Micro et nano-antennes adaptées à la microscopie champ proche et à l'imagerie haute résolution

par Audrey Fahys

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Daniel Courjon.

Soutenue en 2007

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail consiste en l'étude et la mise en oeuvre d'une microscopie optique en champ proche utilisant des nano- antennes annulaires dans le but de distinguer les composantes électriques et magnétiques du champ électromagnétique, détectées au voisinage d'un échantillon. Nous présentons la genèse de la microscopie en champ proche en mettant en avant l'importance des caractéristiques intrinsèques du système d'éclairage employé mais également le rôle primordial du nanocollecteur en interaction avec le champ électromagnétique. Les antennes étant un des enjeux majeurs dans l'art de détecter les champs électromagnétiques, nous donnons ensuite une cartographie des antennes dans différents domaines de fréquences ainsi que leurs applications respectives en champ proche. Puis nous exposons les étapes nécessaires à la fabrication d'une nano-antenne annulaire métallique aux dimensions spécifiques, à l'extrémité d'une fibre optique. La description du système d'éclairage et du montage général de caractérisation nous amène enfin à présenter l'étude d'un nouveau type de sonde que constitue une nano-antenne annulaire usinée à l'extrémité d'un micro-axicon fibré. En exploitant les propriétés d'un faisceau de Bessel polarisé polychromatique, nous accédons aux propriétés de collection de la structure annulaire. Nous mettons en évidence le fait que ces antennes peuvent collecter spécifiquement la composante longitudinale du champ électrique en polarisation radiale ou du champ magnétique en polarisation orthoradiale. L'analyse des propriétés magnétiques et électriques d'échantillons en microscopie optique champ proche s'annoncent, de ce fait, sous un nouveau jour.

  • Titre traduit

    Micro and nano-antennas suitable to near-field microscopy and to high resolution imaging


  • Résumé

    This work consists of the study and the implementation of a near-field optical microscopy using annular nano-antennas to distinguish electric and magnetic components of the electromagnetic field, detected close to a sample. We present near-field microscopy by advancing the importance of intrinsic characteristics of an illumination system, and also the role of nanocollector in interaction with electromagnetic field. The antennas are one of major stake in the art to detect electromagnetic fields, then we give antennas mapping in various scope frequencies and their respective applications for near-field microscopy. We explain the fabrication in four steps of a metallic annular nano-antenna with specific size at the extremity of an optical fiber. After describing the illumination system and the experimental setup for the optical characterization, we present the study of a new typical probe: an annular nano-antenna at the extremity of fiber micro-axicon. By running the polychromatic polarized Bessel beam properties, we can access to collection properties due to the annular structure. We show that a nano-antenna can selectively collect the longitudinal component of the electric field from a radially polarized beam and the longitudinal component of the magnetic field from an azimuthally polarized beam. Therefore, we can expect a new analyze for electric or magnetic properties of samples in near-field scanning optical microscopy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (147 p.) ; ill. ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 127–138

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  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2007.29
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