Impulsions électromagnétiques dans des milieux ultra-dispersifs nanostructurés : une approche théorique et numérique

par Mauricio Garcia Vergara

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière. Optique, photonique et traitement d'image

Sous la direction de Frédéric Zolla et de Guillaume Demésy.

Soutenue le 07-11-2017

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) , en partenariat avec Institut Fresnel (Marseille, France) (laboratoire) .

Le président du jury était Christophe Geuzaine.

Le jury était composé de Philippe Lalanne, Sonia Fliss.

Les rapporteurs étaient Didier Felbacq, Philippe Lalanne.


  • Résumé

    L’étude de l’interaction entre une impulsion électromagnétique et un matériau dispersif est un vieux sujet qui remonte au moins au tournant du vingtième siècle avec Sommerfeld et Brillouin. Depuis lors, de nombreux scientifiques ont apporté leur contribution mais il reste un certain nombre de questions, y compris dans des domaines supposés complètement défrichés. Le but de cette thèse est d’aborder, de la manière la plus systématique qui soit, les problèmes les plus emblématiques du domaine de ce qu’il est convenu d’appeler “l’électrodynamique classique dans la matière”. Dans un premier temps, nous avons cherché à répondre à la question simple et fondamentale suivante: un certain nombre de points expérimentaux étant donnés trouver une procédure qui permette d'obtenir un modèle analytique pour la permittivité. Maintenant équipé d’un modèle phénoménologique pour la permittivité, on s’attache à déterminer les caractéristiques essentielles liées à la propagation d’une impulsion électromagnétique dans un milieu arbitrairement dispersif. Après quoi, nous changeons de dimension en nous attaquant aux problèmes tridimensionnels. Nous commençons par l’étude du champ électromagnétique diffusé par une particle chargée ponctuelle oscillant à une fréquence fixe donnée, et placée à côté d’un objet. La dernière partie est une partie plus pratique où l'on aborde des problèmes qui touchent à la technologie. Chercher les résonances de structures ouvertes n’est pas une mince affaire et met en scène des résonances dans le plan complexe. Ici on détermine à la main les QNM (Quasi-Normal Modes) d’une cavité Fabry-Pérot.

  • Titre traduit

    Electromagnetic pulses in ultra-dispersive media : a theoretical and numerical approach


  • Résumé

    The study of the interaction between electromagnetic pulses with dispersive and possible passive materials has a long tradition that can be traced, at least, to the works of Sommerfeld and Brillouin. As time has passed many scientist have contribute to a better understanding of this kind of phenomena. However some well established concepts need to be revisited and some questions remain open. The aim of this thesis is then, to tackle in a very systematic way, some of the most representative problems in this area that has been called “classical electrodynamics in matter”: I) We have developed a mathematical procedure that allows to find analytical models that in the frequency domain fulfils two fundamental physical properties: reality in time domain and causality. II) Our second task is to determine the velocity of an electromagnetic pulse that propagates in a highly dispersive medium. III) The problem of describing the electromagnetic field generated by an oscillating charge and itsinteraction with some dispersive 3D-object is also studied. The first part deals with the pure description of an EM field generated by arbitrary charge density $\rho$ and corresponding current density $j$. Second part is related to the interaction of this polyharmonic EM field and a dispersive object (a sphere). IV) Finding the resonant frequencies and consequently the resonant modes is a well known problem in physics, when the fields are not strictly confined and can leak to the whole universe we can say that we are dealing with Quasi Normal Modes (QNMs). In this thesis we give a brief and straightforward way of deriving the QNMs of a Fabry-Perot cavity.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université d'Aix-Marseille. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.