Equipe Nano Optique (NO)
Contexte
Nous explorons de nouvelles façons de contrôler l’interaction lumière-matière, des phénomènes quantiques à l’échelle nanométrique jusqu’aux composants photoniques intégrés. Notre ambition ne se limite pas à miniaturiser : nous voulons révéler et exploiter les effets optiques propres aux échelles de la longueur d’onde et en deçà.
De la modélisation à la caractérisation avancées, en passant par la micro- et nanofabrication, nous travaillons sur deux plateformes, le niobate de lithium et les fibres optiques, en nous appuyant sur la plasmonique comme approche transverse. Nos avancées fondamentales débouchent sur des dispositifs allant des modulateurs électro-optiques aux capteurs fibrés pour la dosimétrie en curiethérapie, valorisés avec le soutien de la SATT SAYENS et du CEA.
Thématiques scientifiques
L’équipe dispose de moyens lui permettant de concevoir, fabriquer et caractériser ses dispositifs nano-optiques, à savoir :
- Des outils de simulation numérique utilisés sur plus de 250 processeurs répartis sur plusieurs supercalculateurs appartenant à l’équipe. Ses facilités de simulation numérique sont étendues au MESOCENTRE de calcul de l’Université de Franche-Comté.
Nanophotonique quantique et nanorésonateurs
• Couplage lumière-matière quantique à l’échelle nanométrique : couplage entre émetteurs quantiques et résonateurs, électrodynamique quantique macroscopique (MQED), modes quasi-normaux (QNM) et physique non hermitienne.
• Contrôle d’émetteurs uniques et de nanostructures : boîtes quantiques PbS couplées à des nano-antennes sur pointe, nanopositionnement par micro-préhenseur.
• Nanoantennes chirales couplées à des émetteurs quantiques.
Micro et nano photonique fibrée
• Microplateformes photoniques à ondes de surface de Bloch en bout de fibre optique : fonctions optiques accordables intégrées sur fibre.
• Nano-antennes optiques en extrémité de fibre : détecteurs de rayons X miniaturisés pour la dosimétrie in vivo en curiethérapie.
• Capteurs fibrés de champ électrique ultra-sensibles et peu invasifs, exploitant l’effet Pockels exalté par la lumière lente.
• Capteurs interférométriques de polluants sur fibres multicœurs, intégrant des dispositifs micro- et nano-optiques en extrémité de fibre.Pinces optiques généralement basées sur des fibres avec nanoantennes.
Micro et nano photonique sur puce
• Cristaux photoniques, nanostructures et métamatériaux sur niobate de lithium sur isolant (LNOI), réalisés par usinage par faisceau d’ions focalisés (FIB).
• Résonances à fort facteur de qualité : modes protégés par symétrie et états liés dans le continuum (BIC), pour des métamatériaux multifonctions (électro-optique, acousto-optique, pyroélectricité, génération de second harmonique).
• Photonique intégrée sur couches minces de niobate de lithium (TFLN) : membranes suspendues, conversion de fréquence non linéaire, modulateurs électro-optique, technologies photoniques intégrées hybrides et accessibles.
• Magnonique optique dans des chaines chirales plasmoniques, ondes de spin plasmoniques.
• Plasmonique optique chirale et couplage spin-orbite : moments angulaires, effet spin-hall, spin-locking, et accordabilité dynamique de fonctions plasmoniques
• Effet Faraday inverse dans les nano-antennes plasmoniques : sources nanométriques d’onde de spin magnétiques accordables en fréquence.
Savoir-faire
Nous maîtrisons toute la chaîne, de la conception au composant :
• Modélisation : différences finies dans le domaine temporel (FDTD), méthode des éléments finis (FEM), analyse rigoureuse par couplage modal (RCWA) et théorie des modes quasinormaux (QNM), exécutés sur nos propres moyens de calcul et sur le Mésocentre de l’Université Marie et Louis Pasteur.
• Fabrication : principal contributeur du développement technologique de la centrale MIMENTO. Nous y réalisons l’usinage par faisceau d’ions focalisés (FIB), la découpe de qualité optique du niobate de lithium et la nanostructuration d’extrémités de fibres.
• Caractérisation : microscopie en champ proche, spectroscopie optique ultra-résolue et optique non linéaire, sur substrats plans, guides et membranes de niobate de lithium, ou en bout de fibre optique.
Personnels permanents
• Maria-Pilar Bernal
• F. Baida
• P. Boyer
• N. Courjal, responsable d’équipe
• T. Grosjean
• B. Rousseaux
• M. A. Suarez
