Peigne de fréquence optique 3072582 30867857 2008-06-22T07:22:10Z Lamiot 75086 compl (non terminé Des [[Peigne de fréquence optique|peignes de fréquence]] sont développés<ref>[http://nonlineaire.univ-lille1.fr/SNL/media/2007/resumes/barviau_benoit.pdf Exemple] (Création d’un peigne de fréquences de longueur d’onde centrale accordable à partir d’ondes continues, par Benoit Barviau, Christophe Finot, Julien Fatome et Guy Millot ; 1 p)</ref> dans le domaine de l'[[optique]] et plus particulièrement des [[laser]]s, permettant de [[Métrologie|mesurer]] des intervalles de temps et des [[fréquence]]s lumineuses avec une précision très fortement améliorée ; <br />A titre d'exemple : la spectroscopie ultra-haute résolution permet déjà une mesure de la distance terre-lune avec une précision équivalent à l'épaisseur de 1/100 000 ème de cheveux. Cette précision devrait être portée à 10 millionnièmes de cheveux<ref>Colloque des sciences, 16 dec 2005, Prix nobel de Physique 2005 ([http://www.sc.ucl.ac.be/sciences/Colloque_des_sciences/Colloque_des_sciences_Prix_Nobel_de_physique_2005.pdf PowerPoint])</ref>. ==Principes == Une [[onde lumineuse]] peut contenir plus d'un million de milliards (10<sup>15</sup>) d'[[oscillation]]s ou cycles par seconde Dans le domaine des grandes longueurs d'onde, un '''[[filtre en peigne]]''' permettait déjà de traiter un signal optique en ajoutant une version retardée du signal à lui-même, provoquant des [[interférence]]s destructives ou constructives. La [[réponse en fréquence]] du filtre se présente sous la forme d'une série de pics régulièrement espacés, d'où le nom de « filtre en peigne ». Un filtre de ce type peut être implémentés sous une forme discrète ou continue dans le temps. Dans le domaine de l'optique et spectroscopie de précision, depuis peu (Prix Nobel 2005 de physique) on utilise le [[spectre]] d'un laser à impulsions ultra-courtes (ou ''« laser ultrabref »'' ex : ''laser au titane-saphir''), qui est un peigne de fréquence qu'on peut utiliser comme une sorte de règle ultra-précise spatiale et temporelle (10 000 fois plus précises que la mesure faite par les meilleurs oscilloscopes). <br />La difficulté du contrôle de la source lumineuse a été résolue par l'invention de « ''lasers à modes bloqués'' » délivrant des impulsions ultra-brèves émises en courtes séries de crêtes et creux croissant et décroissant de manière régulière sur un pas de temps qui peut être aussi bref que 10 [[femtoseconde]]s . On crée un effet de ''peigne'' quand on utilise un « ''laser à mode bloqué'' » pour produire une interférence avec la lumière d'un ''laser continu ultra-stable'' (qui sera ici l'''« onde porteuse »'' et qui émet un flot continu d'oscillations régulières). Les chercheurs disposent maintenant d'une instrumentation simple pouvant couvrir une octave (gamme de lumière allant d'une fréquence au double de cette fréquence) grâce à une nouvelle fibre optique microstructurée guidant le flux de [[photon]]s dans une suite de trous de diamètre [[micrométrique]] pleins d'[[air]]. Une telle fibre propage la lumière d'un laser ''titane-saphir'' sans étirer ses impulsions comme cela se produit dans une fibre normale ou dans la plupart des milieux optiques. Cette fibre a la propriété de provoquer un élargissement spectral de l'onde (elle produit toutes les couleurs de l'arc en ciel, visible à l'oeil nu) alors que la lumière du laser est produite dans le proche infrarouge, à peine visible par l'oeil humain), tout en conservant la structure en peigne de fréquence initiale donnée par le laser. ==Domaines potentiels d'application== Ils sont sans doute très nombreux, mais on peut déjà citer : * mesure [[physique]]s et de phénomènes lumineux ou d'[[éléments chimiques]], création de détecteurs chimiques de haute précision, permettant par exemple la mesure fine de la [[pollution]] de l'air, de l'eau ou d'aliments, la détection de gaz chimiques ([[armes chimiques]], d'explosifs, d'émissions [[accident]]elles, de [[toxique]]s ou [[biomarqueur]]s (du [[cancer]] par exemple) présents dans l'haleine d'un patient..) ; * amélioration de plusieurs [[Ordre de grandeur|ordres de grandeur]] de la sensibilité et de la portée d'instruments [[télémétrie|télémétriques]] utilisant la lumière (instruments de type ''« [[lidar]] »''); * augmentation (de plusieurs ordres de grandeur) de la quantité d'information transportable par une même [[fibre optique]] * amélioration de la [[microscopie optique]] * mesure améliorée du temps (horloges atomiques encore plus précises ; utilisant le ''peigne de fréquence optique'' pour décompter les oscillations de lumineuses et les convertir en un signal temporel ultra-précis); * mesure spatiale améliorée de plusieurs ordres de grandeur, avec applications possibles dans le domaine du [[GPS]]; * création de synthétiseurs de fréquences optiques ultra-précises, permettant l'amélioration de la mesure dans le domaine des [[nanotechnologie]]s et de la [[femtochimie]] * création de super-lasers groupant les émissions de plusieurs lasers à peitnes de fréquence en un flot unique, mais cohérent et organisé, d'impulsions lumineuses. Potentiellement tout le spectre électromagnétique (du rayon X à l'onde radio en passant par l'infrarouge devrait ainsi pouvoir être contrôlé et utilisé) * analyse de nanophénomènes d'origines biologiques, biochimiques (intérêt pour l'étude des virus par exemple). * manipulation cohérente d'atomes (pour l'[[information quantique]] ou d'autres objectifs). * ordinateurs optiques, cryptage informatique * etc. '''Prospective''' : * Il semble également possible de contrôler ou [[catalyse|catalyser]] certaines réactions chimiques aux nano-échelles grâce à des ''peignes de fréquence optique'' (réactions dites ultrafroides). Certains chercheurs espèrent aussi ainsi pouvoir contrôler des réactions [[biochimie|biochimique]]s == Voir aussi == * [[Métrologie]] * [[Spectroscopie]] * [[Laser]] === Articles connexes (pour de domaine électromagnétique) === * [[Filtre linéaire]] * [[Filtre de Bessel]] * [[Filtre de Butterworth]] * [[Filtre de Legendre]] * [[Filtre de Tchebychev]] * [[Filtre elliptique]] === Liens externes === * [http://www.sc.ucl.ac.be/sciences/Colloque_des_sciences/Colloque_des_sciences_Prix_Nobel_de_physique_2005.pdf PowerPoint] {{fr}} ===Bibliographie=== {{...}} ===Notes et références=== <references /> {{Portail|physique|Optique}} [[Catégorie:Filtre|Peigne, filtre en]]