Métamatériaux tout diélectrique pour le térahertz – TeraMetaDiel

Nous nous proposons de concevoir, de fabriquer et de caractériser des métamatériaux tout diélectrique pour le domaine du térahertz. Il s'agit de démontrer qu'ils peuvent présenter un indice de réfraction négatif dans ce domaine de fréquence. Cette démonstration faite, nous réaliserons des dispositifs à gradient à métamatériaux tout diélectrique. Notamment nous concevrons, nous fabriquerons et nous caractériserons une lentille à gradient d'indice. Nous visons la réalisation d'une lentille outrepassant le critère de Abbe-Rayleigh de résolution. Elle aura pour applications, entre autres, l'imagerie biologique et la spectroscopie dans le domaine térahertz.

Notre but est de démontrer que les métamatériaux tout diélectrique permettent de réaliser les dispositifs nécessaires au contrôle de la propagation (lentilles, modulateurs, commutateurs, etc.) dans le domaine du térahertz, domaine qui connaît actuellement des développements importants et un vaste champs d'applications, tant académiques qu'industrielles.

Pour cela est réunie une équipe pluridisciplinaire de chimistes, de "céramistes" et de physiciens. Ce projet nécessite de concevoir des résonateurs céramiques à haute permittivité fonctionnant dans le térahertz, de les fabriquer après avoir optimisé leurs paramètres électromagnétiques et mécaniques pour ces fréquences, puis de les caractériser.

Pour cela, des céramiques seront alors fabriqués et micro-structurées, à partir de poudres synthétisées, au moyen de deux procédés : la micro-stéréo-lithographie et l'usinage ultra-sonore. Dans le second cas, les outils nécessaires seront fabriqués par la technologie LIGA avec le synchrotron SOLEIL. La technologie LIGA est la seule qui permette d’obtenir des objets possédant à la fois un fort facteur de forme une précision sub-micronique pour des pièces de dimensions millimétriques à micrométriques ainsi que des flancs parfaitement verticaux et lisses.

Puis, il sera nécessaire de caractériser les échantillons et les dispositifs fabriqués au moyen de bancs de spectroscopie et de techniques de champ proche. La spectroscopie térahertz devra permettre d'extraire, par la mesure de la réflexion et de la transmission, les paramètres effectifs pour remonter à l'indice de réfraction. Les dispositifs seront caractérisés en champ proche afin de mettre en évidence leur propriétés de focalisation.