fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ont réussi à intégrer un laser ultrarapide sur une puce photonique, produisant des impulsions ultracourtes de 147 femtosecondes, comparables aux performances des lasers femtosecondes de laboratoire, avec une énergie par impulsion atteignant 1,05 nanojoule. Cette avancée vise à résoudre les problèmes persistants de volume et de coût élevé des lasers ultrarapides. L'EPFL souligne qu'après plus de vingt ans d'efforts, la plupart des lasers ultrarapides traditionnels restent limités aux systèmes de plateformes optiques encombrants.
L'équipe de l'EPFL dirigée par le professeur Tobias J. Kippenberg a rapporté, dans un article publié le 3 juin 2026 dans la revue Nature, le premier laser ultrarapide intégré dont les performances égalent celles des lasers femtosecondes de laboratoire. Le professeur Kippenberg a déclaré que la réalisation d'un laser femtoseconde à haute énergie d'impulsion sur puce était considérée depuis plus de vingt ans comme le « Saint Graal » de la photonique intégrée, et que leurs résultats montrent que cela peut être accompli grâce à une architecture ingénieuse jusqu'alors négligée par la communauté de la photonique intégrée. L'équipe de recherche a utilisé une conception laser appelée « oscillateur de Mamyshev », qui place un guide d'ondes non linéaire entre deux filtres optiques dans la cavité résonante, chaque filtre ne laissant passer qu'une partie différente du spectre. Lorsqu'une impulsion forte traverse le guide d'ondes, elle s'élargit sur une gamme de couleurs plus large, permettant à une partie de l'énergie lumineuse de passer simultanément à travers les deux filtres et de continuer à circuler, tandis que la lumière faible, insuffisamment élargie, est filtrée. Zheru Qiu, co-premier auteur de l'article, a souligné que cette conception ne nécessite aucun composant difficile à fabriquer sur une puce en nitrure de silicium dopé à l'erbium.
Sur la puce, la cavité résonante laser de 42 cm de long peut être repliée dans un espace de la taille d'une tête d'allumette, bien plus petit que les lasers à fibre optique. Étant donné que ces puces photoniques peuvent être fabriquées à l'échelle des wafers, comme les puces informatiques, il est possible de produire plus de 1000 cavités résonantes laser en une seule fois, ouvrant la voie à des lasers ultrarapides à moindre coût pour les domaines de la détection, de la spectroscopie et de la métrologie. Zheru Qiu a indiqué qu'avec une puissance de crête de l'ordre du kilowatt, cette puce peut alimenter des applications exigeantes qui dépendaient auparavant de lasers de laboratoire volumineux et coûteux. Cette avancée devrait favoriser le développement d'outils portables et peu coûteux pour détecter les polluants, révéler les défauts cachés et le diagnostic médical, et ouvrir la voie à des horloges atomiques optiques compactes nécessaires aux futures communications et à la navigation.
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