Rozprawy doktorskie: „Bandes interdites de vibrations”

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Zouari, Sahar. "Bandes interdites d’ondes de flexion dans une méta-plaque composite : effet de finitude de la structure et des dispersions de fabrication". Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1034/document.

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Ce travail de thèse porte sur l'étude de l'intégration des fonctions d'amortissement vibroacoustique dans des plaques en matériau composite. Dans un premier temps, pour une méta-plaque non composite, les caractéristiques d'atténuation des vibrations ont été étudiées avec un réseau périodique de résonateurs (poutre-masse) attachés à une plaque.L'effet de périodicité et des résonances locales permet de bloquer la propagation d'ondes sur des plages de fréquences données, appelée bandes interdites. Des simulations numériques basées sur la MEF ont permis de calculer les diagrammes de bandes des plaques périodiques et d'analyser la sensibilité de ces bandes interdites aux différents paramètres de conception de méta-plaque. Les calculs de coefficient de transmission d'une onde plane selon la direction perpendiculaire à la zone traitée, mettent en évidence la présence des bandes interdites prédites par le diagramme de bande. Les réponses fréquentielles de plusieurs modèles sont comparées, pour mettre en évidence les écarts entre une structure infinie et une structure finie. Une méthode automatique originale est mise au point pour détecter les gammes de fréquences des bandes interdites pour une méta-plaque finie.Ces méthodes théorique et expérimentale sont alors appliquées à des plaques composites SMC avec des perforations périodiques. Des essais avec une excitation unidirectionnelle et une excitation ponctuelle sont réalisés. L'influence de chaque type de sollicitation sur la réponse vibratoire des plaques est analysée pour mettre en évidence la détectabilité des bandes interdites. Enfin, la robustesse des bandes interdites aux variations du réseau périodique est validée
The vibration attenuation characteristics of a metamaterial plate were investigated theoretically and experimentally with a 2-dimensional periodic array of resonators (mass-beam) attached to a thin homogeneous plate.The sensitivity analysis of the band gap frequency range took into account the uncertainties of all the design parameters of the metamaterial plate. The theoretical approach used the finite element method (FEM) to compare the predicted band gaps with those derived from infinite and finite models of the metamaterial.An original automatic method is proposed to detect the frequency ranges of band gaps in finite metamaterial based on the behavior of the corresponding bare plate. Directional plane wave excitation and point force excitation were applied to evaluate the efficiency of the detection method. The results of these analyses were compared with experimental measurements. Frequency ranges of experimental vibration attenuation are in good agreement with the theoretically predicted complete and directional band gaps.These theoretical and experimental methods are then applied to SMC (Sheet Molding Compound) composite plates with periodic perforations. Tests with unidirectional excitation and point force excitation are performed. The influence of each type of excitation on the vibratory response of the plates is analyzed in order to demonstrate the detectability of the bands gaps.Finally, the robustness of the band gap to the variations of the periodic lattice is validated following an integration of perturbations: addition of local mass on half of the unit cells according to a periodic or random positions

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Zhang, Runze. "Modeling of coupled vibration systems with fluid-structure interaction". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST136.

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Cette thèse porte sur deux aspects de la dynamique vibratoire des structures en interaction fluide-structure (IFS) : le contrôle des vibrations des structures immergées dans un fluide et la récupération des vibrations induites par un fluide pour leur conversion en énergie électrique. Ce mémoire présente nos contributions dans ces deux domaines.Premièrement, concernant le contrôle des vibrations, l'émergence récente des méta-structures a ouvert de nouvelles perspectives pour maîtriser les vibrations des structures en IFS. Ces structures, souvent constituées de microstructures périodiques, permettent de moduler la propagation des ondes vibratoires. Leur conception, prenant en compte les conditions spécifiques à l'IFS, constitue un sujet de grande importance. Nous avons développé un modèle par éléments finis basé sur l'analyse d'une cellule élémentaire, qui permet de prédire les bandes de fréquences interdites pour des plaques composites périodiques soumises aux conditions IFS. Une contribution clé de ce travail réside dans la formulation d'une nouvelle matrice de masse ajoutée, intégrant les conditions de Bloch dans les domaines solide et fluide de la cellule élémentaire. Cette approche permet un contrôle passif des vibrations et la conception de structures minces avec des bandes de fréquences spécifiques.Ensuite, nous avons exploré la modulation active de ces bandes de fréquences dans des scénarios similaires de structures minces avec IFS, en introduisant un système couplé comprenant des composants piézoélectriques. Le modèle de cellule élémentaire fluide-structure, tenant compte des conditions de Bloch, inclut également les effets de couplage piézoélectrique. Nos recherches montrent que les effets inertiels du fluide influencent fortement les bandes de fréquences des structures minces, en raison de leur faible inertie propre. Une optimisation de la microstructure, incluant la disposition et la forme des composants piézoélectriques, ainsi que la définition d'une loi de contrôle, permet d'obtenir une modulation optimale des bandes de fréquences, en fonction des applications spécifiques.Dans la seconde partie du travail, nous avons étudié les vibrations induites par un écoulement fluide comme source d'énergie, pouvant être convertie en électricité grâce à l'effet piézoélectrique direct. Un système couplé, composé d'une structure vibrante intégrant des composants piézoélectriques connectés à un circuit externe, a été modélisé pour être soumis à un écoulement fluide. Contrairement aux modèles simplifiés de type poutre souvent utilisés, nous avons proposé un modèle à échelle complète basé sur des éléments finis solides. Cela permet de prendre en compte des caractéristiques complexes, telles que l'utilisation de transducteurs microstructurés et de cantilevers non uniformes. À l'aide de ce modèle, diverses configurations de systèmes de récupération d'énergie avec générateurs de turbulence, permettant une efficacité améliorée, ont été étudiées.En résumé, la modélisation multiphysique du couplage pour différentes conditions d'IFS proposée dans cette étude, permet non seulement de prédire et de contrôler efficacement les vibrations structurelles en milieu fluide, mais elle offre également des outils numériques pour le développement de systèmes de récupération d'énergie piézoélectrique performants
This thesis addresses two key aspects of the vibrational dynamics of structures with fluid-structure interaction (FSI): the control of vibrations in structures immersed in a fluid and the conversion of fluid-induced vibrations into electrical energy. This dissertation presents our contributions to these two domains. To this end, the study first proposes an unit cell-based finite element model to predict vibration bandgaps in periodic composite plates under FSI conditions. By introducing a novel fluid-added mass matrix integrating Bloch boundary conditions, the fluid's inertial effects are incorporated into the bandgap analysis, enabling designing for vibration control in periodic plates submerged in liquids, achieving passive control.Based on this foundation, the research further explores the potential for actively tuning the vibration bandgaps of periodic composite plates submerged in liquids, which integrate connected piezoelectric sensors and actuators with feedback control. Therefore, an unit cell-based vibration bandgap tuning model with inertial fluid is developed, which integrates Bloch boundary conditions for both fluid and piezoelectric coupled solid domains. Then, the study reveals that in liquid environments, the fluid-added mass effect significantly impacts the bandgap characteristics of thin-walled structures, reducing the effectiveness of control strategy. Increasing the structure's self inertia or optimizing the arrangement of piezoelectric patches can mitigate this effect.On the other hand, the rivers and oceans are in constant motion, containing substantial kinetic energy. When fluid flows over a structural surface, the induced structural vibrations can be viewed as a potential source of clean and renewable energy. By utilizing the direct piezoelectric effect of piezoelectric materials, the kinetic energy of the fluid can be converted into usable electrical energy, enabling fluid energy harvesting. However, in such energy harvesting systems, significant FSI and electro-mechanical coupling effects are often accompanied by complex nonlinear dynamic behavior. The presence of these coupling effects complicates numerical simulations in this field, making it challenging, especially when considering practical applications where a deep understanding of these nonlinear behaviors and their impact on system performance is essential. Therefore, this thesis develops a full-scale finite element model to capture the strong local FSI behavior of complex thin-walled piezoelectric fluid energy harvesters (PFEH) involving microstructured transducers and non-uniform cantilevers, which are often ignored by simplified models. The research analyzes different energy harvester designs through numerical simulations, examining the influence of substrate cross-sectional shape, piezoelectric patch arrangement, and microstructure on the system's dynamic response and energy output efficiency.Finally, the study further enhance the power output of PFEHs using synergistic vortex generators composed of upstream double plates and downstream cylinder with a small spacing in dynamic water environments. With the synergistic effects of multi vortex generators, it is possible to achieve higher frequency and stable larger amplitude vibrations for the piezoelectric flag, thereby obtaining higher energy harvesting efficiency. Overall, the multi-physics coupling modeling for different FSI conditions proposed in this study not only effectively predict and control structural vibrations in fluid environments but also provide a theoretical foundation and technical support for the development of efficient piezoelectric energy harvesting systems

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Pyskir, Adrien. "Application de métamatériaux aux problématiques vibroacoustiques automobiles". Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEC011.

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Les métamatériaux sont des matériaux architecturés de telle sorte qu’ils présentent des propriétés exotiques, issues non pas du matériau constitutif, mais de leur structure interne. Bien qu’ayant été étudiés depuis une vingtaine d’années, peu d’applications réelles ont été recensées, notamment dans le domaine industriel. Cette thèse est consacrée aux métamatériaux élastiques susceptibles de réduire les vibrations dans les véhicules automobiles. En effet, une meilleure isolation des principales sources vibratoires permettrait l’amélioration du confort vibratoire et la durée de vie des pièces mécaniques. Les résultats de calculs numériques et essais expérimentaux montrent que les métamatériaux peuvent satisfaire des contraintes contradictoires, et représentent donc des candidats intéressants pour la réalisation d’innovations industrielles. Ce type de solutions étant fondamentalement différent des systèmes d’isolation actuels, le premier chapitre dresse un état de l’art des métamatériaux, afin d’en comprendre les mécanismes et les méthodes numériques permettant d’en calculer les performances. Le deuxième chapitre aborde les techniques de caractérisation des matériaux employées pendant cette thèse. Les essais mécaniques ainsi que les résultats permettent de définir les modèles matériaux utilisés par la suite. Dans le troisième chapitre, des calculs numériques appliqués à différentes architectures aident à mieux comprendre certains mécanismes des métamatériaux et à choisir le meilleur candidat vis-à-vis des propriétés ciblées. Celui-ci est approfondi dans le quatrième chapitre, à travers des études paramétriques statiques et dynamiques. Des propositions d’améliorations géométriques sont proposées, y compris un métamatériau hybride aux propriétés supérieures. Afin de vérifier les résultats expérimentaux et d’acquérir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents, le cinquième chapitre aborde finalement les essais expérimentaux effectués, l’analyse de leurs résultats, et leur confrontation avec les résultats numériques
Metamaterials are architectured materials exhibiting exotic properties due to their internal stucture rather than their constitutive material. They have now been studied for two decades, but have yet to make their mark outside laboratories, especially for industrial applications. This thesis focuses on elastic metamaterials that can contribute to fix vibration issues in the automotive field. Better isolation of the main vibration sources would increase both the vibroacoustic comfort in the vehicles and the safety of mechanical parts. Through computations and experimentations, it is shown that metamaterials can be designed to meet different criteria usually contradictory and as such, are strong candidates for innovative breakthroughs in industry. As this kind of solutions differs radically from existing ones, the first chapter is a state-of-the-art review, both to grasp the main mechanims behind the multitude of metamaterials designs that can be found in the literature, as well as the methods used to modelize them. The second chapter tackles the characterization of the materials used along this thesis. The mechanical tests and results presented allow to determine the material models then inserted in the computations. Through preliminary computations, the third chapter attempts to understand and select the most promising mechanisms to satisfy the expected specifications. The chosen design properties are further investigated in the fourth chapter, through static and dynamic computations, as well as parametric studies. A hybrid metamaterial with enhanced isolation properties is proposed. To finally assess the numerical results obtained and reach better undestanding of the underlying mechanisms, the fifth chapter deals with the performed experimental tests, their analysis, and their comparison with previous results

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Aklouche, Omar. "Réduction des niveaux vibratoires d'un panneau au moyen de trous noirs acoustiques structurés en réseau périodique : conception d'une méta-plaque". Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1030/document.

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Le "Trou Noir Acoustique" (TNA) constitue un moyen passif de réduction des vibrations des structures sans pour autant augmenter leur masse. Il s’agit d’un amincissement local de la structure, revêtu d’un matériau viscoélastique. L’effet TNA résulte alors de l’augmentation locale de l’amplitude vibratoire,qui sollicite fortement le revêtement, donnant lieu à un amortissement important. Une analyse détaillée des mécanismes de dissipation du TNA est réalisée :la diffusion des ondes de flexion par un TNA est étudiée lorsque ce dernier est inséré dans une plaque infinie. On montre que le revêtement induit un amortissement local important, permettant d’augmenter significativement l’amortissement global. Le TNA étant surtout efficace en hautes fréquences (HF),il est périodisé sur une plaque pour tirer parti des bandes interdites en basses fréquences (BF). Deux réseaux (carré et triangulaire) sont étudiés numériquement par la méthode PWE et expérimentalement par mesure de mobilités vibratoires. Les résultats montrent que la plaque est à la fois amortie en BH par effet de réseau et en HF par l’effet TNA
The "Acoustic Black Hole" (ABH) is a passive device of reducing vibrations of structures without increasing their mass. It consists in a local thinning of the structure, coated with a thin layer of viscoelastic material. The ABH effect results from the local increase in vibratory magnitude, which strongly solicits the coating, giving rise to local significant damping. A detailed analysis of the mechanisms of dissipation of the ABH is carried out : the scattering of bending waves by an ABH is studied when the latter is inserted in an infinite thin plate. It is shown that the coating induces a significant local damping, allowing to significantly increase the global damping. The ABH is especially effective at high frequencies(HF), it is periodized on a plate to take advantage of the band gaps effect at low frequencies (LF). Two lattices (square and triangular) are studied numerically by the PWE method and experimentally by measuring vibratory mobilities. The results show that the plate is damped at the same time in LF by the lattice effect and in HF by the ABH effect

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Cassagne, David. "Matériaux à bandes interdites photoniques". Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20053.

