mardi 31 janvier 2006
Lorsque les informations internet ou les communications téléphoniques sont converties en lumières pour être transmises sur des milliers de kilomètres au travers de fibres optiques, le signal perd environ 5% de sa puissance par kilomètre. Les transmissions sur de longues distances requièrent de ré-amplifier le signal périodiquement le long de la ligne afin de restaurer sa qualité originale.
Il ne sera peut être bientôt plus nécessaire de procéder à cette ré-amplification grâce à l'invention d'une équipe de chercheurs de l'université d'Aston en Angleterre qui ont réussi à concevoir aux travers d'une fibre optique un laser de 75 km de long.

La technique développée par Juan Diego Ania-Castañón et son équipe fait appel à l'effet Raman.  Un laser placé à chaque extrémité de la fibre va venir exciter ses atomes. Une partie de l'énergie apportée va alors être dissipée par contribution aux vibrations atomiques et le reste va alors servir à l'émission d'un photon. Classiquement, très peu d'atomes participent à ce processus. Mais, si de la lumière additionnelle comme un signal téléphonique vient se mêler dans la fibre, l'émission Raman devient alors plus efficace et produit des photons supplémentaire qui vont amplifier le signal.
Mais cette émission étant peu homogène, afin de ne pas perdre complètement le signal, la longueur maximum des segments de fibre optique doit être d'une dizaine de mètres, des longueurs plus importantes réclamant une puissance laser de pompe plus conséquente.

Les chercheurs ont donc pensé à une méthode exploitant le phénomène de résonance des cavités et éliminant totalement les fluctuations de la désexcitation Raman. Ils ont positionné à chaque bout de la fibre un miroir ne réfléchissant qu'une longueur d'onde de la lumière et laissant traverser les autres. Cette longueur d'onde se situe au dessus de celle du laser de pompe mais est plus courte que pour le signal.
Le laser de pompe traverse donc ce miroir, générant des photons Raman dont la longueur d'onde correspond à celle réfléchie par les miroirs. Les photons vont donc osciller dans la cavité, formant un gigantesque résonateur à travers la fibre optique qui peut alors mesurer 75 km de long produisant un effet laser qui par un autre effet Raman va produire des photons par la stimulation des photons du signal de télécommunication injecté dans la fibre.

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Source : Physical Review Letters

Rèf : Ultralong Raman Fiber Lasers as Virtually Lossless Optical Media
Juan Diego Ania-Castañón, Tim J. Ellingham, R. Ibbotson, X. Chen, L. Zhang, and Sergei K. Turitsyn
Phys. Rev. Lett. 96, 023902
(issue of 20 January 2006)

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