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Refroidissement laser d’un micro-résonateur mécanique
La très grande sensibilité obtenue dans la mesure des déplacements d’un miroir mobile nous a encouragés à étendre ces techniques à un micro-résonateur mécanique, avec l’espoir de mettre en évidence ses fluctuations quantiques de position.
Cette image présente le principe de l’expérience que nous venons de réaliser. On y voit quatre micro-résonateurs gravés à la surface d’une plaque de silicium. Le résonateur inséré dans une cavité optique est refroidi (jusqu’à 10 K, couleur bleue) par la pression de radiation du faisceau utilisé pour la mesure de ses déplacements, alors que les trois autres restent à la température ambiante (300 K, couleur rouge).
Voir les fluctuations quantiques d’un résonateur mécanique
Détecter les fluctuations quantiques d’un résonateur mécanique est un formidable challenge expérimental pour les physiciens, qui requiert notamment : une fréquence de résonance très élevée et une très basse température de fonctionnement (typiquement 30 mK pour un résonateur oscillant à 1 GHz) pour placer le résonateur dans son état quantique fondamental une sensibilité extrême aux déplacements du résonateur pour détecter ces fluctuations De nombreuses équipes sont engagées dans (...)
Une cavité de grande finesse avec un micro-résonateur
La clé du succès de notre expérience consiste à insérer un micro-résonateur mécanique dans une cavité optique de grande finesse. Pour cela, l’équipe du LMA a déposé un traitement diélectrique à faibles pertes sur un résonateur en silicium. Le micro-miroir ainsi réalisé est alors utilisé dans une cavité optique dont la finesse atteint 30 000. Images de résonateurs en silicium utilisés dans notre expérience. Photographie des miroirs utilisés dans notre expérience. A gauche, (...)
Refroidissement par la pression de radiation
Principe du refroidissement intracavité Puissance intracavité P en fonction de la longueur L de la cavité. Autour d’un point de fonctionnement de la cavité, les variations de la pression de radiation dépendent linéairement du déplacement du résonateur. Le refroidissement par pression de radiation utilise le fait que dans une cavité légèrement hors de résonance, l’intensité intracavité dépend sensiblement de sa longueur : ainsi, même une variation infime de celle-ci comme (...)
Une instabilité optomécanique
La courbe ci-dessous résume les résultats obtenus sur la modification de l’amortissement du résonateur par son couplage avec le champ à l’intérieur de la cavité de grande finesse. Pour des désaccords positifs, la pression de radiation diminue l’amortissement du résonateur et augmente ainsi sa température effective (points jaunes, oranges et rouges). Pour certains couples puissance/désaccord, l’amortissement s’annule : le résonateur part alors en oscillation (...)
