Des cavités à ondes acoustiques jusqu'à l'optomécanique

par Kevin Rosenziveig

Projet de thèse en Optique et photonique

Sous la direction de Serge Galliou, Nicolas Passilly et de Pierre-François Cohadon.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de Département Temps Fréquence (equipe de recherche) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    Ce travail de thèse est destiné à poursuivre et renforcer les travaux démarrés récemment sur le comportement des résonateurs acoustiques à onde de volume piégée à basses températures (typiquement 4 Kelvins). Dans ces conditions de fonctionnement, leur propriété unique ouvre en effet des perspectives d'applications nouvelles dans différents domaines, depuis les oscillateurs ultra- stables jusqu'aux systèmes quantiques hybrides. Dans toutes ces thématiques de recherche, ces cavités à faibles pertes peuvent jouer un rôle déterminant. Dans ce contexte des échanges existent déjà avec le groupe de M. Tobar de University of Western Australia (UWA) à Perth et avec l'équipe Mesure et bruits fondamentaux du Laboratoire Kastler Brossel à Paris. Le travail comprend des développements théoriques et des expériences de physique novatrices basées sur l'optomécanique, à travers la conception d'un oscillateur cryogénique. Ainsi par exemple, de telles cavités acoustiques peuvent aussi être exploitées en cavités optiques pour être excitées optiquement. Au-delà de la preuve de concept actuellement en développement, plusieurs options de cavités optiques pourront être analysées, ainsi que celles de la détection suivant le matériau acoustique retenu (mesure de déplacement optique et/ou via la piézoélectricité,…). L'aspect thermique devra être évidemment pris en compte, l'excitation thermique étant d'ailleurs aussi une option à considérer à température cryogénique.

  • Titre traduit

    From trapped bulk-acoustic-wave cavities to optomechanics


  • Résumé

    This PhD work will pursuit and reinforce recent investigations on bulk acoustic wave resonators at cryogenic temperature (typically 4 Kelvins). In such operating conditions their unique properties open up new applications in different fields starting from ultra-stable oscillators to hybrid quantum systems. For all these areas of research, new low-loss devices can play a game changing role. Exchanges already exist on this topic with Prof. M. Tobar's group at the University of Western Australia (UWA) Perth, and the team Optomechanics and Quantum Measurements from Laboratoire Kastler Brossel, Paris. The work involves theoretical parts in cutting edge physics and experiments based on optomechanics, when designing a cryogenic oscillator. As an example, such very low-loss acoustic cavities can be merged with optical cavities to be optically excited. Beyond the proof of concept presently in progress, various options for the optical cavity could be considered, as well as for the displacement readout (by means of optics and/or piezoelectricity…). In addition, the thermal behaviour will obviously be taken into account, the thermal excitation being also a good candidate at cryogenic temperatures.