Modification de la cohérence à l’aide de néobit lithium

Réalisation d’une tomographie par cohérence optique à grande vitesse à 350 kHz.

Les champs lumineux structurés possèdent une large gamme de caractéristiques uniques et puissantes. En acquérant un meilleur contrôle sur leur cohérence optique, les chercheurs peuvent non seulement réduire les inconvénients liés à une cohérence excessive, mais également découvrir de nouvelles capacités.

Ce contrôle amélioré offre de nouvelles perspectives sur la façon dont la lumière interagit avec la matière. En conséquence, affiner la cohérence de ces champs lumineux pour les adapter à des utilisations spécifiques est devenu un domaine majeur d’exploration scientifique.

L’un des principaux défis réside toutefois dans le fait que les techniques de modulation optique conventionnelles souffrent généralement de vitesses de modulation lentes. Cette limitation rend difficile le déplacement du contrôle de cohérence optique au-delà du laboratoire et vers des applications pratiques et réelles.

Le développement de méthodes de modulation rapide de la cohérence optique est désormais considéré comme un obstacle majeur à surmonter.

Le niobate de lithium (LN) est reconnu depuis longtemps comme un matériau de premier plan pour la modulation électro-optique à grande vitesse, grâce à sa forte réponse électro-optique linéaire (connue sous le nom d’effet Pockels).

Grâce aux récentes améliorations apportées à la fabrication de films de niobate de lithium (LNF) et aux progrès constants des technologies de microfabrication, les scientifiques ont pu créer une grande variété de dispositifs photoniques intégrés sur des plates-formes LNF sur isolant.

De nombreux modulateurs optiques et déflecteurs de faisceaux électriques s’appuient désormais sur cette plateforme basée sur LN. En appliquant une tension au guide d’ondes en niobate de lithium, les chercheurs peuvent ajuster finement et rapidement la phase de la lumière qui le traverse. Ce contrôle de phase précis permet de manipuler la cohérence optique à l’aide de modulateurs LNF.

Nouvelle application pour tester les taux de LNF afin de contrôler la cohésion

La recherche introduit désormais une nouvelle application des modulateurs LNF pour la manipulation de la cohérence optique. En concevant des tensions de modulation spécifiques, nous obtenons un contrôle précis et à grande vitesse de la distribution de phase du champ lumineux et adaptons la cohérence optique grâce à la superposition de plusieurs modes de cohérence.

Nos résultats expérimentaux sont cohérents avec les prédictions théoriques et la stratégie proposée peut également être facilement étendue pour adapter la cohérence optique de différents champs lumineux spéciaux. Cette stratégie ouvre la voie à des applications pratiques de l’adaptation de la cohérence optique.

Partant du principe de modulation de cohérence, la cohérence des champs lumineux aléatoires est déterminée par des distributions de phase. Le contrôle des phases via des modulateurs à grande vitesse permet la manipulation de la cohérence optique. Le moment de champ du second ordre peut être décomposé en superpositions incohérentes de modes cohérents, et le degré spectral de cohérence est corrélé aux statistiques de différence de phase, constituant la base théorique de la modulation.

Mise en œuvre technique du modulateur LNF

Le modulateur LNF conçu est équipé de 64 canaux indépendants, avec un taux de modulation binaire de 2 MHz. Sa structure comprend un réseau d’électrodes en or, un film LN coupé en Z et une électrode de masse. En appliquant une tension, il contrôle les différences d’indice de réfraction pour obtenir une modulation de phase précise.

Afin de vérifier la capacité de manipulation de cohérence optique à grande vitesse du modulateur LNF, une source de modèle Schell gaussien unidimensionnel est sélectionnée comme cas expérimental. Les expériences d’interférence à double fente de Young mesurent la visibilité des franges en champ lointain, vérifiant la cohérence partielle des champs générés.

Les résultats expérimentaux concordent bien avec les simulations, confirmant un contrôle cohérent. Le modulateur LNF atteint un taux de modulation de 350 kHz dans la plage de phase 0–2π, surpassant de loin les dispositifs à micro-miroirs numériques.

La recherche utilise les distributions de tension du modulateur LNF pour charger des phases de front d’onde prescrites, synthétisant des champs aléatoires avec une cohérence prédéfinie.

Par rapport aux méthodes traditionnelles, cette approche améliore considérablement le taux de modulation tout en minimisant les pertes d’énergie, ouvrant la voie à des applications pratiques en imagerie optique, en cryptage et en transmission d’informations via des supports aléatoires.

La stratégie offre également une flexibilité pour adapter la cohérence optique de différents champs lumineux spéciaux, bien que les limitations actuelles de la modulation unidimensionnelle puissent être résolues en développant des modulateurs LNF bidimensionnels à l’avenir.