Des chercheurs de la Vrije Universiteit Brussel et de l'Université de Harvard ont réalisé une première mondiale : façonner la lumière en champ proche, cette lumière qui adhère aux surfaces.
Quand on parle de lumière invisible, on pense souvent aux ultraviolets, infrarouges, micro-ondes ou rayons X, dont les longueurs d'onde dépassent le spectre visible. Mais il existe aussi une lumière que nous ne percevons pas car elle n'atteint jamais nos yeux. Prenez un miroir : même parfait, une infime partie du rayonnement incident y colle toujours. C'est la lumière en champ proche, comparable aux gouttelettes adhérant à la paroi d'un verre après y avoir bu.
Ce qui semble anecdotique cache un potentiel immense. En microscopie optique classique, on ne peut observer que des structures supérieures à la longueur d'onde de la lumière utilisée. De même, un câble à fibre optique doit avoir un diamètre au moins égal à cette longueur d'onde.
La lumière en champ proche contourne ces limites, permettant d'accéder à des échelles sub-longueur d'onde. Elle est déjà exploitée en microscopie ultra-haute résolution. Son potentiel s'étend bien plus loin : manipulation de particules, communications optiques, stockage de données, ou détection moléculaire accélérant le développement de médicaments.
Pour exploiter ce potentiel, il faut diriger cette lumière comme on manipule les rayons classiques avec lentilles, télescopes, prismes ou hologrammes. Une équipe de chercheurs vient de franchir un cap majeur. Le 24 juillet, ils ont publié leurs résultats dans Science.
« Après chaque rebond, la lumière change de forme et se propage avec un motif spatial différent. » Vincent Ginis
Vincent Ginis, auteur principal, professeur à la Vrije Universiteit Brussel et professeur invité à Harvard, explique : « Nous avons développé un composant où la lumière voyage dans un guide d'ondes, rebondissant d'un côté à l'autre. Après chaque rebond, elle change de forme et adopte un motif spatial différent. En superposant ces motifs, on crée une forme spécifique de lumière en champ proche. »
Cette forme peut être préprogrammée en ajustant l'amplitude et la phase de la lumière réfléchie. Ginis ajoute : « C'est comme de la musique : une mélodie naît de notes assemblées par un compositeur. Une note seule est monotone, mais leur superposition crée une symphonie. Notre technique opère en espace 3D, et chaque "note" en génère une autre. »
Avec un clin d'œil au Petit Prince, Ginis et ses collègues ont sculpté la lumière en champ proche en forme d'éléphant dans un boa... ou était-ce un chapeau ?
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