optics-photonics

name	optics-photonics
description	Compétence en optique et photonique suivie sur arXiv sous physics.optics. Couvre l'optique physique et géométrique, les lasers, la photonique intégrée, les fibres optiques, l'optique non-linéaire, les capteurs, les métamatériaux, l'imagerie computationnelle et l'optique quantique.
category	research

Optique et Photonique — arXiv

Présentation

Ce skill couvre l'ensemble des domaines de l'optique et de la photonique, en suivant les publications sur arXiv dans la catégorie physics.optics ainsi que les revues majeures du domaine (Optica, Optics Express, Optics Letters, Journal of Lightwave Technology, Nature Photonics, Photonics Research). Il constitue une ressource de veille et de référence pour la recherche en optique moderne, des fondamentaux aux applications de pointe.

Domaines Couverts

1. Optique Physique

• Interférence — interféromètres (Michelson, Mach-Zehnder, Fabry-Pérot, Sagnac), interférence à ondes multiples, cohérence temporelle et spatiale, fonction de cohérence.
• Diffraction — diffraction de Fraunhofer et Fresnel, diffraction par une fente/réseau, théorie scalaire de la diffraction, diffraction aux limites (Bessel beams, Airy beams).
• Polarisation — états de polarisation (linéaire, circulaire, elliptique), matrice de Jones et de Mueller, biréfringence, activité optique, polarimétrie.

2. Optique Géométrique

• Lois de Snell-Descartes, réflexion et réfraction.
• Optique paraxiale, matrices ABCD, systèmes centrés.
• Aberrations (sphérique, chromatique, coma, astigmatisme, distorsion).
• Conception de lentilles et miroirs, optique adaptative.

3. Lasers

• Lasers à fibre — lasers à fibre dopée (Yb, Er, Tm), fibre laser haute puissance, lasers à verrouillage de mode, amplificateurs à fibre (EDFA).
• Lasers à semi-conducteur — diodes laser, VCSEL, lasers à cascade quantique (QCL), lasers à points quantiques.
• Lasers femtosecondes — lasers Ti:Saphir, oscillateurs femtosecondes, amplification chirped-pulse (CPA), génération d'impulsions attosecondes.
• Lasers CO₂ — lasers à gaz CO₂, applications industrielles et médicales.

4. Photonique

• Guides d'onde — théorie des modes guidés, guides plans, guides rubans, guides à saut d'indice et à gradient d'indice.
• Circuits photoniques intégrés (PIC) — composants passifs (splitters, MMIs, coupleurs directionnels, réseaux de Bragg), composants actifs (modulateurs, photodétecteurs, lasers intégrés).
• Microrésonateurs — micro-anneaux (micro-ring resonators), micro-disques, micro-toroïdes, résonateurs à cristaux photoniques, résonateurs en spire (whispering-gallery mode).
• VCSEL — Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, réseaux de VCSEL, applications en communication optique et capteurs.

5. Fibre Optique

• Fibres monomodes (SMF) — LP01 mode, dispersion chromatique, dispersion de mode de polarisation (PMD), atténuation.
• Fibres multimodes (MMF) — modes LP, dispersion intermodale, fibres à gradient d'indice.
• Amplificateurs — EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier), Raman amplifiers, SOA (Semiconductor Optical Amplifier).
• Fibres à compensation de dispersion (DCF) — principes, conception, utilisation dans les systèmes de transmission longue distance.
• Multiplexage en longueur d'onde (WDM) — DWDM, CWDM, réseau de multiplexage/démultiplexage, ROADM, réseau optique maillé.
• Systèmes de transmission — formats de modulation (OOK, DPSK, QPSK, QAM), cohérent, Nyquist-WDM, systèmes à espacement serré, fibre non-linéaire dans les transmissions.
• LiFi et communications optiques en espace libre (FSO).

