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de Bourgogne

Un premier dispositif à fibres optiques pour la détection ultrarapide de molécules

Un premier dispositif à fibres optiques pour la détection ultrarapide de molécules

Guy Millot est enseignant-chercheur au labo Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne. Avec son équipe, il a développé un dispositif d'analyse optique original qui détecte directement les « battements » créés par deux ondes lumineuses qui s'entrechoquent.

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Qui aujourd'hui n'a pas entendu parler des fibres optiques ? Fine et souple comme un cheveu, la fibre optique est un brin de verre qui véhicule de manière guidée et quasi-instantanée un faisceau de lumière sur de très grandes distances. En offrant l'opportunité à chacun de communiquer avec n'importe qui sur la planète et à des débits jusqu'alors inaccessibles, les fibres optiques ont révolutionné le domaine des télécommunications. Mais les fibres ont bien d'autres atouts moins connus et tout aussi fantastiques.

C'est ainsi que, dans le cadre d'une collaboration internationale avec une équipe de l'institut Max Planck d'optique quantique à Garching en Allemagne, Guy Millot et son équipe viennent de mettre au point une technique optique d'analyse de la matière très originale exploitant les propriétés remarquables des fibres optiques et des peignes de fréquence. 
Un peigne de fréquence est une sorte de règle graduée de lumière comportant des milliers de graduations très rapprochées constituées chacune d'une fréquence ou couleur particulière. Dans le domaine temporel, un peigne de fréquence correspond à une séquence d'impulsions optiques (brèves bouffées de lumière) régulièrement espacées. Les peignes de fréquence permettent de mesurer des intervalles de temps et des fréquences lumineuses avec une précision extrême, indispensable par exemple pour les systèmes de géolocalisation GPS.

Des applications multiples

La technique mise au point par l'équipe de Guy Millot s'appuie sur la détection des interférences ou battements entre deux peignes avec des pas de graduation légèrement différents. Lorsque les deux peignes sont envoyés dans un milieu absorbant, tel qu'un gaz par exemple, l'absorption de la lumière par le gaz est mesurée grâce aux battements produits entre les deux peignes. 

L'un des points remarquables de cette technique est la capacité d'acquérir un spectre en un éclair, typiquement quelques millionièmes à quelques millièmes de seconde. Grâce à ses performances inégalées en termes de rapidité d'acquisition des spectres, de résolution et sensibilité, cette technique d'analyse ouvre la voie à une nouvelle génération d'outils de diagnostic pour la physique, la métrologie, la biologie, la chimie, la médecine, l'industrie, l'environnement ou les sciences atmosphériques. Elle pourrait permettre, par exemple, la détection de bactéries présentes dans l'air expiré chez les patients atteints de certaines affections chroniques.

> Les présents travaux ont été publiés en ligne le 21 décembre 2015 dans la célèbre revue Nature Photonics
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Site de l'ICB
Site de l'institut Max Planck d'optique quantique