L’équipe met à disposition, en collaboration avec l’équipe RCMO, son expertise du domaine de la synthèse des couches minces optiques pour concevoir des composants originaux. Le dernier exemple concerne l’optimisation de résonances géantes multi-diélectriques, c’est-à-dire hors du champ de la plasmonique plus couramment utilisée. La méthode de synthèse que nous avons développée est entièrement originale et autorise l’existence d’une exaltation optimale pour des conditions arbitraires d’utilisation (incidence, longueur d’onde, polarisation), ce qui constitue un avantage clé eu égard aux composants plasmoniques (même si la robustesse est moindre). Par ailleurs, l’exaltation est inversement proportionnelle à l’indice imaginaire des matériaux, ce qui conduit à des amplifications jusque-là inégalées (plusieurs décades). On montre en effet que seuls les effets de bande passante (largeur de raie, divergence) majorent l’exaltation. L’étape de fabrication a par ailleurs été précédée d’une analyse de la robustesse sur la géométrie des composants. On note également que l’exaltation optimale est accompagnée d’une absorption totale (100%) malgré la faible valeur des indices imaginaires (quelques 10-6) des matériaux en couches minces. Les applications concernent les capteurs (sensibilité aux contaminants) et les sources (optimisation de la puissance, réduction du seuil laser).

Ces travaux théoriques ont été complétés par la mise en œuvre d’une instrumentation dédiée permettant la mesure des exaltations, indispensable à une rétroaction sur la fabrication. Cette mise en œuvre a été délicate et couteuse, notamment en raison de :

• la faible largeur de raie (1pm) qu’il faut pouvoir accorder arbitrairement sur toute une plage spectrale

• la faible divergence du faisceau excitateur, de l’ordre de 0,1 mrd

• l’exaltation de la diffusion, qui accompagne l’optimisation de la résonance

• la précision relative requise sur la géométrie du composant (indices complexes, épaisseurs), qui peut aller jusqu’à 10-4 selon l’amplification visée

Dans ces conditions, le problème inverse est complexe à résoudre dans la mesure où la résonance est pompée conjointement par l’absorption et la diffusion, et réduite de surcroît par l’imprécision sur le design du composant. Des mesures en champ proche sont venues appuyer ces investigations. Un projet ANR GOALS est soumis pour la deuxième année sur ce projet, en collaboration avec l’IES de Montpellier, le LPMC du Mans et l’Institut Carnot de Bourgogne, ainsi que l’équipe RCMO du laboratoire. A noter ici que les techniques de contrôle in situ de la fabrication doivent être revisitées, compte tenu des précisions requises.