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NanoSciences de Paris
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Séminaire nanostructures et systèmes quantiques

Les cristaux photoniques pour l’opto-mécanique

Rémy Braive

L’opto-mécanique traite de l’interaction entre la lumière et un oscillateur mécanique, et utilise ce couplage (via la pression de radiation entre autres) pour lire ou contrôler le mouvement mécanique de l’oscillateur. Ce couplage opto-mécanique peut être exalté en recourant à une cavité optique qui confine le champ électromagnétique et de fait augmente la puissance optique vue par l’oscillateur. Ce couplage est aussi plus fort aux échelles nano-métriques du fait de la très faible masse des oscillateurs nano-mécaniques.

Je présenterai nos travaux récents dans ce contexte, plus particulièrement l’utilisation du couplage opto-mécanique pour sonder les résonances mécaniques de membranes suspendues d’InP de dimensions nano-métriques, percées par un arrangement régulier de trous formant un cristal photonique à deux dimensions. Jusqu’à présent largement employés en nano-photonique, les cristaux photoniques bi-dimensionnels gravés sur des membranes suspendues ne sont que depuis très récemment envisagés comme des oscillateurs mécaniques. Pourtant, nous montrerons qu’ils constituent des plateformes de choix pour la manipulation des photons et phonons (i.e. vibrations mécaniques) : suivant l’arrangement des trous, la membrane peut former un miroir déformable intégrable dans une cavité Fabry-Pérot conventionnelle [1] ou bien elle peut inclure une cavité de dimensions limitées par la diffraction qui confine à la fois les photons et les phonons [2]. En exploitant à la fois les effets de confinement (des photons et phonons) et les effets de très faible masse, nous montrerons que ces structures peuvent présenter un couplage opto-mécanique très important.

[1] Deformable two-dimensional photonic crystal slab for cavity optomechanics, T. Antoni, A. Kuhn, T. Briant, P.-F. Cohadon, A. Heidmann, R. Braive, A. Beveratos, I. Abram, L. Le Gratiet, I. Sagnes and I. Robert-Philip, Opt. Lett. 36, 3434 (2011)

[2] Optomechanical Coupling in a Two-Dimensional Photonic Crystal Defect Cavity, E. Gavartin, R. Braive, I. Sagnes, O. Arcizet, A. Beveratos, T. Kippenberg, I. Robert-Philip, Phys. Rev. Lett. 106, 203902 (2011)