Desde cuerdas tensas que vibran en instrumentos musicales hasta sistemas microelectromecánicos para optoelectrónica, las vibraciones cubren una amplia gama de aplicaciones. A nanoescala, el estudio de las vibraciones mecánicas plantea varios desafíos y abre un campo de juego prácticamente infinito para las nanotecnologías. Los emocionantes beneficios potenciales de las vibraciones controladas en el rango de frecuencia GHz-THz incluyen una mejor gestión del transporte térmico, nuevas tecnologías acústicas cuánticas, dispositivos optoelectrónicos mejorados, y el desarrollo de nuevos sensores a nanoescala.

Sin embargo, las técnicas ópticas estándar utilizadas para generar, detectar y manipular estas vibraciones sufren problemas de estabilidad mecánica, reproducibilidad limitada de los resultados experimentales, y normalmente requieren grandes densidades de potencia óptica que muchas muestras no soportan. Investigadores del Centre de Nanociences et de Nanotechnologies — C2N (CNRS / University Paris Saclay) y Quandela SAS, han propuesto una estrategia novedosa que resuelve simultáneamente estos problemas mediante la integración de sistemas de fibra en experimentos de bomba-sonda, Reemplazo de complejos protocolos de alineación óptica con un dispositivo plug-and-play.

Los investigadores probaron el nuevo enfoque con una fibra monomodo pegada a un micropilar opto-fonónico. Realizaron experimentos de bomba-sonda sin la necesidad de ninguna alineación óptica adicional más allá de enchufar conectores de fibra superponiendo espacialmente el modo óptico del micropilar con el núcleo de la fibra y pegándolos juntos. Un requisito crítico en los experimentos de bomba-sonda es detectar el haz de la sonda exclusivamente y rechazar cualquier contribución del haz de la bomba en el detector óptico. La forma habitual de lograr esta condición es utilizar haces de sonda y bomba de polarización cruzada. Para superar la rotación de polarización debido a la fibra monomodo, los investigadores combinaron su enfoque de fibra con el control de polarización óptica, resultando en un esquema de polarización cruzada con fibras. El dispositivo de fibra permite señales estables de bomba-sonda durante más de cuarenta horas y puede funcionar a potencias de excitación muy bajas por debajo de 1 mW para detectar vibraciones a nanoescala. El trabajo fue publicado en Letras de física aplicada .

El micropilar optophononic fibrado constituye una plataforma muy mejorada para experimentos plug-and-play reproducibles de sonda-bomba en microestructuras individuales. Elimina la necesidad de configuraciones ópticas complejas para acoplarse en microestructuras. Además, la estabilidad demostrada y la conveniencia de un conector de fibra como el único elemento necesario para interconectar una muestra con una configuración experimental existente la hacen transportable y permite obtener mediciones consistentes desde el mismo dispositivo en cualquier laboratorio del mundo. Estos resultados demuestran la sinergia presente en el C2N, donde unieron los esfuerzos de las instalaciones de nanofabricación líderes a nivel internacional, Los grupos de investigación y las empresas privadas generan un impacto notable en el mundo de la ciencia.