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Les materiaux a bandes interdites photoniques sont des structures dielectriques periodiques qui controlent la propagation des ondes electromagnetiques. Dans ce memoire, nous decrivons la methode des ondes planes qui permet de calculer les structures de bandes des cristaux photoniques. Par une analyse de la symetrie et une approche perturbative, nous precisons les conditions d'existence des bandes interdites de basse energie. Nous proposons de nouvelles structures bidimensionnelles appelees graphite et nitrure de bore. Grace a une methode de matrices de transfert, nous calculons la transmission de la structure graphite et nous mettons en evidence le role fondamental du couplage avec les modes exterieurs. Nous etudions l'apparition de modes permis dans la bande interdite grace a l'introduction de defauts dans la periodicite. Enfin, nous discutons les proprietes des opales constituees de micro-billes de silice auto-organisees qui sont tres prometteuses pour la fabrication de cristaux photoniques tridimensionnels.

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Jacquin, Olivier. "Étude de structures a bandes interdites photoniques unidimensionnelles". Grenoble INPG, 2000. http://www.theses.fr/2000INPG0142.

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Les structures a bandes interdites photoniques unidimensionnelles (structures bip-1d) sont tres interessantes pour realiser des miroirs a larges bandes spectrales et des resonateurs tres performants et tres compacts. Ces dispositifs sont des guides a fort confinement optiques realise sur materiaux semi-conducteurs, sur lesquels sont graves une ou deux series periodiques des trous d'air. Il apparait dans ces structures des phenomenes importants de diffraction difficiles a modeliser et qui sont un facteur tres limitant pour les performances de ces dispositifs. Il est presente dans ce manuscrit une methode numerique issue du domaine des microondes bien adaptee a la simulation de structures bip. Il est cependant important de prendre des precautions pour l'utilisation de cette methode pour simuler des structures bip car il s'agit pour elle d'un nouveau contexte de simulation. Cette methode a permis de mettre en evidence et egalement de comprendre le mecanisme des pertes par diffraction dans une structure bip-1d, et de donner ainsi des criteres optogeometriques pour limiter ces dernieres. En effet, il est possible de reduire considerablement ces pertes en choisissant convenablement la geometrie transversale et longitudinale des structures bip-1d. On peut ainsi realiser des miroirs et des cavites resonantes tres interessants pour l'optique integree et plus generalement pour l'optoelectronique.

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Badr, El Din El Shaarawy Heba. "Structures électromagnétiques à bandes interdites pour des applications de filtre". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00446721.

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Depuis la fin des années 1980, les structures électromagnétiques à bandes interdites (EBG) et les structures à plan de masse usinée (DGS) ont attiré l'intérêt de beaucoup de recherche dans l'électromagnétisme et tout particulièrement dans le domaine de la télécommunication. Leurs intégrations miniaturisées et leurs propriétés électromagnétiques particulières présentent de fort intérêt en termes de suppression d'ondes électromagnétiques de surface et de coupe-bandes pour des fréquences bien déterminées. Dans ce manuscrit, nous allons développer des filtres reconfigurables miniaturisés pour des systèmes de communication sans fil. Dans un premier temps, un état de l'art des structures électromagnétiques à bandes interdites sera exposé afin de distinguer les avantages et les inconvénients pour des applications souhaitées. La première étude se portera sur une structure périodique multicouche unidimensionnelle en utilisant la théorie de l'onde couplée et le formalisme de l'onde de Block. Comme les structures à base d'EBG sont difficiles à modéliser à cause de leurs nombreux paramètres de conception, les motifs à base de DGS attirent de plus en plus l'intérêt de plusieurs chercheurs. Effectivement, ceux-ci peuvent offrir les avantages des structures à base d'EBG tout en gardant une modélisation simplifiée. . Dans une deuxième partie, notre étude se portera sur les différentes techniques de modélisation électromagnétique sur des structures DGSs, en s'appuyant sur des modèles électriques équivalents LC, le RLC et circuit p - etc&. A partir de ces modèles développés, des filtres passe-bande d'ordre trois sont conçus et simulés sur des lignes de transmission de type micro-rubans et coplanaires (CPW). Dans une troisième partie, un résonateur reconfigurable à base de DGS pour filtre multi coupe-band est présentée sur une gamme de fréquence 0 - 11 GHz en technologie CPW. La structure est composée de trois commutateurs de type "MEMS'' qui permettent d'obtenir quatre configur ations différentes. Dans notre démarche de conception, les commutateurs sont d'abord considérés comme idéaux, c'est-à-dire que le commutateur est représenté par un état non actif (OFF) où par un état actif (ON). Dans chaque configuration, la structure a été modélisée en utilisant un circuit RLC en parallèle. Après fabrications, les mesures et les simulations présentent une excellente concordance. Ensuite, un résonateur a été réalisé à base de diodes PIN pour remplacer les commutateurs pour obtenir une agilité du système. Des mesures seront présentées dans cette partie. Une autre possibilité est d'utiliser un DGS pour la réalisation de filtres passe-bande. Dans cette partie, deux applications des DGSs sont présentées. La première est un filtre passe-bande compact à couplage inductif implémenté à base d'une cellule DGS à 5GHz. Ensuite, pour valider notre théorie, un filtre d'ordre deux est implémenté à la même fréquence suivi d'un filtre passe-bande reconfigurable en utilisant cette structure DGS. En utilisant un commutateur MEMS, la structure se transformerait d'une structure à une seule résonance à 5GHz à une structure à résonances multiples à 2.8GHz et 8GHz. La deuxième application concerne l'amélioration du filtre de résonateur en anneau. Ce type de filtres, pourtant qu'il possède des caractéristiques attrayantes, souffre de deux inconvénients majeurs qui limitent son utilisation dans des applications réelles. Le premier inconvénient réside dans sa grande taille due aux stubs d'accordement, alors que le deuxième concerne l'existence des modes d'ordres supérieurs, ce qui limite la réjection hors bande. Le but de ce manuscrit est de proposer quelques solutions pour réduire la taille et d'augmenter la bande de réjection du filtre, tout en gardant ses performances globales (largeur de bande passante, la bonne réjection et de faible pertes d'insertion. Afin de faire ainsi, deux approches sont considérées. La première approche est au niveau du design du filtre, pa r une conception économisant l'espace occupé par les stubs d'accordement, alors que la deuxième est au niveau de la propagation des ondes, par l'exploitation des propriétés des DGS. Pour les futurs travaux, nous proposons la réalisation de nos structures sur des substrats de silicium en utilisant des commutateurs MEMS afin d'améliorer les performances du filtre ainsi que leurs réalisations sur des matériaux ferroélectriques en vue d'une accordabilité.

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Badr, El-Din Abdo El-Shaarawy Heba. "Structures électromagnétiques à bandes interdites pour des applications de filtres". Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/711/.

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Depuis la fin des années 1980, les structures électromagnétiques à bandes interdites (EBG) et les structures à plan de masse usinée (DGS) ont attiré l'intérêt de beaucoup de recherche dans l'électromagnétisme et tout particulièrement dans le domaine de la télécommunication. Leurs intégrations miniaturisées et leurs propriétés électromagnétiques particulières présentent de fort intérêt en termes de suppression d'ondes électromagnétiques de surface et de coupe-bandes pour des fréquences bien déterminées. Dans ce manuscrit, nous allons développer des filtres reconfigurables miniaturisés pour des systèmes de communication sans fil. Dans un premier temps, un état de l'art des structures électromagnétiques à bandes interdites sera exposé afin de distinguer les avantages et les inconvénients pour des applications souhaitées. La première étude se portera sur une structure périodique multicouche unidimensionnelle en utilisant la théorie de l'onde couplée et le formalisme de l'onde de Block. Comme les structures à base d'EBG sont difficiles à modéliser à cause de leurs nombreux paramètres de conception, les motifs à base de DGS attirent de plus en plus l'intérêt de plusieurs chercheurs. Effectivement, ceux-ci peuvent offrir les avantages des structures à base d'EBG tout en gardant une modélisation simplifiée. . Dans une deuxième partie, notre étude se portera sur les différentes techniques de modélisation électromagnétique sur des structures DGSs, en s'appuyant sur des modèles électriques équivalents LC, le RLC et circuit pi - etc. . . . A partir de ces modèles développés, des filtres passe-bande d'ordre trois sont conçus et simulés sur des lignes de transmission de type micro-rubans et coplanaires (CPW). Dans une troisième partie, un résonateur reconfigurable à base de DGS pour filtre multi coupe-band est présentée sur une gamme de fréquence 0 - 11 GHz en technologie CPW. La structure est composée de trois commutateurs de type ''MEMS'' qui permettent d'obtenir quatre configurations différentes. Dans notre démarche de conception, les commutateurs sont d'abord considérés comme idéaux, c'est-à-dire que le commutateur est représenté par un état non actif (OFF) où par un état actif (ON). Dans chaque configuration, la structure a été modélisée en utilisant un circuit RLC en parallèle. Après fabrications, les mesures et les simulations présentent une excellente concordance. .
The increasing development of wireless applications turns out to new requirements for transceiver architectures that have to feature excellent microwave performances (linearity, spurious rejection, noise figure and bandwidth) and enhanced integration density that is achieved through the miniaturization of the modules as well as the introduction of multi standard functionalities. All these requirements translate to the need of filter circuits as miniaturized as possible and featuring the highest performance in term of insertion loss and rejection. Since the late 1980's, electromagnetic bandgap (EBG) structures and defected ground structures (DGS) have attracted the interest of many researchers, due to their interesting properties in terms of size miniaturization, suppression of surface waves and arbitrary stopbands. Since then, they have been used in many applications like lowpass filters, bandpass filters, antennas, waveguides and others. Based on the interesting features proposed by EBG and DGSs, the main aim of this thesis is to achieve miniaturized reconfigurable filters that may serve in wireless communication systems. EBG structures are periodic structures which allow the propagation of electromagnetic waves in certain frequency bands and forbid them in other bands known as the "bandgap". The first step taken towards achieving the goal is to study the state of the art of bandgaps structures, their advantages, disadvantages, applications, and the most important achievements using such structures. Also, a one-dimensional multi-layer periodic structure is studied with two different analytical techniques, the Coupled-Wave Theory and the Bloch-Wave Formalism. Due to the many design parameters of EBG structures, and the difficulty in their modeling, DGS attracted the interest of many researchers as they have the main advantages proposed by EBG structures but by using only one or two cells, in addition, they are easier to model. So the next step in this thesis is to study the different modeling techniques of DGSs. The dumbbell shape DGS is modeled using the parallel LC, parallel RLC, the pi-equivalent circuit and others where a comparison between the different models is presented and a conclusion of which is the best suitable to be used in more complex designs. .

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Hsiao, Fu-Li. "Propriétés acoustiques et optiques des structures périodiques à bandes interdites". Besançon, 2008. http://www.theses.fr/2008BESA2026.

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Ce travail de thèse est consacré à l'étude des propriétés acoustiques et optiques des matériaux à bandes interdites. Il comporte une première partie qui traite des spectres de réflexion des ondes optiques sur des opales artificielles. Ces opales constituées un cristal photonique. Une amélioration de la réflexion sans modification de longueur d'onde ni des bandes interdites est montrée expérimental ment sur des structures monoparticules de 320 nm de diamètre de PMMA enrobé d'un dépôt d'Ag. Une deuxième partie est consacrée à la propagation des ondes acoustiques de volume ou de membrane dans des structures périodiques (cristaux phononiques). Dans les structures de volume constituées de cylindres en acier de section millimétrique immergé dans l'eau. Nous avons mis en évidence expérimentalement et théoriquement des bandes interdites complètes et des bandes sourdes pour des réseaux de symétries hexagonales (triangulaire et nid d'abeille). Enfin, nous avons étudié une membrane phononique constituées de monocouche de billes d'acier millimétrique dans une matrice d'époxy. L'étude théorique des structures de bandes d'un réseau carré de ces structures montre l'existence de bande interdite complète ultrasonores pour cette membrane. Nous avons utilisé un interféromètre optique hétérodyne qui permet à la fois d'évaluer la transmission des ondes et de donner la distribution des champs de déplacement. Les mesures en transmission effectuées sur la membrane mettent en évidence une bande interdite complète ultrasonores autour de 300 KHz. La création d'une ligne de défaut dans la structure parfaite nous a permis de monter le guidage des ondes acoustiques avec un confinement spatial important
This thesis focuses on study of. . Acoustical and Optical proprieties of band gap of periodic structures". Concerning the optical properties of the band gap materials, we have demonstrated an enhancement of the reflectance of the artificial opal by coating Ag nanoparticles on the polymethymethacrylate microspheres to form a metallodielectric artificial opal. We studied the angle-resolved reflection spectra of the metallodielectric opals. By a suitable coating of Ag nanoparticles on the microspheres, the reflectance of opals is enhanced without changing the reflection wavelength. For the acoustical wave propagations, The complete band gaps and deaf bands of triangular and honeycomb water-steel ultrasonic crystals are investigated theoretically and experimentally. The measured transmission spectra reveal the existence of complete band gaps but also of deaf bands. Band gaps and deaf bands are identified by comparing band structure computations, with transmission simulations. The appearance of flat band bands and the polarization of the associated eigenmodes are analysed. Ln the last part devoted to waveguiding inside the complete band. The propagation of acoustic waves in a square-lattice phononic crystal slab consisting of a single layer of spherical steel beads in a solid epoxy matrix is studied experimentally. Waves are characterized on the slab surface by laser interferometry. A complete band gap band is found around 300 KHz, in good agreement with theoretical predictions. A line-defect waveguide was realized, and the weIl confined acoustic wave propagation inside a line-defect waveguide observed experimentally

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Chevriaux, D. "Supratransmission et bistabilité nonlinéaire dansles milieux à bandes interdites photoniques et électroniques". Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00180987.

