Etude et développement d'un micro-spectromètre à ondes guidées contra-propagatives

par Gregory Leblond

Thèse de doctorat en Optique et nanotechnologies

Sous la direction de Sylvain Blaize.

Soutenue en 2009

à Troyes .


  • Résumé

    La spectrométrie est une méthode d’analyse fondamentale, omniprésente pour comprendre l’interaction lumière-matière. La principale limitation des spectromètres est leurs structures relativement complexes, difficiles à simplifier et à miniaturiser. SWIFTS (Stationary Waves Integrated Fourier Transform Spectrometer) est un concept innovateur de spectromètre intégré qui permet de dépasser cette difficulté. Le principe de ce composant est la détection de l’intensité d’une onde stationnaire contenue dans un guide. Des lignes métalliques très fines agissant comme des nano-sondes viennent échantillonner l’onde stationnaire, le signal prélevé est récupéré par des détecteurs. Le spectre est obtenu par Transformation de Fourier de l’interférogramme échantillonné. Nos travaux se sont concentrés sur la simulation des nano-sondes. L’extraction du signal contenu dans le guide est en effet une étape critique : la nano-sonde doit diriger le maximum du signal prélevé sur les détecteurs sans toutefois perturber le signal dans le guide. Pour cela, nous avons développé la méthode de simulation FMM (Fourier Modal Method) associée à des PMLs (Perfectly Matched Layer). A partir de cette méthode, nous avons développé des outils de simulation permettant de caractériser et d’optimiser la perturbation d’une nano-sonde positionnée sur un guide. Le modèle développé est également adapté pour simuler le spectromètre SWIFTS comportant un nombre important de nano-sondes. Les simulations obtenues sont confrontées à une étude expérimentale

  • Titre traduit

    Theoretical study and development of standing waves integrated Fourier transform spectrometer


  • Résumé

    SWIFTS (Stationary Waves Integrated Fourier Transform Spectrometer) is a new concept of Fourier Transform spectrometry that opens the way to high-resolution ultra-compact spectrometers. This integrated spectrometer is based on the direct near-field probing of the optical source’s Fourier Interferogram. To obtain the most compact structure a Guided Interferogram (GI) is created into an optical integrated waveguide thanks to a counterpropagative phenomenon. Once the stationary GI created, the challenge is to read this useful information confined into the waveguide. The idea is to sample the GI by embedding a comb of nano-probes in the waveguide’s near-field. These nano-elements scatter the GI’s near-field profile towards a detector array placed in far-field. The incident light spectrum can be recovered by Fourier Transform of the collected signal. We focused our work on the simulation of one nano-probe. This study is critical: the scattering light has to go towards the detector without disturbing the useful information confined into the waveguide. To study this phenomenon, we developed the Fourier Modal Method with PML (Perfectly Matched Layer). Then, we developed specific tools to characterize the scattering light of a nano-element embedded in the waveguide’s near-field. This numerical method is also adapted to the whole spectrometer, including many nano-probes elements. We validated simulation work by an experimental realization

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Informations

  • Détails : 1 vol. (155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 153-155

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  • Bibliothèque : Université de Technologie. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE 09 LEB
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