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International audience; The use of phase masks is necessary for wavefront coding and these are often based on optical path differences. However, the optical dispersion constrains the resulting device to operate within a restricted spectral bandwidth. Here we propose to remove this constraint thanks to sub-wavelength structuration of the surface. The use of spatial and spectral co-localization properties of these structures allows the production of various spectrally exclusive phase masks on the same area. In this letter, we demonstrate both theoretically and experimentally a component able to locally and independently modify the Point Spread Function (PSF). The realized sample modifies independently the PSF in two spectral bands of interest.; L'utilisation de masques de phase est nécessaire pour le codage du front d'onde, et ceux-ci sont souvent basés sur les différences de chemin optique. Cependant, la dispersion optique contraint le dispositif résultant à fonctionner dans une largeur de bande spectrale restreinte. Nous proposons ici de supprimer cette contrainte grâce à une structuration de la surface par des motifs sub-longueurs d'onde. L'utilisation des propriétés de co-localisation spatiale et spectrale de ces nanostructures permet la production de divers masques de phase spectralement exclusifs sur la même surface. Dans ce papier, nous démontrons à la fois théoriquement et expérimentalement une composante capable de modifier localement et indépendamment la fonction d'étalement des points (PSF). L'échantillon réalisé modifie indépendamment la PSF dans deux bandes spectrales d'intérêt.

International audience; In the wake of the control of light at the sub-wavelength scale by nanoresonators, metasurfaces allowing strong field exaltations are an attractive platform to enhance nonlinear processes. Recently, high efficiency second harmonic and difference frequency generations were demonstrated in metasurfaces that generate a nonlinear polarization normal to the surface. Here, we introduce a mode matched resonator that is able to produce this particular nonlinear polarization in a layer of gallium arsenide associated with a gold metasurface. The nonlinear conversion mechanism is described as a two-step process in which efficiency is shown to yield a good colocalization and a strong enhancement of the pump fields, as well as a high extraction efficiency of the generated field. This mode-matched metasurface is able to reach a difference frequency generation (DFG) efficiency of 10−2W/W2. This opens a new paradigm where alternative nonlinear materials could be reintroduced in metasurfaces and yields even higher efficiency than high effective χ(2) structures.; Dans le sillage du contrôle de la lumière à l'échelle sub-longueur d'onde par les nanorésonateurs, les métasurfaces permettant de fortes exaltations de champ sont une plateforme attrayante pour améliorer les processus non-linéaires. Récemment, des fortes efficacités pour la génération de seconde harmonique et de différence de fréquence ont été démontrées dans des métasurfaces qui génèrent une polarisation non linéaire normale à la surface. Nous présentons ici un résonateur avec accords de modes qui est capable de produire cette polarisation non linéaire particulière dans une couche d'arséniure de gallium associée avec une métasurface en or. Le mécanisme de conversion non linéaire est décrit comme un mécanisme à deux étapes dont l'efficacité est démontrée par une bonne colocalisation et une forte exaltation des champs pompes, ainsi qu'une grande efficacité d'extraction du champ généré.Cette métasurface adaptée au mode est capable d'atteindre une efficacité de génération de différence de fréquences (DFG) de 10-2 W/W². Cela ouvre un nouveau paradigme où des matériaux non linéaires alternatifs pourraient être réintroduits dans les métasurfaces, et donner un rendement encore plus élevé que des structures avec un χ(2) élevé.

International audience; In the wake of the control of light at the sub-wavelength scale by nanoresonators, metasurfaces allowing strong field exaltations are an attractive platform to enhance nonlinear processes. Recently, high efficiency second harmonic and difference frequency generations were demonstrated in metasurfaces that generate a nonlinear polarization normal to the surface. Here, we introduce a mode matched resonator that is able to produce this particular nonlinear polarization in a layer of gallium arsenide associated with a gold metasurface. The nonlinear conversion mechanism is described as a two-step process in which efficiency is shown to yield a good colocalization and a strong enhancement of the pump fields, as well as a high extraction efficiency of the generated field. This mode-matched metasurface is able to reach a difference frequency generation (DFG) efficiency of 10−2W/W2. This opens a new paradigm where alternative nonlinear materials could be reintroduced in metasurfaces and yields even higher efficiency than high effective χ(2) structures.; Dans le sillage du contrôle de la lumière à l'échelle sub-longueur d'onde par les nanorésonateurs, les métasurfaces permettant de fortes exaltations de champ sont une plateforme attrayante pour améliorer les processus non-linéaires. Récemment, des fortes efficacités pour la génération de seconde harmonique et de différence de fréquence ont été démontrées dans des métasurfaces qui génèrent une polarisation non linéaire normale à la surface. Nous présentons ici un résonateur avec accords de modes qui est capable de produire cette polarisation non linéaire particulière dans une couche d'arséniure de gallium associée avec une métasurface en or. Le mécanisme de conversion non linéaire est décrit comme un mécanisme à deux étapes dont l'efficacité est démontrée par une bonne colocalisation et une forte exaltation des champs pompes, ainsi qu'une grande efficacité d'extraction du champ généré.Cette métasurface adaptée au mode est capable d'atteindre une efficacité de génération de différence de fréquences (DFG) de 10-2 W/W². Cela ouvre un nouveau paradigme où des matériaux non linéaires alternatifs pourraient être réintroduits dans les métasurfaces, et donner un rendement encore plus élevé que des structures avec un χ(2) élevé.