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On étudie, dans cette thèse, la diffusion d'ondes dans différents milieux nonlinéaires possédant une bande interdite naturelle. On montre, en particulier, l'existence d'un comportement de bistabilité dans les milieux régis, soit par l'équation de sine-Gordon (chaîne de pendules courte, réseaux de jonctions Josephson, double couches à effet Hall quantique), soit par l'équation de Schrödinger nonlinéaire (milieu Kerr et milieu de Bragg), dans les cas discrets et continus. Ces différents milieux sont soumis à des conditions aux bords périodiques, dont la fréquence est prise dans la bande interdite et avec une amplitude déterminant l'état de stabilité du système. En effet, pour une amplitude suffisante (supratransmission), le milieu n'est plus réfléchissant et absorbe de l'énergie, faisant passer le signal de sortie d'un état d'amplitude évanescente vers un état de très grande amplitude. On donne, par ailleurs, une description analytique complète de la bistabilité qui permet de comprendre les différents états stationnaires observés dans ces milieux et de prédire le passage d'un état à un autre.

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Gralak, Boris. "Etude théorique et numérique des propriétés des structures à bandes interdites photoniques". Aix-Marseille 3, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX30032.

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Ce travail est basé sur l'étude théorique et numérique des propriétés des cristaux photoniques. Nous envisageons, dans un ordre de complexité croissant, les cas de structures 1D, 2D et 3D. Une attention particulière est portée aux relations de dispersion des modes de Bloch du cristal. Ces relations contiennent en effet un grand nombre d'informations, non seulement sur le champs dans le cristal (sur le cheminement de l'énergie par exemple), mais elles permettent également de comprendre et de prévoir comment s'effectue, aux frontières d'un cristal limité, le couplage entre le champ intérieur et le champ exterieur. L'exploitation de ces propriétés nous permet de prédire, puis de simuler numériquement, des situations dans lesquelles les cristaux photoniques se comportent comme des milieux d'indice optique inférieur à celui du vide (ultra-réfraction), voire d'indice optique négatif. On montre par exemple qu'il est possible de concevoir des micro-lentilles dont les dimensions et la focale sont de quelques dizaines de longueurs d'onde
This work is centered on the theoretical and numerical study of the photonic crystals properties. We consider, in an increasing order of complexity, the cases of 1D, 2D and 3D structures. We pay a detailed attention on the dispersion relations of the Bloch modes of the crystal. This relation indeed contains a great number of informations, not only in the field in the crystal (on the energy propagation for example), but it also makes it possible to understand and predict how is carried out the coupling, at the borders of a limited crystal, between the interior field and the exterior field. The exploitation of these properties enable us to predict, then to simulate numerically, some situations in which the photonic crystals behave like mediums of optical index lower than that of the vacuum (ultra-refraction), even of negative optical index. It is shown for example that it is possible to design micro-lenses whose dimensions and focal distance are a few tens of wavelengths. We worked out a numerical method partcularly adapted to the woodpile photonic crystals

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Ourir, Abdelwaheb. "Applications de matériaux à bandes interdites photoniques et de métamatériaux en télécommunications". Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112249.

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Chevriaux, Dominique. "Supratransmission et bistabilité nonlinéaire dans les milieux à bandes interdites photoniques et électroniques". Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20039.

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Brillat, Thierry. "Définition, réalisation et caractérisation de matériaux à bandes photoniques interdites reconfigurables en micro-ondes". Paris 10, 2000. http://www.theses.fr/2000PA100180.

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Les matériaux à bandes photoniques interdites (BIPs) sont des structures dont la constante diélectrique est arrangée de façon périodique. Cela entraîne l'apparition de bandes fréquentielles permises et interdites pour la propagation électromagnétique à l'intérieur de ce type de matériau. Les applications micro-ondes des BIPs font souvent appel à la technologie des circuits imprimés qui utilise le mélange de diélectrique et de métal. Les BIPs métallo-diélectriques composés de rubans (pistes) métalliques continus ou discontinus, gravés sur des substrats diélectrique qui en résultent, ont donc été étudiés à la fois en simulation et en mesure. Ces BIPs passifs ouvrent un champ d'application et des perspectives intéressantes. A partir de ces BIPs passifs, des structures actives permettant de d'un BIP discontinu au BIP continu ont été simulées sous la forme de réseaux à capacités variables et à résistances variables. Des BIPs actifs constitués des BIPs passifs munis de diodes PIN ont ainsi été étudiés à l'aide des simulateurs électromagnétiques puis réalisés et enfin mesurés. Une application intéressante pour ces BIPs reconfigurables électriquement a été proposée. Un BIP actif a été utilisé comme un radôme devant une antenne de type patch. Dans la configuration BIP continue (diode PIN à l'état ON), le radôme agit comme une lentille pour augmenter la directivité de l'antenne et son gain. A l'état OFF, les diodes font passer le BIP en configuration "discontinue" qui, fonctionnant en bande interdite de plasmon, empêche les ondes de traverser. On obtient ainsi une modulation de la transmission du signal. L'utilisation de ces BIPs reconfigurables ouvre de nombreuses perspectives dans le domaine micro-onde et plus particulièrement pour les applications de type antennes.

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Pureur, Vincent. "Modélisation et caractérisation de fibres à guidage par bandes interdites photoniques à coeur solide". Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10003.

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Cette thèse est consacrée à l'étude, à la fois théorique et expérimentale, d'une nouvelle classe de fibres micro-structurées guidant par bandes interdites photoniques (BIP) à coeur solide. Dans les structures étudiées, l'origine des BIP est liée à l'agencement périodique à deux dimensions d'inclusions de faible contraste d'indice dans la gaine. Après avoir précisé les avantages de ces fibres, nous nous sommes attachés à identifier et à comprendre les mécanismes de pertes par confinement dans de telles structures supposées parfaitement périodiques, droites puis courbées. Ces études ont permis de déterminer et d'expliquer des tendances d'évolution simples de ces pertes selon les différents paramètres opto-géométriques de la fibre et de mettre ainsi en évidence un compromis à définir entre pertes par confinement de la fibre droite et courbée. De plus et pour la première fois, l'impact des défauts transverses apparaissant au cours de la fabrication sera évalué et discuté. L'étude montre notamment que de tels défauts peuvent diminuer les pertes par rapport à la structure idéale ce qui nous conduit à définir une nouvelle classe de fibres BIP toutes solides, dites hybrides. Nous proposons également une nouvelle structure de fibre BIP à double gaine, où la présence d'une couronne d'air permet la réduction des pertes par confinement à la fois de la fibre droite et courbée. Cet ouvrage rapporte également un exemple d'application de ces structures toutes solides dans le domaine des lasers à fibre, avec une émission laser mono-mode transverse continue à 977 nm. L'étude à la fois théorique et expérimentale de plusieurs fibres BIP biréfringentes à coeur solide est finalement présentée
This thesis focuses both on theoretical and experimental studies of a new class of micro-structured optical fibers, called Solid Core Photonic BandGap Fibers (SC-PBGFs), for which PBGs originate from the 2D periodical arrangement of weak refractive index contrast inclusions in the cladding. After giving these fibers advantages, we work on the identification and the understanding of confinement losses mechanisms in such micro-structures in the case of straight and bent fibers. These investigations allow us to establish simple evolution trends ofthese losses versus their different opto-geometrical parameters, and underline a compromise to find between the losses of the straight and bent fiber. Moreover and for the first time, impact of transversal defects appearing during the fabrication process will be evaluated and discussed. This study shows notably that such defects can lead to a minimum confinement loss lower than the ideal structure, which leads us to define a new class of SC-PBGFs, called hybrid. A new double clad PBG structure is also proposed, for which an extra holey ring reduces the confinement losses of both the straight and bent fiber. This thesis lays out moreover an application of such all-solid fibers, thanks to the conception and characterization of an Ytterbium doped PBGF with a transverse single-mode laser emission around 977 nm. Finally, we present the experimental and theoretical studies of several birefringent solid-core photonic bandgap fibers

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Pureur, Vincent. "Modélisation et caractérisation de fibres à guidage par bandes interdites photoniques à coeur solide". Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10003/document.

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Cette thèse est consacrée à l'étude, à la fois théorique et expérimentale, d'une nouvelle classe de fibres micro-structurées guidant par bandes interdites photoniques (BIP) à coeur solide. Dans les structures étudiées, l'origine des BIP est liée à l'agencement périodique à deux dimensions d'inclusions de faible contraste d'indice dans la gaine. Après avoir précisé les avantages de ces fibres, nous nous sommes attachés à identifier et à comprendre les mécanismes de pertes par confinement dans de telles structures supposées parfaitement périodiques, droites puis courbées. Ces études ont permis de déterminer et d'expliquer des tendances d'évolution simples de ces pertes selon les différents paramètres opto-géométriques de la fibre et de mettre ainsi en évidence un compromis à définir entre pertes par confinement de la fibre droite et courbée. De plus et pour la première fois, l'impact des défauts transverses apparaissant au cours de la fabrication sera évalué et discuté. L'étude montre notamment que de tels défauts peuvent diminuer les pertes par rapport à la structure idéale ce qui nous conduit à définir une nouvelle classe de fibres BIP toutes solides, dites hybrides. Nous proposons également une nouvelle structure de fibre BIP à double gaine, où la présence d'une couronne d'air permet la réduction des pertes par confinement à la fois de la fibre droite et courbée. Cet ouvrage rapporte également un exemple d'application de ces structures toutes solides dans le domaine des lasers à fibre, avec une émission laser mono-mode transverse continue à 977 nm. L'étude à la fois théorique et expérimentale de plusieurs fibres BIP biréfringentes à coeur solide est finalement présentée
This thesis focuses both on theoretical and experimental studies of a new class of micro-structured optical fibers, called Solid Core Photonic BandGap Fibers (SC-PBGFs), for which PBGs originate from the 2D periodical arrangement of weak refractive index contrast inclusions in the cladding. After giving these fibers advantages, we work on the identification and the understanding of confinement losses mechanisms in such micro-structures in the case of straight and bent fibers. These investigations allow us to establish simple evolution trends ofthese losses versus their different opto-geometrical parameters, and underline a compromise to find between the losses of the straight and bent fiber. Moreover and for the first time, impact of transversal defects appearing during the fabrication process will be evaluated and discussed. This study shows notably that such defects can lead to a minimum confinement loss lower than the ideal structure, which leads us to define a new class of SC-PBGFs, called hybrid. A new double clad PBG structure is also proposed, for which an extra holey ring reduces the confinement losses of both the straight and bent fiber. This thesis lays out moreover an application of such all-solid fibers, thanks to the conception and characterization of an Ytterbium doped PBGF with a transverse single-mode laser emission around 977 nm. Finally, we present the experimental and theoretical studies of several birefringent solid-core photonic bandgap fibers

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Degraeve, Sébastien. "Cristaux phononiques accordables". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10187/document.

