Geoffroy LEROSEY

Geoffroy LEROSEY

Chargé de recherche au CNRS
Tél. : 01 80 96 30 65
Fax. : 01 80 96 33 55
Pièce : R45
Courriel : Geoffroy.Lerosey (arobase) espci.fr

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.

Publications

Multiple scattering limit in optical microscopy.
Badon, A., A. C. Boccara, G. Lerosey, M. Fink, and A. Aubry.
Optics Express 25, no. 23 (2017): 28914–28934.
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Crystalline Soda Can Metamaterial exhibiting Graphene-like Dispersion at subwavelength scale.
Yves, S., F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
Scientific Reports 7, no. 1 (2017).
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Slow waves in locally resonant metamaterials line defect waveguides.
Kaina, N., A. Causier, Y. Bourlier, M. Fink, T. Berthelot, and G. Lerosey.
Scientific Reports 7, no. 1 (2017).
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Subwavelength focusing and imaging from the far field using time reversal in subwavelength scaled resonant media.
Lemoult, F., M. Dupre, M. Fink, and G. Lerosey.
In International Conference on Transparent Optical Networks., 2017.
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Topological acoustic polaritons: Robust sound manipulation at the subwavelength scale.
Yves, S., R. Fleury, F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
New Journal of Physics 19, no. 7 (2017).
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Crystalline metamaterials for topological properties at subwavelength scales.
Yves, S., R. Fleury, T. Berthelot, M. Fink, F. Lemoult, and G. Lerosey.
Nature Communications 8 (2017).
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Smart optical coherence tomography for ultra-deep imaging through highly scattering media.
Badon, A., D. Li, G. Lerosey, A. C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
Science Advances 2, no. 11 (2016).
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Spatio-temporal imaging of light transport in highly scattering media under white light illumination.
Badon, A., D. Li, G. Lerosey, A. C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
Optica 3, no. 11 (2016): 1160–1166.
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Spatio-temporal imaging of light transport in strongly scattering media.
Badon, A., D. Li, G. Lerosey, C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
In 2016 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory, EMTS 2016, 272–275., 2016.
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Intensity-only measurement of partially uncontrollable transmission matrix: demonstration with wave-field shaping in a microwave cavity.
Del Hougne, P., B. Rajaei, L. Daudet, and G. Lerosey.
Optics Express 24, no. 16 (2016): 18631–18641.
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Spatiotemporal Wave Front Shaping in a Microwave Cavity.
Del Hougne, P., F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
Physical Review Letters 117, no. 13 (2016).
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Soda cans metamaterial: A subwavelength-scaled phononic crystal.
Lemoult, F., N. Kaina, M. Fink, and G. Lerosey.
Crystals 6, no. 7 (2016).
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Using subwavelength diffraction gratings to design open microwave cavities.
Dupre, M., M. Fink, and G. Lerosey.
In 2013 7th International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics, METAMATERIALS 2013, 133–135., 2013.
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Time reversal focusing and the diffraction limit.
Fink, M., J. De Rosny, G. Lerosey, and A. Tourin.
In Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi”, 155–177. Vol. 173., 2011.
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Exploiting spatiotemporal degrees of freedom for far-field subwavelength focusing using time reversal in fractals.
Dupré, M., F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics 93, no. 18 (2016).
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Negative refractive index and acoustic superlens from multiple scattering in single negative metamaterials.
Kaina, N., F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
Nature 525, no. 7567 (2015): 77–81.
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Symmetry issues in the hybridization of multi-mode waves with resonators: An example with Lamb waves metamaterial.
Rupin, M., P. Roux, G. Lerosey, and F. Lemoult.
Scientific Reports 5 (2015).
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Wave-Field Shaping in Cavities: Waves Trapped in a Box with Controllable Boundaries.
Dupré, M., P. Del Hougne, M. Fink, F. Lemoult, and G. Lerosey.
Physical Review Letters 115 (2015): 017701.
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Optical detection and imaging in complex media: How the memory effect can help overcome multiple scattering.
Badon, A., D. Li, G. Lerosey, A. C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
In CLEO: QELS – Fundamental Science, CLEO_QELS 2015, 1551p., 2015.
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Overcoming multiple scattering for detection and imaging in strongly scattering media.
Badon, A., D. Li, G. Lerosey, C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
In Adaptive Optics: Analysis, Methods and Systems, AO 2015, 289., 2015.
