[News] Repousser les limites des lasers à cascade quantique

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Redbran
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[News] Repousser les limites des lasers à cascade quantique

Message par Redbran » 21/10/2019 - 14:00:56

Un consortium établi dans le cadre du projet ULTRAQCL de l’UE a prouvé que les lasers à cascade quantique peuvent être adaptés pour générer des impulsions très courtes dans la bande de fréquences térahertz, idéale pour des applications comme la détection rapide de gaz et la génération de micro-ondes.

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© ULTRAQCL
Des universitaires venus de France, d’Allemagne, d’Italie et du Royaume-Uni se sont associés pour réaliser une percée importante dans le domaine des technologies laser et ont ouvert la voie à des applications allant de la détection rapide des gaz à la métrologie, en passant par la détection par micro-ondes et les essais non destructifs.

Le projet ULTRAQCL de l’UE a démontré que les lasers à cascade quantique (QCL) dans la bande de fréquences térahertz pouvaient également être adaptés pour générer des impulsions très courtes, aussi courtes qu’une picoseconde. «Il s’agit ici de gagner un ordre de grandeur», explique le Dr Sukhdeep Dhillon, coordinateur du projet rattaché au laboratoire de physique du Centre national de recherche scientifique (CNRS) et à l’École normale supérieure de Paris. «On avait supposé que leurs propriétés intrinsèques ne pourraient pas être adaptées pour produire des impulsions très courtes.»

Les chercheurs du projet ont qu’il était possible d’obtenir des impulsions très courtes dans un peigne de fréquence stabilisé (un large spectre composé de lignes étroites équidistantes) avec une grande largeur de bande spectrale. «Cela rend possible le recours à une technique appelée spectroscopie en peigne à double fréquence, qui peut être appliquée à la métrologie et détecter diverses espèces gazeuses ayant des signatures spectrales dans la bande THz», détaille le Dr Dhillon.

Les chercheurs ont également montré que les impulsions THz courtes pouvaient être utilisées comme méthode pour générer un rayonnement micro-ondes à faible bruit, ainsi que pour la détection THz ultra-rapide dans des applications de télécommunications en espace libre. Le consortium a ensuite prouvé que ces lasers pouvaient servir pour des mesures de temps de vol (la mesure du temps pris par un objet, une particule ou une onde pour parcourir une certaine distance à travers un milieu donné), ce qui les rend appropriés pour des applications dans le domaine des essais non destructifs.

Détection des gaz

On observe un intérêt manifeste pour la commercialisation de ces applications. En effet, l’ensemble du marché THz est estimé à environ 272 millions d’euros et devrait atteindre 1,3 milliards d’euros d’ici 2025.

L’équipe s’intéresse tout particulièrement à la façon dont la génération d’impulsions courtes et de peignes de fréquences peut être appliquée à la détection de différents types de gaz. Ils souhaiteraient orienter leurs recherches dans cette direction, dans le cadre d’un futur projet.

En attendant, tout en s’efforçant d’atteindre les objectifs du projet, les chercheurs de ULTRAQCL ont déjà mis au point un nombre considérable de technologies dérivées destinées à l’industrie. Ils ont déposé trois demandes de brevet, dont une pour des commutateurs photoconducteurs sans écho et un type de commutateur à quartz pour les systèmes à amplificateur. Mis à profit dans le cadre du projet pour étudier la génération d’impulsions dans les QLC, ces systèmes sont maintenant à l’étude en vue de leur commercialisation.

Les partenaires attribuent le succès du projet à la mise en commun de l’expertise de différents centres de recherche européens: alors que l’Université de Leeds au Royaume-Uni menait l’activité de croissance matérielle, le CNRS s’est concentré sur les méthodes actives de génération d’impulsions, tandis que le CNR-Nano, en Italie, se penchait sur les méthodes passives. L’Université Paris-Sud a pris les commandes en matière de méthodes de fabrication, l’Université de Ratisbonne, en Allemagne, s’est chargée de la dynamique ultra-rapide et l’Institut national d’optique, en Italie, était responsable de la recherche sur les applications, avec une attention particulière pour la métrologie.

«Le projet s’est déroulé dans un véritable esprit de collaboration, ce qui était indispensable pour réaliser de tels progrès», souligne le Dr Dhillon. «Bien que chaque partenaire ait eu un rôle distinct, tous ont contribué à chaque activité afin de garantir que les objectifs finaux du projet soient atteints.»

Pour plus d'information voir: projet ULTRAQCL

Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS

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