Van strakke snaren die trillen in muziekinstrumenten tot micro-elektromechanische systemen voor opto-elektronica, trillingen dekken een uitgebreid scala aan toepassingen af. Op nanoschaal is de studie van mechanische trillingen brengt verschillende uitdagingen met zich mee en opent een vrijwel oneindige speelplaats voor nanotechnologieën. Opwindende potentiële voordelen van gecontroleerde trillingen in het GHz-THz-frequentiebereik zijn onder meer een beter beheer van het thermisch transport, nieuwe kwantum akoestische technologieën, verbeterde opto-elektronische apparaten, en de ontwikkeling van nieuwe sensoren op nanoschaal.

Echter, de standaard optische technieken die worden gebruikt om te genereren, detecteren en manipuleren van deze trillingen lijden aan mechanische stabiliteitsproblemen, beperkte reproduceerbaarheid van experimentele resultaten, en vereisen meestal grote optische vermogensdichtheden die veel monsters niet kunnen weerstaan. Onderzoekers van het Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies-C2N (CNRS / University Paris Saclay) en Quandela SAS, hebben een nieuwe strategie voorgesteld die deze problemen tegelijkertijd oplost door vervezelde systemen te integreren in pomp-sonde-experimenten, het vervangen van complexe optische uitlijningsprotocollen door een plug-and-play-apparaat.

De onderzoekers testten de nieuwe aanpak met een single-mode vezel gelijmd op een opto-phononic micropillar. Ze realiseerden pomp-sonde-experimenten zonder de noodzaak van verdere optische uitlijning dan het aansluiten van glasvezelconnectoren door de optische modus van de micropilaar ruimtelijk te overlappen met de kern van de vezel en ze aan elkaar te lijmen. Een kritische vereiste bij experimenten met pompsondes is om uitsluitend de sondestraal te detecteren en elke bijdrage van de pompstraal op de optische detector af te wijzen. De gebruikelijke manier om deze toestand te bereiken is het gebruik van kruisgepolariseerde pomp- en sondebundels. Om de polarisatierotatie als gevolg van de single-mode vezel te overwinnen, de onderzoekers combineerden hun vezelaanpak met optische polarisatiecontrole, resulterend in een vezelig cross-polarisatieschema. Het van vezels voorziene apparaat maakt stabiele pomp-sondesignalen mogelijk gedurende meer dan veertig uur en kan werken bij zeer lage excitatievermogens van minder dan 1 mW om trillingen op nanoschaal te detecteren. Het werk is gepubliceerd in Technische Natuurkunde Brieven .

De fibered optophononic micropijler vormt een sterk verbeterd platform voor reproduceerbare plug-and-play pump-probe experimenten in individuele microstructuren. Het heft de noodzaak van complexe optische opstellingen op om in microstructuren te koppelen. In aanvulling, de aangetoonde stabiliteit en het gemak van een glasvezelconnector als het enige noodzakelijke element om een ​​monster te koppelen aan een bestaande experimentele opstelling, maakt het transporteerbaar en maakt het mogelijk om consistente metingen van hetzelfde apparaat in elk laboratorium ter wereld te verkrijgen. Deze resultaten demonstreren de synergie die aanwezig is op de C2N, waar verenigde inspanningen van internationaal toonaangevende nanofabricagefaciliteiten, onderzoeksgroepen en particuliere bedrijven hebben een opmerkelijke impact in de wetenschappelijke wereld.