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Institut de physique
Actualités scientifiques
Des nanofibres pour une conversion efficace 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
efficacité de 50% en le faisant traverser une nanofibre 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
spécifiques par un faisceau intense. En concentrant la lumière dans leur cœur
sur de grandes distances, les fibres optiques sont potentiellement très bien
adaptées à ces processus, mais de nombreux matériaux utilisés pour l’optique
non linéaire ne peuvent pas constituer de fibre. Des physiciens du laboratoire
Charles Fabry (CNRS/IOGS) et de l’Université de Hangzhou (Chine) viennent
de montrer que l’on peut contourner cette difficulté en plaçant le matériau
non linéaire autour d’une fibre optique de diamètre nanométrique. Le faisceau
lumineux canalisé par cette fibre se trouve en fait essentiellement hors du cœur
de silice et interagit donc efficacement 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 fibre 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 fibres » pour
étirer les fibres optiques de silice de même type que celles employées dans
les réseaux de communication. Cet étirement de la fibre s’accompagne d’un
affinement, le diamètre est réduit d’un facteur supérieur à 100, passant des
125 µm de la fibre d’origine à quelques centaines de nanomètres, cela sur
une longueur pouvant atteindre 10 centimètres. La nanofibre obtenue se
trouve entre deux sections de fibres standard de 125 µm d’un maniement
particulièrement aisé pour injecter et récupérer la lumière. Le passage de la
fibre standard à la nanofibre 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 nanofibre soit considérablement plus faible que la
longueur d’onde de la lumière, le guidage persiste, mais une partie significative
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.
Dessin illustrant la propagation de la lumière dans une fibre 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 nanofibre.
En savoir plus
Design of nanofibres for efficient stimulated Raman scattering in the
evanescent field, 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
field of liquid immersed tapered nanofibers, Appl. Phys. Lett.
Contact chercheur
Sylvie Lebrun, Maître de conférences, Université Paris Sud
Informations complémentaires
Étireuse de nanofibres. La fibre 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 fibre chauffée par une flamme jusqu’à des diamètres contrôlés de
quelques centaines de nanomètre
© Institut d’Optique Graduate School / Laboratoire Charles Fabry / Cédric Helsy
www.cnrs.fr
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1
Laboratoire Charles Fabry (LCF), Palaiseau
State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation,
Hangzhou Chine
2
Institut de Physique
CNRS - Campus Gérard Mégie
3 rue Michel-Ange, 75794 Paris Cedex 16
T 01 44 96 42 53
[email protected]
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