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Scientific reports: Double-accordabilité de la résonance d’une cavité optique par une nano-antenne fibrée

Double-accordabilité de la résonance d’une cavité optique par une nano-antenne fibrée

Double-accordabilité de la résonance d’une cavité optique par une nano-antenne fibrée

Des chercheurs de l’institut Femto-ST (CNRS/UFC/UTBM/ENSMM)1 viennent de proposer un nouveau concept permettant de contrôler finement la fréquence de résonance d’une cavité électromagnétique. Une accordabilité totale permettant d’augmenter ou de diminuer la longueur d’onde de résonance (LR) est obtenue, pour la première fois, en couplant la cavité avec un seul et unique élément. Ce résultat ouvre la voie au contrôle post-production des propriétés de résonance de nano-cavités optiques et représente une étape importante pour la maîtrise de l’émission des sources optiques intégrées. Ces travaux sont publiés le 08 décembre 2015 dans la revue Scientific reports (groupe Nature) et sont soutenus par le Laboratoire d’excellence ACTION.

L’idée proposée par l’équipe Nano-Optique du département d’optique de Femto-ST repose sur l’exploitation des propriétés de couplage d’une cavité optique avec un élément extérieur pouvant induire simultanément un dipôle électrique et un dipôle magnétique. Le contrôle de l’amplitude de chacun des dipôles à travers la distance qui sépare les deux éléments en regard est à l’origine du double contrôle : une LR déplacée vers le rouge si l’effet électrique est majoritaire et vers le bleu dans le cas d’un effet magnétique prépondérant. Cette hypothèse a été validée à travers une étude théorique complète d’une configuration associant une cavité à cristaux photoniques (CP) à une nano-antenne métallique à ouverture papillon fibrée (NOPF). Même si leur LR a été adaptée, ces deux éléments se comportent comme deux résonateurs ayant des propriétés de résonance assez contrastées : un grand volume de mode associé à un grand facteur de qualité pour le CP et un très faible volume modal accompagné d’une résonance de faible qualité pour la NOPF. Ceci assure un couplage faible et garantit la persistance d’une résonance au sein de l’ensemble.

 

 

Schémas (a et b) des 2 résonateurs ainsi que leurs réponses spectrales propres (c). Résonance en fonction de la distance « d » de couplage (e) où un redshift ou un bleushift de la LR a lieu si d>45nm ou d<45nm respectivement. (f) Distributions de l’intensité électrique à la résonance où l’on voit clairement son extension (1) ou sa compression (2) en comparaison avec cas non-couplé (3).

 

© F. I. Baida, Institut Femto-ST/UBFC

 

Bibliographie

Double-way spectral tunability for the control of optical nanocavity resonance.
F. I. Baida et T. Grosjean, Scientific Reports, 5, 17907, 08/12/2015 (http://www.nature.com/articles/srep17907)

 

Contacts

Chercheur UBFC
Fadi I. Baida l T 03 81 66 64 21 l mail : fadi.baida@femto-st.fr

Chercheur CNRS
T. Grosjean l T 03 81 66 64 17 l mail : thierry.grosjean@univ-fcomte.fr

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