Plasmonique non linéaire

La nanophotonique non-linéaire offre une opportunité unique pour ouvrir de nouvelles et prometteuses voies vers des applications dans les détecteurs, les ordinateurs et la cryptographie quantique. Le principal challenge réside dans la faiblesse intrinsèque de la réponse non-linéaire. Des efforts considérables ont été déployés pour surmonter ces difficultés au cours de ces dernières années. Ainsi, la mesure de la génération de second harmonique (SHG) à l’échelle de la particule unique a été démontrée seulement récemment dans des systèmes purement plasmoniques. Combiner l’exaltation du champ électromagnétique accompagnant les résonances plasmons et l’efficacité non-linéaire de nanocristaux non-centosymétriques apparait extrêmement souhaitable et constitue le coeur de ce projet. Les retombées scientifiques attendues sont de nouvelles stratégies pour élaborer des nanosources non-linéaires efficaces et la démonstration de propriétés optiques non-linéaires originales induites par un régime de couplage fort avec les plasmons. La fluorescence paramétrique (SPDC pour spontaneous parametric down conversion), qui est le processus inverse de la SHG dans lequel un photon unique est scindé en deux photons discernables ou indiscernables, bénéficiera également très largement des structures plasmoniques hybrides. Elle n’a jamais été observée dans de tels systèmes qui permettront notamment de produire des paires de plasmons à l’échelle nanométrique et de les guider, à terme, le long de guides sub-longueur d’onde pour une future plasmonique/optique intégrée. Les structures hybrides envisagées sont par ailleurs particulièrement adaptées pour la génération d’états intriqués en polarisation et en direction de propagation (photons et plasmons). Ces états sont probablement le concept scientifique le plus fascinant et élégant associé à la SPDC. Ils ont été largement utilisés en cryptographie quantique et ouvriront, ici, de nouveaux horizons pour les applications en optique/plasmonique quantique.

Contact : Guillaume Bachelier

  • Financements : PhD Program LANEF ( 100 k€, 2015), Chaire IUA (30 k€, 2014), ANR TWIN (400 k€, 2014), FEI CNRS (80 k€, 2013), SMINGUE UJF (25 k€, 2012), Département Nano (17 k€, 2012), Team NOF (100 k€, 2011).
  • Participants  : G. Bachelier, A. Drezet, S. Huant, J.-F. Motte, D. Jegouso, J. Fick, G. Nogues, G. Dantelle, B. Boulanger, P. Segond, ...
  • Thésard : Maëliss Ethis de Corny (Rennes University, 2015-2018), Nicolas Chauvet (ENS Lyon, 2015-2018), Guillaume Laurent (ENS Lyon, 2015-2018), Logi Olgeirsson (2013-2015).
  • Etudiants : Maëliss Ethis de Corny (Rennes University, 2015), Nicolas Chauvet (ENS Lyon, 2015), Léo Martin (IUT MPh, 2015), Nicolas Pérez (ENS Paris, 2014), Tristan Scagliotti (IUT MPh, 2014), Sarah Waterman (Imperial College, 2012-2013).

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