2023-09-20
Des sources de lumière nanométriques contrôlées par des lasers en forme de doughnut
Des recherches dirigées par Gonzague Agez et Vincent Paillard, enseignants-chercheurs à l’université Toulouse III – Paul Sabatier, au Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES) du CNRS, ont démontré qu’il est possible de façonner l’émission de lumière dans des systèmes hybrides à base d’émetteurs de photons couplés à des nano-antennes de silicium, en utilisant des lasers dans des états de polarisation spécifiques. Leur étude, menée en collaboration avec d’autres équipes scientifiques basées à Lyon, Dijon, Grenoble et Toulouse1 permet une meilleure compréhension de l’interaction lumière – matière et ouvre la voie à des applications dans le domaine de la nanophotonique. Elle est publiée dans Light: Science & Applications - Nature, le 19/09.
La nanophotonique (ou nano-optique) est l’étude de l’interaction de la lumière avec des objets de dimensions beaucoup plus faibles que la longueur d’onde, dont un des objectifs est de confiner la lumière à l’échelle nanométrique pour miniaturiser des composants optiques.
Cependant, fabriquer d’infimes sources de lumière à cette échelle est un processus complexe, car il faut positionner des émetteurs de photons à quelques nanomètres (dans la zone dite de champ proche optique) autour de nanostructures agissant comme des antennes. Leur rôle, similaire à celui d’une antenne radiofréquence, est de contrôler et diriger l’émission de lumière.
Ce comportement est obtenu en jouant sur les résonances optiques de l’antenne quand elle est excitée par un faisceau laser de longueur d’onde judicieusement choisie. Ces résonances génèrent des exaltations locales (des « points chauds ») du champ proche optique, soit une plus forte émission de lumière provenant des émetteurs de photons placés à ces endroits. On peut donc façonner l’émission d’une source lumineuse à l'échelle nanométrique.
