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Métamatériaux en optique

Les activités de recherche sur les métamatériaux pour les ondes électromagnétiques menées à l’Institut Fresnel sont à la pointe sur la scène internationale avec la démonstration de nombreuses structures d’invisibilité. Un premier tapis d’invisibilité a été conçu pour les ondes de plasmon de surface en optique (à 633 nm), puis réalisé et caractérisé à ICFO Barcelone [Kad-3], et un deuxième tapis d’invisibilité a été proposé en optique intégrée (à 1550 nm), puis fabriqué à l’IEMN Lille et caractérisé à l’ICB Dijon [Sch-1]. En complément de ces preuves de concept, des travaux exploratoires ont été menés pour généraliser les transformations et les repliements d’espace aux milieux bi-anisotropes, qui sont solutions d’équations similaires à celles de l’élasticité. La bi-anisotropie présente l’intérêt de produire de la réfraction négative sans matériau d’indice négatif dans des situations judicieusement choisies. Cette propriété a permis de proposer tous les effets spectaculaires qui en découlent : camouflage externe par repliement d’espace [Liu-1], focalisation avec lentilles plate et cylindrique, ainsi que des phénomènes d’exaltation de champ dans des échiquiers [Liu-3].
Tapis pour les ondes de plasmon de surface (à gauche : design Institut Fresnel et réalisation et caractérisation ICFO) en optique intégrée (à droite : conception Institut Fresnel, réalisation IEMN et caractérisation ICB).
Références :
[Kad-3] Muamer Kadic, Guillaume Dupont, Sébastien Guenneau, Stefan Enoch. Controlling surface plasmon polaritons in transformed coordinates. Journal of Modern Optics, 2011, 58 (12), pp.994-1003.

[Sch-1] Geoffroy Scherrer, Maxence Hofman, Wojciech Smigaj, Muamer Kadic, T.M. Chang, et al.. Photonic crystal carpet : Manipulating wave fronts in the near field at 1.55 μm. Physical Review B, 2013, 88 (115110).

[Liu-1] Yan Liu, Boris Gralak, R.C. Mcphedran, Sébastien Guenneau. Finite frequency external cloaking with complementary bianisotropic media. Optics Express, 2014, 22, pp.017387.

[Liu-3] Yan Liu, Sébastien Guenneau, Boris Gralak, Anantha Ramakrishna. Focusing light in a bianisotropic slab with negatively refracting materials. Journal of Physics, 2013, 25, pp.135901.

Contact : B Gralak and S Guenneau