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Les cristaux phononiques permettent d’obtenir des propriétés inhabituelles de propagation des ondes élastiques et en particulier l’apparition de bandes de fréquences interdites où l’onde est évanescente. Malgré le grand nombre d’applications potentielles, ces structures souffrent d’un manque d’adaptabilité qui limite leurs fonctionnalités. Ce travail de thèse s’intéresse à l’intégration de matériaux piézoélectriques dans les cristaux phononiques afin d’accorder électriquement les bandes interdites après fabrication. La première géométrie proposée consiste en une alternance de couches élastiques et de couches piézoélectriques qui sont individuellement connectées à une capacité électrique. Les courbes de dispersion analytiques et numériques ainsi que les expériences montrent clairement l’accordabilité des bandes interdites par réglage de la valeur de la capacité électrique. Le contrôle est cependant partiel car seule l’une des deux bornes est affectée. Les cristaux phononiques exclusivement piézoélectriques connectés à deux capacités électriques offrent, quant à eux, la possibilité de contrôler indépendamment les deux bornes des bandes interdites. Les modèles analytiques développés ont été validés numériquement et expérimentalement. Lorsque les couches piézoélectriques sont identiques, on constate que cette géométrie présente des bandes interdites uniquement grâce à la condition électrique périodique, qui se traduit par une discontinuité périodique du déplacement électrique. Elles sont appelées « bandes interdites de charge électrique » et font l’objet d’un brevet Thales/CNRS
Phononic crystals allow obtaining unusual propagation properties of elastic waves and especially can exhibit absolute band gaps where waves are evanescent. Despite numerous potential applications, these structures suffer from a lack of adaptability which limits their functionalities. This PhD thesis deals with the integration of piezoelectric materials in phononic crystals in order to electrically tune band gaps after manufacture. The first proposed geometry consists of alternating layers of elastic and piezoelectric materials which are individually connected to an electrical capacitance. Analytical and numerical dispersion curves as well as experiments clearly show band gaps tuning by setting the value of the electrical capacitance. The control is however partial because only one of the two boundaries is affected. Exclusively piezoelectric phononic crystals allow the independent control of the two band gaps boundaries using two electrical capacitances. Analytical models have been verified numerically and experimentally. When piezoelectric layers are identical, one can note that this geometry presents band gaps due to periodic electrical condition, which is consequently a periodic discontinuity of the electric displacement. They are called “electric charge band gaps” and are subject to a Thales/CNRS patent

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GADOT, FREDERIQUE. "Modelisation et caracterisation experimentale de materiaux a bandes interdites photoniques (bips) dans le domaine micro-ondes". Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA112023.

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Les materiaux a bandes interdites photoniques (bip) sont des materiaux de geometrie periodique qui permettent de reflechir ou de transmettre les ondes electromagnetiques dans certaines gammes de frequences. Ces domaines de frequence peuvent etre controles en ajustant les parametres de la structure tels le pas, le type de reseau ou le materiau. Les structures etudiees durant cette these sont bidimensionnelles dielectriques et metalliques. Elles sont construites avec des tiges cylindriques de cuivre ou d'alumine suivant des reseaux carre, triangulaire et hexagonal. Les mesures experimentales de leur diagramme de transmission entre 8-16 ghz et 27-80 ghz ont permis d'analyser l'influence du taux de remplissage, du nombre de couches necessaire a la creation de bandes interdites et des defauts. Les diagrammes de transmission des cristaux ont ete calcules a l'aide de la methode fdtd. Ces simulations ont toujours ete en excellent accord avec les mesures. Cette methode de modelisation permet egalement de visualiser la cartographie des champs electromagnetiques a l'interieur du cristal. L'etude concluante sur ces materiaux avec ou sans defauts a continue avec l'association de differents bips, ce qui donne la possibilite d'accroitre fortement la largeur de bande interdite tout en ouvrant des fenetres de transmission dans cette bande elargie lorsque des defauts y sont introduits.

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Massaoudi, Soumia. "Etude théorique et expérimentale des matériaux à bandes interdites photoniques bidimensionnels en micro-onde : application à l'ultraréfraction". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00178075.

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Nous présentons une étude numérique et expérimentale des propriétés de réfraction des matériaux à bandes photoniques interdites bidimensionnels diélectrique et métallique en micro-ondes. Nous examinons en particulier les effets d'ultraréfraction et de super prisme dans une gamme de fréquences 6 GHz et 16 GHz. L'étude numérique est concentrée sur des structures bidimensionnelles finies et infinies. Dans le cas des structures finies nous avons utilisé un logiciel de simulation basé sur la méthode des éléments finis. Quant aux structures infinies nous avons utilisé la méthode des ondes planes et la méthode de la super cellule. Les aspects expérimentaux sont concentrés sur la vérification des prédictions numériques. Nous montrons qu'un matériau à bandes interdites photoniques diélectrique se comporte comme un milieu homogène linéaire et isotrope dans sa première gamme de fréquences permises. Dans la première bande de fréquences interdites, nous vérifions que les photons ont une probabilité de transition non nulle dans une région de l'espace qui, classiquement leur serait interdite. Au bord de la bande interdite, nous obtenons un effet ultraréfractif. Puis nous étudions effet d'une répartition de défauts dans la structure diélectrique, et nous montrerons que les défauts de surface changent la trajectoire de l'onde dans le cristal photonique et permettent l'excitation de nouveaux modes électromagnétiques. Ces propriétés peuvent aboutir à une amélioration du rendement des antennes et des multiplexeurs en longueur d'onde. Dans le cas d'un matériau à bande interdite photonique métallique, nous montrons numériquement et expérimentalement qu'il se comporte comme un milieu homogène ultraréfractif dont l'indice effectif est compris entre 0 et 1. Nous vérifions aussi que dans la première bande de fréquences interdites, les défauts de surface dans les cristaux métalliques changent la trajectoire de l'onde électromagnétique et permettent l'excitation de nouveaux modes électromagnétiques

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Filloux, Pascal. "Etude et réalisation de structures bidimensionnelles à bandes photoniques interdites pour le domaine optique et proche infrarouge". Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112254.

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Un cristal photonique est une structure composite dont l'arrangement des matériaux est périodique a l'échelle de la longueur d'onde. La périodicité permet l'apparition de bandes photoniques interdites : domaines de fréquences pour lesquels la lumière ne peut pas se propager dans la structure, quelles que soient sa polarisation et sa direction de propagation. Deux types de dispositifs mettant en ceuvre des cristaux photoniques à deux dimensions ont été étudiés, pour les longueurs d'onde des télécommunications optiques entre 1,3 et l,55mM. Leur modélisation utilise la méthode mathématique rigoureuse des ondes couplées (RCWA). Le premier composant, pour l'optique guidée, utilise un substrat de silicium sur isolant (SOI). Le cristal photonique à deux dimensions est gravé dans le film de silicium : des réseaux de diffraction permettent le couplage et le découplage de la lumière dans le guide. Plusieurs types de substrats ont été considérés pour lesquels nous avons étudié la propagation des ondes guidées puis avons dîmensionné les coupleurs et le enstal photonique. Pour modéliser ces cristaux, en optique intégrée, nous avons utilisé un calcul approché basé sur la méthode RCWA qui permet de déterminer avec une bonne approximation leurs propriétés optiques. Un deuxième composant a été étudié et réalisé pour l'optique diffractive. Il est obtenu en gravant un réseau de traits dans une ou plusieurs des couches d'un empilement périodique. Lorsque toutes les couches sont gravees, ces structures, possédant deux directions de périodicité et constituées de trois matériaux différents, constituent des cristaux photoniques 2D non conventionnels. Nous avons montré la possibilité de réaliser, avec ces structures, des miroirs, des filtres, polarisants ou non, dispersifs ou non. Nous avons montré la faisabilité des structures multicouches (silicium / nitrure de silicium) gravées sur membrane en utilisant la gravure par faisceau d'ions focalisé
A photonic crystal is a composite structure with periodically arranged materials at the wavelength scale. The periodicity allows the opening of photonic band gaps i. E. Frequency ranges for which light can not propagate in the structure, whatever its polarization or propagation direction. Two types of components, implementing two-dimensional photonic crystals, have been studied, for the optical telecommunication wavelengths between 1. 3 and 1. 55mM. Their modeling is carried out using the mathematical Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) method. The first component, for guided optics, is based on a silicon-on-insulator (SOI) substrate. The two-dimensional photonic crystal is etched in the silicon film; diffraction gratings allow in and out coupling of light. Several substrates have been considered for which we have studied the propagation of guided waves. Then we have dimensioned the couplers and photonic crystal. To model these crystals, in integrated optics, we have used an approximate calculation based on the RCWA method which enables the determination of their optical properties with a good approximation. A second component has been studied and realized for diffractive optics. It is obtained by etching grooves through one or several layers of a one-dimensional stack. As all the layers are etched, the structures, having two directions of periodicity and being made out of three different materials, constitute non-classical 2D photonic crystals. We have shown the possibility to realize, with those structures, mirrors and filters, dispersive or not, polarizing or not. We have shown the feasibility of etching multilayer (silicon /silicon nitride) structures on membranes using a focused ion beam etching

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Vanvincq, Olivier. "Etude théorique des propriétés optiques linéaires et non-linéaires des fibres à bandes interdites photoniques à coeur solide". Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00880192.

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Cette thèse concerne l'étude des propriétés linéaires des fibres optiques à bandes interdites photoniques et à coeur solide et l'utilisation de leurs caractéristiques singulières en optique non-linéaire guidée. La partie I est consacrée au calcul des bandes interdites photoniques que présente la gaine microstructurée. Nous avons mis en place un outil numérique de calcul de bandes par la méthode de décomposition en ondes planes en tenant compte de la dispersion des matériaux. Cet outil a été utilisé pour concevoir une fibre permettant la photo-inscription d'un réseau de Bragg. La méthode des perturbations stationnaires est ensuite appliquée pour déterminer les indices effectifs des modes autorisés aux grandes longueurs d'onde et identifier les modes linéairement polarisés vers lesquels ils évoluent. Dans la partie II, l'équation de Schrödinger non-linéaire généralisée est établie. Dans le cas d'une fibre effilée, il apparaît un terme supplémentaire permettant la conservation du nombre de photons. L'expression analytique usuelle du taux d'auto-décalage Raman est étendue au cas des solitons de courte durée jouant un rôle majeur dans le processus de génération de supercontinuum. La partie III est consacrée aux résultats obtenus en régime non-linéaire dans les fibres à bandes interdites photoniques à coeur solide. Nous montrons théoriquement que la forte valeur de la dispersion du troisième ordre est à l'origine de la suppression de l'auto-décalage Raman juste avant le bord de bande et sans pertes significatives. Cette suppression est ensuite utilisée pour limiter l'étendue spectrale et augmenter la stabilité tir-à-tir d'un supercontinuum.

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ROWSON, SEBASTIAN. "Materiaux a bandes photoniques interdites pour l'optique et les terahertz. Realisation a base de silicium, etude et caracterisation". Paris 11, 2000. http://www.theses.fr/2000PA112041.

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Un materiau a bande interdite photonique ou cristal photonique est une structure ou la periodicite spatiale de la constante dielectrique engendre des plages de frequences permises ou interdites pour la propagation d'ondes electromagnetiques. Tous les domaines de longueur d'onde sont concernes, du visible jusqu'aux ondes centimetriques, avec un eventail d'applications potentielles tout aussi varie. Au cours de cette these, differentes techniques d'elaboration sur silicium ont ete mises au point qui permettent desormais de realiser des structures periodiques a deux ou trois dimensions avec une grande souplesse quant a la taille et a la periodicite des motifs. Les resultats presentes, numeriques et experimentaux, couvrent ainsi pres de trois decades en longueur d'onde en allant du proche infrarouge aux ondes millimetriques. Les cristaux bidimensionnels sont obtenus par photo-electrochimie du silicium. Cette technique du silicium macroporeux donne des gravures profondes avec des facteurs d'aspects superieurs a la centaine et peut etre appliquee depuis le moyen infrarouge jusqu'au proche infrarouge. Cette technique a permis de demontrer une bande interdite photonique complete aux longueurs d'onde des telecommunications (1,5 microns). Au cours de ce travail, des criteres de choix pour les applications futures des cristaux photoniques bidimensionnels ont ete apportes, notamment par la comparaison des deux reseaux, triangulaire et hexagonal. Ces criteres de choix sont generaux et ne se limitent pas au silicium macroporeux. Une technique de fabrication par usinage mecanique est demontree pour obtenir des cristaux tridimensionnels pour les ondes millimetrique. Cette technique a permis d'etudier l'influence des defauts interstitiels volontairement introduits dans les structures et de demontrer la possibilite de controler de l'exterieur les niveaux de transmission de modes de defaut.

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Vanvincq, Olivier. "Étude théorique des propriétés optiques linéaires et non-linéaires des fibres à bandes interdites photoniques à coeur solide". Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10036/document.

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Cette thèse concerne l'étude des propriétés linéaires des fibres optiques à bandes interdites photoniques et à coeur solide et l'utilisation de leurs caractéristiques singulières en optique non-linéaire guidée. La partie I est consacrée au calcul des bandes interdites photoniques que présente la gaine microstructurée. Nous avons mis en place un outil numérique de calcul de bandes par la méthode de décomposition en ondes planes en tenant compte de la dispersion des matériaux. Cet outil a été utilisé pour concevoir une fibre permettant la photo-inscription d'un réseau de Bragg. La méthode des perturbations stationnaires est ensuite appliquée pour déterminer les indices effectifs des modes autorisés aux grandes longueurs d'onde et identifier les modes linéairement polarisés vers lesquels ils évoluent.Dans la partie II, l'équation de Schrödinger non-linéaire généralisée est établie. Dans le cas d'une fibre effilée, il apparaît un terme supplémentaire permettant la conservation du nombre de photons. L'expression analytique usuelle du taux d'auto-décalage Raman est étendue au cas des solitons de courte durée jouant un rôle majeur dans le processus de génération de supercontinuum.La partie III est consacrée aux résultats obtenus en régime non-linéaire dans les fibres à bandes interdites photoniques à coeur solide. Nous montrons théoriquement que la forte valeur de la dispersion du troisième ordre est à l'origine de la suppression de l'auto-décalage Raman juste avant le bord de bande et sans pertes significatives. Cette suppression est ensuite utilisée pour limiter l'étendue spectrale et augmenter la stabilité tir-à-tir d'un supercontinuum
This thesis concerns the linear properties of solid-core photonic bandgap fibers and the use of their specific properties for guided non-linear optics.Part I focuses on optical properties of the core mode whose guidance mechanism is related to the photonic bandgaps of the microstructured cladding. A numerical tool is developed for bandgap calculation using the plane wave expansion method with the dispersion taken into account. This tool was used for the design of a fiber which allows the photo-writing of a Bragg grating. Then, the stationary perturbation method is applied to the determination of the effective index of the allowed modes at long wavelengths and to the identification of linearly polarized modes towards which they evolve.In part II, the generalized non-linear Schrödinger equation is established. In the case of a tapered fiber, an extra-term appears in the equation allowing the exact conservation of the photons number. Then, the principles of the soliton red-shift and supercontinuum generation are recalled. The usual analytical expression of soliton self-frequency shift rate is extended to the case of short-duration solitons which play an important part in the dynamics of supercontinuum generation.Part III focuses on results obtained in nonlinear regime in solid-core photonic bandgap fibers. We show that the strong value of the third order dispersion term is the cause of the soliton self-frequency shift suppression near the bandgap edge without significant energy loss. Then, this suppression was used to tailor the spectral extent of the supercontinuum and to reduce pulse-to-pulse fluctuations

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Lebihen, Thierry. "Proprietes optiques et magneto-optiques d'heterostructures a base de semi-conducteurs ii-vi semi-magnetiques a grandes bandes interdites". Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066647.

