Thèse Métasurfaces Magnéto-Plasmoniques Non-Réciproques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Electrical, Optical, Bio-physics and Engineering
Laboratoire de recherche : Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies
Direction de la thèse : Béatrice DAGENS ORCID 0000000271930745
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-05T23:59:59

Les technologies basées sur la nanophotonique constituent un atout majeur pour développer de nouvelles interfaces homme-machine (IHM) pour la mobilité ou la sécurité des personnes. Des systèmes optiques de différentes natures peuvent jouer un rôle prépondérant pour améliorer les systèmes d'affichages à disposition d'un utilisateur. Parmi les éléments optiques d'intérêt, une lame contrôlant la transmission ou la réflexion de certaines longueurs d'onde de manière non-réciproque peut enrichir les possibilités d'architecture de ces systèmes, par exemple pour masquer une source de lumière ou un champ de visualisation. Dans ce contexte, nous nous intéresserons aux métasurfaces magnéto-plasmoniques qui peuvent fonctionnaliser une lame transparente pour rendre ses propriétés de transmission non-réciproques pour certaines longueurs d'onde. Le travail de thèse inclura les aspects modélisation et conception numérique, fabrication et caractérisation des dispositifs non-réciproques.

Une transmission non-réciproque nécessite de briser la symétrie temporelle et spatiale du système optique considéré. Différents principes physiques peuvent être exploités pour briser la symétrie temporelle d'une métasurface, tels que l'optique non-linéaire, les structures à variation temporelle ou les effets magnéto-optiques [Tri24]. Par ailleurs, les systèmes optiques souffrent d'une limitation majeure liée aux phénomènes de diffraction qui se produisent dès que des dimensions sont de l'ordre de la longueur d'onde. Un moyen de dépasser cette limite de diffraction consiste à utiliser des structures plasmoniques pour concentrer la lumière dans les volumes sub-longueur d'onde grâce aux plasmons de surface [Bar03]. Combinés à un matériau magnéto-optique (MO), les structures plasmoniques permettent également d'exalter l'effet MO. Dans ce contexte, les métasurfaces magnéto-plasmoniques semblent présenter une solution pertinente pour réaliser une lame à transmission non-réciproque.

L'objectif de la thèse est de démontrer numériquement et expérimentalement un dispositif planaire passe-bande non réciproque, constitué de métasurfaces magnéto-plasmoniques: cette structure permettra la transmission d'une à trois longueurs d'onde dans une direction, qui seront bloquées dans la direction de transmission opposée. La thèse inclura la conception, la fabrication et la caractérisation du dispositif non-réciproque.

La première partie de la thèse sera consacrée à la conception numérique de structures, par FDTD ou FEM (logiciels commerciaux). Puis les structures conçues seront fabriquées en collaboration avec les ingénieurs de la salle blanche du C2N. Et enfin les dispositifs seront caractérisés sur un banc de réflectométrie angulo spectrale disponible dans l'équipe.

La ou le candidat(e) devra avoir de bonnes connaissances en électromagnétisme, des bases en modélisation et un goût pour le travail expérimental et technologique.