Etude de propriétés optiques liées à la transmission de cristaux photoniques bidimensionnels PDF Download
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Author: Michae͏̈l Sarrazin
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Category :
Languages : fr
Pages : 217
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Book Description
Le travail présenté repose sur l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels et sur la mise en place des outils théoriques correspondants. La spécificité de notre travail repose sur deux aspects. Premièrement, nous avons eu recours à un programme général d'étude de multicouches, éventuellement rugueuses ou percées de trous, reposant sur une méthode de modes couplés et l'utilisation du formalisme de la matrice S. A partir de ce programme, nous avons cherché à obtenir un certain nombre de paramètres pertinents dans l'étude des systèmes optiques. Ces paramètres correspondent au calcul des coefficients de transmission et réflexion, dont on peut déduire les pertes en énergie. De plus, nous avons développé le calcul de cartes du champ proche et du champ dans le volume du système étudié, avec la possibilité, dans le cadre d'un problème de diffraction, de sélectionner certains ordres et certaines polarisations particulières. On peut y ajouter également la détermination, par l'étude directe des propriétés de la matrice S (entre autre de ses pôles), des modes propres du système étudié. Deuxièmement, le début de ce travail a coïncidé avec la publication en 1998 de résultats concernant l'étude expérimentale de cristaux photoniques bidimensionnels constitués d'une couche métallique percée de trous sublongueurs d'onde répartis selon un réseau à deux dimensions et déposée sur un substrat diélectrique. Aussi, nous avons tourné l'essentiel de notre travail vers l'analyse de ces expériences. Nous avons montré que, dans le cadre de ces expériences, la notion de modes propres associés à un système donné revêt un intérêt crucial. Plus particulièrement, nous avons soulevé l'importance de l'analyse des anomalies de Wood résonantes dans l'interprétation de ces expériences.
Author: Michae͏̈l Sarrazin
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Languages : fr
Pages : 217
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Le travail présenté repose sur l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels et sur la mise en place des outils théoriques correspondants. La spécificité de notre travail repose sur deux aspects. Premièrement, nous avons eu recours à un programme général d'étude de multicouches, éventuellement rugueuses ou percées de trous, reposant sur une méthode de modes couplés et l'utilisation du formalisme de la matrice S. A partir de ce programme, nous avons cherché à obtenir un certain nombre de paramètres pertinents dans l'étude des systèmes optiques. Ces paramètres correspondent au calcul des coefficients de transmission et réflexion, dont on peut déduire les pertes en énergie. De plus, nous avons développé le calcul de cartes du champ proche et du champ dans le volume du système étudié, avec la possibilité, dans le cadre d'un problème de diffraction, de sélectionner certains ordres et certaines polarisations particulières. On peut y ajouter également la détermination, par l'étude directe des propriétés de la matrice S (entre autre de ses pôles), des modes propres du système étudié. Deuxièmement, le début de ce travail a coïncidé avec la publication en 1998 de résultats concernant l'étude expérimentale de cristaux photoniques bidimensionnels constitués d'une couche métallique percée de trous sublongueurs d'onde répartis selon un réseau à deux dimensions et déposée sur un substrat diélectrique. Aussi, nous avons tourné l'essentiel de notre travail vers l'analyse de ces expériences. Nous avons montré que, dans le cadre de ces expériences, la notion de modes propres associés à un système donné revêt un intérêt crucial. Plus particulièrement, nous avons soulevé l'importance de l'analyse des anomalies de Wood résonantes dans l'interprétation de ces expériences.
