CRISTAUX PHOTONIQUES

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Les cristaux photoniques sont des nanostructures périodiques de matériaux qui ont sur la propagation des photons les mêmes effets que les cristaux usuels ont sur celle des électrons : certaines longueurs d'onde peuvent se propager tandis que d'autres non. Selon que la périodicité existe le long d'un, de deux ou de trois axes, on qualifie le cristal d'uni-, de bi- ou de tridimensionnel. L'opale est le plus connu des cristaux photoniques naturels. La recherche dans ce domaine est extrêmement active depuis une vingtaine d'années, et les applications industrielles potentielles sont nombreuses. Un des avantages principaux de ces structures est leur capacité à contrôler la lumière sans perte d'intensité. Les progrès ont été rapides dans le domaine des cristaux uni- et bidimensionnels mais les difficultés de fabrication de structures tridimensionnelles sont considérables. En 2010, trois chercheurs japonais de l'université de Kyōto sont parvenus à réaliser deux types de guide d'onde permettant de contrôler la propagation d'un faisceau infrarouge à l'intérieur d'un cristal photonique. Ils ont ensuite réussi à connecter deux de ces guides d'onde pour réaliser une structure en L capable de faire tourner de 90 degrés ce faisceau de lumière. Ce résultat n'est qu'un exemple des recherches visant à un contrôle complet des caractéristiques lumineuses à une échelle inférieure au micromètre. Ainsi, en mars 2010, une autre équipe japonaise a annoncé dans la revue de la Société américaine de physique la réalisation d'un dispositif permettant un couplage optomécanique très élevé ; constitué de deux couches de cristaux photoniques séparées par une lame d'air, il réagit à l'exposition à un faisceau laser par un déplacement des deux galettes photocristallines, grâce à l'excitation intermédiaire d'une résonance optique. Ces progrès pourraient être cruciaux pour le développement de l'optoélectronique.

—  Bernard PIRE

Écrit par :

  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, « CRISTAUX PHOTONIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 juillet 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/cristaux-photoniques/