Etude des caractéristiques d'un faisceau contrôlé en polarisation après transmission à travers différentes nanostructures

Study of the characteristics of a polarization-controlled beam after transmission through different nanostructures

• Auteur / Autrice : Emmanuel Lombard
• Direction : Thomas W. Ebbesen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 24/02/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Kokou-Dodzi Dorkenoo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Weeber, Gilles Lérondel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optique des faisceaux

Plasmons

Polarisation (lumière)

Mots clés libres

Nanostructures

Plasmons de surface

Polarisation

Matrices de Mueller

Faisceaux de Bessel

Lame quart d’onde

Nanostructures

Surface plasmons

Polarization

Mueller matrices

Bessel beams

Quarter wave plate

Résumé

Dans ce travail, nous avons étudié l’interaction entre une lumière contrôlée en polarisation et deux structures sub-longueurs d’onde gravées dans un film métallique opaque, en utilisant la méthode de la « matrice de Mueller ». Tout d’abord, nous avons montré qu’un réseau concentrique de fentes sub-longueurs d’onde percées à travers le film permet de filtrer et de convertir une polarisation incidente, ce qui génère une polarisation radiale. Nous avons aussi montré sa capacité à générer des faisceaux de Bessel non-diffractifs J0 ou J2 à travers de telles structures, et à contrôler leur hélicité en changeant la polarisation circulaire en préparation ou en analyse. Ensuite, nous avons montré la création d’une cible plasmonique ayant les propriétés d’une lame quart d’onde, en travaillant sur l’ellipticité des anneaux – pour générer une phase plasmonique – etdu trou central – pour compenser les forts effets de dichroïsme induits par l’absorption différentielle des plasmons de surface.

In this work, we studied the interaction between light with well-defined polarization and two subwavelength structures milled through an opaque metallic film by using the « Mueller matrix » method. In a first part, we showed that a subwavelength annular concentric slit array, milled completely through the film, allows the filtering and conversion of the incident polarization,generating a radial polarization after transmission. We also showed that it was possible to generate non-diffracting J0 or J2 Bessel beams through such structures and to control their helicity by changing the circular polarization either in preparation or in analysis. In a second part, we showed the creation of a plasmonic bull’s eye structure having the same properties as a quarter wave-plate, by acting on the ellipticities of the rings - to generate a plasmonic phase - and of the central hole - to compensate the strong dichroïsm induced by the differential surface plasmon absorption.