Une cartographie des transferts d’énergie dans les cavités optiques radiofréquences

Véritables pièges pour la lumière, les cavités photoniques la maintiennent entre deux miroirs. Son intensité et les interactions lumière-matière y sont alors concentrées, ce qui pourrait permettre de contrôler les échanges d’énergie entre atomes, molécules et des nanostructures comme les boîtes quantiques. À des échelles aussi basses, la manipulation des émetteurs demande cependant une précision encore hors d’atteinte. Des chercheurs de l’institut Fresnel (CNRS/École Centrale Marseille/Aix-Marseille Université) et d’universités australiennes, réunis au sein du laboratoire international associé ALPhA1 , ont donc décidé d’agrandir l’échelle de ces phénomènes en remplaçant la lumière par des ondes radiofréquences. Leurs expériences ont permis de caractériser minutieusement le transfert d’énergie dipôle-dipôle, afin d’améliorer le rendement des applications dans les cavités optiques.

Prenant pour base le formalisme mathématique qui décrit le transfert d’énergie dans une cavité optique, les chercheurs l’ont adapté à l’échelle des ondes radiofréquences, un million de fois plus grande. Ce changement a fourni la première cartographie à très haute résolution des paramètres qui agissent sur ces transferts d’énergie, comme d’infimes changements de position entre les dipôles. Cela a permis d’expliquer certaines observations contradictoires dans les cavités optiques, où des échanges qui semblaient similaires ne transféraient pas la même d’énergie, car on sait à présent que des changements trop infimes pour être repérés, à l’échelle des photons, ont une influence considérable.

• 1Associated laboratory for photonics between France and Australia, laboratoire associé de photonique entre la France et l’Australie.