Les chercheurs ont créer une nouvelle fibre optique

Des chercheurs de l’Université de Wisconsin-Milwaukee (UWM) ont découvert un nouveau mécanisme pour transmettre la lumière à travers la fibre optique. Leur technologie est la première application pratique de la découverte faite par un chercheur qui a été proposée en 1958.

En effet, pour arriver à créer cette nouvelle fibre optique, le Professeur adjoint Arash Mafi et le doctorant Salman Karbasi ont exploité la localisation d’Anderson. Cette fibre optique a la particularité d’avoir un mécanisme de propagation qui emprisonne le faisceau de lumière lorsque celui-ci traverse la fibre. Ils ont collaboré sur ce projet avec Karl Koch, un scientifique de Corning Inc.

Tout l’internet de nos jours reposent sur des fibres optiques sous-marines. Vos données sont converties en faisceaux de lumière qui traversent la fibre à une vitesse très élevée (en général de la fibre monomode pour les liaisons de longues distance). Toutefois, selon Mafi, ces fibres à un seul cœur commencent à atteindre les limites de leur capacité de transport de l’information.

L’une des solutions vers laquelle tout le monde semble convergé est la propagation de plusieurs faisceaux dans un seul brin de fibre optique. La nouvelle découverte faite ces chercheurs permet de rendre possible cette démarche.

Cette découverte n’ouvre pas seulement la voie vers la prochaine génération de communication à très haut débit ou d’imagerie biomédicale, mais il ouvre aussi la voie à d’autres utilisations de la localisation d’Anderson. La Localisation d’Anderson est l’œuvre du physicien Philip W. Anderson, qui est le premier à avoir observé l’étrange confinement d’électrons dans un milieu impure. Cette observation lui a permis de partager le prix Nobel de physique de 1977.

La conception de la fibre de Mafi et Karbasi se compose de deux matériaux répartis au hasard qui dispersent les photons. L’intérieur désordonné de la fibre fait qu’un faisceau de lumière se propageant à travers elle se fige latéralement. La citation qui suit, même si elle s’applique au courant électrique permet d’appréhender mieux le fonctionnement de la localisation d’Anderson:

En principe, plus un métal ou un milieu contient d’impuretés, plus le libre parcours moyen diminue, plus la conductivité baisse. Anderson suggère que si on augmente trop le nombre d’impuretés, il se produit une transition assez violente et un métal peut devenir soudainement très isolant. Maintenant imaginez qu’on augmente encore le nombre de ces impuretés ou de ces défauts, on peut se retrouver dans une situation oùle libre parcours moyen de l’électron devient inférieur à la longueur d’onde: après chaque collision l’onde n’a même plus le temps de se développer qu’elle rencontre une nouvelle impureté qui la diffuse. Nous voici alors dans ce qui s’appelle la localisation d’Anderson : les ondes associés aux électrons sont tellement perturbées par les impuretés que le transport de la lumière par diffusion se trouve totalement inhibé, les ondes sont confinées (on parle donc de localisation) et la conductivité tombe soudainement à zéro ! C’est ce qu’on appelle une  « transition métal/isolant induite par le désordre ».

Karbasi affirme que d’après ses calculs théoriques, l’utilisation de la localisation d’Anderson permettrait une meilleure conception de la fibre. Nous avons conçu notre fibre afin qu’elle offre plus de lieux physiques où la lumière peut se propager, explique Karbasi.

Leur recherche, soutenue par une subvention de la National Science Foundation, a été publiée l’été dernier dans la revue Optics Letters.

Ils travaillent actuellement sur la formation et la transmission d’images à l’aide de leur méthode unique. Avant de rejoindre le Collège de l’ingénierie et des sciences appliquées de l’UWM en 2008, Mafi était un chercheur scientifique de Corning Inc qui est le plus grand fabricant mondial de fibres optiques. Il a obtenu une récompense en début de cette année par la NSF.

Source: UWM