Structures périodiques : invariance de la transmission et effets de symétrie

Periodic structures : transmission invariance and symmetry effects

• Auteur / Autrice : Elie Salemeh
• Direction : Simon Félix, Vincent Pagneux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 04/07/2024
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'acoustique de l'Université du Mans - Laboratoire d'Acoustique de l'Université du Mans / LAUM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Matthieu Davy, Agnès Maurel, Vicente Romero-Garcia
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-François Mercier, Tony Valier-Brasier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Symétrie (physique)

Réseaux de diffraction

Expansion des modes de Bloch

Ondes -- Propagation

Ordre et désordre (physique)

Guides d'ondes optiques

Mots clés libres

Milieux complexes et désordonnés

Anderson localisation

Guides d’onde périodiques

Modes de Bloch

Réseaux de diffraction

Symétrie spatiale

Complex and disordered medium

Anderson localisation

Periodic waveguides

Bloch modes

Gratings

Spatial symmetry

Résumé

Une caractéristique du régime localisé dans un milieu désordonné est l’insensibilité du speckle transmis à l’ondeincidente. En optique, l’image sur un écran du champ transmis à travers un milieu désordonné opaque - le speckle- est la même quelles que soient les conditions d’éclairage. Ce phénomène remarquable peut être expliqué parl’analyse des modes propres de transmission du matériau étudié. Le régime localisé se caractérise par laprédominance d’un unique mode, la transmission de tous les autres étant significativement plus faible. Le motifdu champ transmis est alors déterminé par ce seul mode, indépendamment de la source. Un phénomène analogueest possible dans un milieu ordonné, périodique, lorsque l’onde propagée dans le milieu est principalement portéepar un unique mode de Bloch. L’onde propagée dans le milieu périodique est alors progressivement « gelée »,présentant un même motif, quelque soit la source qui l’a générée. Le travail présenté vise à caractériser etobserver expérimentalement ce phénomène dans le cas de la propagation dans un guide d’onde périodique. Il viseaussi à caractériser ce phénomène dans le cas de la transmission à travers un réseau de diffraction. Finalementnous nous intéressons aux effets de la symétrie lorsqu’une barrière opaque est placée dans un guide d’ondespériodique, en particulier au gain de la transmission induit par la symétrie.

A characteristic of the localized regime in a disordered medium is the insensitivity of the transmitted speckle tothe incident wave. In optics, the image on a screen of the transmitted field through an opaque disordered medium- the speckle - remains the same regardless of the lighting conditions. This remarkable phenomenon can beexplained by analyzing the eigenmodes of transmission of the studied material. The localized regime ischaracterized by the predominance of a single mode, with the transmission of all other modes being significantlyweaker. The pattern of the transmitted field is then determined by this single mode, regardless of the source. Asimilar phenomenon is possible in an ordered, periodic medium, when the wave propagated in the medium ismainly carried by a single Bloch mode. The wave propagated in the periodic medium is then gradually ''frozen'',presenting the same pattern, regardless of the source that generated it. The presented work aims to characterizeand to observe experimentally this phenomenon in the case of propagation in a periodic waveguide. It also aims tocharacterize this phenomenon in the case of transmission through a diffraction grating. Finally, we are interestedin the effects of symmetry when an opaque barrier is placed in a periodic waveguide, specifically focusing on thetransmission enhancement induced by symmetry.