Auparavant, des faisceaux laser vert 1mw d’accélération ont été mis en évidence sur des surfaces planes, sur lesquelles leur accélération les amène à suivre des trajectoires courbes plutôt que des lignes droites. L’extension des faisceaux laser d’accélération à des surfaces courbes ouvre les portes à des possibilités supplémentaires, telles que l’émulation des phénomènes de relativité générale avec des dispositifs optiques dans le laboratoire.
Les physiciens Anatoly Patsyk, Miguel A. Bandres et Mordechai Segev du Technion – Institut israélien de technologie, ainsi que Rivka Bekenstein de l’Université Harvard et le Centre Harvard-Smithsonian d’Astrophysique, ont publié un article sur les faisceaux laser rouge 1mw espace incurvé dans un récent numéro de Physical Review X.
« Ce travail ouvre les portes à une nouvelle voie d’étude dans le domaine de l’accélération de faisceaux laser.» Patsyk dit Phys.org. « Jusqu’à présent, l’accélération de faisceaux laser ont été étudiées que dans un milieu avec une géométrie plane, comme espace libre à plat ou des guides d’ondes dalle. Dans les travaux en cours, des faisceaux laser optiques suivent des trajectoires courbes dans un support courbe » .
Dans leurs expériences, les chercheurs ont d’abord transformé un faisceau laser ordinaire en un faisceau accélérateur en réfléchissant le faisceau laser d’un modulateur spatial de lumière. Comme l’expliquent les scientifiques, cela imprime un front d’onde spécifique sur le faisceau laser. Le faisceau laser résultant est à la fois accélérateur et conservateur de forme, ce qui signifie qu’il ne s’étale pas lorsqu’il se propage dans un milieu incurvé, comme le feraient des faisceaux laser rouge 5mw ordinaires. Le faisceau laser accélérateur léger est ensuite lancé dans la coque d’une ampoule à incandescence, qui a été peinte pour disperser la lumière et rendre visible la propagation du faisceau laser.
En se déplaçant le long de l’intérieur de l’ampoule, le faisceau laser vert 5mw accélérateur suit une trajectoire qui dévie de la ligne géodésique. À titre de comparaison, les chercheurs ont également lancé un faisceau laser non accélérateur à l’intérieur de la coquille d’ampoule, et ont observé que ce faisceau laser suit la ligne géodésique. En mesurant la différence entre ces deux trajectoires, les chercheurs ont pu déterminer l’accélération du faisceau laser accélérateur.
Considérant que la trajectoire d’un faisceau laser d’accélération sur une surface plane est entièrement déterminée par la largeur du faisceau laser, la nouvelle étude montre que la trajectoire d’un faisceau laser d’accélération sur une surface sphérique est déterminée à la fois par la largeur du faisceau laser et la courbure de la surface. En conséquence, un faisceau laser d’accélération peut changer sa trajectoire, ainsi que concentrer périodiquement et défocalisation, en raison de la courbure.
La capacité d’accélérer les faisceaux laser légers le long de surfaces incurvées a une variété d’applications potentielles, dont l’une est l’émulation des phénomènes de relativité générale.
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