Les interactions dynamiques sont connues pour permettre d'induire des états stables distincts. De ce point de vue, les résonateurs nanomécaniques sont particulièrement intéressants car ils peuvent être décrits par un potentiel à double puits où leurs mouvements sont amplifiés et, par la suite, se refroidissent dans une configuration stable souhaitée. Ceci est d'un grand intérêt pour les explorations fondamentales de la dynamique non linéaire et des phénomènes émergents multi-modes ainsi que pour des applications telles que les mémoires optiques et optomécaniques.
Dans cet article publié dans Physical Review Letters, une équipe du C2N en collaboration avec l'Université de Malte, a exploré le contrôle sensible à la fréquence d'états bistables dans des modes mécaniques dégénérés, par le biais de leur couplage à un champ optique modulé en intensité. Leur proposition de contrôle offre un mécanisme qui manipule temporellement le potentiel du double puits par le biais des principes de la dynamique de Floquet avec une excitation modulée périodiquement - qui ont suscité un intérêt récent dans le contexte des phases topologiques, des cristaux temporels et de l'émission de phonons à verrouillage de mode. Cette technique a récemment été développée pour dériver des résultats analytiques et les corroborer par des simulations numériques. Ainsi, il est possible de prédire qu'un mode mécanique dégénéré impose la commutation dans une configuration bistable lorsque la pression de radiation est modulée à une fréquence convenablement choisie. Dans ce cadre, une démonstration expérimentale avec des modes mécaniques MHz dans un système optomécanique permet de mettre en évidence l’impact des effets thermique sur ce mécanisme de contrôle. Ainsi, les processus de chauffage peuvent inhiber ou au contraire améliorer les performances du contrôle, ce qui présente un intérêt intrinsèque et technologique.
Ces idées et ces résultats promettent d'être fondateurs pour des études en physique et les technologies optomécaniques ; ils ouvrent ainsi la porte à un large éventail de possibilités au-delà de ce qui a été mentionné précédemment en permettant la réponse d'un mode bistable à une modulation optique à des fréquences distinctes. Ces principes trouvent une application directe dans les efforts visant à créer des applications de mémoire optique et de détection par le biais d'interactions photoniques non linéaires.
Références
Floquet Control of Optomechanical Bistability in Multimode Systems
Phys. Rev. Lett. 129, 123603
Karl Pelka 1, Guilhem Madiot 2, Rémy Braive 2,3,4, André Xuereb1
1. Université de Malte
2. Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies – C2N (CNRS/UPSaclay)
3. Université Paris-Cité
4. Institut Universitaire de France
DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.123603
Contact : Rémy Braive (Maître de Conférence Université de Paris au C2N)
Figure : : Dynamique de Floquet d'un système optomécanique : Schéma d'une cavité optomécanique entraînée par un champ laser modulé ; Spectres de bruit expérimental et théorique centrés sur la fréquence mécanique en régime linéaire (en haut) et optique non linéaire (en bas) cartographiés sur la fréquence de modulation.
