Från spända strängar som vibrerar i musikinstrument till mikro-elektromekaniska system för optoelektronik, vibrationer täcker ett brett spektrum av applikationer. På nanoskala, studiet av mekaniska vibrationer innebär flera utmaningar och öppnar upp för en praktiskt taget oändlig lekplats för nanoteknik. Spännande potentiella fördelar med kontrollerade vibrationer i frekvensområdet GHz-THz inkluderar bättre termisk transporthantering, nya kvantakustiska tekniker, förbättrade optoelektroniska enheter, och utvecklingen av nya sensorer i nanoskala.

Dock, de optiska standardtekniker som används för att generera, upptäcka och manipulera dessa vibrationer lider av mekaniska stabilitetsproblem, begränsad reproducerbarhet av experimentella resultat, och kräver vanligtvis stora optiska effekttätheter som många prover inte tål. Forskare från Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies—C2N (CNRS / University Paris Saclay) och Quandela SAS, har föreslagit en ny strategi som samtidigt löser dessa problem genom att integrera fibersystem i pump-sond-experiment, ersätter komplexa optiska inriktningsprotokoll med en plug-and-play-enhet.

Forskarna testade det nya tillvägagångssättet med en enkelmodsfiber limmad på en optofononisk mikropelare. De realiserade pump-probe-experiment utan behov av ytterligare optisk inriktning utöver att plugga fiberanslutningar genom att rymdligt överlappa mikropelarens optiska läge med fiberns kärna och limma ihop dem. Ett kritiskt krav i pump-sond-experiment är att uteslutande detektera sondstrålen och avvisa alla bidrag från pumpstrålen på den optiska detektorn. Det vanliga sättet att uppnå detta tillstånd är att använda korspolariserade pump- och sondstrålar. För att övervinna polarisationsrotationen på grund av singelmodsfibern, forskarna kombinerade sin fibermetod med optisk polarisationskontroll, vilket resulterar i ett fiberrikt korspolarisationsschema. Den fiberförsedda enheten tillåter stabila pump-sondsignaler i mer än fyrtio timmar och kan arbeta med mycket låga excitationseffekter under 1mW för att upptäcka vibrationer på nanoskala. Verket publicerades i Bokstäver i tillämpad fysik .

Den fiberoptofoniska mikropelaren utgör en mycket förbättrad plattform för reproducerbara plug-and-play-pump-sond-experiment i individuella mikrostrukturer. Det lyfter behovet av komplexa optiska inställningar för att kopplas till mikrostrukturer. Dessutom, Den påvisade stabiliteten och bekvämligheten med en fiberkontakt som det enda nödvändiga elementet för att koppla ett prov med en existerande experimentell uppställning gör det transporterbart och gör det möjligt att erhålla konsekventa mätningar från samma enhet vid vilket laboratorium som helst i världen. Dessa resultat visar den synergi som finns vid C2N, där förenade ansträngningar från internationellt ledande nanotillverkningsanläggningar, forskargrupper och privata företag skapar en anmärkningsvärd inverkan i vetenskapsvärlden.