Mesurer à la fois l’intensité et la phase d’un signal optique unique avec une grande résolution et sur une large fenêtre temporelle

Les techniques d’imagerie temporelle permettent de mesure l’évolution temporelle de la puissance lumineuse avec une résolution de l’ordre de plusieurs centaines de femtosecondes et sur une durée de plusieurs centaines de picosecondes. Dans de nombreuses applications, il est toutefois nécessaire de disposer non seulement de l’intensité du signal lumineux, mais aussi de sa phase.

En combinant l’approche des lentilles temporelles avec une mesure hétérodyne, des physiciens du Laboratoire Physique des lasers, atomes et molécules (PhLAM, CNRS/Univ. Lille) ont conçu et démontré une nouvelle approche permettant de mesurer en temps réel à la fois l’intensité et la phase de la lumière avec une résolution de 80 femtosecondes et sur une durée de plusieurs dizaines de picosecondes. Un encodage spatial leur a permis de capturer le signal comme une image à deux dimensions, l’un des axes correspondant à l’amplitude des quadratures et l’autre à l’évolution temporelle. Ce travail est publié dans la revue Nature Photonics.

En permettant la mesure ultrarapide de l’amplitude et de la phase du champ électrique, le développement de ces nouveaux dispositifs de mesures ouvre la voie à de nouvelles études fondamentales d’optique statistique et d’optique non linéaire statistique, notamment la turbulence optique.