Triangle de la physique

L'objectif de scinder le thème 7 en deux thèmes distincts « nanophotonique » et « Optique, lasers et biophotonique » est de permettre de :

• Renforcer un affichage thématique qui reflète la diversité des études actuellement menées
• D'augmenter la visibilité des travaux qui sont menés dans ces domaines
• Elargir le périmètre du Triangle de la physique en intégrant des équipes qui ne se reconnaissaient pas pleinement dans l'intitulé nanophotonique
• Mettre en avant explicitement un thème biophotonique, en complément avec les travaux menés àl'interface physique-biologie
• Afficher un engagement fort dans les domaines liés à l'énergie (photovoltaïque) et l'environnement (LIDAR...)
• Souligner l'importance des travaux dans les domaines de l'optique non linéaire, les lasers et capteurs.

Thème Nanophotonique

La nanophotonique concerne l'ensemble des activités photoniques pour lesquelles la dimension nanométrique est décisive dans la conception, la fabrication, l'analyse et les fonctionnalités des objets étudiés. Les travaux en nanophotonique tirent généralement partie de propriétés originales liées à la localisation, la quantification et le confinement du champ électromagnétique à des échelles sub-longueurs d'onde. Les objets habituellement étudiés en nanophotonique sont des objets uniques comme les molécules, les nanoparticules (nanofils, nanotubes) les boîtes quantiques de semi-conducteurs ainsi que leurs combinaisons, les matériaux structurés à des échelles sub-longueurs d'onde comme les métamatériaux, les nano-antennes, les cristaux photoniques et les structures plasmoniques.

La fabrication de structures pour la nanophotonique représente souvent un enjeu considérable qui nécessite des outils de nanotechnologie à l'état de l'art. Dans le cadre des études menées au sein du Triangle de la physique, les salles blanches du Laboratoire de Photonique et de Nanostructures, de l'Institut d'Electronique Fondamentale, de Thales-TRT en partenariat avec l'Institut d'Optique, de l'ENS-Cachan et du CEA Saclay disposent des moyens nécessaires pour la fabrication et la structuration des matériaux aux échelles nanométriques. Cette concentration de ressources technologiques constitue un atout au meilleur niveau pour soutenir les efforts dans le domaine. Ces outils de fabrication sont complétés par un ensemble d'outils de spectroscopie optique, de sources lasers, d'imagerie haute résolution et de caractérisations. Cet ensemble permet d'adresser des enjeux fondamentaux mais également des enjeux appliqués avec l'intégration de nanostructures photoniques dans des composants et des systèmes.

Le thème nanophotonique est complémentaire et parfois même à l'interface avec les travaux menés dans le thème « Optique, laser, et biophotonique » ainsi qu'avec le thème « cohérence et intrications quantiques : atomes, molécules et système mésoscopiques ». Des liens évidents sont également présents avec les axes transverses « instrumentation à ses limites », « théorie », et «fabrication et synthèse de nouveaux objets».

Thème Optique, Lasers et Biophotonique

Les activités du thème "Optique, Lasers et Biophotonique" s'adossent à une activité très forte de physique fondamentale existant dans le périmètre du triangle de la physique, concernant l'optique fondamentale, la physique et le développement des lasers, l'optique non-linéaire, etc... Elles s'orientent également vers les applications dans les domaines de la photonique, les télécommunications, l'information quantique, la biologie, l'imagerie, la défense (optronique, capteurs, senseurs), la spectroscopie, l'environnement (LIDAR), le spatial, la biologie, l'énergie (dispositifs photovoltaïques,...).

L'optique dans ce thème est considérée aussi bien comme un objet de recherche en elle-même que comme un moyen d'investigation d'autres objets issus de la physique ou d'autres sciences. Les objectifs de ce réseau sont de faire collaborer les différents acteurs de ces axes de recherche, de l'optique de base aux applications scientifiques et industrielles. De plus, de nombreux projets de ce thème se feront à l'interface avec d'autres thèmes ou axes du triangle de la physique comme ‘cohérence et intrication quantique', ‘matière hors d'équilibre', ‘pôle lumière extrême', ‘nanophotonique', ‘instrumentation à ses limites' et, bien entendu, la valorisation et la théorie. Enfin, il apparaît que les activités liant l'optique à la biologie sont devenues suffisamment omniprésentes dans les laboratoires du triangle de la physique pour que la biophotonique apparaisse en tant que telle dans le titre de ce thème.