Ce serait le rêve d'un scientifique planétaire de regarder à travers les yeux des lentilles d'un rover lointain en temps réel, en regardant autour d'un paysage étranger comme si elle était réellement à la surface de la planète, mais les émetteurs radio actuels ne peuvent pas gérer la bande passante nécessaire pour un flux vidéo sur plusieurs millions de kilomètres. Cependant, une nouvelle technologie récemment brevetée par des scientifiques de l'Université de Rochester peut rendre possibles des applications comme un flux vidéo Mars, en utilisant des lasers au lieu de la technologie radio. Des grilles spéciales à l'intérieur du verre d'un laser à fibre éliminent pratiquement la diffusion néfaste, le principal obstacle à la recherche de lasers à fibre haute puissance.
«Nous utilisons des lasers dans tout, des télécommunications aux armements avancés, mais lorsque nous avons besoin d'un laser de haute puissance, nous avons dû recourir à de vieilles méthodes inefficaces. dit Govind Agrawal, professeur d'optique à l'Université de Rochester. «Nous avons maintenant montré un moyen incroyablement simple de fabriquer des lasers à fibre haute puissance, qui ont un énorme potentiel.
En supprimant l'une des principales limitations des lasers à fibre et des amplificateurs à fibre, Agrawal leur a permis de remplacer les lasers traditionnels traditionnellement plus puissants, mais moins efficaces et de moindre qualité. Actuellement, les industries utilisent des lasers à cristaux solides à dioxyde de carbone et pompés par diode pour souder ou couper du métal et usiner de petites pièces, mais ces types de lasers sont encombrants et difficiles à refroidir. En revanche, la nouvelle alternative, les lasers à fibre, est efficace, facile à refroidir, plus compacte et plus précise. Le problème avec les lasers à fibre, cependant, est que lorsque leur puissance augmente, la fibre elle-même commence à créer un jeu qui arrête efficacement le laser.
Agrawal a travaillé sur un moyen d'éliminer le jeu provoqué par une condition appelée diffusion de Brillouin stimulée. Lorsque la lumière d'une puissance suffisamment élevée parcourt une fibre, la lumière elle-même modifie la composition de la fibre. Les ondes lumineuses font que les zones de la fibre de verre deviennent de plus en moins denses, tout comme une chenille qui se déplace et se dilate en se déplaçant. Lorsque la lumière laser passe d'une zone de haute densité à une zone de faible densité, elle est diffractée de la même manière que l'image d'une paille se courbe lorsqu'elle passe entre l'air et l'eau dans un verre. À mesure que la puissance du laser augmente, la diffraction augmente jusqu'à ce qu'elle réfléchisse une grande partie de la lumière laser vers l'arrière, vers le laser lui-même, au lieu de descendre correctement dans la fibre.
Dans une discussion avec Hojoon Lee, un professeur invité de Corée, Agrawal s'est demandé si les grilles gravées à l'intérieur de la fibre pouvaient aider à arrêter le problème de réflexion. Les réseaux peuvent être conçus pour agir comme une sorte de miroir bidirectionnel, fonctionnant presque exactement de la même manière que le problème initial, ne réfléchissant que la lumière vers l'avant plutôt que vers l'arrière. Avec la nouvelle conception simple, la lumière laser déclenche la fibre à travers les réseaux, et certains d'entre eux créent à nouveau les changements de densité qui reflètent une partie de la lumière vers l'arrière? Mais cette fois, la série de réseaux rebondit simplement vers l'avant. Le résultat net est que le laser à fibre peut fournir des puissances plus élevées que jamais, rivalisant avec les lasers conventionnels et rendant possibles des applications que les lasers conventionnels ne peuvent pas effectuer, telles que la communication laser à large bande passante avec un rover planétaire à plusieurs millions de kilomètres.
Lorsqu'un faisceau laser se déplace entre des planètes, il se propage et se diffracte tellement qu'au moment où un faisceau de Mars nous atteint, sa largeur serait supérieure à 500 miles, ce qui rend incroyablement difficile l'extraction des informations codées sur le faisceau. Un laser à fibre, avec sa capacité à fournir plus de puissance, aiderait en donnant aux stations de réception un signal plus intense avec lequel travailler. De plus, Agrawal travaille actuellement avec la NASA pour développer un système de communication laser qui se propagerait moins au départ. "C'est notre espoir qu'au lieu d'avoir un faisceau qui s'étale sur 500 miles, peut-être que nous pouvons en obtenir un qui ne s'étale que sur un mile environ" dit Agrawal. Cette concentration de la puissance du laser nous permettrait de recevoir beaucoup plus facilement les signaux à large bande passante d'un mobile distant.
De nombreuses personnes utilisent des lasers à fibre pour remplacer les lasers conventionnels, des militaires au laser Omega de l'Université de Rochester au Laboratoire pour l'énergie laser (LLE), qui est le laser ultraviolet le plus puissant au monde. Agrawal travaillera avec des scientifiques de LLE pour éventuellement mettre en œuvre le nouveau système de réseau dans le nouveau système laser à fibre d'Omega.
Source d'origine: communiqué de presse de l'Université de Rochester
