Des cordes tendues vibrant dans les instruments de musique aux systèmes micro-électro-mécaniques pour l'optoélectronique, les vibrations couvrent une large gamme d'applications. A l'échelle nanométrique, l'étude des vibrations mécaniques pose plusieurs défis et ouvre un terrain de jeu quasi infini aux nanotechnologies. Les avantages potentiels intéressants des vibrations contrôlées dans la gamme de fréquences GHz-THz incluent une meilleure gestion du transport thermique, nouvelles technologies acoustiques quantiques, dispositifs optoélectroniques améliorés, et le développement de nouveaux capteurs à l'échelle nanométrique.

Cependant, les techniques optiques standards utilisées pour générer, détecter et manipuler ces vibrations souffrent de problèmes de stabilité mécanique, reproductibilité limitée des résultats expérimentaux, et nécessitent généralement de grandes densités de puissance optique auxquelles de nombreux échantillons ne résistent pas. Chercheurs du Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies—C2N (CNRS / Université Paris Saclay) et Quandela SAS, ont proposé une nouvelle stratégie qui résout simultanément ces problèmes en intégrant des systèmes fibrés dans des expériences pompe-sonde, remplacer les protocoles d'alignement optique complexes par un dispositif plug-and-play.

Les chercheurs ont testé la nouvelle approche avec une fibre monomode collée sur un micropilier opto-phononique. Ils ont réalisé des expériences pompe-sonde sans avoir besoin d'un alignement optique supplémentaire au-delà du branchement des connecteurs de fibre en superposant spatialement le mode optique du micropilier avec le cœur de la fibre et en les collant ensemble. Une exigence critique dans les expériences pompe-sonde est de détecter le faisceau de sonde exclusivement et de rejeter toute contribution du faisceau de pompe sur le détecteur optique. La manière habituelle d'atteindre cette condition est d'utiliser des faisceaux de pompe et de sonde à polarisation croisée. Pour s'affranchir de la rotation de polarisation due à la fibre monomode, les chercheurs ont combiné leur approche fibre avec le contrôle de la polarisation optique, résultant en un schéma de polarisation croisée fibré. Le dispositif fibré permet des signaux pompe-sonde stables pendant plus de quarante heures et peut fonctionner à de très faibles puissances d'excitation inférieures à 1 mW pour détecter les vibrations à l'échelle nanométrique. L'ouvrage a été publié en Lettres de physique appliquée .

Le micropilier optophononique fibré constitue une plate-forme bien améliorée pour des expériences de pompe-sonde plug-and-play reproductibles dans des microstructures individuelles. Il lève la nécessité de montages optiques complexes pour se coupler en microstructures. En outre, la stabilité démontrée et la commodité d'un connecteur de fibre comme seul élément nécessaire pour interfacer un échantillon avec une configuration expérimentale existante le rendent transportable et permet d'obtenir des mesures cohérentes à partir du même appareil dans n'importe quel laboratoire dans le monde. Ces résultats démontrent la synergie présente au C2N, où les efforts unis des installations de nanofabrication de premier plan au niveau international, les groupes de recherche et les entreprises privées créent un impact remarquable dans le monde scientifique.