Diffusion électromagnétique par des objets inhomogènes : de la couche à la structure complexe

Electromagnetic scattering by inhomogeneous object : layer to complex structure

• Auteur / Autrice : Eva Dieudonne
• Direction : Stefan Enoch, Nicolas Malléjac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, Photonique et Traitement d'Image
• Date : Soutenance le 20/02/2015
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Vigneras
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stefan Enoch, Nicolas Malléjac, Antoine Moreau, Nicolas Vukadinovic, Claude Amra
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Vigneras, Antoine Moreau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Approximation, Théorie de l'

Cristaux photoniques

Perméabilité

Diffusion (physique)

Électromagnétisme

Mots clés libres

Électromagnétisme

Diffusion

Perméabilité

Approximation du premier ordre

Réciprocité

Cristaux photoniques

Electromagnetism

Scattering

Permeability

First-Order approximation

Reciprocity

Photonic crystals

Résumé

Les objets électromagnétiques sont conçus en considérant des matériaux aux propriétés radio-électriques (permittivité, perméabilité) homogènes. Néanmoins, lors de leur réalisation les matériaux réels peuvent présenter des fluctuations de ces propriétés. Ce travail porte sur la mise au point d'outils capables d'estimer le champ diffusé produit par les fluctuations. Trois méthodes ont été mises au point : EMFORS, ABE et RECY pour la détermination du champ diffusé par des fluctuations de permittivité et de perméabilité. La modélisation de la contribution des fluctuations de perméabilité est une avancée significative. En effet, il n'existait pas d'outil traitant ce problème dans toute sa généralité pour estimer le champ diffusé par cette fluctuation. L'absence de magnétisme aux fréquences des ondes optiques en est la principale raison.La méthode RECY est une méthode qui permet d'estimer à l'aide du principe de réciprocité le champ diffusé dans un objet quelconque à partir de la simple connaissance du champ dans l'objet sans défaut et de la fluctuation. Cette méthode permet une fois le calcul du champ idéal effectué par une méthode quelconque (analytique ou numérique) de calculer le champ diffusé de n'importe quelle forme de fluctuation. Nous avons appliqué RECY à des structures comme un réseau simple, une structure industrielle et aux cristaux photoniques.

Electromagnetic objects are designed by considering homogeneous materials properties (permittivity, permeability). However, during their realization real materials may present fluctuations of their properties. This work focuses on the development of tools able to estimate scattered fields produced by fluctuations. Three methods have been developed: EMFORS, ABE and RECY for the determination of the scattered field by fluctuations of permittivity and permeability. Taking into account permeability fluctuations is a significant advance. Indeed, there was no tool to estimate the scattered field by such a fluctuation, due to the absence of magnetic properties at optical frequencies.The RECY method is a method which allows to estimate the field in an object using the principle of reciprocity from the knowledge of the field in the object without defect and of the fluctuation function. This method allows, once the ideal field calculated by any method (analytic or digital), to obtain the scattered field from any structure.We applied RECY for structures such as elementary gratings, an industrial structure and photonic crystals.