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Des systemes (cd,mn)te et (zn,mn)se ont ete etudies experimentalement par des mesures, en continu ou resolues en temps, de photoluminescence et de spectroscopie d'excitation en fonction de la temperature et du champ magnetique. Les echantillons sont des heterostructures semi-magnetiques a base de puits quantiques. Nous avons developpe une methode experimentale precise d'evaluation de la discontinuite de bande de valence q#v a l'interface cd#1#-#xmn#xte/cdte. La technique employee s'affranchit des problemes souvent rencontres dans d'autres pays de determination: incertitude des parametres ou de la mesure et problemes au niveau des interfaces. Nous avons trouve la valeur q#v = 25% 7%. Nous nous sommes interesses dans un deuxieme temps a quelques unes des proprietes dynamiques d'un puits quantique de (zn,mn)se/znse. Ce dernier presente une structure de bande originale due a l'etat de contrainte: le niveau fondamental est un exciton leger de type i et le premier niveau excite un exciton lourd de type ii. Nous avons etudie le processus de relaxation de l'exciton lourd piege d'interface vers l'exciton leger piege de type i. Nous avons montre en particulier que cette relaxation n'etait pas tres efficace a basse temperature mais le devenait de plus en plus a mesure que la temperature croissait. Nous avons alors montre incidemment l'importance du couplage entre le niveau discret de trou leger et le continuum des trous lourds de type ii. Dans une derniere partie nous avons fait varier la localisation de l'exciton lourd aux interfaces en appliquant un champ magnetique exterieur. Nous avons ainsi pu modifier la dynamique de recombinaison de cet exciton

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Massaoudi, Soumia. "Etude théorique et expérimentale des matériaux à bandes interdites photoniques bidimensionnels (BIP 2D) en micro-ondes : application à l'ultraréfraction". Paris 11, 2005. http://www.theses.fr/2005PA112033.

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Nous présentons une étude numérique et expérimentale des propriétés de réfraction des matériaux à bandes photoniques interdites bidimensionnels diélectrique et métallique en micro-ondes. Nous examinons en particulier les effets d’ultraréfraction et de super prisme dans une gamme de fréquences 6 GHz et 16 GHz. L’étude numérique est concentrée sur des structures bidimensionnelles finies et infinies. Dans le cas des structures finies nous avons utilisé un logiciel de simulation basé sur la méthode des éléments finis. Quant aux structures infinies nous avons utilisé la méthode des ondes planes. Les aspects expérimentaux sont concentrés sur la vérification des prédictions numériques. Nous montrons qu’un cristal photonique diélectrique se comporte comme un milieu homogène linéaire et isotrope dans sa première gamme de fréquences permises. En bord de la première bande de fréquences interdites, nous obtenons un effet ultraréfractif. Puis nous étudions effet d’une répartition de défauts dans la structure diélectrique, et nous montrerons que les défauts de surface changent la trajectoire de l’onde dans le cristal photonique et permettent l’excitation de nouveaux modes électromagnétiques. Ces propriétés peuvent aboutir à une amélioration du rendement des antennes et des multiplexeurs. Dans le cas d’un cristal photonique métallique, nous montrons qu’il se comporte comme un milieu homogène ultraréfractif. Nous vérifions aussi que dans la première bande de fréquences interdites, les défauts de surface changent la trajectoire de l'onde électromagnétique et permettent l’excitation de nouveaux modes modes électromagnétiques
We study the properties of two-dimensional dielectric and metallic photonic band gap materials at microwaves frequencies. We examine the ultrarefractivity and super prism effects between 6 GHz and 16 GHz. The numerical study is concentrated on finite and infinite two-dimensional structures. In the case of the finite structures we used a finite element software. For the infinite structures we used the the plane wave method. The experimental study are concentrated on the verification of the numerical predictions. We show that a dielectric photonic band gap material behaves like a homogeneous and isotropic medium in the first allowed frequencies band. At the edge of the forbidden band, we obtain the ultrarefractive effect. Then we study the effect of distribution of defects on the ultrarefraction properties in the dielectric structure, and we will show that the surface defects change the trajectory of the electromagnetic wave and allow the excitation of new electromagnetic modes. These properties may lead to an improvement of the antennas output and of the wavelength multiplexers. In the case of a metallic photonic band gap, we show numerically and by experiments that it behaves like a homogeneous medium whose effective index lies between 0 and 1 in its first allowed band. In its forbidden frequency band, we prove that the defects created on surface of metallic structures change the trajectory of electromagnetic wave and allow the excitation of new electromagnetic modes

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Baz, Assaad. "Modélisation et réalisation de fibres à bandes interdites photoniques pour la génération et le transport des faisceaux laser puissants". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10100/document.

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Ces travaux concernent la modélisation et la réalisation de fibres optiques micro-structurées, et plus particulièrement de fibres à bandes interdites photoniques actives et passives, à grande aire effective et destinées au transport ou à la génération de faisceaux lasers puissants.Une première partie du travail a porté sur l’étude d’une nouvelle géométrie de fibre micro-structurée - baptisée « fibre de Bragg pixélisée » - étudiée pour l’obtention d’un large cœur, monomode en pratique. Pour cette géométrie la fibre est rendue monomode en ajustant de façon optimale les distances entre les anneaux de haut indice de réfraction (condition dite demi-onde). Une première réalisation a permis de démontrer un diamètre de mode de 26μm à la longueur d'onde 1400nm dans une fibre passive. Un second aspect de ce travail a consisté en des études théoriques et expérimentales menées sur des fibres à bandes interdites photoniques présentant une gaine hétéro-structurée. Dans ces structures, la gaine comporte des résonateurs conçus pour éliminer les modes d’ordre supérieur par filtrage par les pertes. Des diamètres de mode allant de 19μm à 65μm ont ainsi été obtenus en régime monomode à 1050nm dans plusieurs fibres passives utilisées dans des bandes interdites photoniques différentes. Une fibre hétéro-structurée active a également été réalisée: le cœur, en silice pure dopée avec des ions ytterbium, a été obtenu via le procédé Sol-Gel. La fibre issue de cette réalisation a permis l’observation d’un effet laser avec une efficacité de 62.5%, pour un mode présentant un diamètre de 36μm
These works concern the design and realization of micro-structured optical fibers, in particular, large mode area, active and passive, photonic bandgap fibers for high power laser beams generation and delivery. The first part of the work focused on the study of a new geometry of micro-structured fiber - so called "pixilated Bragg fiber" - in order to obtain a large, practically singlemode, core. For that geometry, the fiber is made singlemoded by optimizing the distances between the high index rings (Half wave stack condition). A first realization allowed to report a mode field diameter of 26μm measured at 1400nm wavelength in a passive fiber. The second aspect of this work included theoretical and experimental studies, of photonic bandgap fibers having a hetero-structured cladding. Specially designed resonators are added to the cladding of these fibers in order to eliminate higher order modes. Thus, 19μm to 65μm mode field diameters have been obtained in a singlemode regime at 1050nm wavelength for several passive fibers used in different bandgaps. An active fiber with hetero-structured cladding was also presented: the core was made of pure silica, ytterbium doped, synthesized using the Sol-Gel technique. The realized fiber allowed the observation of a laser emission with an efficiency of 62.5% and a mode field diameter of 36μm

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Baz, Assaad. "Modélisation et réalisation de fibres à bandes interdites photoniques pour la génération et le transport des faisceaux laser puissants". Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10100.

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Ces travaux concernent la modélisation et la réalisation de fibres optiques micro-structurées, et plus particulièrement de fibres à bandes interdites photoniques actives et passives, à grande aire effective et destinées au transport ou à la génération de faisceaux lasers puissants.Une première partie du travail a porté sur l’étude d’une nouvelle géométrie de fibre micro-structurée - baptisée « fibre de Bragg pixélisée » - étudiée pour l’obtention d’un large cœur, monomode en pratique. Pour cette géométrie la fibre est rendue monomode en ajustant de façon optimale les distances entre les anneaux de haut indice de réfraction (condition dite demi-onde). Une première réalisation a permis de démontrer un diamètre de mode de 26μm à la longueur d'onde 1400nm dans une fibre passive. Un second aspect de ce travail a consisté en des études théoriques et expérimentales menées sur des fibres à bandes interdites photoniques présentant une gaine hétéro-structurée. Dans ces structures, la gaine comporte des résonateurs conçus pour éliminer les modes d’ordre supérieur par filtrage par les pertes. Des diamètres de mode allant de 19μm à 65μm ont ainsi été obtenus en régime monomode à 1050nm dans plusieurs fibres passives utilisées dans des bandes interdites photoniques différentes. Une fibre hétéro-structurée active a également été réalisée: le cœur, en silice pure dopée avec des ions ytterbium, a été obtenu via le procédé Sol-Gel. La fibre issue de cette réalisation a permis l’observation d’un effet laser avec une efficacité de 62.5%, pour un mode présentant un diamètre de 36μm
These works concern the design and realization of micro-structured optical fibers, in particular, large mode area, active and passive, photonic bandgap fibers for high power laser beams generation and delivery. The first part of the work focused on the study of a new geometry of micro-structured fiber - so called "pixilated Bragg fiber" - in order to obtain a large, practically singlemode, core. For that geometry, the fiber is made singlemoded by optimizing the distances between the high index rings (Half wave stack condition). A first realization allowed to report a mode field diameter of 26μm measured at 1400nm wavelength in a passive fiber. The second aspect of this work included theoretical and experimental studies, of photonic bandgap fibers having a hetero-structured cladding. Specially designed resonators are added to the cladding of these fibers in order to eliminate higher order modes. Thus, 19μm to 65μm mode field diameters have been obtained in a singlemode regime at 1050nm wavelength for several passive fibers used in different bandgaps. An active fiber with hetero-structured cladding was also presented: the core was made of pure silica, ytterbium doped, synthesized using the Sol-Gel technique. The realized fiber allowed the observation of a laser emission with an efficiency of 62.5% and a mode field diameter of 36μm

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Qasri, Bouayad Mfaddal. "Etude des intensités et du moment dipolaire effectif des bandes upsilon (2) et upsilon (4) du méthane". Dijon, 1985. http://www.theses.fr/1985DIJOS032.

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Etude des intensités absolues par le modèle des bandes isolées et le modèle Diade. Les intensités des bandes upsilon (1) + upsilon (4) et 2upsilon (2) ont également été étudiées. Les calculs ont été réalisés à partir d'un développement du moment dipolaire écrit sous forme tensorielle. Interprétation des paramètres du moment dipolaire transformé obtenus à partir de l'analyse des intensités. L'étude des intensités ne permet pas de lever les ambiguités liées à la transformation de contact. . .

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Du, Yu. "Etude et développement de matériaux micro/nano structurés pour l’ingénierie des bandes interdites dans les dispositifs électro-acoustiques à ondes de surface". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0020/document.