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Retrieving time-dependent Green's functions in optics with low-coherence interferometry.
Badon, A., G. Lerosey, A. C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
In CLEO: QELS – Fundamental Science, CLEO_QELS 2015, 1551p., 2015.
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Image transmission through a scattering medium: Inverse problem and sparsity-based imaging.
Gigan, S., S. M. Popoff, A. Liutkus, D. Martina, O. Katz, G. Chardon, R. Carminati, G. Lerosey, M. A. Fink., A. C. Boccara et al.
In 2014 13th Workshop on Information Optics, WIO 2014., 2014.
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Retrieving time-dependent green's functions in optics with low-coherence interferometry.
Badon, A., G. Lerosey, A. C. Boccara, M. Fink, and A. Aubry.
Physical Review Letters 114, no. 2 (2015).
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Time-driven superoscillations with negative refraction.
Dubois, M. A., E. Bossy, S. Enoch, S. Guenneau, G. Lerosey, and P. Sebbah.
Physical Review Letters 114, no. 1 (2015).
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Shaping complex microwave fields in reverberating media with binary tunable metasurfaces.
Kaina, N., M. Dupre, G. Lerosey, and M. Fink.
Scientific reports 4 (2014): 6693.
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Experimental Demonstration of Ordered and Disordered Multiresonant Metamaterials for Lamb Waves.
Rupin, M., F. Lemoult, G. Lerosey, and P. Roux.
Physical Review Letters 112, no. 23 (2014).
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Imaging with nature: compressive imaging using a multiply scattering medium.
Liutkus, A., D. Martina, S. Popoff, G. Chardon, O. Katz, G. Lerosey, S. Gigan, L. Daudet, and I. Carron.
Scientific reports 4 (2014): 5552.
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Using Subwavelength Diffraction Gratings to Design Open Electromagnetic Cavities.
Dupre, M., M. Fink, and G. Lerosey.
Physical Review Letters 112, no. 4 (2014).
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Composite media mixing Bragg and local resonances for highly attenuating and broad bandgaps.
Kaina, N., M. Fink, and G. Lerosey.
Scientific Reports 3 (2013).
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Ultra small mode volume defect cavities in spatially ordered and disordered metamaterials.
Kaina, N., F. Lemoult, M. Fink, and G. Lerosey.
Applied Physics Letters 102, no. 14 (2013).
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Acousto-optic imaging: Merging the best of two worlds.
Lerosey, G., and M. Fink.
Nature Photonics 7, no. 4 (2013): 265–267.
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Wave propagation control at the deep subwavelength scale in metamaterials.
Lemoult, F., N. Kaina, M. Fink, and G. Lerosey.
Nature Physics 9, no. 1 (2013): 55–60.
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Exploiting the time-reversal operator for adaptive optics, selective focusing and scattering pattern analysis.
Popoff, S. M., A. Aubry, G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
In 2012 Conference on Lasers and Electro-Optics, CLEO 2012., 2012.
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Dispersion in media containing resonant inclusions: Where does it come from?
Lemoult, F., M. Fink, and G. Lerosey.
In 2012 Conference on Lasers and Electro-Optics, CLEO 2012., 2012.
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Compact MIMO antenna arrays using metamaterial hybridization band gaps.
Lerosey, G., C. Leray, F. Lemoult, J. De Rosny, and A. Tourin.
In IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest), 774–777., 2012.
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Far field subwavelength imaging of magnetic patterns.
Ourir, A., G. Lerosey, F. Lemoult, M. Fink, and J. De Rosny.
Applied Physics Letters 101, no. 11 (2012).
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A polychromatic approach to far-field superlensing at visible wavelengths.
Lemoult, F., M. Fink, and G. Lerosey.
Nature Communications 3 (2012).
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Hybridization band gap based smart antennas: Deep subwavelength yet directional and strongly decoupled MIMO antennas.
Lerosey, G., C. Leray, F. Lemoult, J. De Rosny, A. Tourin, and M. Fink.
In Proceedings of 6th European Conference on Antennas and Propagation, EuCAP 2012, 2697–2701., 2012.
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Controlling waves in space and time for imaging and focusing in complex media.
Mosk, A. P., A. Lagendijk, G. Lerosey, and M. Fink.
Nature Photonics 6, no. 5 (2012): 283–292.
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Exploiting the time-reversal operator for adaptive optics, selective focusing, and scattering pattern analysis.
Popoff, S. M., A. Aubry, G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
Physical Review Letters 107, no. 26 (2011).
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Controlling light through optical disordered media: Transmission matrix approach.
Popoff, S. M., G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
New Journal of Physics 13 (2011).
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Time reversal in subwavelength-scaled resonant media: Beating the diffraction limit.
