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RÉSUMÉ
L'ingénierie de dispersion dans les matériaux artificiels tels que les cristaux photoniques permet un contrôle sans précédent de la propagation de la lumière. Cette ingénierie globale des paramètres effectifs des matériaux a permis la mise en évidence de régimes d'ultra-réfraction (autocollimation, réfraction négative) et trouve désormais son prolongement par une ingénierie localisée dans le cadre de l'optique de transformation (et la recherche de l'invisibilité). Après une description des principes physiques, différentes réalisations technologiques pour la focalisation et l'invisibilité en infrarouge à base de cristaux photoniques sont présentées. Pour conclure, une étude de faisabilité pour la détection et l'imagerie est proposée.
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dispersion engineering in artificial materials, as photonic crystals, permits a unique control of light propagation. This bulk engineering of material parameters has allowed to study ultra-refraction phenomena (self collimation, negative refraction) and is extended now to localized engineering concepts in the framework of transformation optics (and the search for invisibility). Following a description of the physical effects involved, some photonic crystal based fabricated prototypes for infrared focusing and partial invisibility will be presented. To conclude, a feasibility study for infrared detection and imaging will be proposed.
Auteur(s)
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Olivier VANBESIEN : Professeur des universités - Institut d’Électronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN – UMR CNRS 8520) – Université Lille 1, avenue Poincaré CS60069, 59652 Villeneuve d’Ascq Cedex, France
INTRODUCTION
l’ingénierie de dispersion dans les matériaux artificiels tels que les cristaux photoniques permet un contrôle sans précédent de la propagation de la lumière. Cette ingénierie globale des paramètres effectifs des matériaux a permis la mise en évidence de régimes d’ultra-réfraction (autocollimation, réfraction négative) et trouve désormais son prolongement par une ingénierie localisée dans le cadre de l’optique de transformation (et la recherche de l’invisibilité). Après une description des principes physiques, différentes réalisations technologiques pour la focalisation et l’invisibilité en infrarouge à base de cristaux photoniques seront présentées. Pour conclure, une étude de faisabilité pour la détection et l’imagerie sera proposée.
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MOTS-CLÉS
optique de transformation cristaux photoniques ultra-réfraction réfraction négative gradient d’indice
KEYWORDS
transformation optics | photonic crystals | ultra-refraction | negative refraction | gradient index
DOI (Digital Object Identifier)
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Conclusions et perspectives3. Vers la détection et l’imagerie infrarouge
3.1 Principe d’un détecteur et/ou imageur à base de lentilles à cristaux photoniques
À partir d’une lentille plate à réfraction négative (n = − 1) et en s’inspirant des techniques de tomographie, un dispositif de détection et/ou d’imagerie peut être imaginé. Celui-ci est schématisé sur la figure 7a . Entre autres critères ayant participé au processus de conception, la notion d’imagerie sans contact et le processus de double focalisation ont orienté le design vers un dispositif en réflexion. L’idée est alors d’illuminer une lentille par une onde plane sous incidence normale, qui traverse la lentille (n = − 1) supposée « adaptée » sans perturbation et vient éclairer une « cible » positionnée derrière la lentille. La partie de l’onde réfléchie (dans toutes les directions) subit alors une double focalisation et revient se focaliser devant la lentille le long d’une ligne fixée par le distance lentille-objet et l’épaisseur de la lentille. En fixant ces paramètres dimensionnels, le signal le long de cette ligne d’observation peut être alors enregistré (voir paragraphe suivant) et exploité.
Comme nous le montrerons numériquement dans le paragraphe 3.3, un tel relevé unique peut être utilisé pour de la détection. En répétant cette procédure pour un ensemble représentatif d’incidences (en tournant autour de la cible ou en faisant tourner la cible autour de son centre de symétrie) et en collectant à chaque fois l’information sur la même ligne, les informations peuvent être regroupées sous forme d’un sinogramme qui peut être numériquement transformé en une « image » de la cible. Dans son principe,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - JOANNOPOULOS (J.D.), MEADE (R.D.), WINN (J.N.) - Photonic crystal : molding the flow of light - Princeton, NJ, Princeton University Press (1995).
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(6) - VANBESIEN (O.) - * - ....
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