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Nano-optique et dispositifs

Les activités de l’équipe Nano-Optique et Dispositifs regroupent des études théoriques et expérimentales des mécanismes fondamentaux d’interaction lumière-matière à nano-échelle. L’objectif est d’évaluer le potentiel de différents effets physiques propres à la Nanophotonique pour la réalisation de composants optiques et opto-électroniques originaux. L’équipe travaille principalement sur deux thématiques différentes.

 

  • Symétrie Parité-Temps (PT)

Nous étudions les propriétés de systèmes PT-symétriques en optique intégrée. L’objectif est d’évaluer le potentiel de ces propriétés singulières pour réaliser des dispositifs tels que des lasers, des switches, des filtres, de la science au produit. Ce travail est effectué est collaboration avec Anatole Lupu au Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N).

 

  • Métasurfaces

Le mot métasurface est un raccourci qui désigne une surface qui a été fonctionnalisée avec des nano-objets et dont les propriétés optiques peuvent être contrôlées avec une grande flexibilité par un choix approprié des nanostructures. Les métasurfaces deviennent des objets de plus en plus importants dans la boîte à outils de la Nanophotonique, pour réaliser soit des composants passifs tels que des éléments optiques diffractifs (DOEs en anglais) soit des dispositifs actifs comme les lasers ou d’autres types de sources de lumière. Une métasurface est en général construite à partir d’un ensemble de nanoantennes résonantes, arrangées de manière périodique ou non. Les dispositifs actifs sont basés sur l’utilisation de boîtes quantiques colloïdales, de matériaux à transition de phase, ou de semiconducteurs dopés. Nous avons identifié deux problématiques majeures.

  1. Pour comprendre, concevoir et optimiser des composants, il existe un réel besoin de modèles approchés qui permettent à la fois une bonne compréhension physique et des calculs rapides et précis. Nous développons actuellement de tels outils théoriques et numériques basés sur l’utilisation d’un formalisme modal. Nous calculons les propriétés optiques d’une métasurface entière à partir de la seule connaissance de quelques modes propres de chacun des constituants de l’ensemble. Une partie de ce travail est réalisée dans le cadre du projet ANR Resonance (2017-2020).

  2. Les propriétés optiques des métasurfaces actives sont pilotées par l’interaction complexe entre la diffusion multiple des photons à l’intérieur de la structure et des phénomènes de matière condensée. Nous étudions les propriétés optiques d’un ensemble de nanocristaux semiconducteurs fortement dopés en fonction de leur arrangement (dilué ou dense, ordonné ou désordonné…) en confrontant des mesures expérimentales avec des simulations numériques. Un objectif est de déterminer dans quelle mesure le fait d’assembler des nanocristaux de manière dense affecte leurs propriétés physiques, notamment la mobilité des porteurs, et donc leur réponse optique.

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