Brevet FR3161288A1 — publié le 20251017

L’invention concerne un transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ) comprenant un élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 ) présentant un tenseur magnétoélastique anisotrope , ledit élément présentant un axe géométrique de symétrie cylindrique (ASG) aligné avec un axe de symétrie cristalline (ASC) présentant une symétrie discrète de rotation d’ordre n Jc ≥2 et présentant au moins une résonance entre un mode d’oscillation magnétique (MAG) et un mode d’oscillation élastique (MAL). Elle concerne également un système de génération ou détection d’ondes élastiques présentant un moment angulaire total d’indice non nul comprenant au moins un transducteur magnéto-élastique selon l’une des revendications précédentes et une antenne (ANT 1 , ANT 2 ) configurée pour générer et/ou détecter, en correspondance de l’élément ferromagnétique dudit transducteur, un mode électromagnétique (MEL) adapté pour exciter ou pouvant être généré par ledit mode d’oscillation magnétique de l’élément ferromagnétique. Figure pour l’abrégé : figure 2A Génération et détection de modes élastiques présentant un moment angulaire total non nul L’invention se situe dans le domaine général des dispositifs de transduction et transmission de signaux porteurs d’information, plus particulièrement utilisant des ondes élastiques se propageant dans un milieu solide, cristallin ou amorphe. Elle s’applique notamment aux domaines des télécommunications classiques, du calcul quantique et des canaux de communication quantiques. Bien que les ondes électromagnétiques soient le vecteur d’information le plus couramment utilisé dans la technologie actuelle, il est bien connu de l’état de l’art que la transduction de signaux porteurs d’information dans le domaine des ondes élastiques présente un intérêt certain du fait de leur vitesse de propagation 10 5 à 10 6 fois plus faible que les ondes électromagnétiques et de leurs riches propriétés de dispersion et dans certains cas de non linéarité, permettant la réalisation de multiples dispositifs essentiels de traitement du signal et de l’information (lignes à retard, compression d’impulsion, etc.) compacts et opérant dans des gammes de fréquence pouvant aller jusqu’à quelques dizaines de GHz. Une autre propriété remarquable des ondes élastiques vient du fait qu’il s’agit du système de la physique du solide ayant le plus faible coefficient de perte dans la gamme de fréquence GHz. Cette remarque est particulièrement pertinente pour l’information quantique, car c’est la gamme de fréquence où opèrent les q-bits et de très faibles pertes sont essentielles pour préserver la cohérence quantique entre q-bits. Ainsi si on souhaite réaliser une communication préservant l’information quantique entre q-bits situés à long distance dans un système intégré, la physique du solide dicte que le meilleur candidat sera l’utilisation des ondes élastiques. Bien que les dispositifs à ondes élastiques mettent généralement en œuvre des ondes « planes » se propageant en volume ou en surface de dispositifs ayant des dimensions typiquement millimétriques, des développements récents démontrent la possibilité de réalisations de circuits « phononiques » intégrés comparables en termes de dimensions et technologies de fabrication, avec leurs analogues optiques. Il est également possible d’envisager l’utilisation de fibres creuses, possiblement dérivées d’une catégorie bien établie et disponible commercialement de fibres optiques, comme guide d’ondes élastiques (Nikitov, 2008). Dans le domaine des ondes électromagnétiques, ces dernières décennies ont vu l’émergence d’un intérêt croissant pour l’exploitation d’un degré de liberté jusque-là négligé de ces ondes, à savoir leur moment angulaire. L’exploitation de ce degré de liberté additionnel permet en particulier d’augmenter le débit maximum de transfert d’information par la mise en œuvre de procédés de multiplexage de type « multiplexage à division de modes » (MDM). En effet, différents modes ayant des moments angulaires distincts peuvent se propager indépendamment sans interférence notable, du fait de leur orthogonalité, et donc peuvent être modulés indépendamment, augmentant le débit maximum d’information en proportion du nombre de modes. Or, ce degré de liberté existe également pour les ondes élastiques dans les solides (Bliokh, 2022). L’article (Chen, 2020) fournit un panorama des technologies de génération et détection des ondes – radioélectriques, optiques et élastiques – présentant un moment angulaire non nul, et de leurs applications. L’article (Wei, 2019) divulgue plus spécifiquement la propagation de modes à moment angulaire non nul dans des circuits phononiques intégrés. Il devient donc possible d’envisager la réalisation de circuits à ondes élastiques intégrés ou fibrés (les fibres creuses paraissent particulièrement indiquées en raison de leur symétrie cylindrique et de la localisation de l’énergie dans la partie intérieure de la fibre autour de son cœur creux, minimisant les interférences avec l’environnement) tirant profit du degré de liberté de moment angulaire dans des schémas de multiplexage similaires à ceux mis en œuvre dans le domaine optique et électromagnétique à des fins de traitement du signal et de l’information avec un degré d’intégration précédemment inatteignable. Il devient également possible d’exploiter des modes localisés à moment angulaire élevés (« elastic whispering gallery modes ») de résonateurs ou cavités d’ondes élastiques de dimension micrométriques à symétrie cylindrique en tant que transducteurs cohérents (au sens quantique du terme) dans des schémas d’interconnexion entres q-bits (Yamazaki, 2020). De tels dispositifs pourraient dans l’avenir jouer un rôle