Superfluidité de la lumière

18 janvier 2011


Télécharger le PDF

Lorsque la lumière rencontre un petit obstacle, elle est diffractée : une partie de l’énergie quitte le faisceau lumineux. Même si l’on essaie de canaliser l’énergie lumineuse dans un guide comme une fibre optique, la présence de défauts se traduit par la perturbation de la propagation. Deux physiciens théoriciens du Laboratoire de physique théorique et modèles statistiques (LPTMS - Univ. Paris Sud 11 / CNRS) viennent de montrer que cela n’est pas une fatalité. Lorsque la propagation a lieu dans un milieu non linéaire pour lequel l’indice optique dépend de l’intensité lumineuse, il devrait être possible de réaliser des conditions dans lesquelles la propagation est « superfluide » : la lumière se propage alors dans le milieu sans être diffusée par les éventuels obstacles présents.

La superfluidité, un phénomène connu depuis une centaine d’années, se traduit par l’absence d’effet des obstacles dans l’écoulement d’un fluide. Les équations qui permettent de comprendre ce phénomène d’origine quantique sont extrêmement proches de celles qui sont utilisées pour analyser la propagation de la lumière dans des milieux optiques non linéaires. En exploitant cette analogie, les physiciens ont pu proposer ce nouvel effet de « lumière superfluide » et déterminer ses conditions d’apparition. Outre une analyse des mécanismes physiques à l’origine de ce phénomène, les auteurs proposent un moyen de mettre en évidence ce nouvel effet en utilisant la propagation de la lumière à travers un cristal photonique.


Mouvement oscillatoire de la lumière à travers un obstacle: A gauche : l’obstacle (ligne horizontale rouge) produit seulement une perturbation locale du signal lumineux. C’est le régime superfluide. A droite : la présence de l’obstacle entraîne l’émission de bruit et de solitons et, rapidement, la destruction du faisceau. C’est le régime turbulent.