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Résultat scientifique | Laser

Focalisation glissante : la lumière ralentit, accélère… ou fait demi-tour !


​Selon une étude utilisant des simulations numériques, une mise en forme spatio-temporelle d'impulsions lumineuses ultra-brèves permet de contrôler, sur une très large gamme, la vitesse du « pic » de lumière au voisinage du point de focalisation. Ce pic peut même s'immobiliser ou rebrousser chemin ! Ce procédé pourrait en particulier être exploité pour l'accélération de particules par laser.
Publié le 7 juin 2018
​Les lentilles simples en verre ordinaire souffrent d'une faiblesse : la position du point de focalisation le long de l'axe optique varie légèrement avec la couleur. Ce type de dispersion peut cependant être mis à profit dans des dispositifs plus complexes pour étaler dans l'espace les composantes spectrales d'une impulsion lumineuse ultra-brève. Par ailleurs, les opticiens savent contrôler le temps d'arrivée de ces composantes spectrales au point de focalisation grâce à des modulateurs acousto-optiques, par exemple.

Les chercheurs de l'Iramis proposent de combiner ces deux effets pour produire une « super-concentration » de la lumière au voisinage du point de focalisation grâce à un effet d'« interférences constructives ». Ils montrent qu'il est alors possible de piloter la vitesse de propagation du maximum d'intensité de l'impulsion lumineuse ultra-brève. Alors même que l'impulsion se propage globalement à la vitesse de la lumière c, le pic d'intensité maximale semble « glisser » sur l'onde lumineuse au voisinage du point de focalisation. Selon la mise en forme choisie, il peut sembler se propager, sur quelques longueurs d'onde, à c/10 ou à 2c, s'immobiliser ou même rebrousser chemin (-c) !

Ce domaine progresse très rapidement puisqu'entre-temps, une équipe américaine a réussi à mettre en évidence expérimentalement le phénomène.

Cette nouvelle mise en forme des impulsions lumineuses a de multiples applications potentielles pour l'accélération de particules, la physique des plasmas ou les expériences résolues en temps à l'échelle sub-femtoseconde (1 fs = 10-15 s).

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