majeur dans le cadre du développement d’ordinateurs quantiques et canaux de communication quantiques. La transduction (émission/détection) entre signaux électriques modulés, et donc porteur d’information ou signal, et ondes élastiques propagatives ou localisées ayant un moment angulaire bien défini, et potentiellement élevé (c’est-à-dire supérieur ou égal à 2), est cependant difficile car de telles ondes sont caractérisées par un profil spatial en phase et amplitude complexe. Le schéma le plus classique de transduction entre signaux électriques et ondes élastiques met en œuvre le phénomène de piézo-électricité. Toutefois cette approche est inadaptée au cas d’ondes élastiques à moment angulaire élevé, car cela nécessiterait des géométries complexes d’électrodes multiples, difficilement compatible avec un haut degré d’intégration. Il est également possible d’exciter optiquement des modes élastiques à moment angulaire défini dans des micro-résonateurs par l’utilisation de couplages opto-mécaniques (Schliesser, 2010). Toutefois ce schéma n’est pas adapté à l’excitation d’ondes élastiques propagatives, et ne constitue pas une approche de transduction directe entre signaux électrique et ondes élastiques. L’invention vise à surmonter au moins en partie les inconvénients précités de l’art antérieur. Plus particulièrement, elle vise à permettre une transduction simple et efficace entre modes électromagnétiques simples et modes élastiques – propagatifs ou localisés – présentant un moment angulaire potentiellement élevé. Conformément à l’invention, ce but est atteint grâce à l’exploitation du phénomène physique de magnéto-élasticité (et plus particulièrement magnétostriction) dans un cristal. Plus particulièrement, l’invention exploite un dispositif combinant une antenne radiofréquence, typiquement de géométrie simple, avec un résonateur élastique constitué d’un monocristal d’un matériau ferromagnétique magnétostrictif, préférentiellement à grands facteurs de qualité (supérieur ou égal à 10 4 ), magnétique et élastique, ayant une orientation cristallographique spécifique par rapport à la géométrie du dispositif, et dans une configuration magnétique spécifique, éventuellement contrôlée par un champ magnétique extérieur. Plus particulièrement encore, la partie magnétique du champ électromagnétique oscillant généré par l’antenne excite un mode d’oscillation magnétique du résonateur, qui excite à son tour un mode d’oscillation élastique par effet magnétostrictif. Le tenseur magnéto-élastique d’un monocristal étant anisotrope (Callen, 1963), le mode d’oscillation élastique peut présenter un moment angulaire sensiblement différent de ceux du mode d’oscillation magnétique et du champ électromagnétique de l’antenne. Réciproquement, un mode d’oscillation élastique peut exciter un mode d’oscillation magnétique, qui à son tour émet un champ électromagnétique pouvant être capté par une antenne. Cette approche permet une transduction sélective et efficace entre un signal électrique modulé et un mode de résonance élastique à moment angulaire défini et potentiellement élevé, avec un haut potentiel d’intégration et par l’utilisation de matériaux et technologies de micro-fabrication matures. Un objet de l’invention est donc un transducteur magnéto-élastique comprenant un élément en matériau ferromagnétique monocristallin présentant un tenseur magnétoélastique anisotrope, ledit élément présentant un axe géométrique de symétrie cylindrique. Ce transducteur est remarquable en ce que ledit axe géométrique de symétrie cylindrique est aligné avec un axe de symétrie cristalline présentant une symétrie discrète de rotation d’ordre n Jc ≥2 et présentant au moins une résonance entre un mode d’oscillation magnétique et un mode d’oscillation élastique. Selon des modes de réalisation particuliers: - l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin du transducteur est constitué d’un dit matériau dont le tenseur des constantes élastiques est sensiblement isotrope. - ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin a une aimantation d’équilibre présentant un axe de symétrie cylindrique coïncidant avec ledit axe géométrique. - ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin a, dans une fraction majoritaire de son volume, une aimantation d’équilibre orientée sensiblement parallèlement audit axe géométrique de symétrie cylindrique. - ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin a, dans une fraction majoritaire de son volume, une aimantation d’équilibre ayant une composante dans la direction orthoradiale située dans un plan perpendiculaire audit axe géométrique de symétrie cylindrique. - ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin est en forme de disque. - ledit matériau ferromagnétique monocristallin constituant l’élément est un grenat ferromagnétique, préférentiellement comprenant dans sa composition de l’yttrium, du fer et de l’oxygène. - le transducteur magnéto-élastique comprend également une source d’un champ magnétique statique, de préférence présentant une amplitude ajustable, orienté le long dudit axe géométrique de symétrie cylindrique en correspondance dudit élément en matériau ferromagnétique monocristallin. L’invention consiste aussi en un système de génération ou détection d’ondes élastiques présentant un moment angulaire total d’indice non nul comprenant au moins un transducteur magnéto-élastique tel qu’évoqué plus haut et une antenne configurée pour générer et/ou détecter, en correspondance de l’élément ferromagnétique dudit transducteur, un mode électromagnétique adapté pour exciter, ou pouvant être généré par, ledit mode d’oscillation magnétique de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin du transducteur magnéto-élastique. Selon des modes de réalisation