Photoluminescence et métasurfaces
Des sources de lumière plus fines qu'un micron, permettant un contrôle arbitraire de la photoluminescence
Les métasurfaces émettrices de lumière : des sources compactes et efficaces
L’émission spontanée de lumière par un émetteur n’est pas un processus intrinsèque. D’une part, il dépend de l’environnement électromagnétique. D’autre part, il dépend de la présence d’autres émetteurs avec lesquels il peut interagir et échanger de l'énergie. L'ingénierie de ces interactions entre émetteur et résonateur permet de concevoir de nouvelles sources de lumière se différenciant notablement des sources de lumière usuellement rencontrées.
En effet, les systèmes émetteurs "traditionnels" de lumière sont basées sur l'association d'un matériau consistant à proprement parler la source de lumière, mais aussi d'un ensemble de composants optiques permettant de filtrer son spectre, d'imposer un état de polarisation, ou contrôlant la distribution angulaire de l'émission par le biais d'un système optique. Ces sources associent donc plusieurs composants potentiellement volumineux, mais sont également inefficaces sur le plan énergétique : en effet, la structuration des propriétés de la lumière émise s'opère principalement par filtrage (spectral, spatial, en polarisation...), c'est à dire que toute l'énergie issue de la source initiale qui ne correspond pas à l'usage souhaité de la source est rejetée et perdue.
Dans nos projets, nous étudions de nouveaux concepts de sources de lumière appelées "métasurfaces émettrices de lumières". Ce sont des composants ultrafins comprenant des nanostructures recouvertes d'émetteurs photoluminescents.
Ces composants sont différents des métasurfaces diffractives habituelles : ces dernières sont basées sur la diffusion d'une onde incidente cohérente et externe au système sur des résonateurs indépendants. Une métasurface émettrice comprend en elle-même à la fois la source de lumière - les nombreux émetteurs - et l'outil permettant de structures la forme de l'émission - les nanostructures, conçues de telle sorte qu'elles exhibent des modes collectifs étendus, permettant de restaurer la cohérence spatiale de l'émission sur de grandes distances à la surface de l'échantillon.
Les métasurfaces émettrices de lumière permettent ainsi, dans un système ultrafin, de canaliser l'émission de lumière dans des modes de rayonnement désirés, tout cela à l'aide de composants nanostructurés ultra fins.
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Simon Landrieux PhD Student 2027 simon.landrieux@institutoptique.fr Téléphone / Bureau : +1 33 64 53 33 65 / R2.52 |
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Aurélian Loirette--Pelous Doctorant (PhD 2022) aurelian.loirette-pelous@institutoptique.fr Téléphone / Bureau : +1 33 64 53 33 65 / R2.52 |
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Elise Bailly Doctorante (PhD 2022) elise.bailly@institutoptique.fr Téléphone / Bureau : +1 33 64 53 33 65 / R2.52 |
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Dr. Hector Monin Ancien Doctorant (PhD 2020) Hector a soutenu sa thèse le 9 novembre 2020. Elle était intitulée : "Contrôle de l'émission de lumière par une assemblée thermalisée d'émetteurs couplée à un résonateur" |
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Dr. Ilan Shlesinger Ilan a soutenu sa thèse en 2019, et a poursuivi en post-doc à AMOLF aux Pays-Bas puis au laboratoire MPQ à Paris, où il est désormais chargé de recherche CNRS. Son sujet de thèse : "Contrôle de l'émission spontanée de lumière par effets collectifs en présence d'un résonateur." |
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Authors : Elise Bailly, Jean-Paul Hugonin, Jean-René Coudevylle, Corentin Dabard, Sandrine Ithurria, Benjamin Vest, and Jean-Jacques Greffet |
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General relation between spatial coherence and absorptionThe authors : DOI : 10.1364/OE.405484 Opt. Expr. 29(1) (2021) |
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Tunable bandwidth and nonlinearities in an atom-photon interface with subradiant statesLes auteurs : DOI : 10.1103/PhysRevA.98.013813 Phys. Rev. A 98, 013813 (2019) |
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Light Emission by a Thermalized Ensemble of Emitters Coupled to a Resonant Structure Les auteurs : Léo Wojszvzyk, Hector Monin, Jean-Jacques Greffet DOI : 10.1002/adom.201801697 Adv. Optical Mater. 2019, 1801697 |