Lasers aléatoires

Dans les lasers conventionnels, la cavité optique fournit les modes qui stimulent l’émission et produit un faisceau cohérent. Dans les lasers aléatoires, c’est la diffusion multiple qui retient la lumière dans le milieu actif en l’absence de miroirs et qui permet l’effet laser.

Les lasers aléatoires présentent un intérêt fondamental pour la compréhension de la physique des lasers. Nous avons développé différents outils numériques pour explorer la physique complexe de ces milieux désordonnés présentant du gain. Nous avons étudié en particulier

  • Le rôle des modes propres du milieu désordonné dans la sélection des modes lasers en régime de localisation forte (modes confinés) comme en régime diffusif (modes étendus).
  • La dynamique des lasers aléatoires, les effets non linéaires, la compétition de modes, les régimes d’instabilités optiques.
    (Collaboration avec C . Vanneste, LPMC-CNRS, Nice and J. Andreasen, Tucson, Arizona).

L’émission d’un laser aléatoire est isotrope, le spectre imprédictible et le seuil élevé, limitant l’intérêt de ces sources pour des applications pratiques. Nous avons proposé une méthode originale de contrôle actif des lasers aléatoires que nous avons mis en œuvre dans une expérience. Le dispositif expérimental commande un modulateur spatial de lumière pour ajuster le profil spatial du faisceau de pompe afin d’optimiser la longueur d’onde d’émission (1D), ou la direction d’émission et la directivité du laser aléatoire (2D)
(Collaboration avec S. Rotter, Vienne).

Le contrôle des lasers aléatoires permet d’envisager des applications sérieuses pour ces sources jusque-là considérées comme exotiques. Nous développons un laser aléatoire optofluidique (1D ou 2D), où un canal microfluidique grossièrement structuré (et donc aléatoire à l’échelle optique) est parcouru par un colorant. Le pompage contrôlé et optimisé d’une telle structure doit permettre de développer un laser accordable, sensible à une modification locale de l’indice de réfraction, dont l’application aux biocapteurs est évidente.
(En collaboration avec K. Bhaktha, IIT Kharagpur,Inde, et X. Noblin, LPMC, Nice).

Nous avons conçu et réaliser un micro laser aléatoire sur membrane semiconductrice (AlGaAs). Une technologie III-V bien maîtrisée a permis de graver par photolithographie électronique des réseaux de trous identiques mais positionnés de façon aléatoire. Nous travaillons sur le le confinement de la lumière pour réduire les seuils lasers sans perdre en efficacité de gain et sans atteindre les seuils de dommage.
(En collaboration avec O. Gauthier-Lafaye, LAAS, Toulouse – Projet ANR GLAD)

Haut de page