Approche matricielle pour la diffusion de la lumière en milieux désordonnés résonants – MARS_light

Avec le développement de techniques de contrôle de front d’ondes lumineuses, une grande variété d’effets cohérents survenant dans les systèmes désordonnés a pu être récemment exploitée. Le but de ce projet est d’étendre la palette de ces effets, en proposant une étude théorique des propriétés de la matrice de diffusion de milieux désordonnés résonants. Bien que les systèmes résonants soient au coeur de l’optique atomique et la nanophotonique, ces derniers n’ont pas encore été étudiés au moyen de protocoles de contrôle de front d’onde. Nous proposons d’étudier les propriétés statistiques des matrices qui caractérisent le transport, tant dans ses aspects stationnaires (matrices de reflection et transmission) que dynamiques (matrices de temps de transit et temps de vie).

Notre objectif est triple: 1) caractériser les canaux ouverts des systèmes résonants multiplement diffusants et identifier des stratégies efficaces permettant de contrôler leur nombre; 2) étudier la possibilité de modifier le temps de transit de paquets d’ondes dans ces milieux; 3) quantifier l’énergie qu’il est possible de stocker dans ces systèmes complexes fortement ouverts par contrôle de front d’onde. Pour atteindre cet objectif, nous considèrerons différents types de résonateurs (dipôles supportant une résonance unique, résonateurs sub-longueur d’onde comportant une résonance dipolaire électrique et une résonance dipolaire magnétique, résonateurs de Mie), et caractériserons la propagation d’onde dans des ensembles bi- et tri-dimensionnels désordonnés de tels résonateurs au moyen d’outils numériques et analytiques avancés (méthode des dipôles couplés vectorielle, méthode des fonctions de Green récursive, théorie des matrices aléatoires, théorie non-hermitienne des quasi-modes).