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### Thèmes de Recherche Récents

**Milieux désordonnés et degrés de liberté spatio-temporels**

Le but de ce thème de recherche est de tirer profit de la complexité d’un milieu de propagation afin de réaliser de l’imagerie ou de la focalisation à l’aide d’ondes acoustique, de micro-ondes ou de lumière. Pour ce faire je m’appuie sur mes connaissances sur la propagation des ondes à large spectre dans les milieux complexes et très diffusants en exploitant les notions de cohérences spatiale et temporelle des champs multiplement diffusés.

**Lentilles résonantes à métamatériaux : imagerie et focalisation sub-longueur d’onde à partir du champ lointain**

Le but de ce projet est de construire des milieux grâce auxquels il est possible de battre la limite de la diffraction à l’aide de micro-ondes, d’ondes acoustiques ou optiques. Dans ce cadre, j’utilise des métamatériaux de taille finie, qui sont « éclairés » par des ondes à large bande passante. En utilisant des méthodes qui traitent toutes les fréquences propres du système de façon cohérente telles que le retournement temporel, on peut alors focaliser spatialement et temporellement des ondes en dessous de la limite de la diffraction.

**Métamatériaux, cristaux photoniques et phononiques, guidage et contrôle d’ondes à des échelles sub-longueur d’onde**

Ce travail est réalisé dans le cadre de la thèse de Nadège Kaïna, que je co-dirige avec Mathias Fink. Nous avons montré par le passé que certains métamatériaux, même si ils sont organisés à une échelle très sub-longueur d’onde, peuvent être régis uniquement par des phénomènes d’interférence : leur cellules ne présentent aucun couplage champ proche. Ceci permet de modifier localement ces métamatériaux afin de réaliser cavités, guide d’onde, etc, à l’instar de ce qui est couramment réalisé dans le domaine des cristaux photonique. Ici, en revanche, on peut contrôler les ondes sur des dimensions bien plus petites que la longueur d’onde. Le but de ce projet est d’étudier en détails les possibilités offertes par cette idée.

**Contrôle cohérent du front d’onde optique et retournement temporel optique**

Le but de ce sujet de recherche est d’utiliser des modulateurs spatiaux de lumière pour mesurer la matrice de diffusion de milieux complexe. Nous avons déjà montré, avec Sylvain Gigan, qu’il est possible de mesurer la matrice de transmission optique d’un milieu opaque. Je cherche maintenant à exploiter la matrice de rétro-diffusion de ces systèmes, ainsi qu’à aller vers des approches à large bande passante.

**Retournement temporel d’ondes optiques**

Ici je cherche à utiliser des modulateurs optiques de type Mach Zehnder afin de réaliser des expériences de retournement temporel en optique grâce à une modulation d’enveloppe complexe. L’idée est ici de m’appuyer sur mes résultats de thèse obtenus dans le domaine des micro-ondes et de transposer les concepts étudiés au domaine de l’optique. On peut ainsi utiliser du matériel radiofréquence afin de contrôler spatialement et temporellement des ondes aux fréquences et longueurs d’onde optiques.

**Télécommunications ultra large bande passante par retournement temporel électromagnétique**

Ce travail fait suite à ma thèse et se place dans le cadre d’une collaboration avec l’équipe de Gaïs El-Zein à l’IETR de Rennes. Il vise à démontrer le potentiel du retournement temporel dans les télécommunications ultra large bande passante.

**Contrôle cohérent du front d’onde, diffraction et plasmons de surface**

Ce projet est réalisé à l’aide de l’outil numérique ainsi que théoriquement. Il vise à étudier l’effet du contrôle cohérent du front d’onde sur la génération de plasmons de surface notamment à l’aide de fente, défauts ponctuels, trous et bosses sur ou dans des films de métaux nobles. En utilisant des fronts d’onde adaptés, on peut grandement améliorer la génération, la focalisation et en général l’exploitation des plasmons de surface. De même, une collaboration est en cours avec Guy Bartal (Technion, Haïfa, Israël) dans le cadre d’un financement de 2 ans obtenu auprès du ministère des affaires étrangères Français et du ministère de la science Israélien. Ce projet a pour but la super-focalisation en optique dans des multi-couches métal/diélectrique.

**Diffuseurs résonants et diffusion multiple**

L’un des buts de ce travail vise à démontrer le parallèle entre le phénomène de transmission extraordinaire de la lumière dans un film percé de trou, et la réflexion obtenue au travers d’un milieu très dilué et périodique de diffuseurs résonants. Une collaboration informelle est en cours également avec Hui Cao, Yale University, afin d’étudier la possibilité de réaliser des absorbants parfait large bande, en utilisant des diffuseurs résonants.

**Réseaux de diffraction sub-longueur d’onde**

Ce travail, qui est en cours, est réalisé à l’aide de l’outil numérique, théoriquement et expérimentalement dans le cadre de la thèse de Matthieu Dupré, que je co-dirige avec Mathias Fink. Il vise à étudier des systèmes composés de réseaux de diffraction sub-longueur d’onde couplés à des cavités électromagnétiques, régulières ou chaotiques. Des expériences préliminaires ont montré le bien fondé des idées. Deux directions principales sont étudiées ; la première vise à réaliser des antennes directives ou isotropes d’un genre nouveau (champ lointain), la deuxième concerne le champ proche, et vise à battre la limite de la diffraction en utilisant des techniques large bande comme le retournement temporel.

**Antennes micro-structurées pour la communication**

Ces études sont réalisées avec J de Rosny. Nous travaillons théoriquement et expérimentalement à de nouvelles antennes mimo compactes. Pour ce faire nous nous appuyons sur nos connaissances sur les milieux localement résonants de type métamatériaux. Ces travaux sont réalisés dans le cadre du contrat de collaboration avec Time Reversal Communications.

### Collaborations

- Mathias Fink : nombreux sujets.

- Alexandre Aubry et Claude Boccara : optique en milieux complexes, contrôle du front d’onde optique.

- Julien de Rosny : antennas MIMO, métamatériaux, approches théoriques sur le retournement temporel

- Patrick Sebbah : ondes élastiques dans les plaques, milieux résonants

### Encadrement d’étudiants

- Nadège Kaïna (2012-2015).

- Matthieu Dupré (2012-2015).

- Fabrice Lemoult (2008-2011). Thèse soutenue avec mention excellent et félicitations du jury en 2011, maintenant MdC ESPCI ParisTech.

- Sébastien Popoff (2008-2011), 50% supervision (avec Sylvain Gigan). Thèse soutenue avec mention excellent et félicitations du jury en 2011, en ce moment en postdoc à Yale, groupe de Hui Cao.

7 stagiaires master et License.

### Financements

**ANR JCJC Sphocya (2013-2015) – 210k€.**

“Cristaux photoniques sub-longueur d’onde et applications”.

Un recrutement de postdoc pour 2 ans est ouvert sur ce sujet.

**Bourse France/Israel (2012-2013) – 80k€.**

“Artificial nano-materials for super-resolution applications”. Projet en collaboration avec Pr. Guy Bartal, Technion, Israel.

**Time reversal Communications (2008-present) – 40k€/year.**

“Antennes multiples compactes pour les télécommunications MIMO”. avec Julien de Rosny.