L’équipe de l’Université de Pittsburgh a réussi à générer une bande de fréquence supérieure à 100 TéraHertz comme manière de traiter des données à une vitesse remarquablement rapide.
La plupart des outils de communication d’aujourd’hui s’appuient sur la fonction optique, ou plus exactement, sur l’information d’une application transmise par une onde lumineuse. Jusqu’à présent, les études portant sur les dispositifs des matériaux électroniques et optiques constituaient les fondements des appareils modernes – tels que la télévision, la radio ou l’informatique -. Ils se sont généralement appuyés sur les effets optiques dits non linéaires et leur fabrication était limitée à une bande passante de l’ordre de fréquence du GHz (les Hertz représentent les cycles par seconde d’un phénomène périodique, dans ce cas, de l’ordre d’un milliard).
La plupart des outils de communication d’aujourd’hui s’appuient sur la fonction optique, ou plus exactement, sur l’information d’une application transmise par une onde lumineuse. Jusqu’à présent, les études portant sur les dispositifs des matériaux électroniques et optiques constituaient les fondements des appareils modernes – tels que la télévision, la radio ou l’informatique -. Ils se sont généralement appuyés sur les effets optiques dits non linéaires et leur fabrication était limitée à une bande passante de l’ordre de fréquence du GHz (les Hertz représentent les cycles par seconde d’un phénomène périodique, dans ce cas, de l’ordre d’un milliard).
Grâce à la recherche effectuée à l’Université de Pittsburgh, une base physique a été conçue compatible avec une bande passante de l’ordre d’un TéraHertz (THz ou mille milliards de cycles par seconde). La partie du spectre électromagnétique de la lumière produit, qui se situe entre l’infrarouge et la micro onde, a maintenant été démontrée.
Dans un article publié le 4 mars dans la revue Nature Photonics, Hrvoje Petek, professeur de physique-chimie de la section des Arts et Sciences de l’École P. Dietrich Kenneth Pittsburgh, son collègue Hase Muneaki, professeur de physique appliquée à l’Université de Tsukuba au Japon, et un chercheur invité dans le laboratoire, ont détaillé leur succès à générer un peigne de fréquence – c’est-à-dire, la division d’une seule couleur de la lumière dans une série de raies spectrales régulièrement espacées pour une variété d’utilisation – qui s’étend sur une largeur de bande de plus de 100 TéraHertz, en excitant un mouvement atomique visant à former un groupe cohérent au sein d’un cristal semi-conducteur de silicium.
« La capacité à moduler la lumière avec une telle bande passante pourrait augmenter la quantité d’informations de plus de 1000 fois par rapport aux volumes réalisés avec les technologies actuelles », dit Petek. « Inutile de dire que cela a été une découverte attendue depuis bien longtemps dans ce domaine ».
Pour étudier les propriétés optiques d’un cristal de silicium, Petek et son équipe ont étudié la variation de la réflectivité après excitation par une impulsion laser intense. En observant l’excitation, l’équipe a constaté que la quantité de lumière réfléchie oscille à 15,6 THz, la plus haute fréquence de résonance mécanique d’atomes de silicium dans un réseau jamais observée.
Cette oscillation a entraîné des changements supplémentaires dans l’absorption et la réflexion de la lumière, multipliant la fréquence d’oscillation fondamentale jusqu’à sept fois pour générer le peigne de fréquences s’étendant au-delà de 100 THz. Petek et son équipe ont pu observer la production d’un tel peigne de fréquences pour la première fois, à partir d’un solide cristallin.
« Bien que nous nous attendions à voir une oscillation de 15,6 THz, nous n’avions pas réalisé que son excitation pourrait modifier les propriétés mêmes du silicium de manière aussi dramatique », explique Petek. « La découverte est à la fois le résultat du développement de l’instrumentation et d’une analyse incisive par les membres de l’équipe ».
Petek note que les réalisations de l’équipe sont les résultats du développement des expérimentations et des outils théoriques, qui permettent de mieux comprendre comment les atomes et les électrons interagissent dans des solides, lorsqu’ils sont soumis à une excitation optique intense. Le fort intérêt investi par l’École Pitt Dietrich, dans les instruments de pointe et les infrastructures de laboratoire, a été déterminant.
L’équipe étudie actuellement l’oscillation cohérente des électrons. Elle espère étendre la capacité d’exploitation des interactions lumière-matière, afin d’atteindre la gamme de fréquences au PétaHertz. Le PétaHertz est une unité de mesure pour des fréquences très rapides (un million de milliards de Hz).
Source: http://civilisation2.org
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