Des chercheurs parviennent à des oscillations super-Bloch dans un régime de forte impulsion
Observations d’oscillations super-Bloch pour des impulsions optiques dans un réseau temporel créé via deux boucles de fibres couplées, qui présentent un effondrement avec une amplitude d’oscillation nulle sous une force d’entraînement spécifique. Crédit : Xinyuan Hu (Université des sciences et technologies de Huazhong).
Le contrôle cohérent du transport et de la localisation des ondes est un objectif recherché depuis longtemps dans la recherche en physique des ondes, qui englobe de nombreux domaines différents, de la physique des solides à la physique des ondes de matière et à la photonique. L’un des effets de transport cohérent les plus importants et les plus fascinants est l’oscillation de Bloch (BO), qui fait référence au mouvement oscillatoire périodique des électrons dans les solides sous l’action d’un champ électrique à courant continu (CC).
Les oscillations de superbloc (SBO) sont des mouvements oscillatoires géants obtenus en appliquant simultanément des champs électriques DC et AC désaccordés. Considérées comme des versions amplifiées des oscillations de superbloc, les SBO reçoivent moins d’attention que les oscillations de superbloc ordinaires, principalement parce que leurs observations expérimentales sont plus difficiles et nécessitent un temps de cohérence des particules beaucoup plus long.
Une caractéristique unique des SBO est l’existence d’une inhibition d’oscillation cohérente par un effet de renormalisation piloté par le courant alternatif, qui se manifeste par la localisation d’un modèle d’oscillation avec une amplitude d’oscillation qui disparaît. Surnommé « l’effondrement » des SBO, ce phénomène intéressant se produit généralement dans le régime de pilotage par courant alternatif fort et n’a pas été atteint dans les expériences précédentes de SBO basées sur l’électronique et d’autres systèmes. Toutes les études théoriques et expérimentales actuelles sur les SBO se sont limitées aux cas de pilotage par courant alternatif sinusoïdal les plus simples, de sorte que l’effondrement des SBO dans des formats de pilotage par courant alternatif plus généraux et la capacité d’exploiter les SBO pour une manipulation flexible des ondes cohérentes restent également inexplorés.
Dans une étude récente, des chercheurs du Laboratoire national d’optoélectronique et de l’École de physique de Wuhan, de l’Université des sciences et technologies de Huazhong (HUST) et de l’Université polytechnique de Milan se sont attachés à résoudre ces problèmes. Photonique avancéeEn combinant un champ électrique de commande en courant continu et un champ électrique de commande en courant alternatif presque désaccordé dans le réseau temporel synthétique, les chercheurs ont réussi à obtenir des SBO jusqu’au régime de commande forte. Pour la première fois, ils ont observé l’effet d’effondrement du SBO et ont étendu les SBO à des situations de commande d’ondes arbitraires.
Résultats simulés et mesurés des SBO dans les réseaux temporels photoniques. (a) Amplitude d’oscillation SBO ASBO en fonction de l’amplitude de commande du courant alternatif Emet le désaccord de fréquence inverse 1/d. (b) Période d’oscillation SBO MSBO en fonction du désaccord de fréquence inverse 1/d. La figure encartée montre MSBO en fonction de d. (c) Phase d’oscillation initiale des SBO en fonction de l’impulsion de Bloch initiale k pour Em = 1,8, N = 1, j = p/2 et d = p/150. (d)-(g) Évolutions de l’intensité des impulsions mesurées pour Em = 1,8, 3, 3,8 et 5,3 sous d = p/150. (h) Évolution expérimentale de l’intensité des impulsions pour Em = 5,3 et d = p/90. Crédit : Photonique avancée (2024). DOI : 10.1117/1.AP.6.4.046001
Grâce à la souplesse de contrôle obtenue grâce à l’adaptation des champs électriques synthétiques CC et CA, les chercheurs observent les caractéristiques de l’amplitude d’oscillation nulle et de l’inversion de la direction d’oscillation initiale à des amplitudes de pilotage spécifiques, montrant les signatures claires de l’effondrement du SBO. Pour le pilotage CA sinusoïdal, ils montrent que lorsque le rapport amplitude/fréquence du champ de pilotage CA prend la racine de la fonction de Bessel du premier ordre, l’effondrement du SBO se produit, se manifestant par une inhibition complète de l’oscillation avec une amplitude d’oscillation nulle ainsi que l’inversion de la direction d’oscillation initiale en franchissant le point d’effondrement.
Les caractéristiques de basculement rapide des SBO et l’effondrement des SBO ont également été analysés à partir du spectre de Fourier des modèles d’oscillation. En généralisant les SBO du format sinusoïdal à un format d’onde arbitraire, les chercheurs ont également observé les SBO généralisés avec des conditions d’effondrement réglables. Enfin, le rapport exploite la fonction de retournement de direction d’oscillation pour concevoir des routeurs et des séparateurs de faisceaux temporels réglables.
Selon l’auteur correspondant Stefano Longhi, professeur à l’Institut Polytechnique de Milan, « ce travail réalise des oscillations périodiques et un transport pour les impulsions optiques, qui peuvent également trouver de larges applications dans le contrôle polyvalent du faisceau temporel dans le routage, la division et la localisation de la lumière pour les communications optiques et le traitement du signal de nouvelle génération. »
Plus d’information:
Xinyuan Hu et al., Observation de l’effondrement des oscillations super-Bloch dans les réseaux temporels photoniques à forte conduction, Photonique avancée (2024). DOI : 10.1117/1.AP.6.4.046001
Citation:Les chercheurs obtiennent des oscillations super-Bloch dans un régime de forte impulsion (2024, 5 août) récupéré le 5 août 2024 à partir de
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