De la diffraction a la synthese des elements diffractifs

par Habib Hamam

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Louis de Bougrenet de la Tocnaye.

Soutenue en 1995

à Rennes 1 .

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Résumé

Parmi les facteurs les plus remarquables qui ont suscite l'interet pour les elements optiques diffractifs, on enumere deux facteurs. La technologie actuelle a vecu recemment un progres important qui a touche notamment la mise en uvre d'elements optiques ayant des hautes resolutions et des structures complexes. En outre apres l'apparition du laser, l'holographie synthetique a connu un essor remarquable qui s'est traduit notamment par des techniques de synthese des hologrammes generes par ordinateur operant en regime paraxial. Nous avons choisi de nous situer dans la continuite de ces trois dernieres decennies de progres et nous nous sommes limites a la diffraction scalaire dont l'exploitation est la plus abordable. Pour ce faire, il a fallu se pencher sur le phenomene de diffraction et analyser les mecanismes associes. Dans une premiere partie de ce travail, on a avance une nouvelle formulation surmontant la difficulte operatoire, associee a la these de huygens-fresnel, pour de nombreuses positions le long de l'axe de propagation. Deux parties supplementaires, ou l'on a considere le cadre theorique ainsi que la verification experimentale, ont ete essentiellement consacrees aux applications. On a aborde la synthese d'elements diffractifs mettant a profit le couplage latero-longitudinal qui fait la matiere de la transformee de fresnel fractionnaire. Dans le but de la synthese d'elements diffractifs a haute efficacite, on a considere, dans un premier temps, la combinaison de deux elements diffractifs lies par l'operateur de propagation en espace libre. Une extension de cette configuration holographique nous a menes a definir un nouveau type d'elements diffractifs que l'on a appele element diffractif multi-couches. Ce dernier permet d'injecter l'information dans plusieurs plans holographiques repartis parallelement dans l'espace libre et couples par l'operateur de propagation. Dans le cadre de cette technique, on s'est interesse particulierement a une fonction d'usage frequent a savoir la generation de tableaux et on a propose et experimente le principe d'un illuminateur de tableaux multi-couches. En outre, on s'est interesse a la synthese d'elements diffractifs pour laquelle on dispose d'un ensemble d'informations implicites concernant les signaux optiques desires dans le plan de sortie ou dans un plan intermediaire. Ce probleme, depassant le cadre standard de l'holographie synthetique, se ramene a l'optimisation sous contraintes d'elements diffractifs. A titre d'application, on a propose l'implantation d'un regenerateur optique dans un reseau d'interconnexions multi-couches

Titre traduit

From diffraction to the synthesis of diffractive elements

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