Le projet crée une impulsion laser ultra-rapide plus puissante et polyvalente

Les chercheurs de l’Université de Rochester établissent une nouvelle norme en matière de production d’impulsions laser ultra-rapides sur une plus large gamme de longueurs d’onde que les sources laser traditionnelles.

Dans les travaux publiés dans Lettres d’examen physique, William Renninger, professeur adjoint d’optique, avec des membres de son laboratoire, décrivent un nouvel appareil, appelé «résonateur Kerr à soliton à impulsion étirée», qui améliore les performances des impulsions laser ultra-rapides. Le travail a des implications importantes pour une gamme d’applications techniques et biomédicales, y compris la spectroscopie, la synthèse de fréquence, la télémétrie, la génération d’impulsions, et autres.

L’appareil crée une impulsion laser ultra-rapide – de l’ordre de la femtoseconde, ou un quadrillionième de seconde – qui est libérée des limites physiques endémiques aux sources de lumière laser – ce que les scientifiques du laser appellent le gain laser – et des limites des longueurs d’onde des sources.

«En termes simples, il s’agit de l’impulsion la plus courte jamais produite à partir d’une source de fibre sans gain», déclare Renninger.

Renninger et son équipe de chercheurs diplômés et d’associés postdoctoraux ont amélioré les résonateurs Kerr, une nouvelle alternative passionnante pour générer des impulsions laser femtosecondes qui ont fait l’objet de recherches considérables.

Le laboratoire a surmonté le défi de la durée d’impulsion dans d’autres versions des résonateurs Kerr en découvrant un nouveau soliton – une courte rafale ou une enveloppe localisée d’une onde – qui conserve sa forme tout en se propageant à une vitesse constante. Les solitons générés dans le dispositif de Renninger diffèrent des solitons des autres résonateurs Kerr, en particulier par la forme et le comportement des impulsions d’étirement qu’ils créent.

« Il est stable dans le sens où il répète sans cesse la même chose, devenant plus long, puis plus court, plus long puis plus court », explique Renninger.

Les impulsions « présentent une large bande passante spectrale et une durée d’impulsion compressée de 210 femtosecondes, qui est la durée d’impulsion la plus courte observée à ce jour à partir de résonateurs à fibre Kerr », déclarent les chercheurs dans l’article.

L’auteur principal Xue Dong est un associé de recherche diplômé du laboratoire Renninger. Outre Renninger, les autres coauteurs sont Qian Yang et Christopher Spiess, également associés de recherche diplômés du laboratoire, et Victor Bucklew, ancien associé postdoctoral du laboratoire.

L’étude a été financée en partie par le Fonds de développement technologique de l’Université, une bourse de recherche universitaire et par les National Institutes of Health. Un brevet est en instance. Les parties intéressées peuvent contacter Curtis Broadbent, responsable des licences chez URVentures, au sujet de la licence de la technologie.

Rendre les lasers ultra-rapides plus accessibles

Renninger, un expert dans la création de sources pour les lasers femtosecondes, a obtenu son BS et Ph.D. diplômes en physique appliquée de l’Université Cornell. Avant de rejoindre l’Institut d’optique, il était associé postdoctoral et chercheur associé au Département de physique appliquée de l’Université de Yale.

Il a récemment reçu un prix CAREER de la National Science Foundation, qui comprend un financement pour créer un accès open source à l’information pour la conception et la création de sources laser avancées générant des impulsions femtosecondes.

«Il existe maintenant des produits commerciaux, mais ils sont très chers. Ils sont prohibitifs pour de nombreux groupes de recherche avec des budgets limités pour l’équipement», dit Renninger.

Une grande partie des coûts concerne l’expertise et non les composants, de sorte que son groupe utilisera une partie du financement CAREER pour fournir des conseils aux groupes de recherche des petites universités sur la manière de concevoir et de construire des lasers femtosecondes pour la recherche fondamentale.

«Le but ultime est de publier un guide de conception sur notre site Web pour tout le monde», déclare Renninger.