particuliers: - le mode électromagnétique généré ou détecté par ladite antenne en correspondance de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin dudit transducteur magnéto-élastique présente une partie magnétique ayant un moment angulaire total d’indice tel que le moment angulaire dudit mode d’oscillation élastique présente un indice où n Jm , fonction de n Ja , est l’indice du moment angulaire total du mode d’oscillation magnétique de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin. - ladite antenne est configurée pour que la partie magnétique dudit mode électromagnétique présente, en correspondance de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin dudit transducteur magnéto-élastique, une composante située dans un plan perpendiculaire à l’aimantation locale de ce dernier. - ladite composante de la partie magnétique dudit mode électromagnétique située dans un plan perpendiculaire à l’aimantation locale de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin est soit sensiblement uniforme dans un plan perpendiculaire à l’axe géométrique de symétrie cylindrique, soit essentiellement uniforme le long dudit axe, soit essentiellement radiale ou orthoradiale. - ladite antenne est choisie parmi un conducteur droit, un conducteur en boucle ou une pluralité de tels conducteurs mutuellement isolés. - le système de génération d’ondes élastiques comprend également une source d’un courant électrique alternatif configuré pour alimenter ladite antenne, ledit courant électrique alternatif présentant une fréquence résonante avec ledit mode d’oscillation magnétique et ledit mode d’oscillation élastique. - Il comprend également un détecteur d’un courant électrique alternatif induit dans ladite antenne par un mode électromagnétique généré par ledit transducteur magnéto-élastique lorsqu’il est excité par un mode élastique à moment angulaire total d’indice non nul. - Il comprend également un guide d’onde élastique couplé mécaniquement audit transducteur magnéto-élastique et configuré pour propager ledit mode d’oscillation élastique dudit élément en matériau ferromagnétique monocristallin. - Il comprend également une cavité d’onde élastique couplé mécaniquement audit élément en matériau ferromagnétique monocristallin et résonant avec ledit mode d’oscillation élastique. L’invention consiste aussi en un modulateur optique comprenant un système de génération d’ondes élastiques tel qu’évoqué ci-dessus, dans lequel ledit élément ferromagnétique, ou ledit résonateur élastique, est optiquement transparent, et un guide d’onde optique est couplé par onde évanescente audit élément en matériau ferromagnétique monocristallin ou à ladite cavité d’onde élastique. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple, dans lesquels: FIG. 1 illustre une vision instantanée des champs de vecteurs dynamiques d’un mode transverse d’un résonateur ou guide d’onde à géométrie cylindrique, associés à diverses valeurs d’indice de moment angulaire ; FIG. 2 et FIG. 2 illustrent deux systèmes de génération, transmission et détection d’ondes élastiques selon des modes de réalisation de l’invention ; FIG. 3 et FIG. 3 illustrent les modes électromagnétiques générés par les antennes des systèmes des figures 2A et 2B ; FIG. 4 et FIG. 4 illustrent la génération de modes électromagnétiques ayant une polarisation linéaire et circulaire, respectivement ; FIG. 5 illustre la précession de Larmor de l’aimantation instantanée d’un matériau ferromagnétique ; FIG. 6 , FIG. 6 et FIG. 6 illustrent trois états d’aimantation possibles de l’élément ferromagnétique des transducteurs magnéto-élastiques du système de la FIG. 2 et de la FIG. 2 ; FIG. 7 illustre diverses orientations cristallines possibles de l’élément ferromagnétique du transducteur magnéto-élastique du système des figures 2A et 2B et leurs ordres de symétrie ; FIG. 8 et FIG. 8 illustrent le principe de fonctionnement de deux transducteurs magnétoélastiques selon des modes de réalisation respectifs de l’invention ; FIG. 9 et FIG. 9 , respectivement, illustrent la localisation des modes élastiques à la surface extérieure d’un guide d’onde à cœur plein et sur la surface interne d’un guide d’onde à cœur creux ; et FIG. 10 représente un système de génération ou détection d’ondes élastiques selon un mode de réalisation alternatif de l’invention, dans lequel le transducteur magnéto-élastique se couple avec une fibre optique pour former un modulateur optique. Les figures 1, 4, 6A, 6B, 6C, 8A et 8B illustrent différents motifs spatiaux des configurations instantanées de vecteurs dynamiques du mode oscillant correspondant à des modes d’un système à symétrie cylindrique présentant différentes valeurs de moment angulaire. La direction de ces vecteurs dynamiques évolue dans le temps en tournant autour de l’axe normal au plan de l’image, soit dans le sens trigonométrique, soit dans le sens inverse trigonométrique, soit selon une combinaison linéaire de ces deux sens de précession. En fonction du système physique considéré, le vecteur dynamique peut représenter un champ électromagnétique, un vecteur d’aimantation dynamique (MD), un champ de déformation élastique et le mode peut être propagatif (dans un guide d’onde cylindrique, représenté en coupe) ou stationnaire (dans un résonateur ou cavité cylindrique ou en disque). Pour ce qui est des Figs.6A-C l'évolution temporelle des champs de vecteurs repose sur le fait que le vecteur d’aimantation dynamique MD tourne autour de l'axe défini par l'aimantation d'équilibre ME. Le moment angulaire est caractérisé par un indice entier relatif n J – les modes représentés sur la FIG. 1 correspondent à n J =[-5,-4,-3,-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5] –qui compte le nombre d'enroulements des vecteurs dynamiques