16 Sep 2019

La tâche d’Arago recrée temporellement dans une fibre optique

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La tâche sombre est l'ombre d'un disque. Celle-ci a un point lumineux au centre : la tâche d'Arago

Dans le cadre du bicentenaire du couronnement par l’Académie des Sciences des travaux fondamentaux d’Augustin Fresnel (1788-1827), un chercheur du laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne a recréé expérimentalement à l’aide de fibres optiques l’analogue temporel de la tâche d’Arago. Mais de quoi s’agit-il ? En optique, la tâche d’Arago désigne le point brillant qui se forme au centre de l’ombre portée d’un disque totalement opaque. Son existence contre-intuitive n’est pas explicable par l’optique géométrique traditionnelle basée sur les lois de la réflexion et de la réfraction. Ce furent les travaux théoriques de Fresnel, défendus par François Arago, physicien et futur premier ministre, qui établirent la conception ondulatoire de la lumière capable de rendre compte, à travers la diffraction, de ce phénomène paradoxal. La diffraction qui affecte le comportement spatial de l’onde lumineuse possède un équivalent temporel exact : la dispersion. Ainsi, lorsqu’une onde lumineuse rencontre un obstacle temporel, elle va manifester un comportement analogue à la diffraction. Cette dualité temps /espace à pu être mise à profit dans plusieurs expériences réalisées dans les fibres optiques pour synthétiser des réseaux temporels à base de dispersion ou encore pour réinterpréter dans le domaine temporel des phénomènes d’interférences comme ceux obtenus par Fresnel ou par Félix Billet, ancien doyen de la faculté des Sciences de Dijon. En exploitant toutes les possibilités de caractérisations temporelles fines de la plateforme PICASSO du laboratoire ICB, les chercheurs ont alors pu mettre en évidence l’émergence d’un pic lumineux là où initialement il n’y avait qu’obscurité. Ils ont pu par la suite souligner l’influence de la puissance lumineuse sur ces structures lumineuses. Ces travaux ont été imaginés et menés en collaboration avec Hervé Rigneault, de l’Institut Fresnel (Université Aix-Marseille). Lire les articles en intégralité : > C. Finot, H. Rigneault, Experimental observation of temporal dispersion gratings in fiber optics, Journal of the Optical Society of America B, 2017, 34 p 1511 ⟨10.1364/JOSAB.34.001511⟩https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01501999 > F. Chaussard, H. Rigneault, C. Finot, Two-wave interferences space-time duality: Young slits, Fresnel biprism and Billet bilens, Optics Communications, 2017, 397, 31. ⟨10.1016/j.optcom.2017.03.072⟩https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01445373 > C. Finot, H. Rigneault, Arago spot formation in the time domain, Journal of Optics, ⟨10.1088/2040-8986/ab4105⟩ https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02017978

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