Author: Barbara Wild
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Languages : fr
Pages : 119
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Book Description
Author: Dominique Labilloy
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 186
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Book Description
LES MATERIAUX A BANDE INTERDITE DE PHOTONS (BIPS) OU CRISTAUX PHOTONIQUES, SONT DES STRUCTURES, GENERALEMENT ARTIFICIELLES, DONT L'INDICE DIELECTRIQUE VARIE PERIODIQUEMENT. LORSQUE LE CONTRASTE D'INDICE EST FORT, ON PREDIT THEORIQUEMENT QU'ELLES DOIVENT EMPECHER LA PROPAGATION DE LA LUMIERE DANS TOUTES LES DIRECTIONS EN CREANT DES PLAGES SPECTRALES (LES BANDES INTERDITES) A DENSITE D'ETAT DE PHOTONS NULLE. NOUS AVONS ETUDIE LE COMPORTEMENT OPTIQUE DE CRISTAUX PHOTONIQUES BIDIMENSIONNELS GRAVES DANS DES HETEROSTRUCTURES SEMICONDUCTRICES GUIDANTES. L'ORIGINALITE CONSISTE A UTILISER LA PHOTOLUMINESCENCE DE BOITES OU PUITS QUANTIQUES COMME SOURCE LUMINEUSE INTERNE. CETTE TECHNIQUE A PERMIS D'EFFECTUER UNE CARACTERISATION COMPLETE DE CES OBJETS EN MESURANT QUANTITATIVEMENT LES COEFFICIENTS DE TRANSMISSION ET DE REFLEXION AINSI QUE LES PROPRIETES DE DIFFRACTION. AUX ZONES DE FAIBLE TRANSMISSION CORRESPONDENT DE FORTS COEFFICIENTS DE REFLEXION OU DE DIFFRACTION, CE QUI INDIQUE QUE L'ONDE RESTE GUIDEE LORS DE L'INTERACTION AVEC LES CRISTAUX ET CONFIRME LEUR FORT POTENTIEL POUR L'OPTIQUE INTEGREE. NOUS AVONS UTILISE CES REFLECTEURS POUR REALISER DES CAVITES, D'ABORD UNIDIMENSIONNELLES, QUI MONTRENT UNE BONNE FINESSE EN TRANSMISSION, CONFIRMANT QUE LES PERTES HORS DU PLAN DU GUIDE SONT FAIBLES. NOUS AVONS ENSUITE ETUDIE DES CAVITES TRIDIMENSIONNELLES DE FAIBLE VOLUME (5 M#3), SONDEES CETTE FOIS-CI A L'AIDE D'EMETTEURS INTERNES A LA CAVITE. L'APPARITION DE PICS ETROITS MONTRE QUE L'EFFET DE CONFINEMENT EST IMPORTANT ET LAISSE PRESAGER DE REELLES POTENTIALITES DE MODIFICATION DE L'EMISSION SPONTANEE.
Author: Antoine Salomon
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Languages : fr
Pages : 154
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Book Description
Analogues aux cristaux électroniques, les cristaux photoniques sont des matériaux diélectriques dont l'indice optique est modulé. Comme en électronique, où la variation périodique du potentiel structure la dispersion énergétique des électrons, cette modulation de 'l'indice structure la dispersion en énergie des photons. Il est alors possible de contrôler ces demiers en leurs interdisant des bandes de fréquences et certaines directions. De plus, de part leur forte intégration ainsi que leur compatibilité de fabrication avec la filière silicium, les Cristaux photonique en Silicium sur Isolant (SOI), disposent d'un fort potentiel pour la mise au point d'une future électro-photonique intégré sur silicium. Dans ce contexte, ce travail s'attache à l'étude de sources optiques à cristaux photoniques en SOI et plus particulièrement au couplage entre une source à cristal photonique bidimensionnel et un miroir de Bragg.Dans un premier temps nous nous intéressons aux aspects théoriques et technologiques des cristaux photoniques. Nous abordons les principes physiques de la structure de bande photonique afin de cerner les modes de fonctionnement ainsi que les propriétés des cristaux photoniques pour ensuite décrire ,les moyens de fabrication et de caractérisation optique. Dans un deuxième temps nous nous attaquons à l'étude de cristaux photoniques bidimensionnels pour l'extraction de lumière. Au cours de cette étape nous mettons en évidence que le couplage de désexcitations radiatives avec de modes optiques de cristaux photoniques permet de nettement améliorer l'extraction lumineuse. En exploitant des modes de cavités, des modes lents et une combinaison astucieuse des deux, nous présentons la mise au point de sources optiques à 1.1 [Mu]m. Ces résultats concordent avec les calculs par la, méthode des ondes planes des diagrammes de bande correspondant. Enfin nous étudions le couplage entre cristaux photoniques bidimensionnels et miroir de Bragg. Nous nous intéressons spécialement au rôle de la distance de couplage entre le miroir et le cristal sur les propriétés d'extraction et du facteur de qualité (Q). Après avoir développé un montage original permettant de moduler cette distance sur quelques micromètres, nous montrons que les deux quantités précédentes en sont des fonctions périodiques de période [Lambda]/2.Les résultats obtenus montrent aussi une augmentation de l'extraction lumineuse et du Q par rapport à ceux de cristal seul.Ces mesures expérimentales sont en adéquation avec de calculs FDTD bidimensionnel. Nous terminons cette étude par la présentation de premières structures associant un cristal photonique avec deux miroirs de Bragg.