le long de la périphérie dans les systèmes de coordonnées cylindriques. Une excitation cohérente impose en général la conservation du moment angulaire, et donc de l’indice n J . Dans la suite, on considèrera plusieurs types de champs de vecteurs dynamiques : - On considère la partie magnétique H EM d’un mode électromagnétique, par exemple hyperfréquence, généré par une antenne. Une antenne hyperfréquence miniature, droite ou en boucle (on parle aussi de forme de Ω) ne permet en pratique que de générer des modes électromagnétiques dont l’indice de moment angulaire n Ja vaut 0 ou +1. Dans le cas n Ja =+1 on distingue deux sous-cas, correspondant aux polarisations circulaires droite et gauche, pouvant être combinés linéairement. On remarque qu’on s’intéresse ici au moment angulaire total du mode, sans distinguer ses composantes « de spin » (associée à la direction de la polarisation circulaire) et « orbitale » (associée à la phase spatiale). - On considère aussi l’aimantation dynamique, M D , qui est la partie variable dans le temps et qui s’ajoute à l’aimantation d’équilibre, M E , qui elle est constante dans le temps, pour définir l’aimantation instantanée, M I , d’un matériau ferromagnétique, voir la FIG. 5 . On désigne par n Jm l’indice de moment angulaire d’un mode d’oscillation magnétique. A titre d’exemple, non limitatif mais important pour les applications, les modes magnétiques d’un disque saturé axialement d’indices n (+Jm) et n ( - Jm+2) sont quasi-dégénérés en fréquence. - On considère encore la déformation élastique dans un mode d’oscillation élastique. On désigne par n Je l’indice de moment angulaire d’un tel mode d’oscillation. Les modes élastiques d’un milieu uniforme d’indices n +Je et n -Je sont dégénérés. Conformément à l’invention, la partie magnétique d’un champ électromagnétique oscillant généré par une antenne (ayant typiquement un indice de moment angulaire n Ja égal à 0 ou à +1) excite un mode magnétique dans un matériau ferromagnétique. Ce mode magnétique présente un moment angulaire d’indice n Jm qui a le même indice n Ja si une condition de résonance est satisfaite – excite un mode d’oscillation élastique dans le matériau par effet de magnétostriction. Or, si le matériau ferromagnétique présente un tenseur magnétoélastique (notion définie notamment dans (Callen, 1963)) anisotrope, la magnétostriction convertira – dans certaines conditions qui seront explicitées par la suite – le mode d’oscillation magnétique en un mode élastique pouvant avoir un indice de moment angulaire n Je sensiblement différent de n Jm. Réciproquement – également dans certaines conditions qui seront explicitées par la suite – une oscillation mécanique de l’élément peut exciter une oscillation magnétique, qui va à son tour engendrer une onde électromagnétique destinée à être captée par une antenne. On présente l'antenne excitatrice produisant un champ oscillant le long de z comme l'expression d'une excitation n J a =+0 car le champ MEM conserve la symétrie axiale et l'antenne excitatrice produisant un champ oscillant le long de x ou y comme l'expression d'une excitation n J a =+1 car le champ est uniforme dans le plan. Tant que la texture d'équilibre est invariante par rotation autour de l'axe de symétrie (et c'est bien le cas pour les textures illustrées en figures 6A-6C), on a toujours n Jm =n Ja . La FIG. 2 représente schématiquement un système de génération, transmission et détection d’ondes élastiques SGD comprenant deux transducteurs magnéto-élastiques TME 1 , TME 2 couplés aux deux extrémités d’un guide d’onde élastique GOE. Le premier transducteur TME 1 est utilisé pour générer des ondes élastiques qui sont transmises par le guide d’onde GOE jusqu’au second transducteur TME 2 , qui les détecte. L’élément essentiel du transducteur TME 1 est constitué d’un élément e, matériau ferromagnétique monocristallin EFM (dans la suite on parlera plus simplement d’un « élément ferromagnétique ») dont la géométrie présente un axe de symétrie cylindrique ASG. Dans l’exemple de la figure, il s’agit d’un disque. L’axe géométrique de symétrie ASG est aligné (avec une tolérance de l’ordre de 9°) avec un axe de symétrie cristalline ASC présentant une symétrie discrète de rotation d’ordre n Jc ≥2. Par exemple, la FIG. 7 illustre trois plans cristallins d’un réseau cubique. Un axe perpendiculaire au plan (100) présente une symétrie d’ordre 4 ; un axe perpendiculaire au plan (110) présente une symétrie d’ordre 2, tandis qu’un axe perpendiculaire au plan (111) présente une symétrie d’ordre 3. D’une manière générale, le tenseur magnétoélastique d’un monocristal est anisotrope et présente la symétrie du réseau cristallin ; sur la FIG. 7 la référence AME désigne chacun des axes principaux du tenseur magnétoélastique du cristal pour les trois plans de coupe considérés. Pour la mise en œuvre de l’invention on privilégiera des matériaux présentant une tenseur magnétoélastique fortement anisotrope (typiquement de l’ordre de la centaine de kJ/m 3 ), tout en possédant des propriétés élastiques – quantifiées par un tenseur des constantes élastiques – aussi isotrope que possible, par exemple isotrope à moins de 10%. On pourra utiliser, par exemple, un grenat ferromagnétique, préférentiellement comprenant dans sa composition de l’yttrium, du fer et de l’oxygène, et plus particulièrement le grenat d’yttrium et de fer (YIG). Avantageusement, le transducteur TME 1 comprend également une source SCM de champ magnétique stationnaire H 0 qui est de préférence aligné (avec une tolérance de l’ordre de 9°) avec les axes de symétrie ASG et ASC au moins en correspondance de l’élément EFM. La source de champ magnétique SCM peut être par exemple un aimant permanent ou un électroaimant, voire une combinaison des deux, voire