Quand la lumière fait du slalom

Contrôler la trajectoire de la lumière, c'est un rêve que les chercheurs approchent un peu plus chaque jour. Une équipe française qui a relevé le défi est ainsi parvenue à faire se courber des rayons lumineux. Et surtout – c'est une première – sans les guider à l'aide de parois réfléchissantes, à la manière des fibres optiques. Ces résultats publiés dans Applied Physics Letters ont été obtenus grâce au dispositif innovant du cristal photonique à gradient.


Dotés de propriétés électromagnétiques remarquables, les cristaux photoniques sont des petits bijoux très utilisés dans le domaine de l'optique. Leur principale qualité ? Une certaine structure périodique qui leur permet de laisser passer, au choix, certaines fréquences d'ondes lumineuses et pas d'autres.

Les chercheurs de l'Institut d'électronique fondamentale de Paris-XI, en collaboration avec le Groupe d'étude des semi-conducteurs à Montpellier-II, ont mis au point un nouveau type de cristaux photoniques, dits "à gradient", formés par une succession de grilles métalliques. Ils viennent donc de démontrer leur capacité à courber la lumière.

"Pour construire un tel dispositif, nous avons utilisé des tiges métalliques verticales, arrangées de façon périodique dans l'espace", explique Éric Akmansoy, chercheur à l'Institut d'électronique fondamentale à Paris. Mais pour innover un peu, son équipe a aussi joué sur les paramètres des cristaux, en imaginant une structure élémentaire aux dimensions variables. Explications ? Les tiges verticales forment une maille à motif carré à l'entrée du cristal, progressivement déformé en rectangle jusqu'à l'autre bout. Lorsque la lumière pénètre dans le cristal, elle se courbe grâce aux interactions électromagnétiques avec les tiges, comme pour éviter les obstacles sur son chemin.