Ultrarapide : des chercheurs de l’Université d’Ottawa trouvent un moyen moins cher, plus simple et plus rapide de mesurer le champ électrique de la lumière

Publié le vendredi 16 octobre 2020

Détecter des courants produits dans le plasma de l’air ambiant à l’aide de deux impulsions laser à polarisation croisée afin de sonder le champ électrique des ondes lumineuses

Détecter des courants produits dans le plasma de l’air ambiant à l’aide de deux impulsions laser à polarisation croisée afin de sonder le champ électrique des ondes lumineuses. Image : Aleksey Korobenko

Des chercheurs de l’Université d’Ottawa ont mis au point une nouvelle méthode pour mesurer l’évolution temporelle des champs électriques à fréquences optiques. La méthode, qui fonctionne dans l’air ambiant, facilite la mesure directe de la forme d’onde du champ et pourrait conduire à une percée dans le monde de l’électronique à haute vitesse.

Pour en savoir davantage sur le sujet, nous avons discuté avec Aleksey Korobenko, un chercheur-boursier postdoctoral au Département de physique de l’Université d’Ottawa et l’auteur principal de l’article Femtosecond streaking in ambient air, récemment publié dans la revue Optica
 
Pourriez-vous nous parler de ce projet de recherche?
 
« Notre projet vise à résoudre les oscillations d’un champ électrique dans une impulsion lumineuse afin d’arriver à contrôler plus rapidement le mouvement des électrons dans des systèmes quantiques, ce qui pourrait mener à des applications déterminantes, notamment la conception d’électroniques pétahertz, lesquels seraient un million de fois plus rapide qu’un processeur moderne typique.
 
Nous sommes d’abord parvenus à un tel calcul à l’aide d’une technique du nom de balayage attoseconde – inspiré de la caméra à balayage traditionnelle. Lorsqu’on les irradie au moyen d’une brève impulsion électromagnétique, les molécules gazeuses relâchent leurs électrons, qui continuent sur leur lancée, attirés par le champ d’une deuxième impulsion à balayage. La mesure de la vélocité acquise par les électrons mus vers cette force d’attraction permet de reconstruire l’impulsion à balayage à l’échelle de l’attoseconde. »
 
Et qu’avez-vous découvert?
 
« Nous avons démontré qu’au lieu de mesurer la vitesse de chaque électron dans des échantillons gazeux de faible intensité – ce qui exige un vide poussé ou une organisation complexe –, il est possible de le faire dans des conditions normales. Il suffit de mesurer le courant produit dans le plasma de l’air à l’aide d’électrodes métalliques, ce qui simplifie et accélère grandement la mesure de l’oscillation d’une onde lumineuse. »
 
Pourquoi est-ce important?
 
« C’est une méthode rapide, peu chère et fiable de mesurer comment oscille le champ optique. En raison de sa grande simplicité, notre méthode pourrait servir aux chercheurs et chercheuses qui s’intéressent aux lasers ultracourts et contribuer au développement de la prochaine génération d’appareils électroniques pétahertz. »
 
Comment avez-vous mené vos recherches?
 
« Nous avons utilisé un laser de pointe très puissant et unique en son genre pour générer des impulsions lumineuses ultracourtes, dont la fréquence variait du visible à l’infrarouge. Nous avons ensuite mesuré ces impulsions dans diverses conditions expérimentales afin de comparer notre méthode aux autres techniques de mesure et ainsi obtenir un indice de référence. »

Qu’aimeriez-vous ajouter?
 
« Cette étude est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs de l’Université Ludwig-Maximilian de Munich, de l’Institut Max-Planck en optique quantique en Allemagne et du Laboratoire mixte pour la science de l’attoseconde du Conseil national de recherches Canada et de l’Université d’Ottawa. Des chercheurs du Canada, de Russie, d’Allemagne, des États-Unis, d’Iran, de Chine et de France y ont participé.
 
La recherche a été menée au Laboratoire mixte pour la science de l’attoseconde du Conseil national de recherches Canada et de l’Université d’Ottawa.
 
 
 
Pour plus d’information :
Justine Boutet
Agente de relations médias
Cellulaire : 613-762-2908
justine.boutet@uOttawa.ca
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