Ruban de Möbius et photonique non-euclidienne

Details

Published on 14 January 2022

L'impression 3D par laser (Direct Laser Writing) permet de fabriquer n'importe quelle forme d'objet tridimensionnel à partir de résines polymères. Depuis quelques années, il est possible de fabriquer des microcavités lasers de qualité optique en dopant la résine avec un colorant laser. Une équipe de chercheurs de l’ENS Paris-Saclay, du C2N, du LMOPS et de l’Université de Lanzhou s’est intéressée à des microlasers en forme de ruban de Möbius.

Après avoir exploré différentes techniques de fabrication 3D, puis étudié les cubes et les pyramides, cette équipe a réalisé qu'il était aussi possible de fabriquer des surfaces courbes en 3D, c'est-à-dire des résonateurs lasers de taille typique 100 µm, dont l’épaisseur est de l’ordre du micron. Le ruban de Möbius était un premier choix naturel, car sa topologie originale (un seul bord et une seule surface non orientable) laissait prévoir des propriétés photoniques étonnantes.

En espace libre, la lumière se déplace en ligne droite. Dans ces surfaces courbes dont l’indice de réfraction reste homogène et isotrope, on s’attend à ce qu’elle suive une géodésique, c’est-à-dire par définition le plus court chemin entre deux points sur la surface. Dans un article récent, cette équipe a montré par des expériences et des simulations FDTD 3D que les modes lasers suivent des géodésiques périodiques sur le ruban de Möbius. La « photonique non-euclidienne » réserve certainement d’autres surprises.

Reference
Y. Song et al., “Möbius Strip Microlasers: A Testbed for Non-Euclidean Photonics,” Phys. Rev. Lett. 127, 203901 (2021)