International audience; Nanostructures exhibiting high electric field enhancement are very appealing for infrared spectroscopic applications. The optical Helmholtz resonator presents very high enhancement factors within hot volumes. Nevertheless, its nanofabrication is rather challenging and has hindered its practical use. Here, we introduce and study, both theoretically and experimentally , a simplified nanostructure that supports an Helmholtz-like resonance with the expected high electric field enhancement. This resonator is then applied to the SEIRA detection of 2,4-dinitrotoluene, leading to reflectivity changes up to 15% at λ = 6.6 µm.

International audience; A low-cost THz→IR converter based on a printed metasurface is fabricated. The converter is a thin membrane which absorbs the terahertz radiation at a single frequency using a grating of antennas, and converts it into thermal IR radiation. Here, we demonstrate THz imaging at 96 GHz using an IR camera equipped with the converter. The membrane can be upgraded to convert simultaneously multiple frequencies thus giving a possible path for terahertz multispectral imaging using an IR camera.

The patterning of matter at a sub-wavelength scale allows the design of nanoantennas that will be able to modify the optical response (reflectivity, absorption) of a surface with a texturing thickness of less than one hundredth of the wavelength. These nano-antennas can also enhance light-matter interactions in their near-field neighbourhood. A structure composed of a metal-insulator-metal stack will be the seat of Fabry-Perot, guided modes or optical Helmholtz resonances. They can be used to shape the spectral response of a surface in absorption and infrared emission, with a spatial modulation at the wavelength scale. These effects can be used in various devices such as infrared sources, thermal or non-linear wavelength converters or to enhance the infrared signature of molecules., La structuration de la matière à une échelle sub-longueur d'onde permet la conception de nanoantennes qui vont être capables de modifier la réponse optique (réflectivité, absorption) d'une surface avec une texturation d'une épaisseur inférieure au centième de la longueur d'onde. Ces nano-antennes peuvent aussi exalter les interactions lumière-matière dans leur voisinage champ proche. Une structure composée d'un empilement métal-isolant-métal va être le siège de résonances de type Fabry-Perot, de modes guidés ou de Helmholtz optique. Elles peuvent être mises à profit pour sculpter la réponse spectrale d'une surface en absorption et en émission infrarouge, avec une modulation spatiale de l'ordre de la longueur d'onde. Ces effets peuvent être utilisés dans des dispositifs de sources infrarouges, de convertisseurs thermiques ou non linéaires de longueurs d'onde ou bien pour exalter la signature infrarouge de molécules.

International audience

International audience; Les nanoantennes métalliques permettent de manipuler la lumière, et en particulier de contrôler son absorption. D'après la loi de Kirchhoff, l'émissivité est égale à l'absorptivité, et des nanoantennes peuvent devenir des sources de lumière fonctionnant par émission thermique. L'originalité de ces sources est d'avoir des propriétés qui s'écartent de celles du corps noir idéal décrit par la loi de Planck. Dans cet exposé, je montrerai qu'il est possible de développer une métasurface à base d'ensemble de nanoantennes métal-isolant-métal, où chaque antenne a des dimensions petites devant la longueur d'onde, et va se comporter comme un émetteur à une polarisation et une longueur d'onde donnée, indépendant des antennes voisines. Il est ainsi possible d'obtenir un contrôle spatial, spectral et en polarisation de la lumière, et d'encoder des images. D'autres concepts de nanoantennes seront présentés, comme le résonateur de Helmholtz optique, qui permettent de contrôler la finesse spectrale de l'émission thermique ou le taux de réjection.