Ao atravessar um material sólido como o vidro, uma onda de luz pode depositar parte de sua energia em uma onda mecânica, levando a uma mudança de cor da luz. Este processo, chamado de "dispersão de Brillouin, "tem importantes aplicações técnicas. Transmissão ótica de dados de longo alcance na Internet, por exemplo, depende de amplificadores que geram ondas mecânicas em uma fibra óptica por meio de um forte campo de luz laser. As frequências nas quais as ondas mecânicas podem ser excitadas opticamente, e, portanto, os espectros ópticos que podem ser gerados através do espalhamento de Brillouin, são geralmente ditados pelas propriedades do material. Até aqui, isso limitou a gama de aplicações possíveis.

Pesquisadores da equipe liderada por Daniel Lanzillotti-Kimura no Center de Nanosciences et de Nanotechnologies -C2N (CNRS / Université Paris-Saclay) demonstrou recentemente um micropilar feito de camadas alternadas de dois materiais semicondutores que constitui um novo dispositivo para controlar a luz com o som. O dispositivo micropilar pode formar um espectro óptico por meio do espalhamento de Brillouin quase completamente à vontade. Seu trabalho foi publicado na revista Optica .

O principal truque por trás da versatilidade do dispositivo é controlar a luz e o som com partes separadas. Na instalação de tecnologia de ponta do C2N, os pesquisadores fabricaram micropilares em que as camadas internas, com espessuras extremamente finas na faixa de alguns nanômetros, constituem um ressonador para ondas sonoras em frequências particularmente altas de 300GHz. Este ressonador está embutido entre camadas mais espessas, que confina ressonantemente a luz. Uma vez que a luz e o som estão confinados na mesma região espacial em todas as três dimensões do espaço, o dispositivo também é excepcionalmente eficiente na geração de espalhamento Brillouin em comparação com seu tamanho.

Em seu estudo, os pesquisadores desenvolveram uma nova técnica óptica para detectar e otimizar os espectros de Brillouin gerados sob a influência de efeitos térmicos. Mas o impacto de sua descoberta vai muito além disso:ressonadores micropilares podem ter interface direta com fibras ópticas. Portanto, eles constituem uma plataforma promissora para integrar fontes de luz Brillouin com nano-circuitos ópticos em um chip. Os pesquisadores também apontam que seu dispositivo pode ser combinado com meio laser ativo e até mesmo ser melhorado para atingir o regime de acústica ativa, isso é, o análogo de onda mecânica de um laser.