Metamaterials: from microwaves to the visible region

Dans un récent article, J.B. Pendry [J.B. Pendry, Negative refraction makes a perfect lens, Phys. Rev. Lett. 86 (2000) 3966-3969] a mentionné la possibilité d'élaborer des lentilles parfaites en utilisant une couche plane de matériau main gauche dont les permittivité et perméabilité relatives sont égales à −1. Dans sa démonstration, Pendry montre l'importance capitale des ondes évanescentes dans cette propriété, ces ondes subissant une amplification dans le matériau main gauche. Dans cet article, nous donnons d'abord une démonstration électromagnétique rigoureuse du résultat énoncé par Pendry. Nous relevons qu'en fait, l'expression intégrale du champ diverge dans une certaine région de l'espace. Cette remarque ne démontre évidemment pas que la lentille parfaite n'existe pas. Nous donnons donc une démontration théorique simple qu'un métamatériau possédant une permittivité et une perméabilité relatives égales à −1 ne peut exister, même à une seule fréquence. Toutefois, en prenant en compte la nature hétérogène d'un métamatériau, on peut montrer qu'un matériau capable de focaliser la lumière plus efficacement qu'un dispositif classique (mais non parfaitement) peut exister. Finalement, nous montrons qu'une couche planaire d'un cristal photonique diélectrique peut lui aussi focaliser la lumière, une propriété qui pourrait se révéler cruciale pour la construction de superlentilles dans les domaines visible et microonde. Pour citer cet article : D. Maystre et al., C. R. Physique 6 (2005).