Ce cours aborde les principes de la nano-optique, c'est-à-dire les moyens de contrôler la lumière à des échelles inférieures à sa longueur d'onde, en traitant des défis tant théoriques qu'expérimentaux. Une attention particulière est accordée à l'interaction lumière-matière, notamment au couplage fort entre la lumière et la matière.
Introduction (présentation générale, motivation, historique)
Focalisation de la lumière I (notions de base, spectre des ondes planes)
Focalisation de la lumière II (théorie vectorielle complète de la focalisation, rayons de Gauss)
Microscopie confocale, fonction d'étalement ponctuel, ingénierie focale, champ lointain,
Super-résolution : épuisement par émission stimulée, illumination structurée, illumination structurée non linéaire
Microscopie optique en champ proche
Principes fondamentaux de la détection d’émetteurs uniques I (principes fondamentaux, émetteurs quantiques)
Principes fondamentaux de la détection d’émetteurs uniques II (méthodes de mesure, statistiques des photons, photons indiscernables)
Plasmons I (plasmons de volume et de surface)
Plasmons II (plasmons de surface, excitation et optique 2D)
Plasmons III (plasmons filaires et plasmons de particules)
Antennes pour la lumière I (motivation, antennes RF, principes fondamentaux des antennes pour la lumière)
Émission de lumière dans les nano-environnements I (émission spontanée dans des environnements non homogènes, densité d’états, fonction de Green)
Émission de lumière dans les nano-environnements II (super-émetteur, réciprocité, formalisme de Greffet)
Cristaux photoniques, métamatériaux, métasurfaces I
Cristaux photoniques, métamatériaux, métasurfaces II
Théorie des modes couplés I (modèle mécanique, couplage fort)
Théorie des modes couplés II (modèle de Jaynes-Cummings, modèle de Tavis-Cummings)
Théorie des modes couplés III (dynamique non hermitienne et points exceptionnels)
Forces optiques I (tenseur de contrainte de Maxwell, pression de la lumière, pinces optiques)
Forces optiques II (nanomoteurs plasmoniques, microdrones)
Thèmes spécifiques I
Thèmes spécifiques II
Les étudiants seront prêts à se lancer à la pointe de la recherche en nano-optique et seront capables de lire, de comprendre et d'évaluer les publications récentes dans ce domaine.
Électrodynamique, théorie quantique fondamentale
Principes de nano-optique, 3e édition. Cambridge University Press, 2025
des cours magistraux et des fiches d'exercices à faire à la maison, que les étudiants devront commenter et présenter lors des cours pratiques.
Relevé de notes