Contribution à l’étude de la propagation des ondes lumineuses dans les cristaux photoniques

Abstract

Les cristaux photoniques sont des matériaux nano-structurés dont les tailles caractéristiques submicroniques permettent un contrôle sans précédent du confinement de la lumière et rendent possible la miniaturisation des principales fonctions optiques. Justement, cette thèse constitue un ensemble de travaux qui s’appuie sur la conception et le développement de nouveaux composants à base des cristaux photoniques pour le guidage de la lumière et la détection à haute sensibilité en utilisant une méthode qui repose sur la résolution des équations de Maxwell en utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel bidimensionnel FDTD-2D. Trois types de guides d’onde à cristaux photoniques ont été étudiés. Le premier est un guide droit appelé 1 W crée par l’omission d’une rangée de tiges du cristal photonique, ou la sensibilité est améliorée grâce à l’optimisation de la dimension et de la forme des tiges du cristal photonique et par l’introduction d’une cavité dans la structure. Le deuxième est un interféromètre Mach Zehnder utilisé comme capteur de pression ou nous avons changé la zone de l’application de la pression afin d’améliorer sa sensibilité. Le troisième est un cristal photonique annulaire ou la bande interdite photonique est étudiée. La dépendance de la bande interdite photonique sur l’indice de réfraction des analytes remplissant les trous permet de déterminer la sensibilité du dispositif. Celle-ci a été améliorée par une simple modification dans la conception. Le cristal photonique annulaire proposé peut être utilisé comme indicateur de l’indice de réfraction de tout analyte remplissant lestrous dans certaines gammes de fréquences. Ce dispositif peut être aussi utilisé comme un biocapteur dans la gamme de fréquences Térahertz.