Contrôle de la propagation et du rayonnement ...
Document type :
Thèse
Title :
Contrôle de la propagation et du rayonnement électromagnétiques par les métamatériaux
English title :
Electromagnetic propagation and radiation control by metamaterials
Author(s) :
Croenne, Charles [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Thesis director(s) :
Didier Lippens
Defence date :
2009-10-23
Jury president :
Didier Lippens (Directeur de thèse)
Éric Lheurette (co-encadrant)
Alain Cappy (président)
Stefan Enoch (rapporteur)
Jean-Michel Lourtioz (rapporteur)
Alain Dereux (examinateur)
Bruno Desruelle (examinateur)
Bahram Djafari-Rouhani (examinateur)
Éric Lheurette (co-encadrant)
Alain Cappy (président)
Stefan Enoch (rapporteur)
Jean-Michel Lourtioz (rapporteur)
Alain Dereux (examinateur)
Bruno Desruelle (examinateur)
Bahram Djafari-Rouhani (examinateur)
Jury member(s) :
Didier Lippens (Directeur de thèse)
Éric Lheurette (co-encadrant)
Alain Cappy (président)
Stefan Enoch (rapporteur)
Jean-Michel Lourtioz (rapporteur)
Alain Dereux (examinateur)
Bruno Desruelle (examinateur)
Bahram Djafari-Rouhani (examinateur)
Éric Lheurette (co-encadrant)
Alain Cappy (président)
Stefan Enoch (rapporteur)
Jean-Michel Lourtioz (rapporteur)
Alain Dereux (examinateur)
Bruno Desruelle (examinateur)
Bahram Djafari-Rouhani (examinateur)
Accredited body :
Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I
Keyword(s) :
métamatériaux
réfraction
optique des micro-ondes
ondes décimillimétriques
applications conformes
réfraction négative
réfraction
optique des micro-ondes
ondes décimillimétriques
applications conformes
réfraction négative
English keyword(s) :
metamaterials
microwave optics
terahertz waves
conformal mapping
negative refraction
microwave optics
terahertz waves
conformal mapping
negative refraction
HAL domain(s) :
Physique [physics]
French abstract :
Ce travail de thèse répond à deux objectifs principaux. Le premier concerne la conception de métamatériaux électromagnétiques en vue de l'obtention de paramètres effectifs, et particulièrement d'indices de réfraction ...
Show more >Ce travail de thèse répond à deux objectifs principaux. Le premier concerne la conception de métamatériaux électromagnétiques en vue de l'obtention de paramètres effectifs, et particulièrement d'indices de réfraction négatifs, dans des gammes de fréquences allant des micro-ondes à l'infrarouge. Le second objectif a trait à la conception de systèmes exploitant les possibilités offertes par les métamatériaux pour remplir des fonctions de contrôle de la propagation et du rayonnement électromagnétique. Pour la partie de conception de métamatériaux, nous présentons et analysons une série de résultats de simulation et de caractérisation expérimentale pour plusieurs prototypes à base de résonateurs métalliques de différents types, ainsi que des réseaux de grilles métalliques superposées. Des indices effectifs négatifs sont obtenus autour de 100 et 500 GHz, avec de remarquables performances en termes de pertes d'insertion et d'adaptation d'impédance, correspondant à l'état de l'art actuel. Pour la partie de conception de systèmes, nous présentons un ensemble de travaux exploitant la méthode dite « d'optique de transformation ». Une première étude a trait à l'implémentation sous forme de métamatériaux à résonateurs de Mie d'un dispositif d'invisibilité. Une seconde étude concerne un ensemble de dispositifs apparentés à des hyperlentilles, susceptibles de réaliser différentes fonctions sur des images de champ proche. Enfin, une dernière étude concerne une proposition de système de contrôle du diagramme de rayonnement d'une antenne exploitant les propriétés des espaces courbes pour la propagation des ondes.Show less >
Show more >Ce travail de thèse répond à deux objectifs principaux. Le premier concerne la conception de métamatériaux électromagnétiques en vue de l'obtention de paramètres effectifs, et particulièrement d'indices de réfraction négatifs, dans des gammes de fréquences allant des micro-ondes à l'infrarouge. Le second objectif a trait à la conception de systèmes exploitant les possibilités offertes par les métamatériaux pour remplir des fonctions de contrôle de la propagation et du rayonnement électromagnétique. Pour la partie de conception de métamatériaux, nous présentons et analysons une série de résultats de simulation et de caractérisation expérimentale pour plusieurs prototypes à base de résonateurs métalliques de différents types, ainsi que des réseaux de grilles métalliques superposées. Des indices effectifs négatifs sont obtenus autour de 100 et 500 GHz, avec de remarquables performances en termes de pertes d'insertion et d'adaptation d'impédance, correspondant à l'état de l'art actuel. Pour la partie de conception de systèmes, nous présentons un ensemble de travaux exploitant la méthode dite « d'optique de transformation ». Une première étude a trait à l'implémentation sous forme de métamatériaux à résonateurs de Mie d'un dispositif d'invisibilité. Une seconde étude concerne un ensemble de dispositifs apparentés à des hyperlentilles, susceptibles de réaliser différentes fonctions sur des images de champ proche. Enfin, une dernière étude concerne une proposition de système de contrôle du diagramme de rayonnement d'une antenne exploitant les propriétés des espaces courbes pour la propagation des ondes.Show less >
English abstract : [en]
The objective of this thesis work is two-fold. Firstly, we design electromagnetic metamaterials in order to obtain specic effective parameters, and especially negative indices of refraction, in frequency bands ranging from ...
Show more >The objective of this thesis work is two-fold. Firstly, we design electromagnetic metamaterials in order to obtain specic effective parameters, and especially negative indices of refraction, in frequency bands ranging from the microwaves to the infrared. Secondly, we design systems exploiting the possibilities offered by metamaterials to control the propagation and the radiation of electromagnetic waves. In the metamaterial design part, we present and analyse a series of simulation and experimental results for several prototypes based on metallic patterns and subwavelength hole arrays in superimposed metallic plates. Negative effective indices are obtained around 100 and 500 GHz, with state-of-the-art performance in terms of insertion losses and impedance matching. In the metamaterial-based system design, we present different studies exploiting the 'transformation optics' procedure. The first one deals with a Mie-resonator-based implementation of an invisibility device. The second one concerns a family of devices related to hyperlenses which can accomplish different functions on near-field images. Lastly, we propose a device to control the radiation pattern of an antenna, exploiting the wave propagation properties of curved spaces.Show less >
Show more >The objective of this thesis work is two-fold. Firstly, we design electromagnetic metamaterials in order to obtain specic effective parameters, and especially negative indices of refraction, in frequency bands ranging from the microwaves to the infrared. Secondly, we design systems exploiting the possibilities offered by metamaterials to control the propagation and the radiation of electromagnetic waves. In the metamaterial design part, we present and analyse a series of simulation and experimental results for several prototypes based on metallic patterns and subwavelength hole arrays in superimposed metallic plates. Negative effective indices are obtained around 100 and 500 GHz, with state-of-the-art performance in terms of insertion losses and impedance matching. In the metamaterial-based system design, we present different studies exploiting the 'transformation optics' procedure. The first one deals with a Mie-resonator-based implementation of an invisibility device. The second one concerns a family of devices related to hyperlenses which can accomplish different functions on near-field images. Lastly, we propose a device to control the radiation pattern of an antenna, exploiting the wave propagation properties of curved spaces.Show less >
Language :
Français
Source :
Files
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