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Ce travail porte sur l’étude de matériaux micro/nano structurés permettant l’ingénierie des structures de bande dans le domaine des ondes élastiques. Nous nous sommes intéressés en particulier à l’intégration de ces matériaux dans les dispositifs électro-acoustiques et l’étude de l’interaction avec les ondes acoustiques de surface.La démarche consiste à mener des simulations par la méthode des éléments finis, pour calculer les structures de bande et les spectres de transmission. Nous avons étudié l’effet des paramètres géométriques et élastiques des micro-plots sur les branches acoustiques représentant les modes de surface. Nous avons ensuite discuté l’effet de la symétrie de l’arrangement sur la polarisation des modes de surface. Nous avons également étudié l’effet de la symétrie sur la sensibilité des modes de surface à une variation de température.Sur le plan expérimental, Nous avons élaboré des transducteurs inter-digités sur un substrat piézoélectrique de LiNbO3. Nous avons intégré divers cristaux phononiques composés de micro-plots de Ni, obtenues par électrodéposition. Les spectres de transmission ont été mesurés à l’aide d’un analyseur de réseau et comparés aux résultats theoriques.En dehors des cristaux phononiques basés sur des plots du nickel, d’autres structures ont également été présentées dans ce travail, incluant des matériaux bidimensionnels à base de nanoparticules magnétiques auto-assemblées et des nanofils du nickel électrodéposés à travers des membranes nano-poreuses d’alumine
This work concerns the study of micro/nano structured materials for the engineering of band structures in the field of elastic waves. We were interested in particular to the integration of these materials in electro-acoustic devices and the study of the interaction with the surface acoustic waves.The approach is to carry out the simulation using the finite element method to calculate the band structures and the transmission spectra. We studied the effect of geometrical and elastic parameters of micro-pillars on acoustic branches representing surface modes. Then we discussed the effect of the symmetry of the arrangement on the polarization of the surface modes. We also investigated the effect of the symmetry on the sensitivity of surface modes with the variation of temperature.Experimentally, we have developed interdigital transducers on a piezoelectric substrate of LiNbO3. We have fabricated various phononic crystals composed of nickel micro-pillars, obtained by electrodeposition. The transmission spectra were measured by a network analyzer and compared with the theoretical results.Besides the phononic crystals based on nickel pillars, some other periodic micro/nano structures were also involved in this work, such as two dimensional materials based on self-assembled magnetic nanoparticles and nickel nanowires electroplated through nano-porous alumina membranes

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Bétourné, Aurélie. "Conception et caractérisation de nouvelles fibres optiques à cristal photonique dites hybrides et applications à l'optique non linéaire". Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10170/document.

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Les fibres à cristaux photoniques sont constituées d’un réseau périodique transverse de diélectriques. En introduisant un défaut dans ce réseau, il est possible de guider la lumière par un effet de bandes interdites photoniques, dont les propriétés diffèrent fondamentalement du guidage par réflexion totale interne qui a lieu dans les fibres conventionnelles. Nous étudions en particulier les fibres à bandes interdites photoniques solides, comportant des inclusions dont l’indice de réfraction est supérieur à celui de la matrice. En insérant des trous d’air dans cette structure solide, on observe une forte diminution des pertes par confinement et par courbure. De plus, la présence de trous d’air entre les inclusions de haut indice rend possible l’accord de phase entre deux modes fondamentaux, pour la génération du 2nd ou 3ème harmonique. Il est également possible dans ces fibres de générer efficacement un supercontinuum et d’en contrôler l’étendue spectrale grâce aux propriétés de dispersion particulières
This thesis focuses both on theoretical and experimental studies of a recent class of Photonic Crystal Fibers (PCF): the solid-core PCF which guide light thanks to a Photonic BandGap (PBG) effect. The main goal of this work is then to better understand their propagation mechanisms (in order to improve their transmission properties) as well as to explore their potentials for non linear purposes. The study of these fibers (dispersion diagrams interpretation, emphasis of a scaling law and also of a light level of bend losses restrictive for their practical uses) leads us to develop a new kind of PCF for which wave guidance is a combination of PBG effect and more common Total Internal Reflexion (TIR). These fibers, called hybrid PCF, are made here by adding air holes in the all-solid structures previously studied. Particularly, two hybrid structures are proposed and fabricated, exhibiting a huge reduction of confinement and bend losses. Finally, we show that their unique disoersive properties enable to obtain a phase index matching between two fundamental modes (one is guided by PBG and the other by TIR) for second or third harmonic generation, and to effectively generate a supercontinuum for which the spectral broadening can be controlled by the opto-geometrical properties of the structure

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Zong, Kun. "Etude de cristaux phononiques bidimensionnels à gradient de propriété. Application à la déviation de faisceaux acoustiques". Phd thesis, Université du Havre, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00858085.

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Des structures phononiques ou cristaux phononiques constitués de réseaux ordonnés de tubes en acier favorisent l'existence de bandes interdites et de bandes passantes. Les premières sont des domaines fréquentiels où une onde incidente ne peut traverser de telles structures. En introduisant de légères variations sur le positionnement des tubes, il est possible d'élargir considérablement les bandes interdites. En faisant varier l'épaisseur des tubes dans un cristal phononique à symétrie carrée, l'effet d'une onde plane incidente parallèlement à la direction de variation est de créer de fines bandes passantes dans la bande interdite obtenue initialement lorsque les tubes ont même épaisseur. Si l'on envoie l'onde incidence perpendiculairement à la direction de variation de l'épaisseur des tubes, on crée des lentilles acoustiques convergentes ou divergentes déviant les faisceaux acoustiques. Enfin, lorsque dans un cristal composé de tubes en polyéthylène on insère une allée de tubes en acier en forme de virages, les simulations numériques montrent qu'une onde acoustique peut être guidée aux fréquences correspondant aux bandes passantes du cristal phononique entièrement en acier.

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Talleb, Hakeim. "Contribution à l'étude de la modélisation électromagnétique des matériaux BIE chargés par des éléments localisés non linéraires actifs pour des applications de filtrages et de conceptions d'antennes". Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066414.

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Cette thèse contribue à l’étude des matériaux à Bandes Interdites Electromagnétiques (BIE) 1D et 2D dans le domaine des fréquences micro-ondes. Deux axes ont été appliqués : un axe théorique qui analyse à l’aide de méthodes numériques les structures BIE et un axe pratique orienté vers la conception d’antennes adaptatives. Ainsi, nous avons pu étudier un radôme, établir une fréquence de plasmon fonction du nombre de rangées, insérer des éléments actifs localisés au sein d’une structure BIE 2D et étudier une structure BIE de dimensions finies. Les antennes adaptatives ont été réalisées en combinant une antenne patch à une structure BIE 1D et une antenne dipôle à une structure BIE 2D. Les simulations ont montré qu’il est possible à l’aide d’éléments localisés actifs de contrôler électroniquement de manière continue les diagrammes de rayonnement des antennes tout en améliorant leurs performances. La mise en place d’un banc de mesure, a permis de confirmer les résultats de simulations.

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Bellanca, Gaetano. "Modelling and characterization of guiding micro-structured devices for integrated optics". Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0016.

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Dans cette thèse, on présente des outils de modélisation pour étudier des structures à bandes interdites photoniques non-linéaires et des microcavités. Premièrement, une CMT et une BPM non linéaires ont été développées pour prouver la propagation de solitons spatiaux dans une structure périodique composée d'une série de guides droits. Suite à ces résultats théoriques notables, des fonctions actives sont envisagées grâce à ces régimes. Une autre méthode a ensuite été développée pour modéliser en trois dimensions des cavités optiques ayant une symétrie circulaire telles que des microdisques. La méthode est validée en comparant des résultats avec la FDTD. Il est aussi montré la possibilité de confiner le champ dans une couche de faible indice de réfraction insérée au milieu d'un microdisque de Silicium en gardant un fort coefficient de qualité et des petites volumes modales. Enfin, la caractérisation de microdisques en SOI avec des Q supérieures à 50000 est présentée
Ln this thesis we show several modelling tools which are used to study nonlinear photonic band-gap structures and microcavities. First of aIl a nonlinear CMT and BPM were implemented to test the propagation of spatial solitons in a periodic device, composed by an array of parallel straight waveguides. Ln addition to noteworthy theoretical considerations, active functionalities are possible by exploiting these nonlinear regimes. Another algorithm was developed for the three-dimensional modelling of photonic cavities with cylindrical symmetry, such as microdisks. This method is validated by comparison with FDTD. We aIse show the opportunity to confine a field in a region of low refractive index lying in the centre of a silicon microdisk. High Q-factor and small mode volumes are achieved. Finally the characterization ofmicrodisks in SOI with Q-factor larger than 50000 is presented

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Yehouessi, Jean-Paul. "Modélisation et caractérisation de fibres de Bragg pixélisées pour application aux lasers intenses". Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10196/document.

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Ces travaux portent sur la réalisation de fibres optiques à très grandes aires effectives pour applications aux lasers intenses. Les applications possibles de ces fibres sont le transport ou la génération de puissants faisceaux lasers. En se basant sur la famille de fibre optique appelée : "fibre de Bragg pixélisée", nous avons introduit le concept de double conditions demi-onde appliquée au mode d’ordre supérieur afin d’augmenter les pertes des modes LP11, LP21, LP02. Le principe d’hétérostructuration quant à lui a permis d’accentuer les pertes des modes d’ordre supérieur grâce à un effet de fuite. Ainsi donc, nous avons réalisé une fibre ayant un diamètre de cœur de 48 µm qui a permis l’obtention d’un diamètre de mode de 40 µm à la longueur d’onde 1050 nm. Dans un second temps, une géométrie de gaine plus simplifiée est proposée. Cette nouvelle géométrie de gaine nous a permis d’accéder à des diamètres de modes allant de 47 µm à 69 µm dans le cas de fibre à bande interdite photonique toutes solides. Ce dernier résultat constitue un diamètre de mode record dans le cas des fibres de Bragg toutes solides
This work concern the design and the realization of large mode area fiber applied to high power laser. The goal of these fibers are the carrying and the generation of powerful beam laser. Based on special laser family called : "Pixaleted Bragg Fiber" we introduced the innovative concept of double half wave stack conditions applied to the higher order mode to increase the losses of LP11, LP21, LP02 modes. The principle of heterostructuration has been applied in order to increase losses of high order modes using the sieve effect. We succeeded in realizing a fiber with a core diameter of 48 µm, allowing mode field diameter of 40 µm at the wavelength 1050 nm. In the second time, cladding’s geometry has been simplified. This new generation of fiber gives us access to mode field diameter from 47 µm to 69 µm in the case of all solid bandgap fiber. This last result is up to now the highest mode field diameter produced for all solid bandgap fibers

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Timorian, Safiullah. "Investigation for the analysis of the vibrations of quasi-periodic structures". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD002.

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Dans cette thèse, la définition et les effets de la quasi-périodicité dans la structure périodique sont étudiés. Plus important encore, l'analyse de la présence de faibles irrégularités dans les structures périodiques et de son impact significatif sur les réponses vibroacoustiques des systèmes élastiques est abordée. Dans la littérature, il a déjà été montré qu'un panneau sandwich optimisé par rapport aux performances vibroacoustiques et doté de propriétés aléatoires ajoutées du noyau pouvait présenter des caractéristiques de bande d'arrêt dans certaines gammes de fréquences. Par conséquent, une cible supplémentaire peut consister à encadrer la propriété susmentionnée sous la méthode des éléments finis vagues (WFEM) afin d’aboutir à certaines directives de conception. Dans ce travail, (1) sont présentées des études numériques de l'analyse vibrationnelle de faisceaux finis, périodiques et quasi-périodiques 1D. Le contenu traite des modèles d'éléments finis de faisceaux axés sur l'analyse spectrale et les réponses forcées amorties. La quasi-périodicité est définie en appelant la séquence de Fibonacci pour construire les variations affectées (géométrie et matériau) le long de la plage du modèle d'éléments finis dans une direction. De même, la même plage est utilisée comme une super unité cellulaire avec WFEM pour analyser les systèmes périodiques infinis. (2) La méthode de variation avec un algorithme développé est également considérée pour rechercher le déséquilibre géométrique d'impédance le plus efficace des cellules unitaires pour le contrôle des vibrations. (3) Des études numériques et des mesures expérimentales sur des réseaux bidimensionnels périodiques et quasi périodiques sont ainsi effectuées. Les validations expérimentales sont effectuées en comparant le réseau quasi-périodique simulé en utilisant la modélisation WFEM avec un prototype fabriqué par usinage laser. Les principaux résultats montrent que, en considérant à la fois les ondes élastiques longitudinales et de flexion dans les faisceaux 1D, les gammes de fréquences correspondant aux bandes interdites sont étudiées. Dans les structures 2D, les caractéristiques des ondes du réseau quasi-périodique introduisent la possibilité de concevoir des bandes d'arrêt de fréquence plus larges dans les gammes de basses fréquences. Elles présentent certains éléments novateurs et pourraient être prises en compte pour la conception de filtres structurels et le contrôle des propriétés des ondes élastiques. Les résultats obtenus dans cette thèse montrent que le faisceau avec les caractéristiques de Fibonacci et les panneaux avec les caractéristiques de Thue-Morse peuvent améliorer les performances en termes d’atténuation sans pénalité de poids, ce qui peut être un avantage pour les méta-matériaux
In this thesis, the definition and effects of quasi-periodicity in periodic structure are investigated. More importantly, the presence of irregularity in periodic structures and its significant impact in vibroacoustic responses of elastic systems are analyzed. In the extant literature, it has already shown that a sandwich panel, optimized for vibroacoustic performance with added random properties of the core, can exhibit stop band characteristics in some frequency ranges. Therefore, an additional target can exist in framing the abovementioned property under the Wave Finite Element Method (WFEM) for resulting in some design guideline. In this paper, (1) the numerical stud- ies of the vibrational analysis of 1D finite, periodic, and quasi-periodic beams are presented. The paper's content deals with the finite element models of beams focusing on spectral analysis and the damped forced responses. The quasi-periodicity is defined by invoking the Fibonacci sequence for building the assigned variations (geometry and material) along the span of the finite element model in one direction. Similarly, the same span is used as a super unit cell with WFEM for analyzing the infinite periodic systems. (2) The method of variation with a developed algorithm is also considered to find the most efficient geometrical impedance mismatch behavior of unit cells for vibration control. (3) Numerical studies and experimental measurements on 2D periodic and quasi-periodic lattices are thus performed. Experimental validations are performed by comparing the quasi-periodic lattice simulated by using WFEM modelling, with a prototype manufactured by laser machin- ing. Based on the major findings, and considering both longitudinal and flexural elastic waves in 1D beams, the frequency ranges corresponding to band gaps are investigated. In the 2D structures, the wave characteristics in the quasi-periodic lattice introduce the possibility of designing wider fre- quency stop bands in low frequency ranges, and presents some elements of novelty; moreover, they can be considered for designing structural filters and controlling the properties of elastic waves. The results obtained in this study show that the beam with Fibonacci characteristics and panels with Thue- Morse characteristics can improve performances in terms of attenuation level without weight penalty, which can be an asset for metamaterials

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Kremer, David. "Sur des transitions Raman faiblement permises dans l’hexafluorure de soufre : spectroscopie de haute sensibilité de bandes harmoniques et induites". Angers, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01112199.

