Je vous ai promis hier d’apporter ma contribution à l’explication à donner au travail de Padgett et ses collègues ; j’espère que vous avez été lire le forum très excité sur l’article anglais ….Personnellement dans ces cas-là, j’ai immédiatement tendance à aller consulter les publications originales et regarder surtout le dispositif expérimental ( on ne change pas de métier facilement !) . Vous pouvez a votre choix consulter SCIENCE Express (Grande Doc SACLAY ) ou le retrouver en version WEB ; ce que j’ai fait….. Je trouvais d’abord que l’article de Jon Cartwright restait bien vague sur cette notion de « photons structurés » . DE FAIT, VOICI EXACTEMENT LES TERMES DES AUTEURS : « we show a reduction of the group velocity of photons in both a Bessel beam and photons in a focused Gaussian beam…..” voir la photo de leur article en fin de texte
Je suis donc conduit a vous préciser comment on réalise un faisceau de BESSEL . SOYONS BASIQUES !
1°/ Tout d abord si nous libérons dans le vide un SEUL photon monochromatique ( une fréquence unique ) la seule notion qui puisse être déterminée est la vitesse à laquelle la phase de l'onde se propage dans l'espace…… Et pour la lumière monochromatique quelle que soit sa fréquence ,la vitesse de phase ,ce sera la valeur c…( mes 2 photos ).
En revanche avec deux ondes monochromatique sur le même axe , il a des phénomènes de battements et ma photo vous montre que la vitesse de groupe( les points verts ) est inferieure a la vitesse de phase (points rouges)
2°/ Pour réaliser un train d’ondes monochromatique et un front d’onde plan cohérent il faut faire appel au phénomène laser
En réalité créer un front d ondes planes monochromatique parfait, c’ est impossible car cela requiert un train d'ondes de durée infinie et les lasers ne sont jamais parfaits et s’ « étalent » , mais on peut s’en accommoder par divers montages et avec des approximations ( ma photo)
3°/On va ensuite choisir un dispositif optique à symétrie cylindrique qui recevant ce front plan produira « derrière » une ligne de focalisation plutôt qu'un seul point de focalisation : ils sont dénommés « axicons ». :cf. ma photo ci-après
4°/ Les mathématiques montrent qu’ un tel résultat est le fruit des solutions canoniques de l'équation différentielle de Bessel : l’énergie ondulatoire plane se distribue a la sortie suivant une forme « amortie » de halos présentée par ma photo
Pour réaliser un faisceau focalisé gaussien il existe plusieurs façons de faire ……Historiquement, les faisceaux gaussiens sont des solutions de l'équation de propagation dans le cadre de l'approximation paraxiale ou dite encore de GAUSS . ils supposent une faible divergence du faisceau par rapport à son axe de propagation.
Ma photo vous montre la distribution gaussienne de l’énergie de sortie : les anneaux disparaissent autour du point focal
A suivre . ( les autres vitesses de propagation de la lumière )
photo de la manip des auteurs : ( copier -coller )Their experiment was configured like a race, with two photons released simultaneously across identical distances towards a defined finish line.
The team compare a beam of light, containing many photons, to a team of cyclists who share the work by taking it in turns to cycle at the front. Although the group travels along the road as a unit, the speed of individual cyclists can vary as they swap position.
The researchers found that one photon reached the finish line as predicted, but the structured photon which had been reshaped by the mask arrived later, meaning it was travelling more slowly in free space.
vous pouvez voir les photons Bessel a gauche et les gauss a droite qui arrivent les premiers sur la ligne finale !
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble