Etude optique de cristaux photoniques: opales et cavités 2D - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2011

Optical study of photonic crystals: opals and 2D cavity

Etude optique de cristaux photoniques: opales et cavités 2D

Amaury Avoine
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 920914

Résumé

This work deals with the properties of two photonic structures: planar photonic crystal cavities and opals, which are three dimensionnal photonic crystals. In the first part, the resonant properties of L3 cavities are studied with an original setup, based on the spectrosopic analysis of the scattered light by the cavity. This methods allows for an analysis of the polarisation and spectral position of the resonant modes, and their quality factors. Expérimental results are compared to 3D FDTD, with good agreement. We then apply our method to study the influence of the cavity geometry on the modes, and underline the parameters worth varying in oreder to manipulate their properties. In a second part, the photonic bandgap properties of opals ares studied by optical goniometry. The structural parameters of the sample are characterized by a new method based on the study of the opal band diagram. It allows for an estimation of the effectif index, which we deduce by centering the experimental anticrossing on the K point of the Brillouin zone, in very good agreement with ellipsometric measurements. We then give an answer to two issues met in litterature: the observation of the secondary reflexion pic at specular detection angles, and the vanishing of the p-polarized reflexion pic at Brewster-near angles.
Ce travail de thèse s'intéresse aux propriétés optiques de deux types de structures photoniques: les cavités de cristal photonique planaire et les opales, qui sont des cristaux photoniques à trois dimensions. Dans une première partie, les propriétés de résonances de cavités de type L3 sont étudiées à l'aide d'un dispositif original de spectroscopie de diffusion, qui permet une analyse des modes de cavité en polarisation et en longueur d'onde., ainsi que la détermination de leur facteur de qualité. Les résultats expérimentaux sont comparés à des calculs de FDTD 3D, avec un bon accord. Cette nouvelle méthode est appliquée à l'étude de l'influence de la géométrie de la cavité sur les modes, et met en évidence les paramètres à varier intéressants pour une ingénierie efficace de leurs propriétés. Dans une seconde partie, les propriétés de la bande interdite d'une opale sont étudiées par goniométrie optique. Les caractéristiques structurelles de l'échantillon sont déterminées par une méthode originale fondée sur l'étude du diagramme de bandes de l'opale. Ainsi, l'indice effectif de l'opale est déterminé par centrage de l'anticroisement expérimental au point K de la zone de Brillouin. L'accord avec les mesures ellipsométriques est satisfaisant.. Cette valeur de l'indice est capitalisée par l'interprétation de deux phénomènes mal compris dans la littérature jusqu'à présent: l'observation du pic de réflexion secondaire aux angles de détection spéculaire, et l'annulation du pic de réflexion de polarisation p aux angles proches de l'angle de Brewster.
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Dates et versions

tel-00671221 , version 1 (16-02-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00671221 , version 1

Citer

Amaury Avoine. Etude optique de cristaux photoniques: opales et cavités 2D. Optique [physics.optics]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00671221⟩
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