Abstrait
Le phosphure de gallium (GaP) offre des perspectives uniques pour la nanophotonique non linéaire et quantique grâce à sa large gamme de transparence optique, sa susceptibilité non linéaire du second ordre élevée et la possibilité d'ajuster la réponse non linéaire par un choix judicieux de l'orientation cristalline. Cependant, la disponibilité de couches minces monocristallines de GaP sur des substrats à faible indice, généralement requises pour les métasurfaces diélectriques non linéaires, est limitée. Nous avons conçu et réalisé expérimentalement des métasurfaces monolithiques en GaP pour une génération de second harmonique (GSH) améliorée et modulable. Ces métasurfaces ont été fabriquées à partir de plaquettes de GaP (110) massives par lithographie par faisceau d'électrons et un procédé de gravure plasma à couplage inductif optimisé, sans masque dur. Les mesures de GSH ont révélé une efficacité de conversion proche infrarouge vers visible élevée, atteignant 10⁻⁵, comparable aux valeurs typiques des métasurfaces à couches minces à base de semi-conducteurs III-V. De plus, grâce à l'imagerie non linéaire du plan focal arrière, nous avons montré qu'une fraction significative du second harmonique était émise à l'ordre de diffraction zéro le long de l'axe optique. Nos résultats démontrent que les métasurfaces monolithiques en GaP constituent une alternative simple et largement accessible aux dispositifs à couches minces pour de nombreuses applications en nanophotonique non linéaire.
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