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Le dioxyde de carbone est certes le gaz à effet de serre le plus connu du grand public. Mais il existe dans l’atmosphère terrestre des gaz peu médiatisés, présents en infimes quantités, dont la dangerosité potentielle n’est pas moindre. Ainsi, la molécule de SF6 a un pouvoir de forçage radiatif environ 24 000 fois supérieur à celui du CO2. D’origine anthropogénique, utilisé majoritairement comme isolant électrique, ce gaz voit depuis quelques années sa concentration dans l’atmosphère augmenter au taux alarmant de 8% par an. Ces données expliquent pourquoi l’hexafluorure de soufre est l’une des cibles de la lutte contre le réchauffement climatique dans le protocole de Kyoto et justifient le regain d’intérêt qui lui est porté dans le domaine académique. Dans cette thèse, nous avons réalisé une étude à la fois expérimentale et théorique de certaines transitions faiblement permises en spectroscopie Raman relatives à l’hexafluorure de soufre. Les transitions étudiées sont d’une part les harmoniques 2ν3 et 2ν5 de la molécule, toutes deux actives en Raman en raison d’anharmonicités électriques ou mécaniques dans la molécule isolée. Le fait que les vibrations ν3 et ν5 sont respectivement considérées comme les plus représentatives des modes d’étirement et de fléchissement de SF6 fût une motivation importante dans ce choix. Une étude expérimentale de la bande ν3 « induite par les collisions », correspondant aux paires SF6−SF6, a d’autre part été menée et s’ensuit dans ce rapport. D’autres études relatives aux molécules isolées sont également présentées. Les expériences ont été réalisées avec un montage Raman artisanal de haute sensibilité et au moyen d’un protocole particulièrement strict, perpétuant un savoir-faire développé au sein d’une équipe reconnue pour sa capacité à détecter et analyser des flux lumineux de très faible intensité
Of all greenhouse gases (GHGs), carbon dioxide is definitely the most notorious to the wide public. Yet, there are GHGs present in much more tiny amounts in the Earth’s atmosphere, whose destructive power is substantial albeit less widely publicized. SF6 is a GHG considered as a dangerous pollutant of our atmosphere for that its global warming potential (GWP) amounts to about 24 000 times the GWP of CO2. Of anthropogenic origin, primarily owing to the industry of electrical insulators, the emissions of that gas are presently being increased at the alarming rate of 8% per year. These observations fully justify why sulfur hexafluoride currently tends to become a serious competitor of carbon dioxide and why its emissions are targeted in the Kyoto protocol. Here we present a study, both experimental and theoretical, of certain weakly-allowed Raman-scattering transitions related to gaseous SF6. These are either transitions in the isolated molecules or collision-induced transitions within pairs of molecules. Specifically, the overtones 2ν3 and 2ν5 of SF6 were studied, which both are Raman-active because of electrical or mechanical anharmonicity in the isolated molecule. This choice was prompted by the fact that ν3 and ν5 are the molecule’s most representative stretching and bending vibrations, respectively. It follows an experimental study of the collision-induced SF6−SF6 transition at the position of the ν3 vibration, as well as other transitions related to the isolated molecule. The high-sensitivity Raman equipment we have used and the stiff protocol we have followed regarding detection, acquisition, processing and analysis of spectra are part of a long experience and knowhow within a research group recognized for its capacity to capture and analyze extremely weak light signals

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Pichard, Hélène. "Étude théorique d'ondes de volume, localisées et de surface dans les cristaux phononiques granulaires". Thesis, Le Mans, 2014. http://www.theses.fr/2014LEMA1031/document.

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Ce travail de thèse porte sur l’étude de la propagation d’ondes de volume et d’ondes de surface dans des cristauxphononiques granulaires en régime linéaire. Différents aspects sont développés dans ce manuscrit. L’effet de la prise encompte des degrés de liberté en rotation des particules sur la structure de bande de différents cristaux phononiquesgranulaires est étudié. En effet, l’introduction de ces degrés de liberté additionnels rend possible l’existence de modes derotation qui interagissent fortement avec les modes transverses. Ce travail s’intéresse aussi à l’existence d’ondeslocalisées et d’ondes de surface dans des cristaux phononiques granulaires et en particulier à la comparaison des théoriesdéveloppées avec les prédictions de la théorie de Cosserat. Dans un premier temps, l’étude d’une chaîne phononique granulaire monoatomique est présentée. En considérant lachaîne semi-infinie avec une condition aux limites appliquée à son extrémité, le modèle analytique démontre l’existence demodes localisés, chaque mode étant composé de deux modes évanescents. Ensuite, une description théorique des modes se propageant dans un cristal phononique granulaire en deux dimensions est présentée. Les particules possèdent trois degrés de liberté, deux en translation et un en rotation. L’analyse des interactions entre ondes de translation et ondes de rotation permet de mettre en évidence une grande richesse de structure de bandes ainsi que des phénomènes particuliers (bandes interdites complètes, cône de Dirac, modes non-monotones, phénomène de double réfraction). Dans un dernier temps, une analyse de l’existence d’ondes de Rayleigh et de cisaillement horizontal dans un cristal phononique granulaire en trois dimensions est effectuée. Les limites de la théorie de Cosserat dans la description d’ondes acoustiques de surface dans les milieux micro- et nano-inhomogènes sont établies
This work is devoted to the analysis of propagating and surface acoustic waves in granular phononic crystals in thelinear regime. First, the propagation and localization of transversal-rotational waves in a two-dimensional granularchain of equal masses are analyzed. By considering the semi-infinite chain with a boundary condition applied at itsbeginning, the analytical study demonstrates the existence of localized modes, each mode composed of two evanescentmodes. Secondly, the phononic properties of a two-dimensional discrete phononic crystal, made of circular cross-section, infinitely long contacting elastic cylinders arranged on a simple cubic lattice, are described analytically. The theoretical analysis provides a clear physical explanation for the existence of a zero-group velocity point of the lowest-energy acoustic mode in particular directions of the phononic crystal and demonstrates the birefraction phenomenon. Finally, the existence of surfaces elastic waves at mechanically free surface of granular phononic crystals is presented. Depending on the degrees of freedom of the particles, different types of surface waves exist in the structure. First, Rayleigh type surface waves aredemonstrated in a granular phononic crystal with particles possessing two translational and one rotational degrees offreedom; and secondly, shear-horizontal surface waves are studied in a granular phononic crystal with particlespossessing two rotational and one translational degrees of freedom. A comparison with surface waves predicted by theCosserat theories is made in order to establish the limitations of the Cosserat theories

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Renversez, G. "Contribution à l'étude des fibres optiques microstructurées : méthodes numériques et résultats physiques". Habilitation à diriger des recherches, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00471207.

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I Première partie : Contribution à l'étude des fibres optiques microstructurées 1 Introduction à l'étude des fibres optiques microstructurées 2 Two numerical methods to study microstructured optical fibres 3 Main properties of microstructured optical fibres Conclusion II Deuxième partie : sélection d'articles III Troisième partie : annexes, bibliographie et index A Some details of the Multipole Method derivation B Computing band diagram using the Finite Element Method Bibliographie Index

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Al, lethawe Mohammed abdulridha. "Band gaps and waveguiding of surface acoustic waves in pillars-based phononics crystals". Thesis, Besançon, 2015. http://www.theses.fr/2015BESA2057.

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[…] Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à ces bandes interdites et à ces modes de propagations dans le cas d’un cristal photonique constitué d’une matrice de piliers déposés en surface d’un milieu semi-fini. L’étude des interactions entre les piliers résonants localement avec la surface du milieu semi fini nous a permis d’identifier de nouveaux modes de propagation […]Nous avons également montré comment obtenir une réfraction négative omnidirectionnelle[…] La dernière partie de ce travail a été consacré à l’étude des mécanismes permettant la propagation et le confinement d’ondes guidées[…] .Nous avons également explicité les mécanismes qui permettent de crée ce type d’ondes guidées sub-longeur d’onde et le confinement des photons de surface
[...] We present the features of the interaction between surface acoustic wave and locally resonant pillar on the top of demi infinite medium. We shown that the photonic crystal we proposed possess an acoustic metamaterial feature for surface acoustic waves in the manner that pillars on the top of the surface introduce new guide modes in the non radiative region of the substrate outside sound cone. We also demonstrate the these guided modes are resonant modes that have frequencies greatly lower than those expected from the Bragg mechanism. […]

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Nautet, Vincent. "Etude des méthodes de calcul du rayonnement acoustique des structures à partir des données vibratoires : Application aux antennes des sous-marins". Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1104.

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Les antennes acoustiques de flanc des sous-marins sont sensibles au bruit propre du bâtiment. Les vibrations de la coque du sous-marin engendrent des niveaux de pression acoustique importants sur l'antenne de flanc qui peuvent diminuer sa capacité de détection des sources sonores provenant d'autres bâtiments. Dans cette étude appliquée au bruit d'origine mécanique, nous présentons les résultats des applications de deux méthodes simples de calcul de la pression en champ proche d'une structure en vibration à partir des mesures vibratoires partielles. Une des méthodes est basée sur la décomposition des ondes et l'autre sur une méthode de superposition. Elles peuvent être appliquées à plusieurs problèmes de bruit dans l'air et dans l'eau. Le but de notre travail est de caractériser les effets du bruit mécanique sur les antennes passives de flanc des sous-marins. Nous avons testé ces méthodes sur un montage expérimental consistant d'une antenne sous-marine attachée à une structure qui représentait une partie de la coque d'un sous-marin. Les deux méthodes donnent un bon accord avec les pressions mesurées par les hydrophones de l'antenne. Suite à cette validation expérimentale, les méthodes furent testées sur un exemple analytique. Le comportement vibratoire de la structure en l'occurrence une plaque, est décrit à l'aide du principe d'Hamilton alors que le principe de variation à la surface gouverne le couplage entre le fluide et la structure. La pression en champ proche est calculée par une évaluation numérique de l'intégrale de Kirchoff-Helmholtz. Cette étude a permis de tester les différents paramètres de chaque méthode et peut être intéressante pour la conception d'une antenne acoustique de flanc. La dernière partie du travail consiste en une validation sur des structures multiexcitées dans l'air pour mieux approcher les conditions réelles des sources multiples. Les méthodes donnent toujours des pressions acoustiques acceptables en champ proche même si les forces d'excitation de la structure sont corrélées.

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Saint-Jalm, Sarah. "Sources optiques fibrées solitoniques pour la spectroscopie et la microscopie non linéaires". Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4353/document.

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Un des problèmes à résoudre lors de la réalisation d'un endoscope non linéaire pour des applications biomédicales concerne la propagation d'impulsions ultra courtes dans une fibre optique. Les processus non linéaires concernés nécessitent de grandes puissances d'excitation, réalisables seulement pour des impulsions de très courte durée qui sont déformés et allongés par la dispersion et les non linéarités des fibres. La plupart des techniques d'illumination fibrées pour la microscopie non linéaire emploient des systèmes de pré-compensation pour neutraliser les effets de ces phénomènes. Dans ce travail, nous explorons les possibilités offertes par la formation de solitons de grande énergie dans une fibre à bandes interdites photoniques à coeur solide. Les solitons optiques ont la propriété de conserver leur forme lors de leur propagation, et leur durée reste proche de la valeur minimum définie par la limite physique imposée par leur largeur spectrale, sans avoir besoin de recourir à un système de pré-compensation. De plus, la longueur d'onde et le retard relatif des solitons peuvent être accordés en changeant la puissance lumineuse en entrée de fibre. Plusieurs sources de lumière ont été conçues et réalisées, pour générer de nombreux contrastes non linéaires. Des images d'échantillons biologiques ont d'abord été réalisées en tirant profit de la courte durée des solitons. Puis, des mesures d'absorption transitoire ont été menées dans une configuration pompe-sonde en contrôlant le retard des solitons dans la fibre. Enfin, un montage de CRS basé sur le principe de focalisation spectrale a été réalisé, et son utilité a été démontrée en suivant un équilibre chimique
One of the issues that has to be overcome to realize a nonlinear endoscope for biomedical applications is the propagation of ultra-short pulses in an optical fiber. Nonlinear processes require high peak powers in the focal volume in order to generate observable signals, so the pulses should be as short as possible. This makes them sensitive to the dispersion and nonlinearities of the fibers. Most of the existing techniques of ultra-short pulses fiber-delivery rely on complex pre-compensation systems to counteract these effects. In this work, we explore the possibilities offered by the generation of high-energy solitons in a custom-built solid-core photonic bandgap fiber, for nonlinear microscopy and spectroscopy. Optical solitons preserve their shape when they propagate in a fiber, and their duration remains close to the minimum value physically allowed by their bandwidth, without the need of any pre-compensation. Moreover, the wavelength and delay of the soliton can be tuned by changing the power at the input of the fiber. Several soliton-based light sources were designed and realized, generating contrast in the most prevalent nonlinear microscopy modalities. TPEF and SHG images of biological samples were first realized by taking advantage of the short duration of the solitons. By controlling the delay of the soliton, transient absorption measurements were then realized in a pump-probe configuration. Finally, the wavelength tunability of the soliton was used to generate the Stokes beam in a CRS setup based on the spectral focusing technique. The capabilities of this scheme were demonstrated by performing CRS microspectroscopy to monitor a chemical equilibrium

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Pernot, Gilles. "Identification de propriétés thermiques et spectroscopie térahertz de nanostructures par thermoréflectance pompe-sonde asynchrone : application à l'étude du transport des phonons dans les super-réseaux". Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR13997/document.

