La lumière qui ne brise pas le cristal express
La lumière dans un minuscule anneau, c'est comme l'eau dans un canal fermé : si le flux est trop fort, les parois se mettent à vibrer et le canal se déforme. Dans les micro-anneaux optiques, le rôle de l'eau est joué par un faisceau laser, et celui des parois par une piste cristalline plus fine qu'un cheveu. D'habitude, une lumière intense « brûle » le matériau : elle modifie ses propriétés, décale la fréquence, gâche le réglage. Ici, les ingénieurs ont pris une fine couche de tantalate de lithium et, après un recuit — un chauffage lent suivi d'un refroidissement — ils ont obtenu des anneaux qui supportent 4 watts de puissance circulante. C'est comme si un tuyau d'arrosage supportait la pression d'une lance à incendie sans gonfler.
Mais la puissance n'est pas une fin en soi. Sur le même cristal, ils ont assemblé un modulateur — un dispositif qui allume et éteint la lumière, comme un robinet pour l'eau. Sa longueur n'est que de 2 millimètres, et il suffit de 3 volts pour le commuter, moins qu'une pile bouton. Le modulateur maintient sa phase de manière stable et ne « dérive » pas sous la tension, ce qui est important pour la microscopie optique dans la gamme où travaillent les lasers de télécommunications.
Ces anneaux et modulateurs sont des briques pour les futures puces photoniques : au lieu d'électrons dans des fils, des photons circulent dans des guides d'ondes. Si les briques supportent une lumière intense sans perdre leur réglage, on peut construire des systèmes de communication plus rapides et plus économes en énergie, des lidars, et même des dispositifs quantiques.
Une puissance de 4 watts dans un micro-anneau, c'est comme concentrer la lumière d'une lampe de bureau en une tache plus fine qu'un cheveu humain, et le cristal ne chauffe presque pas et ne change pas ses propriétés.