Le professeur Raman Kashyap a conçu une guitare dont les cordes sont faites en fibre optique

Raman Kashyap observe le tracé de l’onde sonore produite par le pincement de la fibre optique.

Plusieurs plateformes de musique numérique peuvent traduire le son en images, mais on peut aussi, de la même manière, transformer la lumière en son. Le jour n’est sans doute pas loin où des fabricants d’instruments de musique proposeront une nouvelle génération d’instruments capables de produire du son à partir d’un rayon laser.

Un prototype d’un tel instrument existe déjà et a été mis au point par Raman Kashyap, professeur de génie physique et de génie électrique à l’École polytechnique et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les systèmes photoniques futurs. La photonique est l’étude de la génération, de la transmission et de la conversion de signaux optiques. Le laser, la fibre optique, les photodiodes et les capteurs de lumière sont parmi les applications les mieux connues de cet axe de recherche.

Une découverte fortuite

Dans le cadre de ses cours, Raman Kashyap a voulu montrer à ses étudiants de premier cycle qu’on pouvait changer en onde sonore une onde lumineuse émise par un laser à travers une fibre optique. Amateur de musique et lui-même joueur de violoncelle, il a eu l’idée de fixer un petit laser à une guitare acoustique et de remplacer les cordes de nylon par de la fibre optique. Il a relié le dispositif à un photodétecteur qui capte l’onde lumineuse pour la convertir en électricité puis en onde sonore au moyen d’un simple amplificateur.

«Le but de l’expérience n’était pas de reproduire les caractéristiques d’une guitare, mais de démontrer et d’explorer les applications possibles de la lumière en génie électrique», précise le professeur.

Alors que le cœur de la fibre optique utilisée en télécommunication ne permet qu’un seul mode de vibration, il a employé pour ses cordes une fibre multimode dont le cœur est assez gros pour que la lumière se propage selon différents angles. Quand on pince la corde, les ondes lumineuses sont agitées et leur interaction est filtrée par un capteur à fibre monomode qui reproduit la fréquence exacte de la corde.

Le chercheur s’attendait à ce que le son soit électronique et qu’il soit modifié par le degré de tension des cordes. «Mais le son est acoustique et il varie à la fois selon la tension et selon la longueur de la corde. Les cordes de fibre optique ont ainsi les mêmes propriétés physiques que les cordes de nylon. Ce fut une surprise», déclare Raman Kashyap.

En bloquant la corde à différentes hauteurs sur le manche de la guitare, on peut ainsi reconstituer les mêmes harmoniques qu’une guitare traditionnelle. Du moins en principe, car le prototype actuel devra être perfectionné pour atteindre un niveau de performance appréciable. Raman Kashyap n’en demeure pas moins convaincu qu’il jouera un jour du violoncelle optique. Il faudra pour cela entre autres consolider les cordes de fibre de verre, parce qu’elles se rompent si elles sont trop tendues, et trouver d’autres matériaux pour supporter la friction d’un archet.

On peut avoir un aperçu de ce que cet instrument peut engendrer comme son en allant sur le site d’Univalor (, à l’onglet «Bulletin Vecteur», janvier 2008), qui compte déposer un brevet pour protéger l’invention du professeur Kashyap et intéresser des fabricants tels Yamaha ou Korg. La pièce interprétée sur le site à titre d’exemple est un extrait des Jeux interdits joué sur trois cordes par le professeur Christian Cardinal.

Les cordes sont en fibre optique.

De la guitare au sismographe

Mais à quoi bon remplacer un procédé simple qui fait ses preuves depuis la nuit des temps par la dernière technologie de l’ère électronique si c’est pour obtenir le même résultat?

Le chercheur y voit plusieurs avantages. Ainsi, un seul fil optique continu pourrait remplacer les six cordes d’une guitare et un seul capteur, plutôt que trois ou quatre par corde comme c’est le cas sur une guitare électrique, serait nécessaire pour produire toutes les harmoniques.

«Les capteurs pourraient de plus transformer l’onde lumineuse en d’autres sons que ceux rendus par les cordes», ajoute le professeur. Ce prototype semble donc posséder tout le potentiel pour donner naissance à une nouvelle classe d’instruments de musique. Même s’il s’agit d’une technologie de pointe, le cout de ces instruments pourrait demeurer minime: sans compter l’achat de la guitare acoustique, les éléments du prototype ont couté environ 200 $.

Les applications des travaux du professeur Kashyap ne se limitent pas qu’au domaine musical. Le même type de fibre optique que celui dont s’est servi M. Kashyap avec la guitare pourrait se retrouver dans les sismographes. Cette corde est très sensible aux vibrations et peut donner une lecture beaucoup plus précise et rapide de la moindre vibration du sol que le font les sismographes actuels. On pourrait en outre avoir recours au procédé dans les systèmes d’alarme.

Également sensible au son, cette fibre pourrait servir à détecter l’approche de requins uniquement par le son qu’ils émettent!

Daniel Baril