Familiariser les élèves de M2 avec
(1) les elements fondamentaux de l’électromagnétisme des nanostructures (gaps, mileu effectif, ..) et avec
(2) les applications des nanostructures artificielles optiques, et enfin avec
(3) les combinaisons de ces structures optiques avec les structures de confinement électroniques de base (puits et boites quantiques), pour une interaction lumière-matière renforcée (effet Purcell, etc.)

La propagation des ondes dans les milieux périodiques est au cœur de nombreux problèmes en physique, à commencer par la propagation des électrons dans les cristaux. Ce cours porte sur le problème optique.

En particulier, nous traitons de la notion de modes de Bloch dans des matériaux optiques artificiels, c’est-à-dire des matériaux structurés à une échelle inférieure à la longueur d’onde de la lumière. Grâce aux récents développements des procédés de micro- et nanofabrication, ces matériaux sont actuellement en plein essor.

Par analogie avec les électrons, nous introduisons les notions de bande interdite photonique et de matériaux artificiels.
Ces derniers permettent en particulier de synthétiser de manière artificielle des matériaux possédant des propriétés optiques qui ne sont pas disponibles dans la nature.
Les notions théoriques tells la densité d’états (DOS),le “cône de lumière”, la lumière lente, etc., sont systématiquement illustrées par des applications issues de la littérature récente sur la nanophotonique, en particulier :
- les cristaux photoniques (1D et 2D),
- les métamatériaux
- l’optique diffractive.
Les notions d’interaction matière-lumière renforcée dans les nanostructures ou en fonction du confinement en général sont abordées : effet Purcell, extraction de la lumière, couplage fort. A Cette occasion, la physique de base du confinement électronique des nanostructures et leures méthodes d’élaboration sont rappelées dans leurs grands traits.

Le cours est également illustré par quatre travaux dirigés qui permettent d’approfondir certaines notions fondamentales comme :
- le ralentissement de la lumière en bord des bandes interdites photoniques.
- la réfraction negative, notion plus récente.

Niveau requis : Basses sur les ondes, la diffraction, le guidage, les semis conducteurs

Modalités d'évaluation : WRITTEN , partly based on papers see pedagogical ressources

Dernière mise à jour : Friday 19 November 2010