Implémentation De Modèles Numériques Basés Sur La Fdtd Pour Des Applications En Nano-optique
Résumé: L'objectif de ce travail de thèse est l'implémentation de modèles numériques basés sur la mé- thode des di érences nies dans le domaine temporel (FDTD pour Finite Di erence Time Domain) et leur application à l'étude de structures métalliques sub-longueurs d'onde pour la nano-optique. Dans un premier temps, un code FDTD est mis au point en coordonnées cylindriques (CCFDTD pour cylindrical coordinates-FDTD) pour une bonne description des objets à géomé- trie arrondie et un gain en espace mémoire. La dispersion des métaux nobles dans la gamme optique est décrite par le modèle de Drude à deux Points Critiques (DCP pour Drude Critical Points). Le code CC-FDTD est ensuite appliqué à l'étude modale d'un guide d'onde en forme de 'C' (CSWG pour C-shaped Wave Guide) sub-longueur d'onde fait en argent pour des applications en optique guidée. Les résultats de cette étude montrent la possibilité de guider des signaux optiques sans pertes signi catives via le mode fondamental TE10 dont la longueur d'onde de coupure est beaucoup plus grande que celles des premiers modes des guides d'onde usuels. Ce mode est caractérisé par une vitesse de groupe très faible devant celle de la lumière dans le vide ce qui ouvre des perspectives prometteuses quant à son utilisation pour l'exaltation des e ets non linéaires. Dans un second temps, une structure périodique à base de cette cavité asymétrique est étudiée par un code FDTD implémenté en coordonnées cartésiennes. Les propriétés de transmission exaltée de cette structure obtenues ont été exploitées pour la conception de lames métalliques biréfringentes. Ainsi, des lames ultra minces quart d'onde (QWP pour Quarter Wave Plat) et demi-onde (HWP pour Half Wave Plat) très performantes ont été conçues dans les deux gammes micro-onde et optique.
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