Dalle corde tese che vibrano negli strumenti musicali ai sistemi microelettromeccanici per l'optoelettronica, le vibrazioni coprono una vasta gamma di applicazioni. Alla nanoscala, lo studio delle vibrazioni meccaniche pone diverse sfide e apre un parco giochi virtualmente infinito per le nanotecnologie. Gli entusiasmanti potenziali vantaggi delle vibrazioni controllate nella gamma di frequenze GHz-THz includono una migliore gestione del trasporto termico, nuove tecnologie acustiche quantistiche, dispositivi optoelettronici migliorati, e lo sviluppo di nuovi sensori su scala nanometrica.

Però, le tecniche ottiche standard utilizzate per generare, rilevare e manipolare queste vibrazioni soffrono di problemi di stabilità meccanica, riproducibilità limitata dei risultati sperimentali, e di solito richiedono grandi densità di potenza ottica che molti campioni non sopportano. Ricercatori del Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies—C2N (CNRS / University Paris Saclay) e Quandela SAS, hanno proposto una nuova strategia che risolve simultaneamente questi problemi integrando sistemi in fibra in esperimenti pump-probe, sostituendo complessi protocolli di allineamento ottico con un dispositivo plug-and-play.

I ricercatori hanno testato il nuovo approccio con una fibra monomodale incollata su un micropilastro optofononico. Hanno realizzato esperimenti con sonda a pompa senza la necessità di ulteriori allineamenti ottici oltre al collegamento di connettori in fibra sovrapponendo spazialmente la modalità ottica del micropilastro con il nucleo della fibra e incollandoli insieme. Un requisito critico negli esperimenti con sonda a pompa è quello di rilevare esclusivamente il raggio della sonda e rifiutare qualsiasi contributo del raggio della pompa sul rivelatore ottico. Il modo usuale per ottenere questa condizione consiste nell'utilizzare una pompa a polarizzazione incrociata e raggi sonda. Per superare la rotazione di polarizzazione dovuta alla fibra monomodale, i ricercatori hanno combinato il loro approccio in fibra con il controllo della polarizzazione ottica, risultante in uno schema di polarizzazione incrociata in fibra. Il dispositivo in fibra consente segnali stabili della sonda della pompa per più di quaranta ore e può funzionare a potenze di eccitazione molto basse inferiori a 1 mW per rilevare le vibrazioni su scala nanometrica. L'opera è stata pubblicata in Lettere di fisica applicata .

Il micropilastro optofononico in fibra costituisce una piattaforma molto migliorata per esperimenti di pump-probe riproducibili plug-and-play in singole microstrutture. Solleva la necessità di configurazioni ottiche complesse da accoppiare in microstrutture. Inoltre, la stabilità dimostrata e la praticità di un connettore in fibra come unico elemento necessario per interfacciare un campione con un setup sperimentale esistente lo rendono trasportabile e consente di ottenere misurazioni coerenti dallo stesso dispositivo in qualsiasi laboratorio nel mondo. Questi risultati dimostrano la sinergia presente al C2N, dove gli sforzi uniti di strutture di nanofabbricazione leader a livello internazionale, gruppi di ricerca e aziende private creano un impatto notevole nel mondo della scienza.