Gotowa bibliografia na temat „Dispositifs magnéto-optiques”

Aujourd'hui l'evolution des dispositifs dans tous les domaines technologiques fait appel aux composants en couches minces. La realisation de couches minces transparentes pour l'enregistrement magneto-optique comme la miniaturisation des composants hyperfrequences en sont des exemples. Afin de repondre a ces besoins, la technique de pyrolyse d'un aerosol genere par pulverisation ultrasonore (procede pyrosol) a ete developpee pour le depot de ferrites spinelles de nickel-zinc ou lithium-zinc et de ferrites grenats d'yttrium. Les conditions de depots pour chacun des materiaux sont etudiees en fonction des parametres experimentaux. Des couches minces pures polycristallines parfaitement transparentes ont ete obtenues sur differents substrats: verre, quartz et silicium. L'epitaxie de couches monocristallines de grenat d'yttrium a ete realisee sur des substrats monocristallins de ggg. La croissance de ces couches est analysee a partir de differentes techniques de caracterisation (diffraction des rx en incidence rasante, microscopie electronique en transmission, observation des pseudo-lignes de kikuchi. . . ). Les caracteristiques magnetiques et magneto-optiques des couches elaborees correspondent au comportement du materiau massif. Compte tenu des resultats obtenus et des avantages de la technique de depot (facilite de mise en uvre, faible cout), le procede pyrosol apparait comme une methode tres competitive pour l'elaboration de composants en couches minces a base de ferrites

Ces travaux de thèse portent sur le traitement embarqué de signaux issus de capteurs pour les systèmes de réveil acoustiques et les dispositifs magnéto-inertiels de capture du mouvement. Le manuscrit est ainsi découpé en deux parties. La première concerne le traitement embarqué analogique du signal pour la mise en oeuvre de systèmes de réveil acoustiques dédiés à l’enregistrement de signaux ultrasonores pour l'écoute d’espèces animales. En effet, l’enregistrement en continu limite grandement l’autonomie de ces enregistreurs, tant du point de vue de l’énergie que du stockage. Ainsi, deux implémentations d’un système de réveil acoustique ont été réalisées sur circuits-imprimés : l’une basée sur le module CTMU des microcontrôleurs « PIC24F », et l’autre reproduisant la même structure sans composant programmable. Enfin, une dernière implémentation a été réalisée en technologie intégrée CMOS 0,35μm et étudiée à l’aide de simulations. La deuxième partie concerne quant à elle le traitement embarqué logiciel pour la mise en oeuvre de dispositifs magnéto-inertiels de capture du mouvement utilisables à domicile, dédiés à l’évaluation de la mobilité et à la rééducation. Pour cela, un dispositif communicant de type bracelet, contenant un accéléromètre, un gyroscope et un magnétomètre est ici envisagé. Plusieurs algorithmes comme le filtre de Kalman et le filtre complémentaire, pour différentes combinaisons de capteurs, ont été étudiés. Des tests ont été effectués sur un bras robotique et sur des patients et les résultats obtenus sont comparés à un système de capture du mouvement de référence
This thesis focuses on embedded sensor signal processing for acoustic wake-up systems and magneto-inertial motion capture devices. This work is thus divided in two parts. The first one is about embedded analog signal processing for the implementation of acoustic wake-up systems dedicated to the recording of ultrasonic signals. This is why, in order to increase autonomy of energy and storage, it is proposed here, like radiofrequency wake-up systems used in wireless communications systems, to implement a wake-up system triggering to record only when a frequency belonging to specific species is detected. This system has been implemented on two printed circuit boards : one based on the « Charge Time Measurement Unit » implemented in « PIC24F » microcontrollers, and the other reproducing the same structure without any programmable component. Finally, another implementation of the integrated structure using CMOS 0.35μm technology has been studied with simulations. The second one is about embedded software signal processing for magneto-inertial motion capture devices that can be used at home and dedicated to mobility assessment and rehabilitation. For this, a wireless wristband containing accelerometer, gyroscope and magnetometer sensors can be used. To verify the usability of this device, several algorithms such as the Kalman filter and the complementary filter, as well as different combinations of sensors, were studied. Tests have been performed on a robotic arm and on patients, for flexion-extension movements between two specific positions

