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Equipe Nano Optique (NO)
Contexte
L’activité de l’équipe « Nano-optique » s’inscrit dans le cadre général de l’étude et du contrôle de l’interaction entre la lumière et la matière à des échelles inférieures à la longueur d’onde. Sa démarche ne se limite pas à la miniaturisation de composants optiques, elle a pour objectif de mettre à jour et exploiter de nouveaux phénomènes optiques propres à cette échelle « sub-longueur d’onde » permettant la mise en œuvre de nouveaux dispositifs et « méta matériaux » optiques fortement innovants, possédant des propriétés optiques inédites et/ou à performances fortement accrues.
Objectifs et Thématiques scientifiques
L’équipe présente une activité structurée autour de 6 thématiques principales couvrant des domaines clés de la nano-optique :
- Conception-réalisation de nano-antennes diélectriques et plasmoniques individuelles 2D et 3D (bowties, diabolos, hélices, coaxiales etc.) et de métamatériaux métalliques, diélectriques ou hybrides, principalement des cristaux photoniques actifs sur niobate de lithium, étude de leurs propriétés nano-optiques et développements de composants nanophotoniques originaux.
- Sondes optiques nanométriques "clé-en-main" par le greffage de nano-antennes plasmoniques et/ou à transmission exaltée en extrémité de pointes fibrées. Nano-imagerie de quantum dots PbS à émission photonique à lambda=1.5 microns, sources à photons uniques "à la demande" fibrées
- Pinces optiques pour le piégeage et le couplage spin-orbite dans les structures nanophotoniques et plasmoniques, contrôle et exploitation des moments angulaires de spin et orbital de la lumière à l'échelle sublongueur d'onde et étude de leur transfert mécanique à des nanoparticules métalliques ou diélectriques. Effet Faraday Inverse dans les nano-antennes plasmoniques : opto-aimants, magnétisme opto-induit ultrarapide. Fonctions plasmoniques nanométriques accordables par l'hélicité de la lumière.
- Nano-capteurs ultra-sensibles de champs électrique et magnétique. Résonance à fort facteur de qualité (Fano, modes à symétrie protégée, états liés dans le continuum). Modulateurs électro et acousto-optiques à base de métamatériaux à transmission exaltée
- Capteurs miniatures fibrés par le greffage d'antennes nano-optiques en extrémité de fibre : capteurs fibrés ultracompacts pour la dosimétrie in vivo des rayons X médicaux utilisés en radiothérapie et en curiethérapie.
- Ondes de surface de Bloch (OSB) sur substrats plans et sur fibre optique : couplage OSB-plasmon et fonctions optiques multimodales intégrées en extrémité de fibre.
Savoir-faire
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.
- Des micro-nanotechnologies qu’elle contribue fortement à développer au sein de la plateforme MIMENTO. L’équipe est un des contributeurs principaux du développement technologique de la plateforme.
- Un parc de caractérisation optique important permettant la mesure et l’imagerie de nano-composants sur différents types de supports (substrats plans, guides d’ondes ridges à très hauts rapports de forme et nano-pointes à l’extrémité de fibres optiques). Notons que ces moyens expérimentaux ont fortement évolué durant la période avec la mise en place de nouveaux bancs de microscopie en champ proche et de spectroscopie optique ultra-résolue.