Concepts avancés de métamatériaux pour l'électromagnétisme et la photonique

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Ajouté le: 28/05/2014
Directeur : BUROKUR Shah Nawaz - shah-nawaz.burokur@u-psud.fr
Titre : Concepts avancés de métamatériaux pour l'électromagnétisme et la photonique
Thèmes : Électronique, opto-électronique, Nano-sciences, nanotechnologies
Laboratoires : IEF - Institut d'Electronique Fondamentale UMR 8622
Description :

L’avènement des métamatériaux (MM) a généré une intense activité de recherche sur l’étude de ces milieux optiques artificiels qui montrent des propriétés inhabituelles n’existant pas dans les matériaux naturels comme par exemple l’indice négatif ou la réalisation d’une cape d’invisibilité. Les activités de recherche du groupe CRIME (CRIstaux photoniques et MEtamatériaux) concernent l’étude et l’ingénierie des propriétés de ces milieux composites. En particulier nous explorons sur le plan théorique et expérimental la possibilité d’utilisation des MM pour des applications aux antennes et dispositifs micro-ondes et pour des applications d’optique guidée à des longueurs d’onde télécoms (λ=1.5µm).
L’étape suivante est de poursuivre l’exploration de cette approche en considérant des concepts avancés de MM afin d’obtenir des nouvelles fonctionnalités (MM accordables, unidirectionnels) ou améliorer significativement leur performances (MM à faibles pertes et grands facteurs de qualité des résonances).

Les objectifs de la thèse sont :
Sur le plan théorique et des modélisations il s’agit d’explorer des concepts avancés des métamatériaux basés sur l’utilisation des modes sombres, modes lents et de la modulation de gain/pertes.
Sur le plan expérimental cela concerne la réalisation technologique des MM en micro-ondes, et en optique en utilisant la salle blanche de l’IEF ainsi que leurs caractérisations expérimentales.

Le travail de thèse permettra d’acquérir des compétences dans la modélisation des MM en micro-ondes et optique, et aussi les techniques de fabrication dans le domaine des nanotechnologies (lithographie électronique, gravure plasma, techniques de dépôt,…), dans la caractérisation des composants d’optique intégrée.
Le candidat (la candidate) doit posséder des compétences dans le domaine de l’électromagnétisme et de la physique des dispositifs optoélectronique avec des aptitudes pour le travail expérimental et l’analyse théorique. Des connaissances en programmation et techniques numériques (Comsol, matlab) seront un plus.

Bibliographie :
1. S. N. Burokur et al, “Symmetry breaking in metallic cut wire pairs metamaterials for negative refractive index,” Appl. Phys. Lett. 94, 201111 (2009).
2. A. Dhouibi et al, “Z-shaped meta-atom for negative permittivity metamaterials,” Applied Physics A 106, 47-51 (2012).
3. Dhouibi et al, “Excitation of trapped modes from a metasurface composed of only Z-shaped meta-atoms, Appl. Phys. Lett. 103, 184103 (2013).
4. Lupu, et al, “Metal−dielectric metamaterials for guided wave silicon photonics,” Opt. Express 19, 24746−24761 (2011).
5. N. Dubrovina, et al, “Single metafilm effective medium behavior in optical domain: Maxwell-Garnett approximation and beyond,” Applied Physics A 109, 901-906 (2012).