un simple solénoïde, comme dans le cas de la figure. De préférence, l’intensité du champ magnétique H 0 est réglable, ce qui rend préférable l’utilisation d’un électroaimant ou d’un solénoïde. Le champ magnétique H 0 a une double fonction : d’une part, son intensité détermine la configuration d’aimantation d’équilibre de l’élément EFM, comme cela sera discuté ci-après en référence aux figures 6A, 6B et 6C ; d’autre part, elle détermine les fréquences des différents modes magnétiques (oscillations du vecteur d’aimantation), rendant possible leur accord avec celles de modes d’oscillation élastique dudit élément. Le système SGD comprend également une antenne radiofréquence ou hyperfréquence ANT qui, dans l’exemple de la FIG. 2 est formée de deux boucles (antennes élémentaires en Ω) perpendiculaires entre elles et au plan principal (xy) de l’élément ferromagnétique. Comme illustré par la FIG. 3 chacune de ces boucles génère un mode électromagnétique MEM dont la partie magnétique H EM présente, en correspondance de l’élément ferromagnétique EFM, des lignes de champ sensiblement parallèles entre elles et aux faces principales de l’élément ferromagnétique (orientées selon le plan xy) et perpendiculaires aux axes de symétrie ASG et ASC (axe z). Comme illustré sur la FIG. 4 , si une seule des deux boucles élémentaires est excitée, le mode électromagnétique présente une polarisation linéaire selon l’axe y ou selon l’axe x. Comme illustré sur la FIG. 4 , si les deux boucles élémentaires sont excitées par des signaux de même amplitude et de déphasage 90° l’on obtient une polarisation circulaire dans le plan xy. D’une façon connue en soi, d’autres configurations d’excitation des boucles permettent d’obtenir une polarisation elliptique ou linéaire selon une autre direction du plan xy. Toutes ces configurations présentent un indice de moment angulaire n Ja =+1. Une source de courant alternatif alimente l’antenne pour lui permettre de rayonner le mode électromagnétique MEM. Avantageusement, cette source est adaptée pour permettre une variation de la fréquence dudit courant alternatif, de manière à l’accorder à celle du mode magnétique de l’élément EFM à exciter. Le second transducteur TME 2 , situé à l’extrémité opposée du guide d’onde GOE, présente sensiblement la même structure – il comprend un élément ferromagnétique EFM 2 immergé dans un champ magnétique statique généré par une source (solénoïde) SCM 2 et coopère avec une antenne ANT 2 présentant la même structure que ANT 1 . Cependant, l’antenne ANT 2 est utilisée en réception, et couplée de ce fait à un détecteur de courant alternatif DCA. La FIG. 2 illustre un autre système de génération, transmission et détection d’ondes élastiques qui se différencie de celui de la FIG. 2 par le fait que ses antennes présentent chacune une seule boucle agencée dans un plan parallèle au plan principal de l’élément ferromagnétique EFM (xy), mais espacé de ce dernier selon la direction axiale (z). Comme illustré par la FIG. 3 , la partie magnétique H EM du mode électromagnétique MEM présente, en correspondance de l’élément ferromagnétique EFM, des lignes de champ ayant une composante radiale dans le plan xy. Une telle configuration du champ magnétique présente un indice de moment angulaire n Ja =0. Un phénomène physique à la base du fonctionnement de l’invention est la précession de Larmor, illustrée par la FIG. 5 . On considère un matériau ferromagnétique présentant une aimantation d’équilibre représentée par un vecteur M E , dont l’amplitude et/ou l’orientation peuvent varier d’un point à l’autre du matériau. Lorsqu’un champ magnétique externe, oscillant ou tournant avec une fréquence opportune, dite fréquence de Larmor (fonction et de l’aimantation d’équilibre, du champ magnétique externe appliqué H 0 et de la forme géométrique de l’élément ferromagnétique EFM) et présentant une orientation perpendiculaire à M E , ou avec une composant présentant une telle orientation, est appliqué au matériau, l’on obtient une aimantation instantanée M I qui forme un angle par rapport à la direction de M E et tourne autour de cette dernière à ladite fréquence de Larmor. Le vecteur d’aimantation dynamique M D , donné par la différence vectorielle entre M I et M E , tourne donc dans un plan perpendiculaire à M E à la fréquence de Larmor. Le mode d’oscillation magnétique du résonateur qui, comme évoqué plus haut, excite à son tour un mode d’oscillation élastique par effet magnétostrictif, est formé par les différents vecteurs d’aimantation dynamique dans le volume de l’élément ferromagnétique. La FIG. 6 représente la configuration d’aimantation d’un élément ferromagnétique EFM en forme de disque en présence d’un champ magnétique externe H 0 (non représenté) parallèle à l’axe de symétrie du disque (vertical sur la figure) de valeur sensiblement supérieure (d’au moins 10%) à la valeur de saturation. Dans ce cas, dans une fraction majoritaire du volume de l’élément (plus de 50% dudit volume, typiquement de l’ordre de 80% ou plus) les vecteurs d’aimantation d’équilibre M E sont sensiblement parallèles (par exemple à 9° près) dudit axe de symétrie. Lorsqu’un mode électromagnétique présentant une partie magnétique oscillant (polarisation linéaire) ou tournant (polarisation circulaire) dans le plan principal de l’élément ferromagnétique à la fréquence de Larmor est appliqué, les vecteurs d’aimantation dynamiques M D tournent eux aussi dans ledit plan. Aussi, un mode électromagnétique MEM présentant un indice de moment angulaire n Ja =+1 induit un mode magnétique MAG présentant un indice de moment angulaire n Jm =+1. La FIG. 6 représente la configuration d’aimantation d’un élément ferromagnétique EFM en forme de disque en présence d’un champ magnétique externe H 0 (non