Nanoclusters plasmoniques hybrides pour la photonique non-linéaire – PHRACTaL

Les matériaux pour l’optique non-linéaires sont emblématiques de la photonique moderne. Ils permettent de produire du rayonnement laser à des fréquences non accessibles par des transitions radiatives naturellement présentes dans des molécules ou des cristaux. Ils sont utilisés comme absorbants saturables ou lentilles Kerr dans des cavités laser pour générer des impulsions lumineuses ultra-brèves et intenses. Ces systèmes sont très utilisés pour des applications aussi diverses que l'ablation laser dans l’industrie, la chirurgie de l’œil ou encore en spectroscopie, et pourraient même être utilisés en tant que composants pour le traitement tout-optique du signal ou les télécommunications. La plupart des matériaux optiques sont faiblement non-linéaires. Ainsi, des intensités de commande élevées sont requises pour obtenir une réponse significative. La polarisation non-linéaire est proportionnelle à un développement en puissance du champ électrique local, qui peut, dans certains cas, être plusieurs fois supérieur au champ externe. Ainsi, en concevant un matériau qui favorise des champs locaux intenses à l'échelle nanométrique, des réponses non-linéaires géantes peuvent être atteintes, permettant une réduction importante de la puissance de commande nécessaire à l’activation d’une fonction non-linéaire, ou de manière équivalente, une réduction considérable du volume de matériau nécessaire pour obtenir cette fonction. Par voie de séchage d’émulsions préparé par voie microfluidique, le projet PHRACTaL vise à formuler de façon contrôlée, de grandes quantités de clusters colloïdaux plasmoniques sphériques denses. La voie microfluidique devrait permettre de réaliser des objets suffisamment monodisperses pour être ensuite assemblés en métasurfaces afin de caractériser la réponse optique non-linéaire. Une exaltation de cette réponse bien au-delà de ce que l'on peut obtenir dans les matériaux massifs non-structurés est attendu.