Rotational mechanical effects driven by the transfer of the acoustic orbital angular momentum

par Benjamin Sanchez Padilla

Thèse de doctorat en Lasers, Matière et Nanosciences

Sous la direction de Etienne Brasselet.

  • Titre traduit

    Effets mécaniques rotationnels pilotés par le moment angulaire angulaire orbital des ondes sonores


  • Résumé

    Ce travail de thèse traite des effets mécaniques rotationnels résultant de l'interaction son-matière en présence de transfert de moment angulaire de nature orbitale. Deux approches expérimentales sont mis en œuvre, toutes deux utilisant des ondes ultrasonores se propageant dans l'air et des objets de taille centimètrique obtenus par impression 3D imprimés et se comportant comme des miroirs structurés imprimant un profil de phase hélicoïdal au champ réfléchi. Le résultat principal consiste en la mesure directe quantitative du moment angulaire orbital porté par un faisceau vortex via deux approches indépendantes. La première est basée sur l’utilisation d’un miroir hélicoïdal placé à l’interface air-eau, et la seconde repose sur le développement d'un oscillateur mécanique de torsion forcé par le transfert de moment angulaire.


  • Résumé

    We study the rotational mechanical effects resulting from sound-matter interaction in the presence of orbital angular momentum transfer. A set of experimental realizations are implemented by using ultrasonic waves propagating in the air and 3D printed centimeter-sized objects acting as structured mirrors imparting a helical phase profile to the reflected wave. The main result consists of the quantitative direct measurement of the orbital angular momentum carried by acoustic vortex beams via two independent approaches. The first one is based on the use of a freely rotating helical mirror placed at air-water interface, and the second one relies on the development of a torsional mechanical oscillator driven by acoustic orbital angular momentum.


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