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ENS Cachan - Institut d'Alembert

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MicroFab3D

Nous proposons de réaliser des micro-lasers réellement tri-dimensionnels par polymérisation à deux photons. Les matériaux seront élaborés au PPSM selon deux voies complémentaires. Celle développée par I. Leray suivant le modèle de la figure 1b consiste à modifier le colorant pour l'inclure dans une matrice polymère semi-organique. La partie inorganique, plus rigide, permet de limiter
considérablement les effets de déformation visibles sur la figure 1d où les parois des cubes deviennent concaves. Le résultat préliminaire de la figure 1c est d'ailleurs encourageant puisque la déformation reste moindre. La deuxième voie, explorée par l'équipe Clavier/Méallet, repose sur le colorant greffé de la figure 1a qui s'incorpore directement dans le processus de polymérisation. Le
colorant sera modifié pour déplacer sa bande d'absorption hors de la zone utilisée pour la 2PP (autour de 780 nm) afin d'éviter son blanchiment prématuré et d'améliorer l'efficacité de polymérisation.
Dans un deuxième temps, ces deux approches complémentaires pourront être rassemblées afin de bénéficier de leurs avantages spécifiques (rigidité de la matrice d'une part et flexibilité du colorant de l'autre).
Le développement du microscope dédié ainsi que la fabrication 2PP en tant que telle seront effectués dans le cadre des thèses de Clément Lafargue (LPQM) et Nina Sobeshuk (co-tutelle LPQM - St Petersbourg). Au-delà du choix du matériau, la qualité de gravure, notamment la verticalité des flancs, pourra être améliorée en optimisant le trajet du faisceau laser au travers de l'échantillon et en jouant sur le seuil 2PP. Les performances lasers seront ensuite contrôlées sur un banc de mesure dédié développé au LPQM.

L'obtention de micro-lasers 3D de formes contrôlées permettra de tester des prédictions de chaos ondulatoire dans des cavités diélectriques qui n'ont pour l'instant été étudiées qu'avec des cavités métalliques [De2002]. Il sera ainsi possible d'étendre les résultats obtenus au LPQM avec les cavités quasi 2D [Dj2011]. De plus, l'observation de l'émission en champ lointain et des spectres permettra de remonter à des propriétés intrinsèques de la diffraction par un dièdre diélectrique, problème qui reste encore ouvert [Ge2011].