représenté) parallèle à l’axe de symétrie du disque (vertical sur la figure) de valeur sensiblement inférieure (d’au moins 10%) à la valeur de saturation, ou en l’absence d’un tel champ externe. Dans ce cas, dans une fraction majoritaire du volume de l’élément (plus de 50% dudit volume, typiquement de l’ordre de 80% ou plus), à sa périphérie, les vecteurs d’aimantation d’équilibre VAE sont sensiblement perpendiculaires (par exemple à 9° près) dudit axe de symétrie et présentent une orientation orthoradiale – ou a minima présentent une composante significative (d’au moins 10% de l’amplitude totale) avec une dite orientation orthoradiale. Lorsqu’un mode électromagnétique présentant une partie magnétique oscillant (polarisation linéaire) ou tournant (polarisation circulaire) dans le plan principal de l’élément ferromagnétique à la fréquence de Larmor est appliqué, les vecteurs d’aimantation dynamique M D tournent perpendiculairement à ce plan, selon une configuration radiale. Aussi, un mode électromagnétique MEM présentant un champ oscillant le long de z, même spatialement uniforme, induit un mode magnétique MAG présentant un indice de moment angulaire n Jm =0. La FIG. 6 correspond à une situation intermédiaire, dans laquelle le champ externe est proche de la valeur de saturation. Dans ce cas, les vecteurs d’aimantation d’équilibre présentent, à la périphérie de l’élément, une orientation comprenant une composante orthoradiale et une composante alignée avec l’axe de symétrie. Les trois cas, ainsi que d’autres textures d’aimantation d’équilibre, peuvent être utilisés pour la mise en œuvre de l’invention. On remarque que dans tous ces cas, en raison de la symétrie de l’élément EFM, le mode magnétique MAG présente une symétrie cylindrique, d’axe coïncidant avec ASG et ASC. Les figures précédentes ont permis d’expliquer comment des antennes simples (droites ou en boucle) permettent d’appliquer à un élément ferromagnétique EFM un champ mode électromagnétique MEM oscillant ou tournant présentant un indice de moment angulaire n Ja typiquement égal à 0 ou +1, et comment l’interaction de ce champ mode électromagnétique oscillant ou tournant avec l’aimantation d’équilibre M E dudit élément ferromagnétique induit, via le phénomène de précession de Larmor, l’excitation d’un mode magnétique MAG – pourvu qu’une condition de résonance soit respectée. Ce mode magnétique MAG présente un indice de moment angulaire n Jm qui est, lui aussi, typiquement égal à 0 ou +1, et égal à n Ja . Grâce à l’effet de magnétostriction, ce mode magnétique excite à son tour (si une condition de résonance de fréquence est satisfaite) un ou plusieurs modes élastiques MEL de l’élément EFM ayant un moment angulaire d’indice n Je =n Ja -n Jc et n Je =n Ja +n Jc, où n Jc est l’ordre de symétrie discrète du tenseur magnéto-élastique du matériau constituant l’élément ferromagnétique EFM. La valeur de n Jc dépend à la fois du système réticulaire de ce matériau et du plan selon lequel il a été coupé. Par exemple la FIG. 7 montre que lorsqu’un réseau à maille cubique (comme celui de l’YIG) est coupé selon un plan (100) on a n Jc =4 ; lorsqu’il est coupé selon un plan (111) on a n Jc =3 et lorsqu’il est coupé selon un plan (110) on a n Jc =2. Les ordres possibles d'axes de rotation discrets dans un cristal sont n Jc =2, 3, 4 ou 6. Par ailleurs, les harmoniques présentes dans le tenseur magnéto-élastique (ou dans tout autre tenseur de réponse linéaire) pour un cristal coupé dans un plan perpendiculaire à un tel axe, sont les multiples possibles de l'ordre de l'axe. Donc possiblement 2, 4 ou 6 pour un axe d'ordre 2, 3 ou 6 pour un axe d'ordre 3, 4 pour 4 et 6 pour 6 ! Cela cependant ne se réduit pas à la maille cubique, mais couvre toutes les formes de cristal possible. On rappelle qu’on peut toujours également exciter n Jm = n Je . Les figures 8A et 8B illustrent le principe de fonctionnement du transducteur magnéto-élastique d’émission du système des figures 2A 2B, respectivement, lorsque l’élément ferromagnétique dudit transducteur magnéto-élastique présente l’aimantation de la FIG. 6 (vecteur d’aimantation d’équilibre parallèle aux axes de symétrie géométrique et cristallin de l’élément EFM) et une orientation cristalline (111) correspondant à une symétrie discrète d’ordre n Jc =3. On désigne par z l’orientation des axes de symétrie ASG et ASC (non représentés), l’élément EFM est donc un disque dont les faces sont parallèles au plan xy. Comme expliqué plus haut et illustré sur la FIG. 8 , l’antenne ANT génère un mode électromagnétique MEM ayant une partie magnétique H EM qui est localement uniforme, avec par exemple une tolérance non supérieure à 10%, et orienté dans la direction y (voir la FIG. 3 ), ce qui correspond à un moment angulaire d’indice n Ja =+1 (on utilise ici une seule des deux boucles élémentaires de l’antenne, et donc un champ électromagnétique MEM polarisé linéairement, mais le fonctionnement serait sensiblement le même si les deux boucles étaient utilisées et la polarisation était circulaire). Le vecteur d’aimantation d’équilibre VAE est orienté selon la direction z ; son interaction avec le champ magnétique externe H EM donne naissance à un vecteur d’aimantation dynamique M D qui tourne dans le plan xy. Il s’agit là d’un mode magnétique de moment angulaire d’indice n Jm =+1. Le vecteur d’aimantation totale instantanée M I (qui n’est pas représenté), quant à lui, est incliné par rapport à l’axe z et présente un mouvement de précession autour de ce dernier. L’excitation du mode magnétique est possible seulement si la fréquence du champ électromagnétique généré par l’antenne est résonante avec la fréquence de précession du vecteur d’aimantation dynamique, qui a son tour dépend à la fois des propriétés du matériau