Spectroscopie térahertz dans le domaine temporel appliquée aux matériaux magnétiques et aux structures photoniques

Time-resolved terahertz spectroscopy applied to the investigation of magnetic materials and photonic structures

• Auteur / Autrice : Hynek Nĕmec
• Direction : Lionel Duvillaret, Petr Kužel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et radiofréquence
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés magnétiques

Diélectriques

Mots clés libres

Spectroscopie terahertz dans le domaine du temporel

Cristal photonique

Résumé

Deux domaines différents de l'optique sont associés dans ce travail: spectroscopie térahertz dans le domaine temporel, et structures photoniques. Tout d'abord, un état de l'art des méthodes et techniques utilisées pour l'exploration de la région térahertz est dressé, et uni nouvelle méthode de détermination simultanée des réponses diélectrique et magnétique des matériaux et métamatériaux est ensuite présentée. Les structures photoniques opérant dans la région térahertz sont traitées dans la seconde partie de cette thèse. Les guides d'ondes présentant une modulation périodique sont étudié théoriquement par la méthode modale: la structure de bandes des modes guidés et des modes amortis est calculée et les modes résonants sont décrits. Les cristaux photoniques avec un défaut sont examinés el détail. La formation des modes de défaut est analysée théoriquement dans les cristaux photoniques avec un défaut gémellaire. Cette analyse permet de définir les paramètres de la structure qui autorisent une accordabilité des modes de défaut au moyen de paramètres physiques extérieurs. À partir de ces outils de conception, nous avons proposé, fabriqué et caractérisé des cristaux photoniques avec de modes de défaut accordable par la température et obtenu une accordabilité relative de 60 %.

Two distinct branches of optics are combined in this work: Time-domain terahertz spectroscopy, and photonic structures. The works at first provides a survey of tools utilized for exploration of the terahertz region, and it en riches them by a method for simultaneous determination of dielectric and magnetic response of materials and metamaterials. Photonic structures operating in the terahertz range form the subject of the rest of this thesis. A periodically modulated dielectric waveguide is studied theoretically using a modal method: ThE band structure of guided and leaky modes is calculated and resonant modes are described. One-dimensional photonic crystals with a defect are then investigated in detail. Formation of defect modes is analyzed theoretically in a photonic crystal with a twinning defect. The analysis makes it possible to formulate requirements on a design of a structure with defect modes tunable by external parameters. Following these guidelines, we have successfully designed, fabricated and characterized photonic crystals with thermally tunable defect modes with relative tunability reaching 60 %.