Author: Emmanuel Centeno
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Languages : fr
Pages : 173
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Book Description
CE MEMOIRE EST CONSACRE A L'ETUDE DES PROPRIETES ELECTROMAGNETIQUES DES CRISTAUX PHOTONIQUES BIDIMENSIONNELS DE TAILLE FINIE. DANS UN PREMIER TEMPS, ON DEVELOPPE UNE THEORIE VECTORIELLE DE LA DIFFRACTION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES PAR UN ENSEMBLE DE CYLINDRES PARALLELES. CETTE THEORIE EST APPLIQUEE A L'ETUDE DES BANDES INTERDITES DANS LE CAS DE L'INCIDENCE CONIQUE AFIN D'ETABLIR LES CRITERES NECESSAIRES A L'OBTENTION DE BANDES INTERDITES TOTALES. DANS UN DEUXIEME TEMPS, ON S'INTERESSE A LA LOCALISATION DES ONDES DANS LES CRISTAUX PHOTONIQUES DOPES AUSSI BIEN DANS LE DOMAINE FREQUENTIEL QUE TEMPOREL. L'ANALYSE DU PHENOMENE D'OSCILLATIONS DE RABI PERMET DE DETERMINER LE COEFFICIENT DE COUPLAGE ENTRE LES MODES LOCALISES DANS LES CRISTAUX PHOTONIQUES DOUBLEMENT DOPES. ON ETUDIE ENSUITE L'INFLUENCE DES SYMETRIES DES CRISTAUX SUR LE RAYONNEMENT ET L'EXCITATION DES MODES LOCALISES PAR UN CHAMP INCIDENT. LA DETERMINATION DU COUPLAGE ENTRE LES MODES LOCALISES ET LE CHAMP INCIDENT PERMET D'OPTIMISER L'EXCITATION DES MODES DES CRISTAUX PHOTONIQUES DOPES. ENFIN, ON MODELISE DEUX COMPOSANTS OPTIQUES PERMETTANT LE CONTROLE DE LA PROPAGATION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES.
Author: Sylvain David (physicien et auteur d'une thèse en 2003).)
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Languages : fr
Pages : 168
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Book Description
Les cristaux photoniques sont des structures artificielles dont la constante diélectrique est rendue périodique. La propriété essentielle de ces structures est l'ouverture de bandes interdites photoniques pour lesquelles la propagation de la lumière n'est pas autorisée. Une bande interdite complète s'obtient selon certaines conditions portant sur le contraste d'indice, les dimensions et les symétries des réseaux. Ce travail de thèse est essentiellement consacré à l'étude et la réalisation de cristaux photoniques bidimensionnels à base de silicium pour les longueurs d'onde 1,3 - 1,55 [mu]m. Les dispositifs à cristaux photoniques planaires sont confinés par une variation d'indice dans la troisième direction. Deux approches sont envisagées : le fort confinement pour les microcavités et le faible confinement pour l'optique guidée. Nous avons réalisé des microcavités planaires à cristaux photoniques sur substrat SOI (silicium sur isolant) intégrant des boîtes quantiques Ge/Si. Nous avons montré une forte exaltation de la luminescence dans la gamme 1,3 - 1,55[mu]m, caractérisée par un comportement surlinéaire de l'émission. Cette forte augmentation est à la fois le résultat de l'extraction de la lumière par le cristal photonique, mais également la signature d'une forte localisation spatiale des porteurs de charge dans la microcavité. Nous avons également travaillé sur la réalisation de guide d'onde à cristaux photoniques de faible confinement vertical pour le guidage planaire, en utilisant deux technologies : la gravure photo-électrochimique et la gravure plasma ICP (Inductively Coupled Plasma). Nous avons montré la possibilité de réaliser des structures à cristal photonique à travers des guides épais SiGe (2 [mu]m) enterrés dans le silicium. Nous avons également modélisé de nouveaux cristaux photoniques tels que les pavages d'Archimède ou les approximants de quasi-cristaux dans le but d'obtenir le comportement le plus isotrope possible.
