Polymères chiraux dopés en lanthanides pour des lasers intégrés à polarisation circulaire – iCPLaser

Le développement de sources de lumière polarisée circulairement (CP) possédant une forte dissymétrie (taux de lumière polarisée circulairement droite par rapport à gauche) a été un axe de recherche extrêmement actif au cours des dernière années. De nombreuses applications innovantes sont envisagées grâce à de telles sources allant de l’imagerie biologique à l’affichage 3D. Les approches étudiées actuellement consistent à fabriquer des CP LED organiques à partie de matériaux chiraux ou de molécules chirales émettant une lumière polarisée circulairement (CPL). A ce jour, les tous meilleurs dispositifs conduisent à des excès de CP de 50% mais sont plutôt en moyenne autour de 35%. Dans ce projet, nous proposons une approche inédite pour fabriquer une source CP laser à dissymétrie totale. Celle-ci est basée sur nos résultats pionniers dans la synthèse de polymères chiraux pour la fabrication de guides d’ondes planaires capable de propager une lumière CP. Ces polymères, une fois dopés en complexes de lanthanides chiraux pourront générer un gain en CPL dans le guide d’ondes grâce à un pompage externe à l’aide de LED UV. Le tout placé dans une cavité laser, entre deux miroirs ou dans un résonateur circulaire, permettra d’atteindre l’effet laser monochromatique et pour une unique polarisation de la lumière, soit une dissymétrie de 100%.
Les principaux efforts seront placés sur l’élaboration d’une nouvelle génération de polymères chiraux s’accordant avec le cahier des charges du projet. Ils seront produits par voie sol-gel à partir de monomères portant une partie chirale hélicoïdale possédant des propriétés chiroptiques optimales. De nouveaux complexes de lanthanides chiraux seront également développés afin qu’ils émettent une forte CPL et qu’ils puissent être utilisés comme dopant à forte concentration. Enfin, ce « milieu à gain » chiral sera étudié dans des montages optiques pour optimiser ce tout nouveau prototype de CP-laser intégré dans un guide d’onde.