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INP
L’Institut de Physique
du CNRS
Actualités scientifiques
Apparition d’instabilités de tavelures
en milieu aléatoire.
juin 2011
Observée de près, la tache lumineuse d’un faisceau laser présente un aspect granuleux, aussi appelé tavelures (speckle en anglais). Cette
granularité provient des interférences entre les ondes diffusées par chacune des poussières ou des irrégularités optiques qui se trouvent sur le
passage de la lumière. Des physiciens de Nice viennent de montrer expérimentalement que lorsque le milieu dans lequel le laser se propage
est non linéaire, il apparaît spontanément des instabilités, pourvu que le milieu soit suffisamment diffusant. Ce
phénomène, prédit théoriquement il y a une dizaine d’années (PRL 85, 736 (2000)), n’avait jusqu’à présent pas
encore été observé. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Physical Review Letters.
Pour leur expérience, les chercheurs de l’Institut Non Linéaire de Nice (Univ. Nice Sophia-Antipolis / CNRS) et
du Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (Univ. Nice Sophia-Antipolis / CNRS) ont choisi d’utiliser
comme matériau diffusant et non-linéaire une couche fine (50 µm d’épaisseur) de cristaux liquides nématiques
interposée entre une paroi en verre et un cristal d’oxyde de bismuth et de silicium (d’1 mm d’épaisseur). Grâce à ce matériau photoconducteur,
les physiciens impriment dans le film de cristaux liquides une distribution aléatoire d’indice de réfraction au moyen d’un faisceau laser vert
passant au travers d’un modulateur spatial de lumière dont les 1024 x 768 pixels sont aléatoirement obscurcis. Dans ce dispositif fortement non
linéaire, une faible intensité lumineuse est suffisante pour provoquer localement une modification de l’indice optique. Les chercheurs injectent
donc un faisceau laser rouge qui est diffusé par les irrégularités optiques imprimées dans le milieu. La distribution d’intensité dans le milieu
modifie l’indice de réfraction local, qui altère à son tour la diffusion. Lorsque l’intensité du laser rouge dépasse un certain seuil, ce mécanisme de
rétroaction déclenche une instabilité qui se traduit par des pulsations
spontanées de la figure de tavelure observables à l’œil nu. Le seuil de
l’instabilité dépend de la distribution d’indice imprimée sur la cellule
et du degré de diffusion du milieu. Démonstration est faite du rôle
essentiel du désordre dans ce phénomène. De telles observations
devraient avoir un impact important pour la compréhension des
systèmes optiques à la fois non linéaires et désordonnés.
Schéma du dispositif expérimental.
La distribution d’indice est projetée (faisceau vert Iw) via un
modulateur spatial de lumière et imprimée dans la cellule cristal
liquide (LC) grâce à une paroi photosensible (PH). La figure de
speckle Is (en haut à droite) est obtenue par diffusion transverse du
faisceau rouge rétro-réfléchi Ip à l’interface PH. La non linéarité est
due à la réorientation des molécules de cristal liquide sous l’action
du faisceau rouge Ip.
En savoir plus
Experimental observation of speckle instability in Kerr random media,
U. Bortolozzo1, S. Residori1, P. Sebbah2, Phys. Rev. Lett., 106, 103903 (2011).
Contact chercheur
Informations complémentaires
Patrick Sebbah, chercheur
• 1Institut Non Linéaire de Nice, UMR 6618
CNRS - Univ. de Nice Sophia Antipolis
• 2Précédement au Laboratoire de physique de la matière condensée,
UMR 6622, CNRS - Univ. de Nice
• 3Maintenant à l’Institut Langevin Ondes et Images, UMR 7587,
CNRS - ESPCI Paris Tech - UPMC - Univ. Paris Diderot Paris 7
Contacts INP
Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Karine Penalba,
[email protected]