Thèse soutenue

Génération de Second Harmonique de nanoparticules, jusqu'au contrôle d'une source unique

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Auteur / Autrice : Zacharie Behel
Direction : Pierre-François Brevet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 25/07/2022
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et d’Astrophysique (Lyon)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
Laboratoire : Institut Lumière Matière
Jury : Président / Présidente : Andrei Kabashin
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-François Brevet, Nathalie Destouches, Yannick Mugnier, Francesco Banfi, Anne-Laure Baudrion
Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Destouches, Yannick Mugnier

Résumé

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Au cours de ce travail, un dispositif tout optique permettant le contrôle actif d’un signal optique non linéaire en doublage de fréquence par un nanocristal unique de 45 nm de diamètre de Niobate de Lithium manipulé par une pince optique a été réalisé. Dans une première partie, les propriétés optiques non linéaires des nanocristaux de Niobate de Lithium, un matériau possédant une forte section efficace pour le processus de doublage de fréquence, ont été déterminées par la diffusion hyper Rayleigh en solution. D’autres nanoparticules hybrides composées d’un cœur de Niobate de Lithium recouvert d’or, et susceptibles d’être intégrées dans ce dispositif ultérieurement, ont été caractérisées de manière similaire. Un nanocristal unique de Niobate de Lithium a ensuite été piégé et manipulé dans une pince optique. Le contrôle en position du piège optique et par conséquent du nanocristal piégé a été mis en place afin de manipuler le nanocristal en le plaçant alternativement au foyer d’un faisceau laser femtoseconde pulsé et hors du faisceau. Ainsi, la modulation de l’émission harmonique en doublage de fréquence a été obtenue par manipulation de la position du nanocristal piégé, et donc par le faisceau de piégeage lui-même. En parallèle, des calculs théoriques portés au delà de l’approximation dipolaire électrique ont été effectués afin de mieux comprendre l’origine de la réponse en doublage de fréquence pour différents systèmes dont la réponse contient une contribution cohérente en plus de la réponse incohérente. En particulier, cette réponse au-delà de l’approximation dipolaire a été étendue aux contributions d’ordres supérieurs électrique et magnétique pour décrire la réponse chirale de nano-hélices plasmoniques.