Phenomenes transitoires en optique de champ proche : duree de vie de fluorescence et propagation d'impulsions dans des mesostructures

• Auteur / Autrice : GILLES PARENT
• Direction : Daniel Van Labeke
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Besançon

Résumé

Dans ce travail de these, deux types de phenomenes transitoires ont ete modelises. La premiere partie est consacree a l'etude de l'influence d'une surface rugueuse non aleatoire sur la duree de vie de fluorescence d'une molecule au voisinage de cette surface. Cette etude se ramene en fait a un calcul de diffraction par une surface d'un champ incident correspondant au champ emis par un dipole. Ce calcul de diffraction est realise par un developpement en onde planes du champ electromagnetique (methode de rayleigh). Ce faisant un pseudo fonction de transfert reliant les variations de duree de vie au profil de la surface est introduite. Cette fonction de transfert facilite grandement les calculs ulterieurs et l'interpretation des resultats. La fonction de transfert est etudiee pour des surfaces dielectriques et metalliques, et des exemples d'images numeriques sont presentes. L'application a la microscopie optique de champ proche est largement discutee : resolution, dynamique du signal, fidelite de l'image la seconde partie etudie la propagation de distributions initiales de champ electromagnetique correspondant a des impulsions lumineuses ultra-breves. Cette propagation est realisee a l'aide d'une discretisation directe des equations de maxwell (methode fdtd). L'algorithme permettant de prendre en compte la dispersion des materiaux metalliques est prealablement teste par comparaison avec des resultats analytiques obtenus dans le cas d'une propagation a travers une couche plane. Cette methode est ensuite appliquee a la propagation de plasmons de surfaces sur des surfaces non planes puis a la propagation dans un modele 2d de pointes dielectriques, recouvertes ou non d'une couche metallique. Par ailleurs, via la transformee de fourier, les resultats temporels obtenus par cette methode sont equivalents a une etude spectroscopique en regime permanent.