Kevin ROSENZIVEIG : "Des cavités à ondes acoustiques jusqu'à l'optomécanique"

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. Ce travail orienté vers l’optomécanique explore les possibilités d’excitation d’une cavité acoustique par la lumière, avec pour horizon la conception d’un oscillateur cryogénique avec une telle cavité. Sans perdre en généralité, la cavité choisie est un résonateur à quartz adapté aux conditions d’utilisation cryogéniques. La première partie de cette thèse se concentre donc naturellement sur l’étude théorique et expérimentale des cavités optiques Fabry-Perot à miroirs absorbants métalliques, avec notamment une nouvelle méthode pour extraire l’indice de refraction des couches fines métalliques grâce à leurs propriétés particulières lors d’un utilisation en cavité optique, i.e. une largeur à mihauteur élargie par rapport au cas non-absorbant, ainsi qu’un décalage en fréquence entre les pics transmis et réfléchis. La deuxième partie analyse divers mécanismes d’excitation mécanique par la lumière, tels que l’excitation photothermique, la pression de radiation et la force électrostrictive. Une étude expérimentale démontre en particulier la faisabilité de l’excitation photothermique à des fréquences supérieures au MHz. La conclusion ouvre sur des perspectives, en particulier d’autres géometries optimisant potentiellement le couplage optomécanique.

Composition du jury :

M. Serge GALLIOU Professeur des universités Université Bourgogne Franche-Comté - Directeur de thèse
M. Pierre-François COHADON Maître de conférences Ecole Nationale Supérieure - Co-directeur de thèse
M. Nicolas PASSILLY Chargé de recherche CNRS - Co-encadrant de thèse
M. Gilles TESSIER Professeur Sorbonne-Université, Institut de la Vision - Examinateur
M. Olivier LLOPIS Directeur de recherche CNRS, LAAS Rapporteur
M. Ludovic BELLON Chargé de recherche ENS Lyon Rapporteur

Localisation : Amphithéâtre Jules Haag - ENSMM 26, Rue de l'Epitaphe 25000 Besançon