Un laser pulsé ultrastable à largeur spectrale record

2017-01-25

Un laser pulsé ultrastable à largeur spectrale record

Le Groupe de recherche en traitement optique ultrarapide de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS) repousse les limites des lasers pulsés ultrarapides. Comme le rapporte Nature Photonics, les chercheurs de l’équipe du professeur Roberto Morandotti ont créé le laser pulsé nanoseconde ayant la plus basse largeur spectrale jusqu’à présent, de cent fois inférieure aux lasers conçus auparavant.  Ce laser à synchronisation modale passive, de structure compacte, a une faible consommation d’énergie et la capacité unique de caractériser l’ensemble du spectre laser dans le domaine des radiofréquences (RF). Ces caractéristiques ouvrent la voie à l’intégration sur puce pour des applications inédites de détection et de spectroscopie.

Les impulsions à bandes étroites produites par une nouvelle combinaison se servant d’un résonateur en forme de microanneau se caractérisent par une technique de battement. Source : Groupe de recherche en traitement optique ultrarapide, INRS-EMT

Les lasers pulsés émettent des trains d’impulsions lumineuses intenses. Ils ont permis d’observer de nombreux phénomènes dans divers domaines de recherche et servent d’assises aux expériences de pointe en physique, en chimie, en biologie et en astronomie. Or, les impulsions à haute intensité et à faible taux de répétition produisent un fort bruit de fond qui nuit aux analyses.

Pour cette raison, l’équipe s’est tournée vers des systèmes laser à mode synchronisé passif : ils génèrent un bruit de fond beaucoup plus faible. Ces systèmes ont notamment permis de créer des références stables de fréquence optique pour la métrologie (prix Nobel 2005) et des impulsions ultrabrèves intenses (c.‑à‑d. des impulsions à cycle unique de l’ordre de l’attoseconde) pour l’étude des interactions haute intensité entre la lumière et la matière.

Ainsi, dans sa dernière publication, l’équipe de recherche de l’INRS présente une architecture laser inédite qui tire profit des récentes percées en optique des microcavités non linéaires pour repousser encore les limites de la connaissance. Cette architecture utilise des résonateurs en forme de microanneau ayant la capacité de filtrer des bandes spectrales étroites. Ces résonateurs rendent possible la génération d’impulsions nanosecondes par synchronisation modale.

« L’impulsion générée par notre laser a une bande spectrale si étroite qu’elle échappe aux analyseurs de spectre optique de pointe », a expliqué Michael Kues, stagiaire postdoctoral et principal auteur de l’étude. Pour caractériser la largeur de bande du laser, les chercheurs ont donc fait appel à une technique de battement optique cohérent.

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Source :
Michael Kues et Stéphanie Thibault
INRS, 24 janvier 2017