Optique singulière
DOSSIER
dispositifs permettant de les manipuler et de les exploiter avec une grande précision. De la maîtrise de la phase dynamique à celle de la phase géométrique, ces technologies ouvrent un vaste champ d’ applications couvrant notamment la manipulation optique, l’ usinage laser, l’ imagerie, ainsi que les technologies de l ' information et des communications optiques. Les singularités apparaissent alors davantage comme des ressources précieuses que comme des anomalies, à la croisée de la physique fondamentale et des technologies émergentes.
Une application concrète, en astronomie, qui trouve ses origines dans les travaux de l’ astronome français Bernard Lyot dans les années 1930, mérite d’ être soulignée. Il s ' agit d ' une technique d’ imagerie reposant sur l ' utilisation d ' un masque de phase créant un vortex optique de charge topologique paire, placé au foyer d’ un télescope. Cela permet d’ éteindre sélectivement la lumière d’ une source très brillante, comme une étoile, afin de mieux observer son environnement immédiat— par exemple pour détecter de manière directe des exoplanètes. Grâce aux vortex optiques, une nouvelle manière d’ explorer l’ Univers s’ ouvre à nous! Le précurseur de cette méthode est le masque de phase binaire à quatre quadrants, intégré à l’ un des instruments du James Webb Space Telescope auquel la France a grandement contribué [ 4 ]. L ' astronomie singulière est désormais en marche.
Enfin, lorsque l’ approximation du régime paraxial n’ est plus valable, les composantes longitudinales du champ électrique deviennent significatives, et de nouvelles configurations de singularités apparaissent. Le régime non-paraxial permet l’ émergence de textures topologiques complexes, où la phase, la polarisation et même la direction de propagation s’ enchevêtrent de manière non triviale dans l’ espace. Des structures telles que les textures de polarisation 3D, les nœuds de vortex, ou encore les skyrmions optiques, en sont des exemples fascinants, à la fois d’ un point de vue fondamental et pour leurs applications potentielles. On réfère aux articles tutoriels [ 5,6 ] pour une immersion dans le monde de la polarisation en régime non-paraxial et des structures optiques topologiques.
RÉFÉRENCES
[ 1 ] M. Berry, Nature 403, 21( 2000) [ 2 ] G. J. Gbur, Singular Optics, 1st edn.( CRC press, 2016) [ 3 ] M. R. Dennis, Opt. Commun. 213, 201( 2002).
[ 4 ] D. Rouan, J. Baudrand, A. Boccaletti, P. Baudoz, D. Mawet, and P. Riaud, C. R. Physique 8, 298( 2007).
[ 5 ] M. A. Alonso, Adv. Opt. Photonics 15, 176( 2023)
[ 6 ] Y. Shen, H. Wang, and S. Fan, Adv. Opt. Photonics 17, 295( 2025)
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