​Un gaz ou un solide diélectrique éclairé avec un laser infrarouge à très haute intensité peut émettre des harmoniques laser d'ordre élevé grâce à un mécanisme d'optique non linéaire. L'éclairement intense (térawatt/cm²) nécessaire à la génération d'harmoniques est le plus souvent obtenu en jouant sur la brièveté des impulsions du laser excitateur (femtoseconde,10^-15 s).

Les chercheurs ont éclairé un cristal de ZnO avec un laser femtoseconde infrarouge (longueur d'onde 3,2 µm) de 21 watts et ont obtenu l'émission bleue de l'harmonique d'ordre sept à 0,457 µm. Ils ont renouvelé l'expérience avec un cristal dont la surface est « micro-structurée » par gravure d'un réseau de vingt-cinq cônes. Une émission bleue beaucoup plus intense est alors observée, issue des pointes des cônes. La génération d'harmonique est ainsi renforcée (gain de 10 à 30) pour les éclairements laser les plus « faibles » (<0,35 térawatts/cm²).

Que se passe-t-il ? Du fait de leur taille, des oscillations électroniques résonantes (plasmon) sont excitées au sein des pointes des micro-cônes, ce qui augmente le champ électrique et exalte l'effet non linéaire.

Grâce à ce résultat, la physique des champs forts devient plus accessible pour les puissances laser disponibles dans les laboratoires.

Ces travaux ont été réalisés avec des chercheurs de l'Institut des sciences photoniques (ICFO) de Barcelone et de l'Université de Hanovre (Allemagne).