser des transmissions avec de très grandes longueurs d'amplification», souligne M. Turitsyn. «Mieux encore, ce support fibre 'quasiment sans perte' aura probablement des applications intéressantes dans le traitement de données non linéaire et tout optique.» M. Turitsyn ajoute que cette avancée permettra de s'appuyer sur une théorie mathématique des systèmes intégrables non linéaires pour inventer des méthodes afin de concevoir des dispositifs photoniques dotés de fonctionnalités inaccessibles par l'optique linéaire: «Ces recherches vont directement dans le sens d'une augmentation de la capacité des systèmes de communication optique.»

Les chercheurs ont aussi exploré de nouvelles architectures de lasers à verrouillage de mode, avec des cavités sans isolant et des fibres à divers gains, visant les longueurs d'onde de 1 à 2 microns. Ils ont découvert un nouveau mécanisme spontané dans les lasers à fibre, conduisant à la modulation périodique en dents de scie des pertes pour diverses composantes spectrales.

M. Turitsyn estime que cette découverte est importante pour réaliser une nouvelle génération de lasers pulsés à fibres, efficaces et convenant à divers usages: «Nos travaux ont conduit à de nouvelles techniques de mesure et de traitement du signal, permettant de caractériser la génération aléatoire et partiellement en mode verrouillé, et d'élucider la dynamique complexe du rayonnement dans la cavité avec des structures localisées. Le projet a fait avancer la science et la technologie des lasers basés sur des cavités très longues.»

Faire progresser la physique et ouvrir de nouvelles voies

Sans conteste, le projet ULTRALASER a notablement contribué à la compréhension de la physique des lasers ultra longs à fibres ainsi que de celle des lasers à fibre classiques. «Nous avons mis au point de nouvelles techniques d'ingénierie, et exploré de nouvelles applications dans la recherche et la technologie», conclut M. Turitsyn. «Le projet a fait progresser la physique du fonctionnement des lasers à fibre, et ouvert de nouvelles opportunités et orientations pour les communications par fibre à grande vitesse, les communications sécurisées et la physique des lasers, entre autres domaines techniques et scientifiques.»

Mais ce n'est pas tout. Suite à ces avancées révolutionnaires, M. Turitsyn a obtenu une bourse de suivi pour la preuve de principe, en vue de la commercialisation et du transfert des connaissances de l'architecture et des résultats clés du projet. On peut donc attendre dans un futur proche une démonstration d'un prototype commercial, bien plus performant.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
page du projet sur CORDIS

Source: D'après un entretien avec le coordinateur du projet

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Numéro d'enregistrement: 125880 / Dernière mise à jour le: 2016-07-27
Catégorie: Progrès scientifiques
Fournisseur: ec