Thèse soutenue

Résonateurs photoniques sub-longueur d'onde pour l'amélioration des interactions lumière-matière

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Auteur / Autrice : Brice Rolly
Direction : Brian StoutNicolas Bonod
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique, photonique et traitement d'image
Date : Soutenance le 11/10/2013
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Frédérique de Fornel
Examinateurs / Examinatrices : Stefan Enoch
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Jacques Greffet

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les antennes optiques sont des structures qui permettent de convertir, dans les deux sens, l'énergie électromagnétique entre un faisceau lumineux et une source (ou un absorbeur) localisée en son sein. L'utilisation de résonateurs de taille inférieure à la longueur d'onde permet de réaliser cette fonction de manière efficace, sur une bande spectrale relativement étendue, et d'avoir une antenne compacte.La bonne connaissance des propriétés optiques de ces résonateurs, pris séparément, et de leurs couplages entre eux, est nécessaire pour pouvoir proposer des designs d'antenne efficaces.Dans cette thèse, en se basant sur la décomposition multipolaire des champs et sur la méthode de la matrice-T, on obtient des solutions analytiques rigoureuses pour des résonateurs sphériques et homogènes, dont on tire des modèles simplifiés, intuitifs, et proches de la solution exacte des équations de Maxwell.Entre autre résultats, ces modèles nous ont permis de proposer un design d'antenne optique compacte, directive, à taux de désexcitation et rendement quantique élevés en utilisant une structure hybride métal-diélectrique. Des collaborations avec des expérimentateurs ont permis de valider, d'une part les caractéristiques de chromophores auto-assemblés par ADN (S. Bidault à Paris), et d'autre part, la possibilité d'utiliser plusieurs résonances électriques et magnétiques combinées (supportées par des sphères diélectriques d'indice modéré, n=2,45) pour réfléchir ou bien collecter le rayonnement d'un émetteur dipôle électrique placé à proximité (expérience menée dans le régime micro-ondes par R. Abdeddaim et J-M. Geffrin).