Les dispositifs magnéto-optiques (MO) sont les éléments de base des isolateurs optiques, éléments essentiels pour les lasers et LIDAR. Ils sont également utilisés pour l'imagerie, le stockage ou les capteurs. Une structuration périodique du matériau magnétique est un moyen pour en améliorer les performances, et ainsi réduire la taille des composants intégrés ou améliorés la sensibilité des capteurs associés. Cependant, la mise en œuvre des matériaux magnéto-optiques habituels au sein des platefo1mes d'optique intégrée est rendue difficile par la forte température de cristallisation (- 7000C) qu'ils requièrent. En utilisant un processus sol-gel basse température, une matrice de silice peut être dopée par des nanoparticules magnétiques (C0Fe204) pour produire un matériau qui présente une excellente compatibilité avec les substrats photoniques. Dans ce travail, ce matériau composite a été utilisé pour imprégner un réseau grâce à un dépôt en une seule étape à une température inférieure à 100 °C. Il s'agit d'un réseau lD ShN4 sur verre. Des simulations numériques, basées sur les méthodes RCW A, et réalisées à 1,55 µm ont permis de déterminer les paramètres adéquats pour obtenir un réseau résonnant, simultanément pour les polarisations TE et TM, à incidence normale. Les simulations MO ont démontré que ce type de structure permet d'obtenir l'exaltation de tous les effets magnéto-optiques classiques (Kerr et Faraday). Le facteur de mérite théorique obtenu est comparable voir supérieur à ceux rapportés dans la littérature qui utilisent des matériaux MO classiques. Ces améliorations ont été confirmées par des réalisations et caractérisations expérimentales. Par exemple, une augmentation de la rotation de Faraday d'un facteur 3,5 a été obtenue par rapport à un film mince de référence. Le facteur de mérite correspondant était comparable voir supérieur à ceux présentés dans la littérature prouvant la grande efficacité de notre structure. Les résultats de ce travail sont la première démonstration d'une augmentation de tous les effets MO avec un seul dispositif
Magneto-optical (MO) devices are the basic elements of optical isolators essential for lasers an1 LIDAR, and are also employed for aircraft imaging, data storage or sensing. A periodic structuration of the core magnetic material is a way to enhance its MO behavior, and is thus useful to reduce the footprint of integrated devices or to improve the sensitivity of related sensors. However, the processing of efficient magnetic materials on photonic platforms is still challenging, because classical MO materials require an annealing temperature as high as 700°C. Using a sol-gel process, a silica matrix can be doped by magnetic nanoparticles (C0Fe204) to produce a MO material which possess a full compatibility with photonic substrates. In this work, this composite material was incorporated into an already structured template through a single step deposition at low temperature. The template was a 1-D SiJN4 grating on glass. Numerical simulations, based on RCW A methods, have been carried out to identify the suitable values of the grating period and the line-space ratio which produce a guided-mode resonance at 1.55 µm simultaneously for TE and TM polarizations, at normal incidence. MO simulations demonstrated that an enhancement of magneto-optical effects is obtained in transmission or reflection for every orientation of the applied magnetic field (Kerr or Faraday effects). The theoretical figure of merit for these structures were comparable or higher than those reported in literature which use classical MO materials. These enhancements were confirmed by experimental realizations and measurements. For instance, a Faraday rotation enhancement of 3.5 times was demonstrated compared to the reference thin-film. The c01Tesponding figure of merit was comparable or higher than those reported in literature proving the high efficiency of our structure. The results of this work are the 1st demonstration of an enhancement of every MO effect with a single device

