Propriétés acoustiques et optiques des structures périodiques à bandes interdites

par Fu-Li Hsiao

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Abdelkrim Choujaa.

Soutenue en 2008

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


  • Résumé

    Ce travail de thèse est consacré à l'étude des propriétés acoustiques et optiques des matériaux à bandes interdites. Il comporte une première partie qui traite des spectres de réflexion des ondes optiques sur des opales artificielles. Ces opales constituées un cristal photonique. Une amélioration de la réflexion sans modification de longueur d'onde ni des bandes interdites est montrée expérimental ment sur des structures monoparticules de 320 nm de diamètre de PMMA enrobé d'un dépôt d'Ag. Une deuxième partie est consacrée à la propagation des ondes acoustiques de volume ou de membrane dans des structures périodiques (cristaux phononiques). Dans les structures de volume constituées de cylindres en acier de section millimétrique immergé dans l'eau. Nous avons mis en évidence expérimentalement et théoriquement des bandes interdites complètes et des bandes sourdes pour des réseaux de symétries hexagonales (triangulaire et nid d'abeille). Enfin, nous avons étudié une membrane phononique constituées de monocouche de billes d'acier millimétrique dans une matrice d'époxy. L'étude théorique des structures de bandes d'un réseau carré de ces structures montre l'existence de bande interdite complète ultrasonores pour cette membrane. Nous avons utilisé un interféromètre optique hétérodyne qui permet à la fois d'évaluer la transmission des ondes et de donner la distribution des champs de déplacement. Les mesures en transmission effectuées sur la membrane mettent en évidence une bande interdite complète ultrasonores autour de 300 KHz. La création d'une ligne de défaut dans la structure parfaite nous a permis de monter le guidage des ondes acoustiques avec un confinement spatial important.

  • Titre traduit

    Optical and acoustical properties of band gap materials


  • Résumé

    This thesis focuses on study of. . Acoustical and Optical proprieties of band gap of periodic structures". Concerning the optical properties of the band gap materials, we have demonstrated an enhancement of the reflectance of the artificial opal by coating Ag nanoparticles on the polymethymethacrylate microspheres to form a metallodielectric artificial opal. We studied the angle-resolved reflection spectra of the metallodielectric opals. By a suitable coating of Ag nanoparticles on the microspheres, the reflectance of opals is enhanced without changing the reflection wavelength. For the acoustical wave propagations, The complete band gaps and deaf bands of triangular and honeycomb water-steel ultrasonic crystals are investigated theoretically and experimentally. The measured transmission spectra reveal the existence of complete band gaps but also of deaf bands. Band gaps and deaf bands are identified by comparing band structure computations, with transmission simulations. The appearance of flat band bands and the polarization of the associated eigenmodes are analysed. Ln the last part devoted to waveguiding inside the complete band. The propagation of acoustic waves in a square-lattice phononic crystal slab consisting of a single layer of spherical steel beads in a solid epoxy matrix is studied experimentally. Waves are characterized on the slab surface by laser interferometry. A complete band gap band is found around 300 KHz, in good agreement with theoretical predictions. A line-defect waveguide was realized, and the weIl confined acoustic wave propagation inside a line-defect waveguide observed experimentally.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (132 p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p.117-132

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SCI.BESA.2008.9
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