Résumé La nanoscience et la nanotechnologie offre la possibilité

Résumé
La nanoscience et la nanotechnologie offre la possibilité de manipuler et de fabriquer
des nanostructures artificielles qui pourraient même ne pas exister dans la nature
avec les propriétés et les fonctionnalités désirées grâce aux métamatériaux. Les
métamatériaux qui sont une évolution rapide du champ de recherche couvrent une
vaste gamme de structures artificielles et des propriétés électromagnétiques. Il est
généralement convenu que les métamatériaux sont des structures artificielles
périodiques avec des propriétés inhabituelles qui ne se trouvent pas dansles
constituants du matériau. Depuis la découverte de la transmission extraordinaire par
Ebbesen en 1998, des travaux de recherche sont menés pour améliorer la
transmission lumineuse à travers des ouvertures sublongueurs d'onde de géométries
différentes. L'intérêt formidable donné aux nanostructures métalliques a ouvert la
voie à de nombreuses applications (cas des photo-détecteurs, utilisés notamment
dans les télécommunications optiques à haut débit pour convertir les signaux
lumineux des fibres optiques en signaux électriques). Après les plasmons de surface,
l'excitation des modes de cavité a ouvert une autre voie pour obtenir une
transmission optique exaltée et a permis ainsi d'obtenir des niveaux de transmission
très importants. La longueur d'onde de fonctionnement ou de travail est déterminée
par les propriétés du matériau et n'est donc pas facilement accordable. En outre, il
est difficile de les intégrer avec d'autres composants optiques en raison de leur
encombrement. Nous nous proposons alors d'étudier de nouvelles structures en
nano-optiques présentant une chiralité artificielle. Il s'agira de concevoir, de
modéliser et ensuite de construire et tester des structures sublongueurs d'onde
constituées de matériaux non-chiraux (diélectriques ou métaux isotropes) et qui
présenteront néanmoins un pouvoir rotatoire induit par la structuration du matériau.
Des moyens alternatifs pour contrôler la polarisation ont récemment émergé, tels que
les cristaux liquides et les métamatériaux chiraux. Le but de cette thèse est d'étudier
et de concevoir des nanostructures périodiques à base de métamatériaux
anisotropes présentant une chiralité artificielle induite par la géométrie spéciale du
motif. La biréfringence ainsi que la chiralité peuvent être ajustées et contrôlées à
volonté. Notre travail peut être scindé en cinq parties. Dans la première partie nous
présentons l'étude numérique de nanostructures. La deuxième partie est consacrée
à l'étude de la propagation de la lumière dans les milieux anisotropes. Dans la
troisième partie nous présentons la transmission de modes guidés à travers des
cavités rectangulaires et la conception d'une lame anisotrope. La quatrième partie
porte sur l'étude de la transmission à travers les ouvertures coaxiales à âme
elliptiques où la conception de lames quart d'onde et demi-onde est présentée.
Dans la cinquième partie nous présentons l'étude et la conception de structures
chirales artificielles en incidence normale puis en incidence oblique et nous
terminons notre étude par une conclusion générale.