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Le premier laser sonique mécanique a été créé

On sait depuis des décennies qu’il devrait être possible de fabriquer l’équivalent d’un laser, mais avec des ondes sonores. Un saser (Sound Amplification by Stimulated Emission of Radiation) avait effectivement été réalisé il y a quelques années, mais il fallait un laser pour le faire fonctionner. Ce n’est maintenant plus le cas, grâce à des chercheurs d'un laboratoire japonais qui utilisent un résonateur électromécanique.

Albert Einstein est considéré comme le père du laser et du saser, puisqu’on lui doit, entre autres, la découverte de l'effet laser et des phonons. © DP Albert Einstein est considéré comme le père du laser et du saser, puisqu’on lui doit, entre autres, la découverte de l'effet laser et des phonons. © DP

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Albert Einstein a été le premier à montrer que les ondes sonores dans un solide devaient avoir une structure corpusculaire, tout comme les ondes électromagnétiques, selon la mécanique quantique. Les quanta de lumière d’Einstein ont été appelés des photons, et ceux associés aux ondes sonores ont tout naturellement été baptisés des phonons. Après ces avancées datant d’avant 1910, Einstein découvre en 1917 le principe de l’émission stimulée, c'est-à-dire la base sur laquelle reposent les effets laser et maser.

Les lasers (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) et les masers (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ont modifié nos vies, et souvent de façon imprévisible. Qui sait par exemple que les horloges atomiques des GPS utilisent des masers ? Se pourrait-il que des lasers soniques s’invitent dans notre quotidien ?

Avec un laser optique conventionnel, on utilise trois niveaux d'énergie quantifiés, ce qui est représenté sur le schéma du haut. Par un procédé dit de pompage optique (photon pump), une population d'électrons (par exemple) est déplacée d'un niveau d'énergie 1 (level 1) au niveau d'énergie 3 (level 3). Elle passe ensuite au niveau 2 (level 2), pour finalement retomber par émission stimulée au niveau fondamental (level 1). Le dispositif électromécanique des chercheurs, présenté en bas à droite, sur une puce possède des niveaux d'énergie similaires. Mais il s'agit ici de niveaux d'énergie associés à des vibrations. On peut donc produire avec lui un effet saser (ou phaser). © Mahboob, NTT Basic Research Laboratories
Avec un laser optique conventionnel, on utilise trois niveaux d'énergie quantifiés, ce qui est représenté sur le schéma du haut. Par un procédé dit de pompage optique (photon pump), une population d'électrons (par exemple) est déplacée d'un niveau d'énergie 1 (level 1) au niveau d'énergie 3 (level 3). Elle passe ensuite au niveau 2 (level 2), pour finalement retomber par émission stimulée au niveau fondamental (level 1). Le dispositif électromécanique des chercheurs, présenté en bas à droite, sur une puce possède des niveaux d'énergie similaires. Mais il s'agit ici de niveaux d'énergie associés à des vibrations. On peut donc produire avec lui un effet saser (ou phaser). © Mahboob, NTT Basic Research Laboratories

Les phasers de Star Trek ?

C’est possible, mais encore fallait-il les réaliser... C’est ce qu’ont réussi, il y a quelques années, deux équipes de chercheurs qui ont construit un saser, acronyme en anglais de Sound Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Toutefois, ces dispositifs nécessitaient des faisceaux laser pour fonctionner : le but recherché était donc de s’en passer, pour réaliser des sasers purement électromécaniques. Une équipe de chercheurs des NTT Basic Research Laboratories travaillant au Japon vient d’annoncer dans les Physical Review Letters qu’elle y est parvenue. La technique des chercheurs repose sur un résonateur électromécanique (voir schéma ci-dessus).

Probablement en clin d’œil aux armes utilisées dans la série Star Trek, certains appellent ces sasers des phasers (Phonon Amplification by Stimulated Emission of Radiation).


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