Etude expérimentale des propriétés optiques des cristaux photoniques bidimensionnels et de leur accordabillité PDF Download
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Author: Barbara Wild
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 119
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Author: Barbara Wild
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Category :
Languages : fr
Pages : 119
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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: Antoine Salomon
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Languages : fr
Pages : 154
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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: Hocine Chikh-Touami
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail porte sur l'étude des mécanismes de conversion de fréquences dans les cristaux photoniques non linéaires bidimensionnels. En particulier, nous avons étudié la génération paramétrique optique (GPO) dans les cristaux de LiTaO3 (PPLT- 2D) à réseau carré. Nous nous sommes d'abord intéressés à l'étude théorique et numérique de structures PPLT- 2D. Une étude numérique, nous a permis de comprendre la contribution des vecteurs de réseau réciproque (kmn) pour différents types de réseaux, en particulier les réseaux carrés et rectangulaires. Par simulations numériques, nous avons également étudié l'influence de l'angle incidence du faisceau de pompe sur l'efficacité de conversion paramétrique dans ses structures. Les mesures expérimentales nous ont permis de mettre en évidence, pour la première fois, l'existence de plusieurs singularités où le signal est partagé pour générer deux idlers et vice versa. En effet, en analysant les propriétés spectrales et angulaires des faisceaux à la sortie du cristal, nous avons, expérimentalement et numériquement, identifié les contributions impliquées dans ces processus communs de GPO. De plus, nous avons étudié le management du gain paramétrique optique dans un réseau carré de PPLT-2D. Les résultats montrent que l'exploitation de la direction non colinéaire permet d'augmenter le gain suivant deux angles d'incidences de la pompe : 0.8° et 1.6°. Cela implique, une meilleure efficacité de conversion en minimisant le walk-off entre la pompe et l'idler. Dans ces conditions, le gain pourrait être proche de celui de la direction colinéaire. Un bon accord a été constaté entre les résultats expérimentaux et ceux de la simulation.
Author: Emilie Schwoob-Viasnoff
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Languages : en
Pages : 210
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The physics of a Fabry Perot cavity with grating mirrors, substantiated here by a multimode 2D photonic crystal waveguide, is investigated from a mainly experimental point of view. Applications in the field of optical telecommunications around 1.55 [mu]m, as well as more fundamental issues are addressed. The guide walls consist of a periodic grating of air holes etched through a InP-based heterostructure. They are completely reflecting within the photonic band gap for any wave impinging within the periodicity plane. The periodicity along the guide couples through Bragg diffraction guided modes, with "ordinary" group velocity, with very slow modes, analogous to resonant modes. The new feature about this coupling is that it occurs only within small frequency and wavevector windows, remaining silent elsewhere. This coupling is firstly used to design a wavelength multiplexer/demultiplexer, extracting, laterally with respect to the guide direction and selectively, all or part of the guided optical signal. The following and more fundamental parts of this manuscript investigate the potential impact of the spectral regions nearby these coupling windows in order to control the spontaneous emission of photons within these confining and diffractive structures. We present a sinking experimental spontaneous emission enhancement, related to a peaked photon density of states. The last part deals with a measurement of the modal gain spectrum: the consequence of the slowing of a guided mode around the coupling window onto the optical amplification of a propagating signal is discussed.
Author: Rafik Smaali
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Languages : fr
Pages : 122
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Ce mémoire est consacré à l'étude de la propagation de faisceaux d'ondes électromagnétiques dans les matériaux diélectriques composites à bandes interdites appelés cristaux photoniques. Dans un premier temps, on présente la théorie des ondes de Bloch qui est utilisée pour le calcul de bandes d'un cristal photonique bidimensionnel infini. Dans un deuxième temps, on étudie le comportement du champ électromagnétique qui se propage à l'intérieur d'un cristal photonique, et qui se décompose en modes propagatifs et non propagatifs. On montre par la suite l'influence de ces derniers lors de la propagation d'un faisceau gaussien dans un cristal. On propose une méthode de renormalisation des ondes de Bloch par des modes évanesents, elle permet d'obtenir la valeur du décalage du faisceaux transmis. Enfin, on traite certaines propriétés de cristaux photoniques bidimensionnels dopés à partir des pôles de la matrice de diffraction, un nouvel algorithme est proposé pour la recherche de ces derniers
Author: D. Labilloy
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ISBN: 9782868834881
Category : Crystal optics
Languages : fr
Pages : 175
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Author: Emmanuel Centeno
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Languages : fr
Pages : 173
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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: VANBESIEN Olivier
Publisher: Lavoisier
ISBN: 2746281376
Category :
Languages : en
Pages : 386
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Ce livre propose une synthèse des recherches - des concepts jusqu'aux applications - sur les matériaux artificiels, incluant les cristaux photoniques et les métamatériaux. Il expose les enjeux de performance et les défis de fabrication (jusqu'à l'échelle du nanomètre) pour l'exploitation des effets d'ultra-réfraction ou de réfraction négative induits par l'ingénierie généralisée ou localisée de la dispersion sur l'ensemble du spectre électromagnétique (des micro-ondes à l'optique en passant par le térahertz et l'infrarouge). Didactique, Matériaux artificiels analyse les possibilités de l'optique de transformation tels que les mirages optiques, les lentilles parfaites, les tapis magiques et les capes d'invisibilité. Présentés comme potentiels précurseurs de nouveaux systèmes de contrôle de la propagation des ondes et/ou d'imagerie pour les domaines des télécommunications, de la biologie ou de la médecine, ils permettent d'identifier les principaux verrous théoriques et technologiques actuels.
Author:
Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 8
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