Optical microlenses and nanoantennas

par Alexis Devilez

Thèse de doctorat en Optics and photonics

Sous la direction de Brian Stout.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 3 .

  • Titre traduit

    Microlentilles et nanoantennes optiques


  • Résumé

    Cette thèse étudie les interactions de la lumière avec des particules de taille mierométrique et nanométrique. Les particules sont des composants optiques s'inscrivant dans un besoin de miniaturisation des systèmes optiques. Deux grands types de particules sont distingués dans ce manuscrit. D'une part, les particules diélectriques de taille mierométriques permettent de focaliser la lumière de manière analogue aux lentilles conventionnelles. Nous avons démontre que lorsque cette même bille est éclairée par un faisceau préalablement focalisé, une interférence destructive permet de réduire significativement le volume focal dans toutes les directions de l'espace. Il est important de noter que de telles performances n'avaient été réalisées qu'à l'aide de structures complexes de type métalliques ou de cristaux photoniques. Un second type de particules connaissant un regain d'intérêt en optique sont les particules métalliques qui supportent des résonances plasmoniques dans le domaine optique. Ces résonances produisent d'intenses champs électromagnétiques au voisinage de particules nanométriques, plus petites que la longueur d'onde optique. De fortes interactions entre plasmons localisés permettent également un contrôle de la position du point focal à des échelles bien inférieures à la longueur d'onde optique incidente. Du fait des dimensions de l'ordre du nanomètre des volumes de focalisation de ces « nanolentilles », il devient possible d'interagir directement avec un émetteur unique placé dans le voisinage de la particule comme une molécule fluorescente ou une boite quantique. La particule permet d'augmenter et de réorienter le signal émis par l'émetteur dans son voisinage. La particule joue ainsi le rôle de « nanoantenne » permettant de coupler une onde propagative à un état localisé de la matière et réciproquement


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This thesis studies the interactions of light with particles of micrometric and nanometric size. The particles are optical components as part of a need for miniaturization of optical systems. Two major types of particles are distinguished in this manuscript. On the one hand, the micrometer-sized dielectric particles can focus light in a manner similar to conventional lenses. We have shown that when this particle is illuminated by a previously focused beam, destructive interferences significantly produce a small focal volume dimension in all directions in space. It is important to note that such performances had been achieved only by using complex structures like metal or photonic crystals. Metallic particles have also raised a great interest since they support plasmonic resonances in the optical domain. These resonances produce intense electromagnetic fields in the vicinity ofnanopartieles, smaller than the optical wavelength. Strong interactions between localized plasmons can also enable the control of the focal position at scales well below the optical wavelength incident. Given the scale of the nanometer focal volumes of these "nanolenses, it becomes possible to interact directly with a single emitter placed in the vicinity of the particle such as a fluorescent molecule or a quantum dot. The particle can increase and redirect the signal from the emitter located in its vicinity. The particle plays thus the role of "nanoantenna" for coupling propagative waves to localized states of matter and vice versa.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (129 p .)
  • Annexes : Bibliogr. p. 121-129

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  • Cote : 200072481

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  • Cote : 2010AIX30058
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