Bij het doorkruisen van een vast materiaal zoals glas, een lichtgolf kan een deel van zijn energie afzetten in een mechanische golf, wat leidt tot een kleurverandering van het licht. Dit proces, genaamd "Brillouin verstrooiing, " heeft belangrijke technische toepassingen. Optische gegevensoverdracht over lange afstand op internet, bijvoorbeeld, vertrouwt op versterkers die mechanische golven in een optische vezel genereren via een sterk laserlichtveld. De frequenties waarop mechanische golven optisch kunnen worden opgewekt, en vandaar de optische spectra die kunnen worden gegenereerd door Brillouin-verstrooiing, worden meestal bepaald door de materiaaleigenschappen. Tot dusver, dit heeft het scala aan mogelijke toepassingen beperkt.

Onderzoekers van het team onder leiding van Daniel Lanzillotti-Kimura aan de Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies -C2N (CNRS/Université Paris-Saclay) heeft onlangs een micropilaar gedemonstreerd gemaakt van afwisselende lagen van twee halfgeleidermaterialen die een nieuw apparaat vormt om licht met geluid te regelen. Het micropillar-apparaat kan bijna volledig naar believen een optisch spectrum vormen door Brillouin-verstrooiing. Hun werk werd gepubliceerd in het tijdschrift optiek .

De belangrijkste truc achter de veelzijdigheid van het apparaat is het regelen van licht en geluid met afzonderlijke onderdelen. In de ultramoderne technologiefaciliteit van de C2N, de onderzoekers fabriceerden micropilaren waarin de binnenste lagen, met extreem fijne diktes in het bereik van enkele nanometers, vormen een resonator voor geluidsgolven met bijzonder hoge frequenties van 300 GHz. Deze resonator is ingebed tussen dikkere lagen, die het licht resonerend beperken. Aangezien licht en geluid in alle drie de dimensies van de ruimte in hetzelfde ruimtelijke gebied zijn opgesloten, het apparaat is ook ongewoon efficiënt in het genereren van Brillouin-verstrooiing in vergelijking met zijn grootte.

In hun studie hebben de onderzoekers bedachten een nieuwe optische techniek om de gegenereerde Brillouin-spectra onder invloed van thermische effecten te detecteren en te optimaliseren. Maar de impact van hun ontdekking gaat veel verder:Micropillar-resonatoren kunnen rechtstreeks worden gekoppeld aan optische vezels. Daarom, ze vormen een veelbelovend platform om Brillouin-lichtbronnen te integreren met optische nanocircuits op een chip. De onderzoekers wijzen er ook op dat hun apparaat kan worden gecombineerd met actieve lasermedia en zelfs kan worden verbeterd om het regime van actieve akoestiek te bereiken, dat is, de mechanische golfanaloog van een laser.