Camille Lagoin, doctorante dans l’équipe Acoustique pour les nanosciences, soutient sa thèse le lundi 1^er juillet à 14 h.

INSP - Sorbonne Université - 4 place Jussieu - 75005 Paris - Barre 22-23, 3^e étage, salle 317

Étude Expérimentale des Propriétés Optiques et Acoustiques de Cavités Planaires et en Micro-Piliers de GaAs/AlAs pour l’Optomécanique en Micro-Cavité

Légende 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.

Résumé

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.

Mots clés : optomécanique, optique, acoustique pico-seconde, cavité à miroirs de Bragg, micro­pilier, GaAs/A !As

Experimental Study of Optical and Acoustic Properties of Planar and Micropilar GaAs/ AlAs Cavities for MicroCavity Optomechanics

Abstract

Here, we experimentally characterize acoustic and optical modes of GaAs/ AlAs Bragg mirror planar and micropillar cavities. The goal is to study the optomecanical coupling of such sys­ tem with optomecanically induced transparency experiments. To characterize the high frequency acoustic modes (20 GHz) of the cavity, we use picosecond acoustic experirnents, along with a subharmonic excitation technique, at low temperature. It allows to overcome the frequency reso­ lution limitation of the experiment. Thanks to this technique, we measure acoustic quality factors as high as 3 · 104 , which gives a quality factor frequency product Qmfm of 5 x 1014 Hz at 20 K. The optical mode characterization is performed with a reflectometric setup, which is also used for the induced transparency measurements. We did not experimentally observed any induced transparency signal. From calculation realized to simulate the result we expected, we were able to estimate an upper bound of the optomecanical coupling of the studied GaAs/ AlAs Bragg nùrror planar cavity at low temperature, 90 ;S 27r·60 kHz.

Keywords : optomechanics, optics, picosecond acoustics, Bragg mirror cavity, nùcropillar, GaAs/AIAs

Jury

• M. Pascal Ruello, Rapporteur, IMMM, Le Mans
• M. Aurélien Crut, Rapporteur, ILM, Lyon
• M^me Claire Prada, Examinatrice SU, Institut Langevin, Paris
• M. Philippe Djemia, Examinateur, LSPM, Villetaneuse
• M. Pierre-François Cohadon, Examinateur, LKB, Paris
• M. Bernard Perrin, Directeur de thèse, INSP, Paris
• M. Daniel Garcia Sanchez, Co-encadrant, INSP, Paris