L’objectif principal de ce travail de thèse est de formuler un matériau nanocomposite doté de propriétés magnéto-optiques (MO) et photostructurable pour, in fine, réaliser des dispositifs optiques non-réciproques pouvant être intégrés au sein de puces optiques. Le matériau nanocomposite MO est obtenu en dispersant des nanoparticules magnétiques (NP) de ferrite de cobalt dans une matrice sol-gel d’alcoxydes de silicium et de titane. Les NP confèrent au matériau ses propriétés MO. La formulation du matériau est photostructurable en UV profond (193, 266 nm) sans ajout de photoamorceur et se comporte comme une photo-résine négative. La formulation est flexible en termes de ratio molaire Si/Ti et de dopage en NP pouvant atteindre 20 %vol. La photochimie du matériau en films minces a été étudiée par ellipsométrie spectroscopique, FTIR et spectroscopie UV-visible. Les techniques de photolithographies UV interférométriques et par masques binaires ont permis de réaliser des réseaux périodiques de lignes bien définis et couvrant une large gamme de périodes, de 500 nm à 100 µm. Les propriétés optiques et MO (rotation Faraday) du matériau ont été étudiées. En couches minces, l’indice de réfraction peut être modulé entre 1,4 et 1,7 selon la composition du matériau. Il a été établi que l’ensemble des NP introduites dans le matériau contribuent à la rotation Faraday. Des dispositifs microstructurés ont été réalisés en espace libre et en configuration guidée en se basant sur les dimensionnements opto-géométriques déterminés par des simulations optiques et MO. Leurs caractérisations démontrent l’intérêt de ce matériau et son caractère prometteur pour réaliser des dispositifs intégrés
The main objective of this PhD work is to formulate a nanocomposite material with magneto-optical (MO) properties which is also photostructurable, in order to ultimately create non-reciprocal optical devices that can be integrated into optical chips. The nanocomposite MO material is obtained by homogenously dispersing magnetic nanoparticles (NP) of cobalt ferrite in a sol-gel matrix based on silicon and titanium alkoxides. NP confer the material its MO properties. The material is photostructurable with deep UV wavelengths (193, 266 nm) without any addition of photoinitiator and behaves like a negative photoresist. The formulation is versatile in terms of Si/Ti molar ratio and NP doping, up to 20 %vol. The photochemistry of this material as thin films has been studied by spectroscopic ellipsometry, FTIR and UV-visible spectroscopy. UV photolithography techniques using interferometry setups and binary masks have achieved well-defined periodic lines patterns over a wide range of periods, from 500 nm to 100 microns. The optical and MO (Faraday rotation) properties of the material were studied. In thin layers, the refractive index can be modulated between 1.4 and 1.7 depending on the Si/Ti material stoichiometry and its NP doping. It has been established that all the NP introduced in the material contribute to the Faraday rotation. Micro-structured devices in free space and in guided configuration have been realized using the opto-geometrical features determined using optical and MO simulations. Their characterizations demonstrate the high interest of this material and clearly show its promising character to realize integrated devices

Ce mémoire présente le confinement d'atomes froids dans des pièges dipolaires mis en forme par des micro-structures gravées à la surface d'un miroir, à la manière de lentilles de Fresnel. Dans la première partie, nous détaillons le dispositif expérimental que nous avons mis en place pour former un piège magnéto-optique à miroir, et donnons ses caractéristiques. Dans la deuxième partie, nous décrivons les moyens théoriques, numériques et expérimentaux que nous avons utilisés pour dessiner et caractériser différents motifs de lentilles. Nous étudions alors le chargement, la température et la durée de vie des atomes de Césium capturés. Plusieurs géométries sont présentées : lentilles simples (cylindriques ou circulaires), lentille à focale variable, réseaux de lentilles. Un adressage dynamique de ces derniers est démontré. Quelques perspectives sont finalement dégagées, en particulier au sujet des lentilles à focales variables et d'une possibilité d'adressage magnétique des pièges
This thesis presents the confinement of cold atoms in dipolar traps formed by Fresnel microstructures fabricated on the surface of a metallic mirror. The thesis consists of two parts. In the first part we undertake a detailed description of the experimental setup realized for a mirror-magneto-optic trap (MMOT) and discuss the characteristics of this trap. In the second part we discuss the theoretical, numerical and experimental tools that we have used for the design and characterization of various Fresnel microlens types. We then study the loading, temperature and lifetime of cesium atoms captured into dipole traps formed from these microstructured Fresnel lenses. Several different geometries are presented: simple lenses (cylindrical and circular), variable-focus lenses and lens arrays. Dynamical addressing of each member of the lens array is demonstrated. Perspectives for future development are finally discussed, in particular concerning the variable-focus lenses and the possibility of magnetic-field addressing of each member of a lens array