Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Superfluorescence et superradiance dans un metamatériau.

par Christelle EVE - publié le

La superfluorescence et la superradiance sont des phénomènes proches l’un de l’autre qui relèvent de l’émission collective de lumière par un ensemble de N atomes. Elles se caractérisent par une diminution du temps de vie des atomes par un facteur inversement proportionnel au nombre d’atomes (t’=t0/N, où t0 est le temps de vie d’un atome unique excité, dans le vide) ainsi que par une intensité rayonnée proportionnelle au carré du nombre d’atomes(I’=N2 I0 où I0 est l’intensité
rayonnée par un atome). Cette émission collective est induite par les corrélations quantiques qui existent entre les atomes à l’état initial où tous les atomes sont supposés être dans leur état excité.

On appelle « superradiance » la désexcitation collective des atomes tandis que la superfluorescence décrit l’apparition de ces états corrélés.

L’objectif de ce stage consiste à modéliser les effets de superradiance et de superfluorescence pour des structures photoniques tels que des métamatériaux ou des métasurfaces. Les métamatériaux et les métasurfaces sont des hétérostructures nanostructurées à l’échelle nanométrique possédant des propriétés effectives inhabituelles telles que des indices de réfraction négatif ou des constantes diélectriques nulles. Ce stage cherchera à modéliser les effets de superfluorescence et de superradiance pour des atomes en interaction avec des métamatériaux et des métasurfaces. On cherchera à comprendre si les métamatériaux/métasurfaces peuvent modifier les effets de superradiance et favoriser l’apparition d’états corrélés.
On s’appuiera dans un premier temps sur des modèles semi-classiques ou approximatifs (tel que le hamiltonien de Dicke) avant de s’intéresser à des modèles plus réalistes. Il s’agit d’un stage théorique et numérique qui pourra éventuellement se poursuivre par une thèse au sein du Laboratoire Charles Coulomb. Le sujet de thèse sera en lien avec des expériences ayant lieu au laboratoire.

Encadrants :
Emmanuel Rousseau : emmanuel.rousseau@umontpellier.fr
Didier Felbacq : didier.felbacq@umontpellier.fr


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