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Mots-clés

cristal photonique métamatériau indice optique lentille cape d'invisibilité diélectrique émission spontanée métal bande interdite lame à faces parallèles

Des cristaux photoniques aux métamatériaux

Boris Gralak

Institut Fresnel, Marseille

Catherine Simand

Conférence du département de physique de l'École Normale Supérieure de Lyon, le 25 février 2009

26/08/2009

Résumé

Présentation d'un nouveau type de matériaux à base de cristaux photoniques, structures périodiques diélectriques sans absorption qui présentent des bandes de fréquences interdites à la propagation de la lumière (ou gap) et peuvent dans certaines conditions se comporter comme des matériaux d'indice optique inférieur à celui du vide, voire négatif. Applications : lentille parfaite et cape d'invisibilité.


Une conférence de Boris Gralak, chercheur à l'Institut Fresnel, à Marseille, dans l'équipe CLARTE (Contrôle de la Lumière et Analyse du Rayonnement : Traitement Électromagnétique).

Résumé de la conférence :

Les cristaux photoniques sont des structures périodiques diélectriques sans absorption qui présentent des bandes de fréquences interdites à la propagation de la lumière (ou gap). Ces structures, analogues aux semi-conducteurs de la physique du solide, ont été introduites en 1987 par Eli Yablonovitch dans le but de contrôler l'émission spontanée de photons. Rapidement, la communauté scientifique a remarqué que ces cristaux photoniques présentaient en dehors du gap une relation de dispersion « riche ». Ainsi, dans certaines conditions, les cristaux photoniques peuvent se comporter comme des matériaux d'indice optique inférieur à celui du vide, voire négatif. Dans ces conditions, ils se comportent comme des métamatériaux, c'est-à-dire des structures composites présentant des propriétés extraordinaires qui n'existent pas à l'état naturel. Portés par des applications potentielles révolutionnaires, les cristaux photoniques, plus ou moins englobés dans la notion de métamatériaux, sont un sujet de recherche très dynamique.

Après cette introduction, les différents types de métamatériaux fabriqués ou envisagés théoriquement sont présentés, ainsi que leurs propriétés. En parallèle, certaines de leurs applications potentielles sont détaillées, en particulier la lentille parfaite et les capes d'invisibilité optique et acoustique imaginées par John Pendry.

La conférence :

Remarque : le tout début de la conférence n'a pas pu être enregistré. Veuillez nous excuser pour la gêne occasionnée.

Pour voir en ligne le film de la conférence, synchronisé avec les diapositives et le plan de la conférence : « Des cristaux photoniques aux métamatériaux » (durée : 1h 02min).