6. Optique Non-Linéaire

• Génération de seconde harmonique (SHG) — accord de phase, quasi-accord de phase (QPM), cristaux non-linéaires (PPLN, BBO, KTP).
• Effet Kerr optique — automodulation de phase (SPM), modulation de phase croisée (XPM), auto-focalisation.
• Solitons optiques — solitons temporels en fibre, solitons spatiaux, solitons de cavité (Kerr frequency combs), solitons dans les microrésonateurs.
• Mélange à quatre ondes (Four-Wave Mixing) — dégénéré et non-dégénéré, conversion de fréquence, génération de peignes de fréquence.
• Effets paramétriques — amplification paramétrique optique (OPA), oscillateur paramétrique optique (OPO).
• Non-linéarités d'ordre supérieur (third-harmonic, high-harmonic generation).

7. Optique Intégrée

• Silicium Photonique (SiPh) — guides Si/SiN, modulateurs Si (MZI, ring), photodétecteurs Ge-on-Si, procédés CMOS pour la photonique.
• Photonique InP — lasers intégrés InP, amplificateurs, modulateurs, PIC actifs.
• LiNbO₃ (Niobate de Lithium) — modulateurs electro-optiques, guides d'onde LiNbO₃, TFLN (thin-film lithium niobate).
• Nitrure de silicium (Si₃N₄ / SiN) — guides à faible perte, peignes de fréquence Kerr, circuits photoniques SiN, applications en sensing et metrology.
• Plates-formes hybrides — hétéro-intégration III-V/Si, bonding, transfert de couches.

8. Capteurs Optiques

• Réseaux de Bragg sur fibre (FBG) — capteurs de température, déformation, pression, interrogation par décalage spectral.
• Résonance plasmonique de surface (SPR) — SPR conventionnel, SPR localisé (LSPR), biocapteurs SPR, fibres SPR, SPR imaging.
• LiDAR — Time-of-Flight, FMCW LiDAR, LiDAR à balayage, flash LiDAR, LiDAR à photon unique (SPAD), LiDAR sur silicium photonique.
• Tomographie par cohérence optique (OCT) — OCT temporel (TD-OCT), OCT spectral (SD-OCT), OCT à source balayée (SS-OCT), OCT angiographie.
• Gyroscopes optiques — gyroscopes à fibre (FOG), gyroscopes à anneau laser (RLG).
• Capteurs à microrésonateurs — ring resonators sensors, micro-disques pour biodétection.

9. Métamatériaux et Plasmonique

• Métamatériaux — indice négatif, lentilles parfaites, invisibilité (transformation optics), métasurfaces, métamatériaux hyperboliques, métamatériaux accordables.
• Plasmonique — plasmons de surface (SPP), nano-antennes plasmoniques, guides plasmoniques, plasmonique active, plasmonique pour la biodétection.
• Métasurfaces — lointain (metalenses), hologrammes, contrôle de front d'onde, multiplexage de modes.
• Matériaux 2D pour la photonique — graphène, TMDC, hétérostructures 2D pour l'optoélectronique.

10. Imagerie Computationnelle

• Microscopie computationnelle — microscopic à structure illuminée (SIM), microscopic à modulation de phase, Fourier ptychography.
• Imagerie à travers des milieux diffusants — speckle correlation, wavefront shaping, memory effect.
• Holographie numérique — reconstruction numérique, imagerie sans objectif, holographie en ligne.
• Ghost imaging — imagerie fantôme computationnelle, corrélation de photons.
• Super-résolution — STED, STORM/PALM, MINFLUX, super-résolution computationnelle.
• Imagerie multispectrale et hyperspectrale.

11. Optique Quantique

• États non-classiques de la lumière — états comprimés (squeezed states), états nombre (Fock), états NOON, états intriqués.
• Sources de photons uniques — émetteurs quantiques (boîtes quantiques, centres NV, défauts 2D), SPDC (parametric down-conversion), SFWM pour photons uniques.
• Circuits photoniques quantiques — guides d'onde quantiques, interféromètres quantiques, portes logiques photoniques, boson sampling.
• Détection quantique — interférométrie quantique, métrologie au-delà de la limite quantique standard.
• Communication quantique — QKD (BB84, CV-QKD, MDI-QKD), répéteurs quantiques, réseaux quantiques.
• Mémoires quantiques optiques — EIT, DLCZ, mémoires à atomes froids, mémoires à cristaux dopés.

