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Modélisation

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  • Personnel concerné :
    • Chercheurs permanents : Julien Cardin, Christian Dufour.
    • Chercheur invité : Vladimir Khomenkov.
  • Projects : ANR PNANO DAPHNES (2009-2012),
    • ANR Blanc SHAMAN (2010-2012)),
    • Interreg IVA – MEET (2012-2015),
    • Labex EMC3 – ASAP (2012-2015),
    • Project Emergent SOLAIRE (2012-2014),
    • ANR Blanc GENESE (2014-2017).

Cette thématique lancée en 2009 à l’initiative des projets DAPHNES et SHAMAN ANR a pour objectif de développer des outils de compréhension, de gestion et d’optimisation de la propagation de la lumière dans des systèmes pour applications photoniques, photovoltaïques et / ou plasmoniques.
Un nouvel algorithme basé sur les équations différentielles auxiliaires (ADE) et la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) a été développé dans l’équipe NIMPH du CIMAP.
Cette méthode permet de calculer la propagation des champs électromagnétiques dans une structure décrite par sa distribution spatiale d’indice de réfraction. Il permet de décrire en 3 dimensions les populations en régime permanent de tous les niveaux électroniques.
A partir de cette description, il est possible d’estimer la distribution des gains bruts dans la structure étudiée. Nous avons significativement amélioré la vitesse de convergence de notre algorithme par rapport à la méthode ADE-FDTD classique en divisant la boucle principale ADE-FDTD en deux boucles couplées l’une traitant les phénomènes rapides (propagation proprement dite)et l’autre les phénomènes plus lents (évolutions temporelles des populations de niveaux électroniques). Cet algorithme est stable et applicable à une large gamme de matériaux de gain optique décrits par des durées de vie allant de 1 ps à quelques ms.modèle.

À l’aide d’une approche d’équations différentielles auxiliaires et de l’algorithme classique de différences finies (ADE-FDTD), nous avons étudié le régime stationnaire des populations de ions de terres rares et de nanograins de silicium dans un guide d’ondes.
Le guide d’ondes dopé Nd3+ a montré un gain brut plus élevé par unité de longueur à 1064 nm (jusqu’à 30 dB / cm) que celui avec une couche active dopée Er3+ à 1532 nm (jusqu’à 2 dB / cm).
Compte tenu des pertes de expérimentales, nous avons démontré qu’un gain net positif significatif ne peut être obtenu qu’avec le guide d’onde dopé Nd3+
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Dans le cadre du projet ANR [SHAMAN-> art338 # SHAMAN], nous avons réalisé les études théoriques de nanoparticules métalliques (NPs) incorporées dans une matrice hôte de silice amorphe irradiée par irradiation rapide d’ions lourds.
La réponse électromagnétique de NP d’or a été étudiée de manière analytique et numérique par plusieurs méthodes. La réponse en champ proche des nanoparticules a été déterminée grâce à l’analyse par spectrométrie de perte d’énergie électronique à l’échelle du nanomètre (EELS) pour différents types d’objets. Nous avons confirmé la distribution en champ proche et l’identification des modes LSPR des nanoparticules grâce à un code de calcul (ADE-FDTD) que nous avons développé et adapté.

Top pumping Ex
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