janvier 16, 2022

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Microlasers de découpe Möbius pour applications photoniques non euclidiennes

Image d’un microscope électronique à balayage Möbius à bande laser. Crédit : Song et al.

La photonique est une branche du développement technologique spécialisée dans la création de dispositifs capables de générer, détecter ou manipuler la lumière. Récemment, des chercheurs de l’Université Paris-Saclay ont inventé un nouveau terme pour un nouveau sous-domaine de la photonique appelé photonique non euclidienne.


Dans un article publié en Lettres d’examen physiqueL’équipe a introduit de nouveaux dispositifs qui pourraient être utilisés comme banc d’essai pour la photonique non euclidienne. Ces appareils sont microlaser en eux cavité laser il est surface courbe. En particulier, ils ont examiné des surfaces unilatérales et non orientables connues sous le nom de puces Möbius.

« Notre projet a commencé il y a 10 ans avec une thèse de doctorat de Clément Lafarge », a déclaré à Phys.org Mélanie Lipenthal, l’une des chercheuses qui a mené l’étude. « À cette époque, nous avions Bonne expérience des microlasers 2D à base de polymère et de leur utilisation comme plateformes de chaos quantique. Nous voulions explorer la troisième dimension, car nous nous attendions à beaucoup de caractéristiques différentes et à un large éventail de comportements dynamiques, notamment en ce qui concerne les classes de symétrie des motifs laser et les propriétés de polarisation. « 

Dans leurs études précédentes, Lipenthal et ses collègues ont évalué les techniques de fabrication de microlaser 3D, en collaboration avec des chercheurs du monde entier, dont le professeur A. Pour créer les lasers précis présentés dans leur dernier article, ils ont utilisé une machine commerciale développée par une société appelée Nanoscribe.

Nous l’avons fait en premier cubes, Puis 3D Fabry-Pérot Cavités Et Pyramidesdit Lipenthal.

« En fin de compte, nous avons réalisé qu’il était possible de fabriquer des cavités de type surface, c’est-à-dire des cavités en 3D, mais avec une faible épaisseur (environ 1 micron). Nous avons commencé à expérimenter avec le ruban Möbius en raison de sa grande topologie. »

À l’aide d’un seul échantillon, Liebenthal et ses collègues ont créé des dizaines de minuscules lasers de différentes formes et tailles. Les Méthode de fabrication Il est efficace et facile à reproduire, et peut donc être utilisé pour créer de nombreux microlasers qui fonctionnent bien. Leur appareil émet une lumière rouge et est excité par un laser pulsé vert.

« Nous avons développé plusieurs paramètres pour décrire l’émission laser, en particulier Goniomètre 3D Pour synthétiser le modèle d’émission 3D avec une bonne résolution spatiale, a expliqué Lipenthal. « Dans un article récent de PRL, nous avons analysé les spectres laser à l’aide d’un outil théorique appelé formule du traceur, qui fournit une approche quasi classique pour déterminer les signatures quantiques du chaos. »

Le squelette de la transformée de Fourier du spectre laser est constitué de trajectoires classiques périodiques. Pour les surfaces courbes comme la bande de Möbius, par exemple, les auteurs ont émis l’hypothèse que ces chemins périodiques classiques sont en fait géodésiques. la géodésique est le plus court chemin Entre deux points sur une surface, qui dans l’espace euclidien sera une ligne droite.

« Notre principale réalisation a été la fabrication des lasers à bande de précision Mobius », a déclaré Liebenthal. « A ma connaissance, c’est la première fois qu’une telle cavité est synthétisée. De plus, la qualité de notre cavité est très élevée ainsi que sa reproductibilité. Bref, nous avons montré que les modes laser se situent le long de la géodésie périodique. »

La fabrication 3D de lasers micro-ondes pourrait être une étape critique dans le développement de nouvelles technologies optiques. Pour décrire cette émergence Domaine de rechercheLipenthal et ses collègues qualifient de « photonique non euclidienne ». Ils pensent qu’il pourrait y avoir bientôt de nouveaux résultats théoriques et expérimentaux dans ce domaine ; Par exemple, révéler les caractéristiques de polarisation et la diversité des modèles de nouveaux microlasers.

« Nous espérons que d’autres voudront explorer ce nouveau domaine de recherche », a ajouté Lipenthal. « Nous prévoyons maintenant de mener d’autres études dans le domaine de la photonique non euclidienne ; par exemple, l’enquête cavité sont des formes plus simples de la barre de Möbius, car les géodésiques périodiques peuvent être plus facilement calculées. La théorie photonique habituelle doit être reconsidérée pour la photonique non euclidienne, et je pense que cette nouvelle ligne de travail est très excitante, car il y a encore beaucoup à révéler. »


piéger la lumière dans le chaos


Plus d’information:
Yalei Song et al, Möbius Strip Microlasers: A Test for Non-Euclidean Photonics, Lettres d’examen physique (2021). DOI : 10.1103/PhysRevLett.127.203901

Bogomolny et al., Formulation de trace pour les cavités tampons. Deuxièmement. Exemples réguliers, faux et chaotiques, examen physique (2011). DOI : 10.1103/PhysRevE.83.036208

Vincent W. Chen et al., Microlaser organique tridimensionnel à bas seuils laser fabriqué par lithographie multiphotonique et UV, Optique express (2014). DOI : 10.1364 / oe.22.012316

N. Sobeshchuk et al, Modes hors plan dans un microlaser 3D Fabry-Perot, Lettres de physique appliquée (2018). doi: 10.1063/1.5033496

MA Guidry et al, Petit laser piscine 3D : pyramide carrée, EPL (Lettres Europhysiques) (2019). DOI : 10.1209/0295-5075/126/64004

Clément Lafargue et al, Émission tridimensionnelle des microlasers organiques Fabry-Perot, Lettres de physique appliquée (2013). doi: 10.1063/1.4812667

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la citation: Möbius Microlaser Sector for Non-Euclidean Photonics Applications (2021, 29 novembre) Extrait le 29 novembre 2021 de https://phys.org/news/2021-11-mbius-microlasers-non-euclidean-photonics-applications.html

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