ferromagnétique dans lequel est réalisé l’élément EFM et de l’intensité du champ magnétique stationnaire H 0 . Par effet de magnétostriction, le mode magnétique excite à son tour (si une condition de résonance de fréquence est satisfaite) un ou plusieurs modes élastiques de l’élément EFM ayant un moment angulaire d’indice n Je =n Ja -n JC et n Je =n Ja +n Jc. Ces modes élastiques sont transmis au guide d’onde élastique GOE ; la figure montre la configuration du vecteur de déplacement élastique MEL sur la surface intérieure d’un guide d’onde élastique GOE à cœur creux. Dans l’exemple on a n Je =-2 et n Je =+4. En général, ces deux modes présentent des fréquences de résonance différentes, aussi un seul d’entre eux peut être résonant avec le mode d’oscillation magnétique et donc être effectivement excité. Le mode à exciter peut être sélectionné en agissant conjointement sur l’intensité du champ magnétique stationnaire H 0 et sur la fréquence d’excitation de l’antenne. Dans le mode de réalisation de la FIG. 8 , la partie magnétique J EM du champ électromagnétique engendré par l’antenne ANT présente une composante radiale (voir la FIG. 3 ), ce qui correspond à un moment angulaire d’indice n Ja =0. Le mode magnétique MAG excité dans l’élément ferromagnétique EFM présente aussi une configuration radiale (chaque vecteur d’aimantation dynamique M D tourne dans un plan perpendiculaire à une direction orthoradiale) et donc un moment angulaire d’indice n Ja =0. En raison de la symétrie discrète d’ordre n Jc =3 du réseau cristallin de l’élément ferromagnétique, les modes élastiques excités présentent des indices de moment angulaire n Je =+3 et -3, et sont donc dégénérés. On constate que l’invention permet d’exciter plusieurs modes élastiques présentant différents indices de moment angulaire. Par exemple, en considérant un matériau ferromagnétique présentant un réseau cristallin cubique orienté (110) on peut, à partir de n Jm = +1 et accéder à n Je = -3, -1, 1, 3, 5 ou à partir de n Jm =0, à n Je =-4,-2,2,4. Pour un cristal orienté (100), n Jm =+1 permet d’accéder n Je =-1,3, tandis que n Jm =0 donne accès à n Je =-2,2. Pour un cristal orienté (111), n Jm =+1 permet d’obtenir n Je =-2,4 et n Jm =0, n Je =-3,3. En résumé les modes élastiques n Je =-4 ,-3 ,-2 ,-1, 0, 1, 2, 3, 4 et 5 peuvent être accessibles avec différentes antennes en fonction de l’orientation du cristal. Dans la FIG. 8 et la FIG. 8 , les modes élastiques se propagent le long d’un guide d’onde élastique GOE à cœur creux. Cela n’est pas essentiel. La FIG. 9 et la FIG. 9 illustrent par exemple la manière dont des modes élastiques d’indices n Je =-2 et n Je =+4 peuvent se propager aussi bien sur la surface intérieure d’un guide d’onde à cœur creux ( FIG. 9 ) que sur la surface extérieure d’un guide d’onde à cœur plein ( FIG. 9 ). La FIG. 10 illustre un mode de réalisation alternatif de l’invention dans lequel l’élément en matériau ferromagnétique EFM est un micro-disque supporté, par exemple obtenu par gravure d’une couche magnétique déposée sur un substrat SUB et porté par un pied P, formant une cavité d’onde élastique COE résonante à la fréquence d’un mode élastique MEL pouvant être excité par effet magnétostrictif comme expliqué plus haut. L’antenne ANT est une boucle planaire déposée sur le substrat. L’élément ferromagnétique EFM / cavité d’onde élastique COE est transparent à une longueur optique et constitue en même temps un résonateur optique, couplé par onde évanescente à une fibre optique FO. L’excitation de modes élastiques de l’élément ferromagnétique, notamment à indice de moment angulaire non nul, obtenue conformément à l’invention, permet d’obtenir des pertes variables dans la fibre optique. Le système constitue donc un modulateur optique. En variante, un élément COE distinct et couplée élastiquement à l’élément ferromagnétique EFM, peut servir de cavité élastique et optique. L’invention a été décrite en référence à certains modes de réalisation, mais plusieurs variantes sont possibles. Par exemple : - L’élément ferromagnétique peut avoir une forme différente d’un disque, pourvu qu’elle présente la symétrie cylindrique voulue. - Son aimantation d’équilibre peut présenter une configuration différente de celles illustrées dans les figures 6A à 6C pourvu, là aussi, qu’elle présente la symétrie cylindrique voulue. - D’autres types d’antenne peuvent être utilisés, le cas échéant engendrant des configurations de champ électromagnétique plus complexe. - D’autres matériaux ferromagnétiques que les grenats à base d’yttrium, oxygène et fer peuvent être utilisés. L’invention peut trouver application, par exemple, dans des systèmes de communication par onde élastique, le cas échéant avec multiplexage par diversité de moment angulaire, la réalisation de dispositifs tels que des lignes de retard, des dispositifs de couplage entre q-bits, etc. Transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ) comprenant un élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) présentant un tenseur magnétoélastique anisotrope, ledit élément présentant un axe géométrique (ASG) de symétrie cylindrique, caractérisé en ce que ledit axe géométrique de symétrie cylindrique est aligné avec un axe de symétrie cristalline (ASC) présentant une symétrie discrète de rotation d’ordre n Jc ≥2 et présentant au moins une résonance entre un mode d’oscillation magnétique (MAG) et un mode d’oscillation élastique (MEL). Transducteur magnéto-élastique selon la revendication 1 dont l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) est constitué d’un dit matériau dont le tenseur des constantes élastiques est sensiblement isotrope. Transducteur magnéto-élastique selon l’une des revendications précédentes dans lequel ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) a