Métasurfaces plasmoniques de symétrie cyclique
Des chercheurs et des ingénieurs du Département de physique de l’Université EWHA (Séoul, Corée) et du CINaM (Aix-Marseille Univ, CNRS) ont réalisé une étude systématique de l’interaction des faisceaux de lumière tourbillonnaires avec des métasurfaces plasmoniques de symétrie cyclique. Ces résultats sont publiés dans la revue Nanophotonics datée de juin 2020.
Un faisceau de lumière peut être décrit par son spin et son moment orbital. L’état de spin représente la polarisation circulaire, qui peut être gauche ou droite ou mélange de deux, tandis que le moment orbital intrinsèque décrit les états tourbillonnaires des phases des fronts d’onde. L’interaction entre le spin et le moment orbital de la lumière dans des métasurfaces permet de contrôler et de séparer dans l’espace les faisceaux tourbillonnaires ayant des moments orbitaux choisis en fonction de la symétrie des métasurfaces.
Les métasurfaces concentriques ont été conçues par les chercheurs de l’Université EWHA. Les métasurfaces sont organisées sous une forme d’un composant optique ultra mince dont la structuration est faite à une échelle inférieure à la longueur d’onde de la lumière utilisée. Les structures ont été réalisées et mises au point au CINaM, sur la plate-forme de micro et nanofabrication Planète, en structurant par lithographie par faisceau d’électrons une couche mince d’or déposée sur un substrat de verre.
Toutes les métasurfaces ont été étudiées par microscopie électronique à balayage (MEB) afin de confirmer le succès des étapes de nanofabrication. La figure montre les images MEB typiques des parties centrales des métasurfaces de symétrie C_1h – C_6h fabriquées au CINaM.
La taille de chaque nano-objet a été mesurée à partir d’images MEB prises à une faible tension d’accélération (inférieure à 3 kV) afin de réduire la charge de l’échantillon.
De nombreux dispositifs optiques utilisent la polarisation et le moment orbital de la lumière. Le contrôle du moment orbital de la lumière est ainsi à l’origine de plusieurs applications prometteuses allant des pinces optiques aux communications optiques. L’approche développée dans ce travail offre des avantages significatifs pour de nombreuses applications telles que des dispositifs miniatures de communication, des analyseurs de faisceau tourbillonnaire, des capteurs chimiques et biologiques. Cette étude contribue également à la compréhension des interactions entre les moments angulaires de la lumière dans les métasurfaces.
Pour plus de détails, veuillez consulter le texte intégral de l’article :
Yeon Ui Lee, Igor Ozerov, Frédéric Bedu, Ji Su Kim, Frédéric Fages, Jeon Weon Wu, Optical spin-dependent beam separation in cyclic group symmetric metasurface. Nanophotonics, 2020. ⟨10.1515/nanoph-2020-0160⟩