C’est petit. Genre, vraiment petit.
Pensez à la tête d’allumette petite. Mais il dépasse sa catégorie de poids, délivrant des explosions d’énergie qui rivalisent avec les énormes plates-formes de laboratoire de table. Pendant vingt ans, c’était un fantasme. Le Saint Graal. Aujourd’hui, les scientifiques l’ont construit.
“Ce n’est pas seulement possible, c’est élégant.”
Tobias Kippenberg, de l’EPFL, n’est pas seulement content. Il est impressionné par le fait que la réponse était cachée à la vue de tous et négligée pendant des décennies. L’astuce ? Retour vers le futur. Eh bien, revenons à 1998.
Le problème avec les petits
Les puces photoniques sont géniales. Ils utilisent la lumière au lieu de l’électricité pour l’informatique. Rapide. Cool. Aucun problème de chaleur comme celui de votre ordinateur portable en surchauffe. Mais ils sont capricieux avec les lasers ultrarapides de grande puissance.
Pourquoi? Confinement. Vous insérez la lumière dans de minuscules guides d’ondes microscopiques – essentiellement des tuyaux microscopiques pour les photons – et la lumière commence à se perturber. Cela devient instable. Le pouls se brise. Le chaos s’ensuit.
Les puces photoniques actuelles ne peuvent pas gérer l’intensité. La physique riposte.
Les chercheurs ont donc fait quelque chose d’inattendu. Ils n’ont pas essayé de forcer la physique avec de nouveaux matériaux ou des filtres complexes. Ils ont examiné un ancien modèle appelé oscillateur Mamyshev.
Il a été créé par Pavel Mamyshev des Bell Labs. C’est passé de mode. Ignoré par le milieu de la photonique intégrée pendant des années. Il s’appuie sur une architecture spécifique : un guide d’onde non linéaire pris en sandwich entre deux filtres optiques.
En voici la beauté. Les impulsions de haute intensité élargissent leur gamme de couleurs. Ils passent directement à travers les filtres. Une lumière faible, ce qui provoque du bruit et de la déstabilisation ? Bloqué. C’est un portier intégré. Le résultat est une impulsion propre et de grande puissance, sans les composants encombrants supplémentaires habituellement nécessaires pour la stabiliser.
Le miracle de la tête d’allumette
La cavité laser elle-même est encore physiquement longue : environ 16,5 pouces. Vous ne pouvez pas plier un câble à fibre optique sans interrompre le signal ou créer des dégâts.
Mais sur une puce photonique ? Vous venez de graver le chemin en spirale. Il se replie sur lui-même.
L’empreinte finale ? De la taille d’une tête d’allumette.
C’est une énorme victoire pour la densité. Il faut 147 femtosecondes, soit 147 quadrillions de seconde, pour se déclencher. En un clin d’œil, il délivre 1,05 nanojoules. Assez d’énergie pour rivaliser avec des systèmes qui occupent des bureaux entiers dans des laboratoires coûteux.
Et puis il y a le coût.
Les lasers ultrarapides standards sont des bêtes coûteuses. Rare. Complexe à aligner. Mais cette nouvelle puce est à base de silicium. Cela signifie qu’il est fabriqué exactement comme le processeur de votre téléphone. Vous exécutez la plaquette et pouf : plus d’un millier de cavités laser en un seul lot.
Les économies d’échelle entrent en jeu. Les prix s’effondrent. L’accessibilité monte en flèche.
Et maintenant ?
Où vont ces petites centrales électriques ? Partout, ils sont actuellement trop gros pour aller.
Imaginez des outils de diagnostic portables. Un médecin pourrait avoir une imagerie médicale avancée dans sa poche, et non dans une pièce séparée et plombée. Pensez aux spectromètres portables pour détecter les polluants dans une rivière ou un champ, sans avoir besoin d’une camionnette pleine de matériel.
Ou de meilleures horloges atomiques. Des systèmes de navigation plus petits. Communications optiques plus rapides.
La technologie est là. Ça marche. C’est assez bon marché à fabriquer et assez petit à transporter. L’ère du laser ultrarapide de bureau est révolue.
Il s’agit simplement de savoir où nous les placerons ensuite.
