رسائل ماجيستير
French
2013
Propriétés optiques des matériaux à bande interdite photonique
Kheir eddine Zellagui, Ourida Ouamerali
كلية الكيمياء-جامعة العلوم والتكنولوجيا هواري بومدين - الجزائر · الجزائر
L'apparition du concept des matériaux à Bandes Interdites Photoniques (BIP) ou cristaux photoniques a suscité de la part de la communauté scientifique, un intérêt grandissant.
Les cristaux photoniques sont des matériaux hétérogènes artificiels ou naturels dont l'indice de réfraction varie périodiquement dans les différentes directions de l'espace. Grâce à l'analogie formelle qui existe entre les équations de Maxwell régissant la propagation des ondes électromagnétiques dans un milieu diélectrique et l'équation de Schr?dinger pour les électrons, on peut appréhender les cristaux photoniques avec les outils et les concepts développés en physique du solide.
La complexité de la fabrication et de la caractérisation des cristaux photoniques aux fréquences optiques rend coûteuses en temps et argent les études expérimentales systématiques sur des dispositifs des cristaux photoniques. Le développement des méthodes de modélisation optiques précises et rapides reste donc primordial pour l'étude de ces structures.
Ce travail porte sur l'étude théorique des propriétés optiques des structures BIP et sur la mise en place des codes numériques correspondants, à base des méthodes PWE (Plane Wave Extension), FDTD (Finite Difference Time Domain) et TMM (Transfer Matrix Method). L'idée principale consiste à exploiter la ressemblance entre les semi-conducteurs électroniques, dont la périodicité atomique interdit la propagation des électrons dans certaines bandes d'énergie, et les photons piégés dans des structures photoniques et par conséquent, l'analogie entre les équations de Maxwell sous leurs formes fréquentielles, représentées par l'équation de Helmholtz et celle de Schr?dinger.
Nous avons exploité la méthode PWE pour développer un algorithme qui peut mettre théoriquement en évidence l'existence de bandes interdites photoniques et calculer des courbes de dispersion. Pour la modélisation des propriétés optiques telles que la transmission et la réflexion, nous avons réalisé des codes basés sur la technique TMM. Le code FDTD peut être utilisé pour connaître la réponse spectrale et calculer les distributions de champ dans des structures photoniques de dimensions finies.
Nos codes ont été développés dans l'environnement " Matlab" et validés par la modélisation de quelques propriétés optiques des matériaux photoniques unidimensionnelles à base de TiO2 et TiO2-SiO2, telles que les diagrammes de dispersion et les spectres de réflectance. Ces structures photoniques sont généralement utilisées comme Réflecteurs de Bragg Distribués " DBRs " dans les dispositifs laser ou en tant que revêtement anti-réflecteur dans des cellules solaires.