Revues et Sources Clés

Revue	Éditeur	Facteur d'Impact (approx.)	Spécialité
Nature Photonics	Nature	~39	Photonique de pointe, percées
Optica	Optica (OSA)	~11	Optique fondamentale et appliquée
Light: Science & Applications	Nature/CIOMP	~20	Optique interdisciplinaire
Photonics Research	Optica	~7	Recherche photonique
Optics Express	Optica	~3.8	Optique rapide, open-access
Optics Letters	Optica	~3.9	Lettres de recherche
Journal of Lightwave Technology	IEEE/OSA	~4.3	Fibre et communications
Laser & Photonics Reviews	Wiley	~11	Lasers et photonique
Advanced Photonics	SPIE	~13	Photonique avancée
APL Photonics	AIP	~5.5	Photonique appliquée
Optics & Laser Technology	Elsevier	~4.6	Technologie laser
IEEE Photonics Technology Letters	IEEE	~2.5	Lettres photoniques
Nanophotonics	De Gruyter	~8.4	Nanophotonique
ACS Photonics	ACS	~7.3	Photonique chimique/matériaux
Quantum Science and Technology	IOP	~6.4	Optique quantique

Autres Sources de Veille

• SPIE Digital Library — conférences SPIE (OPTO, LASE, Photonics West).
• IEEE Xplore — conférences OFC, CLEO, IPC.
• Optica Publishing Group — portail Optica (ex-OSA).
• OSA Continuum / Journal of the Optical Society of America A&B.
• Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO) — conférence annuelle majeure.
• Optical Fiber Communication Conference (OFC) — communications optiques.
• European Conference on Optical Communication (ECOC).
• arXiv physics.optics — preprints.

Catégories arXiv

• physics.optics — catégorie principale pour l'optique et la photonique.
• physics.app-ph — physique appliquée (dispositifs photoniques).
• quant-ph — optique quantique, information quantique optique.
• physics.atom-ph — optique atomique, interactions atome-photon.
• cond-mat.mes-hall — plasmonique, métamatériaux, nanophotonique.
• physics.ins-det — instrumentation optique, capteurs.
• physics.flu-dyn — optique des milieux diffusants, propagation.
• cs.IT — communications optiques, codage.

Articles Clés (Sélection)

Optique Non-Linéaire et Solitons

• "The optical Kerr effect and self-focusing" (Shen, 1975)
• "Optical solitons in fibers" (Mollenauer et al., AT&T Bell Labs, 1980)
• "Temporal solitons in optical microresonators" (Herr et al., Nature Photonics 2014)
• "Dissipative Kerr solitons in optical microresonators" (Kippenberg et al., Science 2018)
• "Microresonator-based optical frequency combs" (Kippenberg et al., Science 2011)

Photonique Intégrée et SiPh

• "Silicon photonics" (Soref, IEEE JSTQE 2006)
• "High-performance silicon photonic circuits" (Thomson et al., Nature Photonics 2016)
• "Thin-film lithium niobate photonics" (Bowers et al., Nanophotonics 2020)
• "Silicon nitride in photonics" (Blumenthal et al., Proc. IEEE 2018)
• "Heterogeneous silicon photonics" (Roelkens et al., Laser Photonics Rev. 2020)

Lasers et Amplificateurs

• "Erbium-doped fiber amplifiers" (Desurvire et al., IEEE JLT 1994)
• "Femtosecond laser pulses" (Fork et al., Optics Letters 1987)
• "High-power fiber lasers" (Richardson et al., Science 2010)
• "Quantum cascade lasers" (Faist et al., Science 1994)
• "VCSEL progress and applications" (Koyama, JLT 2006)

