Traitement hyperspectral du moment angulaire orbital de la lumière – HYPERPHORB

Le projet HYPERPHORB vise à développer une boîte à outils permettant de contrôler et manipuler l’état orbital de la lumière sur une large gamme spectrale, ce qu’aucun dispositif n’est à même de réaliser à ce jour. Nous proposons de développer des réseaux microscopiques de contrôleurs de moment orbital, chacun d'eux fonctionnant à une gamme de longueur d'onde prédéterminée afin de pouvoir traiter globalement un champ lumineux à large bande spectrale. Cela représente un défi scientifique et technologique non trivial que nous proposons de résoudre de façon original en exploitant le transfert de la topologie de la matière à la lumière via un processus d'interaction spin-orbite optique. Cela implique la réalisation de microstructures biréfringentes dont l’anisotropie optique est dotée de caractéristiques topologiques bien définies jusqu’à l’échelle micrométrique. Nous proposons d’explorer deux voies possibles quant à la nature de la biréfringence matérielle utilisée : naturelle et artificielle. La première repose sur des défauts topologiques de cristaux liquides spontanément induits sous champ électrique. La deuxième option repose sur la biréfringence de forme obtenue par structuration sous-longueur d’onde d’un matériau optiquement isotrope, ce qui sera fait par nanostructuration sur mesure de matériaux optiques solides. Spécifiquement, l’avantage principal de la première option vient de la biréfringence électriquement accordable des cristaux liquides. La deuxième option à quant à elle l’intérêt de donner un accès bien plus facile à un sous-espace orbital quelconque. Ce projet favorisera donc l'émergence de nouvelles technologies photoniques comme le codage hyperspectral de l'information sur des états de photons à haute dimension, le multiplexage en longueur d'onde du moment angulaire orbital, et mise en forme topologique de l'ultra- courtes impulsions optiques.