Dynamique non-linéaire de résonateurs opto-mécaniques assistée par le bruit – ADOR

None

Synchronisation dans le chaos et démonstration de la résonance vibrationnelle dans les résonateurs électromécaniques

None

2 publications

ADOR, résolument orienté vers des concepts fondamentaux, vise à élargir le champ, à peine étudié, de la dynamique non linéaire assistée par le bruit en optomécanique avec un système aux multiples fonctions dont les éléments élémentaires sont des membranes à cristaux photoniques suspendues incorporant une cavité optique. Ces résonateurs nano-opto-électro-mécaniques (NOEM) indépendants ou couplés pourraient être utilisés comme un « système jouet » pour atteindre trois objectifs principaux : l’amplification stochastique, la synchronisation améliorée du bruit entre oscillateurs couplés ou non couplés et le chaos.
Pour atteindre ces objectifs, ADOR mettra en œuvre une architecture de rupture s'appuyant sur forte valeur ajoutée de l’intégration hétérogène 3D maitrisée au C2N : (i) une membrane à cristaux photoniques incorporant des modes optiques et mécaniques avec des guides d'onde en silicium pour la détection optique sensible et (ii) des électrodes interdigitées pour une excitation efficace.
Fort de ces structures innovantes, ADOR s’attaquera d’abord à l’amplification stochastique qui est l’un des exemples les plus brillants et les plus simples de ce comportement non trivial de systèmes non linéaires sous l’influence du bruit. Dans ce cadre, le comportement non-linéaire prérequis peut être obtenu soit dans le domaine optique soit mécanique. Ainsi, une étude approfondie de la configuration de la modulation (élargissement ou multifréquence) et du bruit (couleur du bruit, nature additive / multiplicative du bruit) en optique ou en mécanique permettra de trouver une combinaison optimale pour améliorer l’amplification de tout type de signal faible.

Avec de tel dispositif, couplant simultanément un résonateur optique et un résonateur mécanique, une variété de configuration peut être envisagée pour sortir les phénomènes assistés par le bruit du modèle avec un résonateur unique. Basé sur le savoir-faire développé et la compréhension approfondie de la résonance stochastique avec un seul élément, le second objectif d’ADOR est de coupler deux résonateurs, puis plusieurs, afin d’améliorer encore l’amplification par le bruit. Pour les résonateurs non linéaires isolés, la résonance stochastique classique permet d'utiliser le bruit comme seul paramètre de contrôle. Contrairement au réseau de résonateurs non-linéaires où la force du couplage entre résonateurs permet d’introduire un paramètre supplémentaire enrichissant le système étudié. Cela peut permettre d’atteindre des phénomènes nouveaux et non conventionnels induit par le bruit, tel que la transition de phase induite par le bruit dans des réseaux de résonateurs couplés et la synchronisation avec le bruit commun pour des résonateurs non couplés.
Enfin, le comportement chaotique d'un résonateur unique et de multiples résonateurs sera étudié, permettant ainsi l'utilisation et le contrôle par le bruit de leur comportement chaotique.

Ces phénomènes permettant d’améliorer la capacité de détection avec des phénomènes non linéaires seront soutenus par des travaux numériques afin de comprendre la physique sous-jacente. La riche nature multi-physique des dispositifs envisagés et étudiés pourrait ouvrir de nouvelles voies vers l'utilisation potentielle de tels processus assistés par le bruit avec un fort impact sur les applications assistées par le bruit, y compris le traitement du signal ou la détection.