Etude en champ proche et en champ lointain de composants périodiquement nanostructurés (cristaux photoniques et tamis à photons)

Abstract

Avec l'évolution rapide des techniques de nanofabrication, ces dix dernieres années ont vu l'émergence de nouveaux composants pour l'optique dont la caractéristique principale est d'^etre constitués par la répétition d'un motif périodique de dimension sub-longueur d'onde. Ce travail de these est consacré a l'étude en champ proche et en champ lointain de deux fa- milles de composants périodiques : les cristaux photoniques et les réseaux métalliques présentant une transmission exaltée, ou "tamis a photons". Nous commencerons par étudier des cristaux photoniques bidimensionnels sur membrane. Notre microscope en champ proche nous permettra d'accéder a la distribution spatiale de l'intensité a l'intérieur de microcavités a cristal photonique. Nous mettrons également en évidence l'existence d'un couplage entre les modes guidés pair et impair d'un guide droit a cristal photonique. Dans une seconde partie, nous nous intéresserons a des réseaux métalliques en transmission. Gr^ace a la méthode différentielle, qui permet de modéliser efficacement ces structures, nous discuterons les propriétés physiques de réseaux uni- dimensionnels avec ou sans ouvertures. Le r^ole des modes plasmon-polaritons de Bloch dans le processus de transmission au travers de structures sans ouvertures sera clairement établi.Recently, a new class of optical components is appeared. Its main characteristic is to be formed by a periodical sub-wavelength pattern, leading to the apparition of a spectral domain where propagation of light inside the structure is forbidden a photonic bandgap. This work is devoted to the study in the near- and far-field of two kinds of periodical optical components : photonic crystals (PCs) and nanostructured metallic films that exhibit the so-called enhanced transmission. First, we study two-dimensional PCs with a scanning near-field optical microscope (SNOM) in collection mode. With this SNOM, we directly map the intensity distribution inside PC-based microcavities. We also evidence the coupling between the even and odd modes inside a PC-based waveguide. Next, we study metallic gratings in transmission. Using the differential method, we discuss the optical properties of one-dimensional gratings with or without apertures. The role of surface plasmon-polariton Bloch modes in the resonant transmission process through apertureless structures is clearly evidenced.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF