Composants tout-optiques ultra-rapides pour la plasmonique – ULTRA

Contexte scientifique et objectifs du projet : Les plasmons de surface jouissent d'un fort regain d'interêt depuis plusieurs années dans le monde entier lié à une combinaison d'avancées scientifiques et technologiques. A l'heure actuelle, la réalisation de circuits photoniques miniatures à base de plasmons de surface est l'objet d'une concurrence internationale très forte. Dans ce domaine, l'Europe est considérée comme en tête mais les Etats-Unis ont lancé deux grands projets pour rattraper leur retard. Leurs efforts se concentrent sur l'élaboration de composants actifs pour de tels circuits, en considérant à juste titre que l'Europe s'est encore très peu engagée dans cette voie. De plus, les deux réseaux européens (STREP et NoE) axés sur la photonique à base de plasmons de surface (la plasmonique) vont se terminer en 2006 et 2007. Les partenaires de ULTRA (membres de ces deux réseaux) veulent maintenant s'attaquer au problème des composants actifs, utilisant le savoir faire acquis dans la réalisation de composants passifs et leurs connaissances complémentaires. Notre but est d'élaborer des composants tout-optiques ultra-rapides (THz) pour les circuits plasmoniques. Description du projet, méthodologie, résultats attendus : Pour réaliser des composants actifs, nous proposons d'utiliser les propriétés optiques des molécules conjuguées et des nanoparticules qui offrent, dans le contexte d'interactions avec les plasmons, des possibilités très intéressantes. En effet, les états excités de ces molécules ont des caractéristiques spectrales très différentes de leur état fondamental et des durées de vie de l'ordre de 10-9 à 10-12 s. Ces caractéristiques permettraient, par effet d'indice transitoire, de moduler un faisceau de plasmons de surface à des vitesses allant jusqu'au THz. Certaines nanoparticules ayant de très bonnes propriétés non-linéaires du type Kerr, leur capacité à générer une bistabilité optique dans des structures plasmoniques se révèle très intéressante pour la définition de composants optiques logiques. Cette capacité sera donc également évaluée. Le programme de recherche comporte deux grandes parties. En premier lieu, il s'agit de caractériser les interactions molécules plasmons de surface et nanoparticules plasmons de surface, de à la fois dans le régime statique et dynamique. De cette manière, les conditions optimales (choix de molécules ou nanoparticules pour une structure et une longueur d'onde données) pour élaborer des composants tout-optiques pourront être déterminées. Ces choix seront ensuite testés dans deux types de circuits à base de plasmons de surface, en régime dynamique, afin de démontrer leur viabilité et leur capacité à traiter efficacement un signal.