Des chercheurs ont proposé un moyen de co-localiser de manière robuste la lumière et le son à l'échelle nanométrique avec des interactions opto-mécaniques amplifiées.
Il est phénoménal d'observer le comportement identique de la lumière et du son dans les hétérostructures GaAs/AlAs. Cette propriété inhérente nous permet de contrôler simultanément la propagation des deux excitations ci-dessus dans une même structure. Profitant de cette coïncidence remarquable, on peut à la fois confiner la lumière et le son dans une strcture multicouche, et contrôler leur interaction. Les interactions optiques et acoustiques dans ces structures sont renforcées par l'ajout de la notion de topologie grâce à laquelle ces modes confinés sont protégés contre les désordres ou les déformations pouvant survenir dans des conditions réalistes.
Des chercheurs du Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies - C2N (CNRS/Université Paris-Saclay) ont démontré la formation d'un mode d'interface topologique pour la colocalisation de la lumière et du son. Ils peuvent créer un mode d'interface en concaténant deux réseaux périodiques avec des bandes inversées pour la lumière et le son. Leur recherche montre expérimentalement l'interaction dynamique des modes optiques et acoustiques dans la structure et démontre une interaction photoélastique robuste en théorie.
Leurs travaux sont publiés dans la revue Optica, publiée par l'OSA.
Profitant des caractéristiques topologiques des super-réseaux GaAs/AlAs, les chercheurs créent un micro-résonateur topologique simultané pour la lumière et le son. Les modes topologiquement confinés sont conçus à l'interface formée entre deux réseaux de Bragg (DBR). Les modes d'interface sont créés en raison de l'inversion de bandes dans les DBRs, qui est liée aux invariants topologiques de leurs différentes bandes sur la base du modèle Su-Schrieffer-Heeger (SSH). Les hétérostructures GaAs/AlAs présentent une inversion de bandes simultanée pour la lumière et les phonons, conduisant à une colocalisation des champs optiques et acoustiques. Les expériences de generation coherente de phonons acoustiques dans le domaine temporel montrent une interaction dynamique des deux modes topologiques dans la structure. Les calculs rigoureux révèlent la robustesse de cette interaction entre les deux champs vis-à-vis du désordre.
Les structures proposées sont reconnues comme un candidat potentiel pour la conception d'un micro-résonateur opto-mécanique robuste intégré à des supports actifs tels que des puits quantiques et des boîtes quantiques pour de nouvelles expériences d'opto-mécanique quantique en cavité.
Références
O. Ortiz1, P. Priya1, A. Rodriguez1, A. Lemaitre1, M. Esmann1, and N. D. Lanzillotti-Kimura1
Affiliations
1 Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), CNRS - Université Paris-Saclay, Palaiseau 91120, France
Optica 8, pp. 598-605 (2021)
https://doi.org/10.1364/OPTICA.411945
Contact C2N: Daniel LANZILLOTTI-KIMURA
Figure : Représentation schématique de la colocalisation du son et de la lumière dans une structure multicouche topologique
