Lumière diffuse et microsphères multicouches : calculs et réalisations

par Philippe Voarino

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière.Électronique, optronique et systèmes

Sous la direction de Claude Amra.

Soutenue en 2004

à Aix-Marseille 3 .

mots clés

• Électromagnétisme
• Lumière -- Diffusion
• Couches minces
• Langmuir-Blodgett, Couches de
• Bombardement ionique
• Colorimétrie

Résumé

Notre but est de contrôler la lumière diffusée à l'aide de microsphères multicouches diélectriques ou métalliques. Avec la théorie de Mie, nous étudions la réponse angulaire et spectrale de ces sphères. Nous analysons avec précisions la tolérance sur le rayon, les effets de taille, de revêtement et de couleur. L'analogie avec les fonctions optiques classiques existe jusqu'à des rayons de 3 (micro)m, valeur critique en dessous de laquelle les résonances prédominent. La seconde partie du travail a consisté en la réalisation de micro-composants. Nous avons mis au point une technologie de pulvérisation par faisceau d'ions (IBS) pour revêtir les sphères de couches minces optiques, permettant la fabrication de poudres interférentielles. Ensuite, nous caractérisons grâce à un diffusomètre laser et un spectro-diffusomètre une sphère isolée ou une collection de sphères. De façon générale, ce travail trouve des applications dans la cosmétique, la visualisation, la furtivité, les télécoms, le biomédical.

Titre traduit

Scattering light and coated microspheres : calculations and achievements

Résumé

The aim of this work is to control diffuse light by multilayer microspheres. Thanks to Mie theory we predict the angular and spectral response of dielectric and metallic microspheres coated by concentrically multilayer stacks. First, we hade analysed with precision radius tolerance, size, coating and specifical colored effects. The analogy with classical optical functions exists for radius near to 3 (micro)m, critical value below which resonances prevail. The second part of our work consisted in realising micro-components. We configured a sputtering technology by ions beam (IBS), to make metallic and dielectric thin films, opening the way to interferential optical powders. Moreover, characterisation problem is treated thanks to laser diffusometer and spectro-diffusometer, to attempt to measure an isolated sphere or microspheres collections. Generally speaking, this work finds applications in the colour and cosmetic, the visualisation, furtivity and telecommunication, the biomedical. . .