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Institut de Physique
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Des nanobres pour une conversion efcace de la
longueur d’onde d’un laser
Juillet 2013
Des physiciens viennent de démontrer la conversion de longueur d’onde d’un
faisceau vert en un faisceau rouge par diffusion Raman stimulée avec une
efcacité de 50% en le faisant traverser une nanobre de silice baignant dans
de l’éthanol.
Les processus d’optique non linéaire mis en œuvre pour convertir la longueur
d’onde d’un faisceau lumineux requièrent de faire traverser des matériaux
spéciques par un faisceau intense. En concentrant la lumière dans leur cœur
sur de grandes distances, les bres optiques sont potentiellement très bien
adaptées à ces processus, mais de nombreux matériaux utilisés pour l’optique
non linéaire ne peuvent pas constituer de bre. Des physiciens du laboratoire
Charles Fabry (CNRS/IOGS) et de l’Université de Hangzhou (Chine) viennent
de montrer que l’on peut contourner cette difculté en plaçant le matériau
non linéaire autour d’une bre optique de diamètre nanométrique. Le faisceau
lumineux canalisé par cette bre se trouve en fait essentiellement hors du cœur
de silice et interagit donc efcacement avec le milieu non linéaire qui l’entoure.
Un rendement de près de 50% a ainsi été obtenu pour la conversion Raman
d’un faisceau laser vert traversant de l’éthanol, sur une distance 10 fois plus
faible qu’avec une bre creuse contenant l’éthanol en son cœur. Ce travail est
publié dans le Journal of the European Optical Society Rapid Publication.
Les physiciens ont développé une « plateforme d’étirage de bres » pour
étirer les bres optiques de silice de même type que celles employées dans
les réseaux de communication. Cet étirement de la bre s’accompagne d’un
afnement, le diamètre est réduit d’un facteur supérieur à 100, passant des
125 µm de la bre d’origine à quelques centaines de nanomètres, cela sur
une longueur pouvant atteindre 10 centimètres. La nanobre obtenue se
trouve entre deux sections de bres standard de 125 µm d’un maniement
particulièrement aisé pour injecter et récupérer la lumière. Le passage de la
bre standard à la nanobre s’effectue sans perte et s’accompagne d’un très
fort accroissement de l’intensité lumineuse lié à la réduction du diamètre.
Bien que le diamètre de la nanobre soit considérablement plus faible que la
longueur d’onde de la lumière, le guidage persiste, mais une partie signicative
de l’énergie optique se propage hors de la silice et donc dans le milieu qui
baigne cette dernière. Après une première expérience utilisant l’éthanol comme
milieu non linéaire, les physiciens ont utilisé du toluène dilué dans de l’éthanol.
Ils ont alors observé une cascade Raman : le faisceau initial à 532 nm excite le
premier ordre Stokes du toluène à 562 nm qui excite à son tour le second ordre
Stokes du toluène à 596 nm. Ces premières démonstrations ouvrent la voie à
un vaste éventail de nouvelles expériences en optique non linéaire.
Design of nanobres for efcient stimulated Raman scattering in the
evanescent eld, L. Shan1, G. Pauliat1, G. Vienne2, L. Tong2, S. Lebrun1,
Journal of the European Optical Society - Rapid publication, Vol 8 (2013)
• Retrouvez l’article dans la base d’archives ouvertes HAL
A consulter également : Stimulated Raman scattering in the evanescent
eld of liquid immersed tapered nanobers, Appl. Phys. Lett.
En savoir plus
Sylvie Lebrun, Maître de conférences, Université Paris Sud
Contact chercheur
• 1 Laboratoire Charles Fabry (LCF), Palaiseau
• 2 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation,
Hangzhou Chine
Informations complémentaires
Étireuse de nanobres. La bre optique en silice de diamètre 125 µm est maintenue
par les deux platines de translation. Le mouvement contrôlé de ces deux platines
permet d’étirer la bre chauffée par une amme jusqu’à des diamètres contrôlés de
quelques centaines de nanomètre
© Institut d’Optique Graduate School / Laboratoire Charles Fabry / Cédric Helsy
Dessin illustrant la propagation de la lumière dans une bre étirée. Le faisceau est
guidé par la structure de verre bien qu’il s’étende bien au-delà dans le matériau dans
lequel est immergée la nanobre.