Effets optomécaniques en présence de couplage spin-orbite pour la lumière

Abstract

Des interactions entre la matière et la lumière sont à l'origine de phénomènes opto-mécaniques. L'une des caractéristiques distinctives de l'interaction lumière-matière est l'interaction spin-orbite de la lumière. Cette dernière s'étudie au sein d'un domaine de recherche émergent consacré à l'étude des effets opto-mécaniques en présence de l'interaction entre la polarisation et des degrés de liberté spatiaux de la lumière. En particulier, ce travail vise à observer directement la manifestation (i) des forces latérales et (ii) des couples optiques gauches qui sont des effets opto-mécaniques contre-intuitifs. On utilise pour cela des milieux non homogènes et anisotropes comme ingrédients essentiels à la fabrication d’éléments optiques spin-orbite. Nous rapportons tout d'abord, les tentatives d’observations expérimentales directes, à partir des résultats préliminaires obtenus préalablement dans notre groupe de recherche. Nous présentons ensuite de nouvelles propositions d'expérimentations ainsi qu'une généralisation adaptée au cas des forces latérales. Par conséquent, nous rapportons d’une observation directe à l’échelle du millimètre des forces latérales optiques et des couples optiques gauches dépendantes du spin en effectuant une étude complète. Il ressort de l'analyse des deux phénomènes que leurs vitesses peuvent être augmentées en réduisant l'inertie ou la taille des éléments optiques spin-orbite au point de rendre les phénomènes significatifs à l'échelle microscopique et intéressants pour les applications technologiques. Nous faisons un rapport chronologique de notre travail expérimental consistant à observer le moment de force orienté à gauche à l'échelle du micromètre en utilisant des versions miniaturisées des échantillons précédents. Comme la dernière tentative n’était pas concluante, nous finissons par proposer de nouvelles stratégies prometteuses pour manipuler de tels micro-objets.