Photonique topologique

Le groupe projet « Photonique Topologique » vise à concevoir et réaliser des structures permettant d’observer des effets topologiques en photoniques.

D’abord découvert pour les électrons dans la matière condensée, le domaine des isolants topologiques s’est récemment élargi aux systèmes photoniques avec les matériaux optiques. Les métasurfaces photoniques offrent une plate-forme polyvalente et puissante pour explorer les propriétés topologiques « à la demande » grâce à leur ingénierie de symétrie, fournissant ainsi des moyens de tester les modèles théoriques de l’état solide à l’aide d’analogues photoniques. De plus, combinée au possible gain et aux pertes dans les matériaux optiques, la photonique topologique ouvre la voie à la physique non hermitienne pour laquelle des effets exotiques de symétrie de temps de parité sont attendus. Les concepts topologiques appliqués à la photonique promettent également la réalisation de dispositifs robustes aux changements environnementaux et aux imperfections technologiques, conduisant à une communication sans rétrodiffusion et à des lasers monomodes robustes.

Approches/Axes

Deux approches, basés sur des moyens technologiques différents, sont envisagées :

La topologie non hermitienne dans des metasurfaces diélectriques ou métalliques

le développement et la démonstration expérimentale de l’ingénierie de bandes « à la demande » de ces structures, de bandes ultra-plates aux cônes de Dirac – deux diagrammes de bandes clés de la physique topologique.
Lydie Ferrier, Hai-Son Nguyen

Les effets topologiques d’objets en graphène photonique

développement des procédés technologiques pour la fabrication de tubes et bi-couches de graphène photonique pour l’observation expérimentale d’états de bords et de transitions topologiques. Travailler dans les longueurs d’onde optiques (visible à l’IR) permet d’observer des effets topologiques qui n’ont été que prédits théoriquement, mais non démontrés en raison de difficultés expérimentales de manipulation des nano-objets de la physique des solides tels que les nanotubes de carbone simple.
Ségolène Callard, Alexandre Danescu, Jean-Louis Leclerq

Projets

Pholding, ToRe (IDEX Breakthrough)

Personnes impliquées

  • Coordinateur : Lydie Ferrier
  • Membres permanents : Hai-Son Nguyen, Ségolène Callard, Alexandre Danescu, Jean-Louis Leclerq
  • Membres non permanents : Rémi Briche (PhD), Paul Bouteyre (Post-doc)
photonique topologique

(a). Metasurface métallique avec un état localisé. (b) Tube photonique et bi-couche de graphene photonique. (c) Démonstration expérimentale de l’inversion de bandes et émergence de points exceptionnels dans une métasurface tout diélectrique

INL CNRS