16 Nanophotonique
optique planaire ont, en particulier, de nombreuses caractéristiques qui les
rapprochent des micro- et nanostructures de l’électronique. Dans une vision simple,
il suffit d’introduire des défauts de périodicité à des endroits convenablement choisis
au sein du cristal pour réaliser les composants optiques que l’on désire (guides,
virages de lumière, microrésonateurs, filtres…), et les coupler entre eux en formant
ainsi un véritable circuit photonique. Certes, la réalité est plus difficile qu’il n’y
paraît, ne serait-ce que par la précision requise dans la fabrication des structures.
Dans de nombreux cas, celle-ci est couramment estimée inférieure ou égale à la
dizaine de nanomètres, et l’on réalise alors toute la pertinence du parallélisme entre
nano-électronique et nanophotonique. Les deux premiers chapitres sont donc
principalement consacrés aux cristaux photoniques en optique planaire, faisant écho
à d’autres ouvrages récemment parus sur le sujet2, tout en se focalisant sur les
composants photoniques proprement dits, la dynamique des photons plongés dans le
milieu structuré périodiquement et la perspective d’aboutir à des circuits photoniques à
haute intégration.
Dans la lignée des cristaux photoniques bidimensionnels, mais s’écartant
radicalement de l’optique guidée planaire, le chapitre 3 aborde le thème des fibres à
cristal photonique et plus généralement, celui des fibres structurées. Non seulement
la propagation de la lumière s’effectue, cette fois, perpendiculairement au plan de
structuration périodique, mais la technologie de fabrication, unique en son genre,
repose sur un premier assemblage réalisé à une échelle macroscopique, les
micronanostructurations finales s’obtenant, dans une seconde étape, par un procédé
d’étirage. Il est impressionnant de pouvoir ainsi « dérouler » la micronanophotonique
sur des distances de plusieurs kilomètres ! De manière pratique, les fibres structurées
et les fibres à cristal photonique ouvrent des perspectives sans précédent pour ce qui
concerne le contrôle du mode de propagation en optique fibrée et celui de la
dispersion chromatique. En maîtrisant le confinement optique, on peut, par ailleurs,
maîtriser à volonté les processus d’optique non linéaire qui peuvent se développer au
sein de ces fibres.
Avant même que soient apparues les notions de circuit photonique ou de fibre
photonique, il faut se rappeler que les premières études de cristaux photoniques et de
matériaux structurés pour l’optique avaient été motivées, au début des années 1980,
par le désir de contrôler et même inhiber l’émission spontanée dans les composants
optoélectroniques. L’image emblématique largement véhiculée est celle de l’émetteur
unique dans une microcavité unimodale, tout photon émis l’étant dans le mode
2. J-M. Lourtioz, H. Benisty, V. Berger, J-M. Gérard, D. Maystre, A. Tchelnokov, Les
Cristaux photoniques ou la lumière en cage, Collection Technique et Scientifique des
Télécommunications, Hermès, Paris, 2003.