Exploiter le désordre de métasurfaces plasmoniques par façonnage de front d’onde

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Publié le lundi 15 juin 2020 08:00

Le désordre dans les milieux optiques complexes n’est plus nécessairement un défaut grâce au façonnage de front d’onde : au lieu d’être une source d’aberrations et d’atténuation, le désordre est, au contraire, un outil puissant pour contrôler la propagation de la lumière dans le temps et l’espace. D’autre part, les systèmes plasmoniques, avec leur capacité à confiner et exalter le champ électromagnétique à des échelles très sub-longueur d’onde, fournissent des degrés de liberté complémentaires pour contrôler la propagation de la lumière.

Des chercheurs de l’Institut Langevin et du Laboratoire Kastler Brossel à Paris démontrent que manipuler le désordre par contrôle de front d’onde est un nouvel atout pour les systèmes plasmoniques. En optimisant la phase d’une excitation femtoseconde à l’aide d’un algorithme itératif, ils programment de multiples modes plasmoniques, se propageant sur une surface d’or désordonnée, à interférer constructivement en un point choisi, exaltant des champs locaux sub-longueur d’onde et la luminescence nonlinéaire de l’or. Ces résultats montrent que des métasurfaces désordonnées plasmoniques, simples et économiques à fabriquer, peuvent devenir des substrats versatiles pour la spectroscopie exaltée de surface, sur lesquels des distributions de champ proche optique peuvent être contrôlées en champ lointain.

Figure : une surface désordonnée plasmonique (image de microscopie électronique dans l’encart en haut à gauche) est excitée par un laser femtoseconde dont la phase est façonnée par un modulateur spatial de lumière. La photoluminescence nonlinéaire émise par la surface est imagée en parallèle sur une caméra : les images à droites montrent un exemple typique de l’augmentation de la photoluminescence en un point sélectionné de la surface (indiqué par un point rouge) après que la phase de l’excitation ait été optimisée par un algorithme itératif (signal exalté d’un facteur ×91).

Référence
Far-Field Wavefront Control of Nonlinear Luminescence in Disordered Gold Metasurfaces, Nano Letters, (2020)
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00089

Contact
Sébastien Bidault, CNRS research scientist at Institut Langevin – Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
Samuel Grésillon, Associate Professor from Sorbonne Université at Institut Langevin – Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.