RÉSEAUX ET TÉLÉCOMMUNICATION Projet METAPHOTONIQUE : photonique guidée à base de

07/05/2013
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anatole.lupu@u‐psud.fr
andre.delustrac@ief.u‐psud.fr
gilles.leronde[email protected]
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RÉSEAUX ET
TÉLÉCOMMUNICATION
Coordinateur: Anatole LUPU, IEF, Université Paris Sud
Partenaires : IEF/PSUD, LPN, LNIO/UTT, THALES
TRT
Projet METAPHOTONIQUE :
photonique guidée à base de
métamatériaux
Programme VERSO 2009
Objectifsduprojet
Conclusionsetperspectives
Méthodologieetrésultats
L’invention des métamatériaux à donné genèse à nouveau
type de matériaux optiques artificiels ayant des propriétés
souvent inédites, tel que par exemple l’indice de réfraction
négatif, qui n’existe pas dans les matériaux dits "naturels"
L’intérêt suscité par l’avènement des métamatériaux est dû en
grande partie à la possibilité d’un contrôle sans précédent de
la propagation des ondes électromagnétiques dans ces
milieux composites, ouvrant la voie à des propriétés et des
applications fascinantes comme par exemple la cape
d’invisibilité.
Dans le domaine des longueurs d’onde optiques, en particulier
des longueurs d’onde télécom, les premières études
expérimentales ont été menées en espace libre et l’optique
guidée n’a été abordée que de manière théorique.
L’objectif du projet METAPHOTONIQUE concerne
l’exploration, pour la première fois sur le plan théorique et
expérimental, de la possibilité d’utilisation des métamatériaux
pour des applications d’optique intégrée aux longueurs d’onde
télécoms (λ=1.5µm).
L’approche considérée consiste à utiliser une structure hybride
composée d’une couche de métamatériau à la surface d’un
guide d’onde en Silicium.
Dans cette configuration le mode reste essentiellement
confiné dans le guide d’onde Silicium. C’est uniquement sa
partie évanescente qui interagit avec la couche métamatériau.
Son rôle est de modifier l’indice effectif du guide composite
L’avantage d’une telle approche est de réduire
considérablement les pertes de propagation du fait que
seulement une faible partie du mode guidé interagit avec le
métal.
Nos travaux ont permis de mettre en évidence une très forte
variation locale de l’indice effectif Δneff≈1.4 au voisinage de la
fréquence de résonance de métamatériau. Il s’agit d’une
première démonstration sur le plan international de
fonctionnement des métamatériaux en configuration guidée.
La possibilité d’effectuer l’ingénierie de l’indice effectif et de
contrôler le niveau des pertes d’un guide d’onde hybride
utilisant des métamatériaux métallo-diélectriques ouvre des
perspectives réelles pour un nouveau type de dispositifs
photoniques.
Le renforcement local du champ induit par les métamatériaux
peut être utilisé pour l’exaltation des effets non-linéaires. Les
propriétés de nano-antenne et la grande sensibilité des
résonances de métamatériaux par rapport à l’environnement
diélectrique peuvent trouver leur place dans des applications
d’interconnexions optiques, capteurs chimiques ou
photodétecteurs sélectifs en longueur d’onde.
Publications:
N. Dubrovina, et al, Applied Physics A 109, 901-906 (2012)
A. Lupu, et al, Opt. Express 19, 24746−24761 (2011)