Micrographie électronique à balayage de deux minces, anneaux plats en nitrure de silicium, chacun de 190 nanomètres d'épaisseur et montés à un millionième de mètre l'un de l'autre. La lumière est introduite dans les résonateurs annulaires à partir du guide d'ondes droit à droite. Dans les bonnes conditions, les forces optiques entre les deux anneaux sont suffisantes pour plier les rayons minces et tirer les anneaux l'un vers l'autre, changeant suffisamment leurs résonances pour agir comme un commutateur optique. Crédit :Cornell Nanophotonics Group
(PhysOrg.com) -- Des chercheurs en ingénierie ont utilisé un très petit faisceau de lumière d'une puissance d'à peine 1 milliwatt pour déplacer une structure de silicium jusqu'à 12 nanomètres.
Avec un peu de levier, Les chercheurs de Cornell ont utilisé un très petit faisceau de lumière avec une puissance d'à peine 1 milliwatt pour déplacer une structure de silicium jusqu'à 12 nanomètres. Cela suffit pour basculer complètement les propriétés optiques de la structure d'opaque à transparente, ils ont rapporté.
La technologie pourrait avoir des applications dans la conception de systèmes micro-électromécaniques (MEMS) - des dispositifs à l'échelle nanométrique avec des pièces mobiles - et des systèmes micro-optomécaniques (MOMS) qui combinent des pièces mobiles avec des circuits photoniques, dit Michal Lipson, professeur agrégé de génie électrique et informatique.
La recherche du chercheur postdoctoral Gustavo Wiederhecker, Long Chen, doctorat '09, Alexandre Gondarenko, doctorat 'dix, et Lipson apparaît dans l'édition en ligne de la revue La nature et paraîtra dans une prochaine édition imprimée.
La lumière peut être considérée comme un flux de particules qui peuvent exercer une force sur tout ce qu'elles frappent. Le soleil ne te fait pas tomber parce que la force est très faible, mais à l'échelle nanométrique, cela peut être important. "Le défi est que de grandes forces optiques sont nécessaires pour modifier la géométrie des structures photoniques, " expliqua Lipson.
Mais les chercheurs ont pu réduire la force requise en créant deux résonateurs en anneau - des guides d'ondes circulaires dont la circonférence est adaptée à un multiple de la longueur d'onde de la lumière utilisée - et en exploitant le couplage entre les faisceaux de lumière traversant les deux anneaux.
Un faisceau lumineux est constitué de champs électriques et magnétiques oscillants, et ces champs peuvent attirer des objets à proximité, un équivalent microscopique de la façon dont l'électricité statique sur les vêtements attire les peluches. Ce phénomène est exploité dans les "pinces optiques" utilisées par les physiciens pour piéger de minuscules objets. Les forces ont tendance à tirer n'importe quoi au bord du faisceau vers le centre.
Lorsque la lumière traverse un guide d'ondes dont la section transversale est inférieure à sa longueur d'onde, une partie de la lumière déborde, et avec elle la force d'attraction. Donc les guides d'ondes parallèles se rapprochent, portant chacun un faisceau lumineux, se rapprochent encore plus, un peu comme deux jets d'eau de pluie sur une vitre qui se touchent et sont tirés ensemble par la tension superficielle.
Les chercheurs ont créé une structure composée de deux minces, anneaux plats en nitrure de silicium d'environ 30 microns (millionièmes de mètre) de diamètre montés les uns au-dessus des autres et reliés à un socle par de fins rayons. Pensez à deux roues de vélo sur un arbre vertical, mais chacun avec seulement quatre minces, rayons souples. Les guides d'ondes annulaires mesurent trois microns de large et 190 nanomètres (nm - milliardièmes de mètre) d'épaisseur, et les anneaux sont espacés de 1 micron.
Lorsque la lumière à une fréquence de résonance des anneaux, dans ce cas la lumière infrarouge à 1533,5 nm, est introduit dans les anneaux, la force entre les anneaux est suffisante pour déformer les anneaux jusqu'à 12 nm, ce que les chercheurs ont montré était suffisant pour changer d'autres résonances et allumer et éteindre d'autres faisceaux lumineux traversant les anneaux. Lorsque la lumière dans les deux anneaux est en phase - les pics et les creux de l'onde correspondent - les deux anneaux sont rapprochés. Quand il est déphasé, ils sont repoussés. Ce dernier phénomène pourrait être utile dans les MEMS, où un problème persistant est que les pièces en silicium ont tendance à se coller les unes aux autres, dit Lipson.
Une application dans les circuits photoniques pourrait être de créer un filtre accordable pour laisser passer une longueur d'onde optique particulière, Wiederhecker a suggéré.
Fourni par Cornell University (actualité :web)
