OPTOMéCANIQUE DOSSIER de l ’ onde stationnaire du mode de cavité , il modifie le chemin optique de la cavité , ce qui induit un décalage paramétrique de la fréquence de résonance optique et accroit sa largeur spectrale car les nanofils diffusent fortement les photons vers l ’ extérieur . On parle de couplage optomécanique dispersif et dissipatif . Au contraire , la perturbation induite sera minimale si le nanofil est positionné à un nœud de l ’ onde stationnaire . On peut ainsi cartographier la structure spatiale et les propriétés du champ intracavité grâce au nanofil , avec une précision sub-longueur d ’ onde , voir la figure 2 . Ces mesures en balayage , permettent de localiser et mesurer la structure de l ’ onde stationnaire , que ce soit entre les deux miroirs de la microcavité fibrée , ou à la surface du cristal photonique , dans la partie évanescente du mode . On peut en déduire l ’ intensité du couplage optomécanique ( qui peut atteindre plusieurs GHz / nm ), et vérifier que ces dispositifs permettent d ’ atteindre largement le régime de couplage ultrafort , lorsqu ’ un seul photon dans la cavité est capable de déplacer le nanofil de plus que ses fluctuations quantiques de point zéro , le plus petit déplacement observable pour un oscillateur ultrafroid .
Ainsi , après avoir mesuré l ’ impact du nanofil sur le mode optique , on a cherché à mesurer l ' autre facette du couplage optomécanique , c ’ est-àdire de cartographier la force exercée par le mode optique sur le nanofil . Pour cela nous mesurons les déformations du nanofil induites par une modulation de l ’ intensité du champ intracavité , grâce à un laser sonde indépendant . Les nanofils de petit diamètre sont généralement attirés vers les zones de fort champ lumineux , les ventres du mode de cavité , mais ceci peut s ’ inverser pour les nanofils plus gros , lorsque les résonances de Mie entrent en jeu .
La très grande sensibilité des nanofils a permis de mesurer la force produite par une modulation de la population moyenne du mode de cavité inférieure à un photon , avec une sensibilité atteignant 300 aN / photon dans les zones de forte interaction , sur les bords des ventres de l ’ onde stationnaire . Le champ de force optomécaniques est ainsi fortement structuré à l ’ échelle de la longueur d ’ onde et on a pu vérifier que ses gradients de force , pourtant produits par un nombre de photons proche de l ’ unité , étaient largement décelables par les nanofils ( générant des variations de fréquence de 100 Hz pour un fil vibrant à 10 kHz ) [ 3 ]. De telles mesures démontrent donc la capacité des nanofils à explorer le couplage optomécanique et imager la répartition spatiale du champ intracavité , pour des occupations moyennes de l ’ ordre de 1 photon .
Ces travaux ouvrent donc la voie à l ’ optomécanique en cavité opérant à très faible nombre de photon , un régime encore quasiment inexploré à l ’ opposé des expériences traditionnelles dans le domaine , dans lesquelles il était nécessaire de fortement pomper les cavités pour palier à la faiblesse de l ’ interaction produite par un seul photon . Ce régime dans lequel les non-linéarités se développent à l ’ échelle de quelques photons seulement , présente un fort intérêt fondamental , pour l ’ optique et l ’ optomécanique quantique .
UNE SONDE DE FORCE UNIVERSELLE Les nanofils sont donc particulièrement adaptés à l ’ étude des champs électromagnétiques
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