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Physical Review Letters 116, 133902 (March 2016)

Record mondial pour la capture de photons dans les microrésonateurs

 

Record mondial pour la capture de photons dans les microrésonateurs

Qui peut espérer arrêter la lumière et ses 300 000 km par seconde ? De nombreux chercheurs travaillent pourtant au stockage des photons. Il a ainsi été établi un nouveau record pour la durée de capture de photons dans un micro-résonateur. Ces travaux ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.

Afin de stocker des photons, deux options s’offrent aux physiciens. Ils peuvent tenter de les ralentir grâce à divers phénomènes physiques, ou les piéger dans des résonateurs qui les forcent à tournoyer de nombreuses fois avant de les laisser, avec des pertes, en sortir.

Les chercheurs du laboratoire Foton, de l’IRCP et du C2N ont ici décidé de cumuler ces deux solutions. Ils ont pour cela utilisé des micro-résonateurs optiques à modes de galerie (whispering-gallery-modes *) : des sphères de 100 µm de diamètre constituées d’un verre de fluorure dopé à l’erbium. À l’approche d’une fibre optique du micro-résonateur, une partie de la lumière qui passe à proximité va y pénétrer. Les photons vont alors devoir effectuer un peu moins d’un millier de tours dans la sphère avant de pouvoir en sortir. Ils vont également interagir avec les ions d’erbium en présence, ce qui les ralentit. Alors que les photons effectuaient le millier de tours en 300 ps, il leur faut à présent 2.5 ms.

La lumière utilisée se situe dans le domaine des ondes télécom, une branche dans laquelle de nombreux détecteurs et sources sont déjà disponibles pour développer des applications. Ces travaux ont également montré que les micro-résonateurs optiques pouvaient atteindre une capacité de stockage de l’ordre de leurs versions macroscopiques. Cela ouvre par exemple la voie à des systèmes miniaturisés de stockage, tels que des mémoires optiques ou quantiques.

* Dans la galerie sous le dôme de la cathédrale St Paul à Londres, les chuchotements (whispers) peuvent être entendus à tout moment dans la galerie en raison de l’efficacité avec laquelle les ondes sonores se déplacent le long de sa paroi courbe. De même, dans un résonateur optique à modes de galerie, les ondes lumineuses se propagent efficacement le long de la périphérie de la sphère.

 
Contact
Yannick DUMEIGE
yannick.dumeige univ-rennes1.fr
02 96 46 94 31
 
Référence

Millisecond Photon Lifetime in a Slow-Light Microcavity, V. Huet, A. Rasoloniaina, P. Guillemé, P. Rochard, P. Féron, M. Mortier, A. Levenson, K. Bencheikh, A. Yacomotti, and Y. Dumeige. Phys. Rev. Lett. 116, 133902, 29 march 2016, DOI : 10.1103/PhysRevLett.116.133902

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