Etude, conception et modélisation de capteurs à base de cristaux Photoniques pour les systèmes à régulation autonome

Abstract

Les cristaux photoniques sont des matériaux nanostructurés 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’appuientsur l’étudeet le développement de nouveaux capteurs à base des cristaux photoniques pour la détection de différents paramètres tels que la pression, la température, les gaz,etc. ..avec une grande sensibilité en utilisant la méthode des différences finies dans le domaine temporel bidimensionnel FDTD-2Dqui repose sur la résolution des équations de Maxwell.L’application des cristaux photoniques en tant que capteurs constitue un domaine de recherche qui semble être très prometteur en raison de leur micro-structuration périodique de leur extrême miniaturisation (0.1 mm2de surface de détection), de leur haute sensibilité spectrale, de la sélectivité dans le mécanisme de détection et de la possibilité de les intégrer aux MEMS.Afin de réaliser une miniaturisation du système à opérer dans l'échelle de longueur d'onde, les capteurs à base de cristaux photonique (CP), comme un nouveau type de capteurs à l'heure actuelle, attirent beaucoup d'intérêt et ont montré de nombreuses caractéristiques fascinantes.Dans ce travail nous étudions des capteurs qui détectent la pression et la température avec différentes structures comme MZI ou ring-résonateur. Les guides d’onde en chalcogénure ou en germanium poreux ont été utilisés pour la détection de gaz (méthane CH4et le dioxyde de carbone CO2) dans le moyen Infrarouge. Les résultats sont très prometteurs, en effet la sensibilité et la limite de détection calculées sont meilleures que ceux existants dans la littérature.