Garantir l’authenticité d’un document d’identité est un enjeu majeur, pour lequel les pouvoirs publics et les imprimeurs de sécurité rivalisent d’ingéniosité en proposant des éléments de sécurité toujours plus sophistiqués. Cependant, les documents existants sont très souvent contrefaits, parfois même quelques mois après leur entrée en vigueur. Il est sans arrêt nécessaire de développer de nouvelles technologies qui permettent d’obtenir des effets visuels marquants, sécurisant les documents et permettant une authentification simple et rapide sans l’aide d’appareils annexes.Le multiplexage d’image par impression, qui consiste en l’encodage de plusieurs images sur un même support qui sont ensuite révélées sous différentes conditions d’éclairage et d’observation, est une technique prometteuse pour la sécurisation des documents. En effet, les images multiplexées sur le support sont complètement intriquées, de telle façon qu’il est impossible de falsifier l’une d’entre elles sans altérer toutes les autres de façon visible. Cependant, à l’heure actuelle, peu de technologies sont capables de produire des images multiplexées avec des caractéristiques (tailles, modes d’observation) compatibles avec une utilisation pour les documents d’identité.En irradiant des nanoparticules d’argent incluses dans une matrice mésoporeuse de dioxyde de titane avec un laser femtoseconde, l’équipe Nanoparticules du Laboratoire Hubert Curien a réalisé le multiplexage de trois images. La première image est observée en réflexion spéculaire, à l’œil nu, tandis que les deux autres nécessitent l’utilisation de polariseurs. Ce premier résultat a démontré que les couleurs et effets visuels produits par ces métasurfaces plasmoniques peuvent être utilisés pour multiplexer des images. Cependant, en l’absence de modèle permettant de prédire les couleurs obtenues à partir des paramètres lasers utilisés, la recherche des bons paramètres permettant le multiplexage est fastidieuse. De plus, le temps requis pour obtenir ces métasurfaces avec un laser femtoseconde est très long, ce qui rend ce procédé incompatible avec une application industrielle.Pour surmonter ces obstacles et permettre une future application aux documents d’identité, cette thèse se propose de mettre en place un procédé complet et automatisé, de la production des metasurfaces à la réalisation d’images multiplexées, en passant par la recherche des combinaisons de couleurs permettant le multiplexage. Pour accélérer les temps d’inscription, un montage laser utilisant un laser nanoseconde et une tête de scanner est mis en place. Pour surmonter l’absence de modèle prédictif, des milliers de métasurfaces sont produites en faisant varier de manière incrémentale les paramètres de commande du laser. Les couleurs de ces métasurfaces sont mesurées dans les différents modes d’éclairage et observation jugés intéressants pour le multiplexage. Une base de données est ainsi créée, liant chaque ensemble de paramètres laser aux couleurs produites dans chacun des modes. Divers algorithmes sont proposés et implémentés pour rechercher les métasurfaces produisant les combinaisons de couleurs nécessaires au multiplexage d’images dans cette base de données.Plusieurs démonstrateurs ont été produits, démontrant le multiplexage de deux à trois images, dans une grande variété de modes dont certains observables à l’œil nu sans outil supplémentaire. Il est possible d’afficher une des images multiplexées en vraies couleurs grâce à l’implémentation d’une technique de demi-ton, alors que les précédentes technologies étaient limitées à des palettes réduites de couleurs. Les vitesses d’inscriptions utilisées, grâce au laser nanoseconde, sont jusqu’à cinquante fois supérieures à celle obtenues avec le laser femtoseconde. Enfin, les différentes méthodes et algorithmes mis en place dans cette thèse sont directement applicable à d’autres technologies qui pourraient produire des effets visuels similaires.