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Le travail de cette thèse porte sur l’identification et le contrôle des propriétés thermiques et acoustiques de nanostructures à fort potentiel thermoélectrique appelés « Super-réseaux ». Le manuscrit comporte trois parties : La première partie est consacrée à la description théorique des phénomènes de transport thermique par diffusion dans les solides isolants et semi-conducteurs. Nous abordons tout d’abord le point de vue atomique, puis macroscopique en utilisant la méthode des quadripôles thermiques. La fin du chapitre est consacrée aux propriétés acoustiques et thermiques des super-réseaux. La deuxième partie présente et compare les méthodes de Thermoreflectance laser synchrone et asynchrone utilisées pour extraire les propriétés thermiques de couches minces et de super-réseaux. Nous montrons que dans le cas synchrone, les signaux sont soumis à des artefacts modifiant leur allure et rendant difficile l’identification des propriétés thermiques. Dans le cas asynchrone, la suppression de tous les éléments mobiles permet d’obtenir un signal sans artéfact. Nous traitons ensuite des fonctions de sensibilité au modèle développé puis nous validons la méthode d’identification en estimant la conductivité thermique d’un film mince de SiO2. La troisième partie présente les résultats des identifications de la conductivité thermique de différents super-réseaux de SiGe. Nous montrons que les résistances d’interface jouent un rôle majeur dans l’explication de la réduction de la conductivité thermique. Nous étudions également des super-réseaux contenant des îlots de Ge, nous montrons que de telles structures permettent d’obtenir non seulement des conductivités proches de celles des matériaux amorphes, mais le comportement linéaire de la conductivité en fonction de la période montre qu’il est possible de contrôler cette dernière. Enfin, nous utilisons la Thermoreflectance pour réaliser une étude de spectroscopie THz de phonons cohérents dans les super-réseaux et nous mettons en évidence la sélectivité spectrale des ces nanostructures
The work presented in this thesis deals with identification and control of the thermal and acoustic properties of high thermoelectric potential nanostructures called “superlattices”. This thesis is divided in three parts: The first part gives a theoretical description of thermal diffusion in insulating and semiconducting materials. We first broach the atomic description then the macroscopic view using the Thermal Quadrupole model. The end of this chapter deals with acoustic and thermal properties specific to superlattices. The second part describes and compares synchronous and asynchronous thermoreflectance techniques used to extract thermal properties of thin films and superlattices. We find that for the synchronous case signals are subject to artifacts which confound parameter estimations. For the asynchronous case, we find that lack of a mechanical translation stage removes these artifacts. We then investigate the sensitivity functions, and finally validate our identification method by estimation of the thermal conductivity of a SiO2 thin film. The third part presents the results of thermal parameter identification in SiGe superlattices. We show that thermal interfaces play a major role to in the overall thermal conductivity. We also study superlattices with Ge nanodots and show that for such structures we are able to obtain thermal conductivity values near the amorphous values. Moreover, the linear behavior of the thermal conductivity with period thickness shows that it is possible to control this value. Finally, we use Thermoreflectance to perform THz coherent phonon spectroscopy of superlattices, revealing the spectral selectivity of these nanostructures

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Duro, Vincent. "Caractérisation acoustique d'un sillage engendré par un navire de surface : propagation d'une onde acoustique dans un mélange eau/bulles d'air". Le Havre, 2009. http://www.theses.fr/2009LEHA0019.

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Ce travail de thèse s’intéresse à la caractérisation acoustique d’un sillage engendré par un navire de surface. Au laboratoire, le sillage se résume à un mélange eau/bulles d’air dont l’influence sur la propagation d’une onde acoustique est étudiée. Le rayon des bulles et leur densité sont déterminés à partir des mesures de l’atténuation et de la vitesse de phase d’une onde transmise dans le mélange. Ces résultats expérimentaux s’appuient sur des études théoriques. D’une part, un modèle de diffusion acoustique par une bulle d’air dans l’eau permet d’établir une relation entre le rayon des bulles et leur résonance en basse fréquence. D’autre part, la relation de Foldy donnant un nombre d’onde effectif caractérisant la propagation acoustique dans un tel mélange est utilisée. Une variation de l’atténuation et une variation de la vitesse de phase de cette onde sont observées autour de la fréquence de résonance des bulles. Elles sont globalement d’autant plus élevées que la densité de bulles est importante. De plus, une méthode de mesure optique est mise en oeuvre simultanément et valide les résultats de rayon et de densité de bulles obtenus par la méthode de mesures acoustiques. Ce travail s’achève par la présentation de résultats obtenus au cours de travaux expérimentaux prospectifs. La propagation acoustique non linéaire dans le mélange eau/bulles d’air est ainsi mise en évidence, d’une part, et des bandes de fréquences interdites et passantes engendrées par le mélange sont également observées en hautes fréquences, d’autre part
This work is devoted to the acoustical characterization of ship wake. In a laboratory, wake reduces to bubbly water medium. The influence of bubbles on the propagation of a transmitted acoustical wave is studied. Sound attenuation and phase speed measurements permit to determine the bubble radius and the bubble density. Thanks to the theoretical studies of acoustical scattering by a single air bubble in water, a relationship between bubble radius and their resonance at low frequency is established. Next, from the Foldy relationship giving an effective wavenumber characterizing the acoustical propagation in bubbly water, attenuation change and phase speed change are observed around bubble resonance frequency. The values of these changes increase with the bubble density increasing. Additionally, an optical measurement method investigated simultaneously provides results in good agreement with the ones due to the method of acoustical measurements. This work achieves by the presentation of results obtained during prospective experiments. In fact, this section shows the results of non-linear acoustical propagation and gap-band effects in relation with bubbly water

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Zheng, Tianyu. "Periodic SIW lines with degenerate band edge for the excitation of giant resonances". Thesis, Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2020SORUS087.pdf.

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Dans cette thèse, nous décrivons la conception de guides d'onde intégrés au substrat (substrate integrated substrates, SIW) qui supportent des dégénérescences du quatrième ordre en bord de bandes interdites du diagramme de Brillouin (degenerate band edge, DBE). Le DBE conduit à des « résonances géantes » et à résonateurs à fort facteur de qualité. Le choix de la technologie SIW peut permettre l'utilisation du concept DBE dans les circuits intégrés hyperfréquences et aux ondes millimétriques. Les applications de ce concept sont nombreuses : résonateurs à fort facteur de qualité, oscillateurs robustes aux charges externes, capteurs à directivité et sensibilité élevées. Ici nous caractérisons un type de cellules élémentaires qui permet de concevoir un point DBE après une analyse de plusieurs types de cellules. Sur la base de ces résultats, plusieurs conceptions de SIW qui supportent une DBE sont présentées. On considère l'influence des pertes, des perturbations géométriques et l’effet dû à la troncature de la ligne périodique. Les caractéristiques DBE typiques, telles que l'amplification du champ et une forte augmentation du facteur Q et du retard de groupe par rapport au nombre de cellules sont observées dans un résonateur tronqué, dans des situations sans perte et avec perte. Des transitions nécessaires pour alimenter les lignes SIWs sont conçues et permettent d’effectuer les mesures de prototypes qui valident pleinement les analyses théoriques. Enfin, la procédure de conception est également appliquée à un guide d'ondes intégré multicouche, particulièrement adapté aux applications à ondes millimétrique, montrant la versatilité de la méthodologie proposée
In this thesis, we describe the synthesis of periodic substrate-integrated waveguide (SIW) supporting degenerate band edge (DBE) points. The DBE point is a special fourth-order degenerate point encountered at the edge of the stopband in a periodic structure, which leads to field enhancement and high-Q resonances. The choice of SIW technology can lead to the use of the DBE concept in microwave and mm-wave integrated circuits, given the easy fabrication, low profile and low-cost features of this technology. Applications of this concept will be oscillators having low threshold currents and being robust to external loading, and sensors with high directivity and sensitivity. Conditions for the design of a unit cell providing a DBE point are given after an analysis of several kinds of unit cells. Based on these guidelines, several SIWs-DBE designs are presented. The influence of losses, of geometrical perturbations, and of truncation are considered. Typical DBE characteristics, such as field enhancement and a steep increase of Q factor and group delay vs. the number of cells in a truncated resonator are observed in lossless and lossy situations. Feeding transitions are designed to feed the SIWs-DBE lines and to perform measurements which fully validate the theoretical analyses. Finally, the design procedure is also applied to a multilayer integrated waveguide, particularly suitable for integrated millimeter-wave applications, showing the versatility of the proposed methodology

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Wang, TingTing. "Acoustic / elastic wave propagation in coupled-resonator waveguides". Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2020. http://www.theses.fr/2020UBFCD061.

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Lorsqu'un défaut est introduit dans un cristal phononique, des états apparaissent dans les bandes interdites et se localisent au niveau des défauts. Ils décroissent rapidement loin du défaut. Par conséquent, il est possible de localiser et de guider la propagation des ondes en concevant des défauts dans un cristal phononique parfait. Le guide d’onde à résonateurs couplés, fondé sur le couplage d'une séquence de cavités, présente simultanément un fort confinement des ondes et une faible vitesse de groupe ; il peut être utilisé pour concevoir des circuits plutôt arbitraires. En outre, la propagation des ondes élastiques dans une matrice solide peut être contrôlée en remplissant des cavités d'un fluide, sur la base des systèmes couplés fluides-solides. Ils ont des applications essentielles pour la réduction des vibrations et l’isolation acoustique. Dans cette thèse, les ondes acoustiques et élastiques se propageant dans les guides d’ondes à résonateurs couplés périodiques et apériodiques sont étudiées. L’interaction fluide-solide dans les cristaux phononiques fluide / solide est étudiée. Les travaux sont menés en combinant simulation numérique, analyse par modèles théoriques et investigation expérimentale
When a defect is introduced into a phononic crystal, states localized at the defect appear in the band gaps. They decay rapidly far away from the defect. Therefore, it is possible to localize and guide wave propagation by designing defects in the perfect phononic crystal. Coupled-resonator waveguides based on the coupling effect between a sequence of defect cavities have simultaneously strong wave confinement and low group velocity, and can be used to design rather arbitrary circuits. Furthermore, the propagation of elastic waves in a solid matrix can be controlled through changing fluid fillings based on fluid-solid interaction. Thus, they have essential applications in vibration reduction and noise isolation. In this thesis, the acoustic and elastic waves propagating in both periodic and aperiodic coupled-resonator waveguides are investigated. The fluid-solid interaction in fluid/solid phononic crystals is studied. The work is conducted by combining numerical simulations, theoretical model analysis and experimental investigations

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Blanche, Antoine. "Effets dissipatifs en fatigue à grand et très grand nombre de cycles". Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00784772.

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Cette étude présente une analyse mécanique et énergétique de la fatigue des matériaux métalliques à grand et très grand nombre de cycles. Des bilans d'énergie en fatigue sont réalisés à partir de techniques d'imagerie quantitatives. Les sources de chaleur sont déterminées à partir des champs de température mesurés par caméra infrarouge. Les champs cinématiques sont obtenus en utilisant une technique de corrélation d'images numériques et permettent d'estimer l'énergie de déformation mise en jeu. Un premier objectif est d'analyser la pertinence énergétique des concepts de limite de fatigue et d'état cyclique stabilisé. Un deuxième objectif est de comparer les champs de dissipation à l'échelle mésoscopique aux distributions de bandes de glissement. Enfin, la comparaison d'essais de fatigue conventionnelle (30-50 Hz) et ultrasonique (20 kHz) permet d'analyser les effets de la fréquence sur le comportement dissipatif du matériau.

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Manneville, Sebastien. "Etude locale de fluides complexes hors d'équilibre". Habilitation à diriger des recherches, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00526293.

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Nous étudions des fluides complexes placés hors d'équilibre par un cisaillement ou par des vibrations verticales. Nous présentons des résultats expérimentaux obtenus par des techniques de mesures locales sur les écoulements en bande de cisaillement dans divers systèmes de tensioactifs et sur l'instabilité de Faraday dans les micelles géantes.

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Rozprawy doktorskie na temat „Bandes interdites de vibrations”

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