une aimantation d’équilibre (M E ) présentant un axe de symétrie cylindrique coïncidant avec ledit axe géométrique. Transducteur magnéto-élastique selon la revendication 3 dans lequel ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) a, dans une fraction majoritaire de son volume, une aimantation d’équilibre (M E ) orientée sensiblement parallèlement audit axe géométrique de symétrie cylindrique (ASG). Transducteur magnéto-élastique selon la revendication 3 dans lequel ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) a, dans une fraction majoritaire de son volume, une aimantation d’équilibre (M E ) ayant une composante dans la direction orthoradiale située dans un plan (xy) perpendiculaire audit axe géométrique de symétrie cylindrique (ASG). Transducteur magnéto-élastique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) est en forme de disque. Transducteur magnéto-élastique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit matériau ferromagnétique monocristallin constituant l’élément (EFM 1 , EFM 2 , EFM) est un grenat ferromagnétique, préférentiellement comprenant dans sa composition de l’yttrium, du fer et de l’oxygène. Transducteur magnéto-élastique selon l’une des revendications précédentes comprenant également une source (SCM) d’un champ magnétique statique (H 0 ), de préférence présentant une amplitude ajustable, orienté le long dudit axe géométrique de symétrie cylindrique (ASG) en correspondance dudit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM). Système (SGD) de génération ou détection d’ondes élastiques présentant un moment angulaire total d’indice non nul comprenant au moins un transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ) selon l’une des revendications précédentes et une antenne (ANT, ANT 1 , ANT 2 ) configurée pour générer et/ou détecter, en correspondance de l’élément ferromagnétique dudit transducteur, un mode électromagnétique (MEM) adapté pour exciter, ou pouvant être généré par, ledit mode d’oscillation magnétique de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin du transducteur magnéto-élastique. Système de génération ou détection d’ondes élastiques selon la revendication 9 dans lequel le mode électromagnétique (MEM) généré ou détecté par ladite antenne (ANT, ANT 1 , ANT 2 ) en correspondance de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) dudit transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ) présente une partie magnétique (H EM ) ayant un moment angulaire total d’indice tel que le moment angulaire dudit mode d’oscillation élastique présente un indice où n Jm , fonction de n Ja , est l’indice du moment angulaire total du mode d’oscillation magnétique (MAG) de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin. Système de génération ou détection d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 et 10 dans lequel ladite antenne (ANT, ANT 1 , ANT 2 ) est configurée pour que la partie magnétique (H EM ) dudit mode électromagnétique (MEM) présente, en correspondance de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) dudit transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ), une composante située dans un plan perpendiculaire à l’aimantation locale de ce dernier. Système de génération ou détection d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 11 dans lequel ladite composante de la partie magnétique (H EM ) dudit mode électromagnétique (MEM) située dans un plan perpendiculaire à l’aimantation locale de l’élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM 1 , EFM 2 , EFM) est soit sensiblement uniforme dans un plan perpendiculaire à l’axe géométrique de symétrie cylindrique (ASG), soit essentiellement uniforme le long dudit axe, soit essentiellement radiale ou orthoradiale. Système de génération ou détection d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 12 dans lequel ladite antenne (ANT 1 , ANT 2 , ANT) est choisie parmi un conducteur droit, un conducteur en boucle ou une pluralité de tels conducteurs mutuellement isolés. Système de génération d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 13 comprenant également une source (SCA) d’un courant électrique alternatif configuré pour alimenter ladite antenne (ANT 1 ), ledit courant électrique alternatif présentant une fréquence résonante avec ledit mode d’oscillation magnétique (MAG) et ledit mode d’oscillation élastique (MEL). Système de génération d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 14 comprenant également un détecteur (DCA) d’un courant électrique alternatif induit dans ladite antenne (ANT 2 ) par un mode électromagnétique (MEM) généré par ledit transducteur magnéto-élastique lorsqu’il est excité par un mode élastique à moment angulaire total d’indice non nul. Système de génération ou détection d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 15 comprenant également un guide d’onde élastique (GOE) couplé mécaniquement audit transducteur magnéto-élastique (TME 1 , TME 2 ) et configuré pour propager ledit mode d’oscillation élastique dudit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM). Système de génération d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 15 comprenant également une cavité d’onde élastique (COE) couplé mécaniquement audit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM) et résonant avec ledit mode d’oscillation élastique (MEL). 18 Modulateur optique comprenant un système de génération d’ondes élastiques selon l’une des revendications 9 à 17, dans lequel ledit élément ferromagnétique, ou ledit résonateur élastique, est optiquement transparent, et un guide d’onde optique (FO) est couplé par onde évanescente audit élément en matériau ferromagnétique monocristallin (EFM) ou à ladite cavité d’onde élastique (COE).