07/05/2013 RÉSEAUX ET TÉLÉCOMMUNICATION Projet METAPHOTONIQUE : photonique guidée à base de métamatériaux Programme VERSO 2009 Objectifs du projet 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). 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. Conclusions et perspectives 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. Méthodologie et résultats 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. 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) anatole.lupu@u‐psud.fr [email protected]‐psud.fr [email protected] [email protected] [email protected] Coordinateur: Anatole LUPU, IEF, Université Paris Sud Partenaires : IEF/PSUD, LPN, LNIO/UTT, THALES TRT 1