Author: Michele Belotti
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Languages : fr
Pages : 288
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Book Description
Ce travail de thèse avait pour but de réaliser et d'étudier des cristaux photoniques deux dimensionnels à base de couches minces. Celles-ci sont élaborées dans une configuration de silicium sur isolant (SOI), par des méthodes de nanofabrication conventionnelles et non conventionnelles. J'ai effectué en particulier une recherche systématique sur la dispersion des modes associés aux défauts dans les systèmes unidimensionnels (1D) et bidimensionnels (2D) en configuration de guide d'onde planaire. Ce manuscrit est divisé en trois parties. Dans la première partie, les propriétés optiques des cristaux photoniques ont été présentées, en considérant la théorie de dispersion du champ électromagnétique. L'accent a été mis sur la dispersion des modes des défauts dans les systèmes 1D et 2D. Dans la deuxième partie, les procédés de fabrication des échantillons ont été détaillés. L'étude s'appuis sur les méthodes de nanofabrication couramment utilisés dans les laboratoires de recherche, c'est à dire la lithographie électronique et la gravure ionique réactive des couches SOI. En particulier, nous présentons une nouvelle technique de nanofabrication dite non conventionnelle. Il s'agit de la lithographie par nano-impression assistée par irradiation UV, qui est basée sur le principe de moulage et de photo-polymérisation à température ambiante et à basse pression. Cette méthode nous a permis de reproduire des motifs de cristaux photoniques sur une grande surface à un très faible coût. Sont également décrites les techniques de transfert pour la réalisation des membranes de silicium nano-structurées. Dans la troisième et la dernière partie sont illustrées les techniques de caractérisation optique ansi que les résultats obtenus. Nous présentons les résultats des mesures optiques sur les systèmes 1D et 2D, avec et sans défauts, en configuration de guide d'onde planaire asymétrique de hauts contrastes d'index de réfraction. En suite, sont discutés les résultats des cristaux photoniques 2D en membrane du silicium avec défauts linéaires de largeur variable. L'ensemble des résultas expérimentaux ont été confirmés par des calculs numériques, qui montrant un très bon accord pour l'ensemble des systèmes étudiés.
Author: Sophie Fasquel
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 199
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Book Description
Ces travaux de recherche portent sur l'étude de stmctures guidantes à base de cristaux photoniques. Il s'agit de réseaux de trous d'air gravés dans une hétérostructure confinante de type InP/lnGaAsP/lnP. Notre contribution sur ce sujet regroupe des aspects numériques théoriques bi et tridimensionnels et des aspects de fabrication. Les cristaux photoniques ont un grand intérêt pour l'optique et les télécommunications, car ils permettent de manipuler la lumière -routage, (dé)multiplexage, filtrage - dans des dimensions restreintes. Par analogie avec le gap des semiconducteurs, la périodicité de ces matériaux génère l'ouverture d'une bande spectrale interdite pour les photons. Nous exploitons à la fois cette bande interdite pour réaliser des guides optiques ou des dispositifs de filtrage directionnels appelés « Add-drop », et les bandes permises du cristal pour l'étude de la réfraction négative dans ces milieux périodiques qui peuvent posséder un indice de réfraction négatif.
Author: Hervé Rigneault
Publisher: Wiley-ISTE
ISBN: 9781905209286
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 324
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Book Description
Nanophotonicsis a comprehensive introduction to the emerging area concerned with controlling and shaping optical fields at a subwavelength scale. Photonic crystals and microcavities are extensively described, including non-linear optical effects. Local-probe techniques are presented and are used to characterize plasmonic devices. The emerging fields of semiconductor nanocrystals and nanobiophotonics are also presented.
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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Book Description
This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
