Étude expérimentale des propriétés optiques et acoustiques de cavités planaires et en micro-piliers de GaAs/AlAs pour l’optomécanique en micro-cavité

Axe 4 - Dimensionnalité et confinement

Thèse de Camille Lagoin

Thèse environnée par MATISSE

Soutenance de thèse le 1er juillet 2019 à 14h - Salle 317 de l'INSP

Laboratoires co-porteurs

• Institut des NanoSciences de Paris (INSP)
  Porteur de projet : Garcia Sanchez Prénom :Daniel
  Co-encadrante : Atkinson Prénom : Paola

Mots clés

Optomécanique, optique, acoustique pico-seconde, cavité à miroirs de Bragg, micro­pilier, GaAs/A !As

Description du projet

Dans cette thèse, nous caractérisons expérimentalement les modes acoustiques et op­ tiques de cavités à miroirs de Bragg de GaAs/ AlAs, planaires et en micro-piliers. L’objectif est d’étudier le couplage optomécanique de ce type de système avec des expériences de transpa­ rence induite optomécaniquement. La caractérisation des modes acoustiques de haute fréquence (20 GHz) est effectuée par expériences d’acoustique pico-seconde, à basse température. On utilise la technique d’excitation sous-harmonique résonante afin de contourner la limite de résolution fréquentielle de l’expérience. Grâce à cette technique, nous avons mesuré des facteurs de qua­ lité acoustiques jusqu’à 3 · 104 , ce qui donne un produit facteur de qualité-fréquence Qmfm de 5 x 1014 Hz à 20 K. La caractérisation des modes optiques s’effectue avec un montage de mesure de réflectivité qui est également utilisé pour les expériences de transparence induite optoméca­ niquement. Nous n’avons pas observé expérimentalement de signal de transparence induite. À partir de calculs réalisés pour simuler les résultats attendus, nous avons pu estimer une borne supérieure du couplage optomécanique à basse température de ces cavités à miroirs de Bragg de GaAs/A !As planaires, 9^o ;S 271"·60 kHz.

 
a) Cavité Fabry Pérot optique dont un des miroirs est mobile. Par pression de radiation, le LASER fait bouger ce miroir, ce qui change la fréquence de résonance optique de la cavité : on parle de rétroaction entre l’oscillateur mécanique et le mode optique.
b) Schéma d’une cavité optique et acoustique, à miroirs de Bragg de GaAs/AlAs, en micro-pilier.
c) Image au microscope électronique à balayage (MEB) d’un micro-pilier de GaAs/AlAs de 4um de diamètre.

Publications

• Daniel Garcia-Sanchez, Samuel Déleglise, Jean-Louis Thomas, Paola Atkinson, Camille Lagoin, and Bernard Perrin
  Acoustic confinement in superlattice cavities
  Phys. Rev. A 94, 033813 – Published 9 September 2016
• Camille Lagoin, Bernard Perrin, Paola Atkinson, and Daniel Garcia-Sanchez
  High spectral resolution of GaAs/AlAs phononic cavities by subharmonic resonant pump-probe excitation
  Phys. Rev. B 99, 060101(R) – Published 11 February 2019