Abstrait

Conversion de longueur d'onde augmentée

Grigard R

Les métasurfaces sont des surfaces artificielles planes bidimensionnelles (2D) avec des « méta-atomes » sous-longueur d'onde (c'est-à-dire des nanostructures métalliques ou diélectriques). Comparées à leurs équivalents optiques traditionnels, elles sont réputées pour leur capacité à obtenir un contrôle de la lumière meilleur et plus efficace. Les métasurfaces provoquent fréquemment des changements brusques et soudains des caractéristiques électromagnétiques, plutôt que l'accumulation progressive classique qui nécessite des distances de propagation plus longues. Des composants optiques plans tels que des miroirs, des lentilles, des lames d'onde, des isolateurs et même des hologrammes d'épaisseurs ultra-faibles ont été développés grâce à cette propriété. La majorité des recherches actuelles sur les métasurfaces se sont concentrées sur la personnalisation des effets optiques linéaires pour des applications telles que le masquage, l'imagerie par lentille et l'holographie 3D. L'utilisation de métasurfaces pour renforcer les effets optiques non linéaires a récemment suscité beaucoup d'attention de la part de la communauté scientifique. La création de nano-dispositifs optiques intégrés dotés de fonctions uniques telles que les conversions de fréquence à large bande et la commutation optique ultrarapide serait possible grâce aux processus optiques non linéaires efficaces qui en résultent. L'excitation plasmonique est l'une des approches les plus efficaces pour étendre les réponses optiques non linéaires grâce à son fort renforcement du champ électromagnétique local induit [1]. À titre d'exemple, le contrôle de phase continu sur la polarisabilité non linéaire effective des métasurfaces plasmoniques a été démontré par couplage de lumière spin-rotation. La phase de la polarisation non linéaire est souvent réglée en continu en modifiant spatialement les orientations des méta-atomes au cours des processus de génération de deuxième et troisième harmoniques, tandis que les métasurfaces non linéaires présentent également des propriétés linéaires homogènes. De plus, la connexion des modes plasmoniques de réseaux métalliques à motifs avec la transition inter-sous-bande d'un substrat multicouche à puits quantiques multiples a donné lieu à une susceptibilité non linéaire du second ordre ultra-élevée allant jusqu'à 104 pm V-1. Les matériaux 2D comme le graphène et les dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) sont largement explorés pour leurs propriétés optiques non linéaires uniques afin de construire des métasurfaces plasmoniques non linéaires ultra-planaires. Le graphène a un coefficient non linéaire du cinquième ordre qui est cinq fois supérieur à celui de l’or, tandis que les matériaux TMDC ont une forte susceptibilité magnétique du deuxième ordre.