Détection non-linéaire basée sur la génération de seconde harmonique dans des réseaux d’antennes plasmoniques

L'optique non linéaire, apparue avec l'invention du laser, est devenue un des fondements des technologies modernes de l'information, affichage et éclairage. Parmi les différents phénomènes non linéaires, la génération de seconde harmonique GSH trouve des applications variées, comme en imagerie biomédicale et détection. Bien que traditionnellement limitée aux matériaux non centrosymétriques, la SHG peut être amplifiée dans des nanostructures métalliques, comme l’or, notamment grâce à leur capacité à localiser et intensifier le champ électromagnétique. Cette thèse explore l'utilisation de la SHG dans des réseaux organisés d'antennes plasmoniques à des fins de détection, en combinant simulation numérique, caractérisation expérimentale et conception optimisée de nano-antennes. Dans un premier temps, les paramètres géométriques des antennes et de leur agencement au sein du réseau sont optimisés afin de maximiser l'extraction de signal SH, et transitivement le rapport signal sur bruit de la mesure. La performance des réseaux est ensuite évaluée lors d'expériences réfractométriques, lors desquelles l'intensité et la direction de l'émission est observée. Après l'usage de réseaux rectangulaires, une configuration apériodique est conçue afin de contrôler la diffraction de la GSH. Les limites de détection obtenues sont compétitives avec la littérature existante, tant pour celles calculées depuis les variations d'intensité que des changements angulaires de l'émission. Enfin, un premier essai de détection moléculaire est effectué.