Etude de la diffusion des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses : application à la conception de surfaces sélectives
par Anne Sentenac
Thèse de doctorat en Energétique
Sous la direction de Jean-Jacques Greffet.
Soutenue en 1993
à Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris , en partenariat avec Laboratoire d'énergétique moléculaire et macroscopique, combustion (Gif-sur-Yvette, Essonne) (laboratoire) .
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Résumé
Nous étudions l'interaction rayonnement-surface pour divers systèmes physiques, invariants selon un axe, et appartenant au domaine de résonance (l'échelle caractéristique des objets est comparable à la longueur d'onde). Nous présentons une méthode intégrale volumique rigoureuse permettant de calculer la diffusion de la lumière, dans les deux cas de polarisation, par des défauts hétérogènes situes au voisinage d'une interface. Son principe repose sur l'utilisation du tenseur de green, solution du problème élémentaire avec interface. Nous utilisons cette méthode pour simuler le champ électrique existant près de rainures gravées dans un métal. Les interactions entre les différents sillons et les plasmons de surface apparaissent très clairement. Le modèle est ensuite étendu au cas d'objets repartis périodiquement sur un substrat. Il permet, en particulier, de traiter le problème des réseaux métalliques profonds. Le phénomène de rétrodiffusion exaltée (RE) est analyse, grâce à cette méthode, pour un nuage de particules au-dessus ou en dessous d'un substrat. L'influence de l'interaction diffuseur-surface ainsi que le rôle des plasmons de surface sont mis en évidence. Pour étudier la diffusion de la lumière par des surfaces aléatoirement rugueuses, nous utilisons le modèle intégral surfacique. Les équations intégrales de surface sont reformulées afin d'être résolubles par itération en fournissant l'approximation de Kirchhoff au terme le plus bas. Cela permet de différencier la diffusion simple de la diffusion multiple et de confirmer, pour des milieux pénétrables, que la RE est un effet de diffusion multiple. Une expression de l'impédance, dépendant de la courbure de la surface, est proposée pour traiter de manière simplifiée le cas des surfaces métalliques. Enfin, une technique de conception de profils de réseaux, ayant des propriétés radiatives spécifiées, est exposée. Elle repose sur la notion d'homogénéisation et s'inspire des méthodes de synthèse des revêtements multicouches
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Titre traduit
Study of light scattering by rough surfaces : design of surfaces with selective radiative properties
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