Fibre Optique et Communications

• "Capacity trends and limits of optical communication networks" (Essiambre et al., Proc. IEEE 2012)
• "Coherent optical communication" (Kikuchi, Springer 2016)
• "Space-division multiplexing in optical fibres" (Richardson et al., Nature Photonics 2013)
• "Nonlinear effects in fibers" (Agrawal, Academic Press — ouvrage de référence)
• "WDM transmission systems" (Mukherjee, Optical Networks — Springer)

Métamatériaux et Plasmonique

• "Negative refraction makes a perfect lens" (Pendry, PRL 2000)
• "Controlling electromagnetic fields" (Pendry et al., Science 2006)
• "Plasmonics for biosensing" (Homola, Chemical Reviews 2008)
• "Metalenses at visible wavelengths" (Capasso et al., Science 2016)
• "Hyperbolic metamaterials" (Poddubny et al., Nature Photonics 2013)

Capteurs et Imagerie

• "Fiber Bragg grating sensors" (Kersey et al., JLT 1997)
• "Optical coherence tomography" (Huang et al., Science 1991)
• "LiDAR: principles and applications" (Weitkamp, Springer 2005)
• "Fourier ptychographic microscopy" (Zheng et al., Nature Photonics 2013)
• "Wavefront shaping in complex media" (Mosk et al., Nature Photonics 2012)

Optique Quantique

• "Quantum cryptography with entangled photons" (Ekert, PRL 1991)
• "Generation of squeezed states" (Slusher et al., PRL 1985)
• "Boson sampling on a photonic chip" (Politi et al., Science 2008)
• "Quantum optical memories" (Lvovsky et al., Nature Photonics 2009)
• "Photonic quantum information processing" (O'Brien, Science 2007)

Ouvrages de Référence

• B. E. A. Saleh, M. C. Teich — Fundamentals of Photonics (Wiley, 3e éd.)
• G. P. Agrawal — Fiber-Optic Communications Systems (Wiley, 5e éd.)
• G. P. Agrawal — Nonlinear Fiber Optics (Academic Press, 6e éd.)
• H. Kogelnik — Theory of Optical Waveguides (Springer)
• R. W. Boyd — Nonlinear Optics (Academic Press, 4e éd.)
• A. Yariv, P. Yeh — Photonics: Optical Electronics in Modern Communications (Oxford)
• D. Meschede — Optics, Light and Lasers (Wiley-VCH)
• J. Hecht — Understanding Fiber Optics (Laser Pioneer Publications)
• L. Novotny, B. Hecht — Principles of Nano-Optics (Cambridge)
• M. A. Nielsen, I. L. Chuang — Quantum Computation and Quantum Information (Cambridge)

Mots-Clés de Recherche (arXiv et Google Scholar)

physics.optics, integrated photonics, silicon photonics, nonlinear optics,
fiber optics, fiber lasers, femtosecond lasers, solitons, frequency combs,
lidar, OCT, FBG, SPR sensors, metasurfaces, plasmonics, quantum optics,
photonics, PIC, VCSEL, WDM, optical communication, thin-film lithium niobate,
SiN photonics, computational imaging, super-resolution, metamorphic photonics,
whispering-gallery modes, microresonators, Kerr comb, photonic quantum computing,
SPDC, squeezed light, photodetectors, modulators, optical switches

Conventions et Usage

• Ce skill est destiné à la veille, à la recherche bibliographique et à la rédaction scientifique dans le domaine de l'optique et de la photonique.
• Pour une recherche active sur arXiv, utiliser la catégorie physics.optics avec des mots-clés spécifiques.
• Les revues à privilégier pour une publication dépendent du sous-domaine : Nature Photonics pour les percées majeures, Optica pour la recherche fondamentale, Optics Express pour des résultats rapides, JLT pour les communications optiques.