Lemoult, F., A. Ourir, J. De Rosny, A. Tourin, M. Fink, and G. Lerosey.
International Journal of Microwave Science and Technology (2011).
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Revisiting the wire medium: An ideal resonant metalens.
Lemoult, F., M. Fink, and G. Lerosey.
Waves in Random and Complex Media 21, no. 4 (2011): 591–613.
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Far-field sub-wavelength imaging and focusing using a wire medium based resonant metalens.
Lemoult, F., M. Fink, and G. Lerosey.
Waves in Random and Complex Media 21, no. 4 (2011): 614–627.
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Transmission matrix in optics: Taking advantage of transmission channels for image transmission in disordered materials.
Popoff, S. M., G. Lerosey, R. Carminati, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
In 2011 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and 12th European Quantum Electronics Conference, CLEO EUROPE/EQEC 2011., 2011.
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Acoustic resonators for far-field control of sound on a subwavelength scale.
Lemoult, F., M. Fink, and G. Lerosey.
Physical Review Letters 107, no. 6 (2011).
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Image transmission through an opaque material.
Popoff, S., G. Lerosey, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
Nature Communications 1, no. 6 (2010).
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Measuring and exploiting the transmission matrix in optics.
Popoff, S. M., G. Lerosey, R. Carminati, M. Fink, A. C. Boceara, and S. Gigan.
In Lasers and Electro-Optics/Quantum Electronics and Laser Science Conference: 2010 Laser Science to Photonic Applications, CLEO/QELS 2010., 2010.
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Theory of electromagnetic time-reversal mirrors.
De Rosny, J., G. Lerosey, and M. Fink.
IEEE Transactions on Antennas and Propagation 58, no. 10 (2010): 3139–3149.
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Resonant metalenses for breaking the diffraction barrier.
Lemoult, F., G. Lerosey, J. De Rosny, and M. Fink.
Physical Review Letters 104, no. 20 (2010).
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Experimental validation of time reversal ultra wide-band communication system for high data rates.
Naqvi, I. H., G. E. Zein, G. Lerosey, J. De Rosny, P. Besnier, A. Tourin, and M. Fink.
IET Microwaves, Antennas and Propagation 4, no. 5 (2010): 643–650.
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Nano-Optics: Yagi-Uda antenna shines bright.
Lerosey, G.
Nature Photonics 4, no. 5 (2010): 267–268.
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Nano-Optics: Yagi-Uda antenna shines bright.
Lerosey, G.
Nature Photonics (2010).
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Measuring the transmission matrix in optics: An approach to the study and control of light propagation in disordered media.
Popoff, S. M., G. Lerosey, R. Carminati, M. Fink, A. C. Boccara, and S. Gigan.
Physical Review Letters 104, no. 10 (2010).
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Manipulating Spatiotemporal Degrees of Freedom of Waves in Random Media.
Lemoult, F., G. Lerosey, J. De Rosny, and M. Fink.
Physical Review Letters 103, no. 17 (2009).
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Time-reversed waves and super-resolution.
Fink, M., J. de Rosny, G. Lerosey, and A. Tourin.
Comptes Rendus Physique 10, no. 5 (2009): 447–463.
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Subwavelength dynamic focusing in plasmonic nanostructures using time reversal.
Bartal, G., G. Lerosey, and X. Zhang.
Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics 79, no. 20 (2009).
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Controlling the phase and amplitude of plasmon sources at a subwavelength scale.
Lerosey, G., D. F. P. Pile, P. Mathieu, G. Bartel, and X. Zheng.
Nano Letters 9, no. 1 (2009): 327–331.
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Focusing beyond the diffraction limit with far-field time reversal.
Lerosey, G., J. De Rosny, A. Tourin, and M. Fink.
Science 315, no. 5815 (2007): 1120–1122.
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Time reversal telecommunications in complex environments.
Tourin, A., G. Lerosey, J. de Rosny, A. Derode, and M. Fink.
Comptes Rendus Physique 7, no. 7 (2006): 816–822.
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Time reversal of wideband microwaves.
Lerosey, G., J. De Rosny, A. Tourin, A. Derode, and M. Fink.
Applied Physics Letters 88, no. 15 (2006).
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Time reversal of electromagnetic waves and telecommunication.
Lerosey, G., J. De Rosny, A. Tourin, A. Derode, G. Montaldo, and M. Fink.
Radio Science 40, no. 6 (2005).
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Telecommunication in a disordered environment with iterative time reversal.
Montaldo, G., G. Lerosey, A. Derode, A. Tourin, J. de Rosny, and M. Fink.
Waves Random Media 14, no. 3 (2004): 287–302.
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Time reversal of electromagnetic waves.
Lerosey, G., J. De Rosny, A. Tourin, A. Derode, G. Montaldo, and M. Fink.
Physical Review Letters 92, no. 19 (2004): 193904–1.
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