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Thèse Année : 2002

ETUDE DE PROPRIETES OPTIQUES LIEES A LA TRANSMISSION DE CRISTAUX PHOTONIQUES BIDIMENSIONNELS

Michael Sarrazin

Résumé

This work concerns the study of bidimensional photonic crystals and the implementation of the corresponding theoretical tools. Its specificity rests on two aspects. Firstly, we have used a general program to study multilayers, possibly rough or leaky of holes, using a method of coupled modes with the use of the formalism of the S matrix. From this program, we obtain relevant parameters such as transmission and reflection coefficients of the overall structure, from which one can deduce losses in energy. Furthermore, we have developped the calculation of near field and bulk field maps of the studied system, with the possibility to select some specific diffraction orders and polarizations. By studying the poles of the S matrix, we also study the eigen modes of the system. Secondly, the beginning of this work coincides with the publication in 1998 of results concerning the experimental study of bidimensionnal photonic crystals made of a thin metallic layer perforated of subwavelength holes distributed according to a bidimensionnal grating and deposited on a dielectric substrate. We present a theorical analysis of this experiment. We show that, within the framework of these experiments, the notion of eigen modes associated to a given system takes on a crucial interest. More particularly, we raise the importance of the analysis of resonant Wood's anomalies in the interpretation of these experiments.
Le travail présenté ici 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.
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Dates et versions

tel-00002972 , version 1 (10-06-2003)
tel-00002972 , version 2 (17-11-2003)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00002972 , version 1

Citer

Michael Sarrazin. ETUDE DE PROPRIETES OPTIQUES LIEES A LA TRANSMISSION DE CRISTAUX PHOTONIQUES BIDIMENSIONNELS. Physique [physics]. Université de Franche-Comté, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002972v1⟩
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