En route pour des modulateurs acousto-optiques nanométriques

Les modulateurs acousto-optiques (MAO ou AOM en anglais) sont des systèmes qui permettent de modifier l’intensité d’ondes lumineuses via des ondes sonores. Ces MAO sont notamment utilisés dans des lasers pour la commutation-Q (technique de lasers pulsés), pour moduler des signaux de télécommunication ou pour le contrôle de fréquence en spectroscopie. Actuellement, un modulateur acousto-optique est composé d’un cristal dans lequel des ondes acoustiques sont générées et qui forment un réseau de diffraction. Ce réseau permet de moduler la lumière qui le traverse de manière dynamique par l’interaction entre ondes sonores et ondes lumineuses. Comme l’effet est faible par rapport au volume du cristal, il faut à la fois que le volume soit suffisant et que la modulation intervienne sur un temps long. Mais, des chercheurs de l’institut Femto-ST proposent, dans un article de la revue Optica, un modèle pour des MAO nanométriques.

La surface plutôt que le volume

Dans le modèle proposé par ces chercheurs, les interactions se produisent en fonction de la surface plutôt que du volume. En outre, le fonctionnement s’appuie sur une double résonance permettant d’atteindre une forte modulation dans les longueurs d’onde du proche infrarouge.

Le système présenté est composé d’un réseau de fentes en argent de 100nm de largeur et 300nm de hauteur disposées sur un substrat piézoélectrique de niobate de lithium. Quand les ondes acoustiques (signal radio) excitent ces fentes, elles vibrent à la manière d’un diapason et leur géométrie fluctue. La lumière qui passe dans ces fentes subit un phénomène de résonance qui dépend de leur forme. Dans les travaux décrits par les chercheurs, pour une fréquence acoustique de 0,5 GHz les fentes fléchissent d’une amplitude de 30nm et provoquent une modulation optique à 80% dans le proche infrarouge.

Cette structure nano-optique devrait pouvoir trouver des applications pour des outils photoniques ultra compacts.

Sophie Hoguin