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Theses Year : 2014

Design of micro-optics based on sub-wavelength structuration

Conception de micro-optiques par structuration sub-longueur d'onde

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Abstract

An optical device modifies the magnitude, the phase or the polarization state of the incident light. My thesis consists in developing optical components in infrared range based on sub-wavelength nanostructures. The possibility to integrate them directly on the top of the array of detectors leads to an improvement of the compactness of the optical device and a better robustness relatively to mechanical stresses. First, I have developed two kinds of devices to control the phase based on phase shifting or diffractive nanoslits that permit for example to conceive planar lenses at the wavelength scale. Besides, I have also demonstra- ted, based on these devices, new optical functions such as the combination of a filtering or a prism function with a lens function. Second, I have conceived, fabricated, and characterized metasurfaces based on array of sub-wavelength plasmonic antennas in order to control spa- tially and spectrally the polarization. In particular, I have realized a wide band and efficient linear polarization converter used in reflection in the infrared range.
Un composant optique modifie l’amplitude, la phase ou la polarisation d’une onde élec- tromagnétique incidente. Ma thèse consiste à développer des composants optiques pour l’infrarouge à base de nanostructures sub-longueur d’onde. La possibilité de leur intégration au plus près des matrices de détecteurs permet de réduire l’encombrement des systèmes op- tiques tout en augmentant leur robustesse aux contraintes mécaniques. J’ai développé d’une part deux dispositifs de contrôle de la phase reposant sur des nanofentes déphasantes ou diffractives permettant, par exemple, de réaliser des lentilles planes à l’échelle de la longueur d’onde. J’ai également démontré le potentiel de ces dispositifs pour la conception de com- posants plans aux fonctions optiques nouvelles telles que les combinaisons des fonctions de filtrage ou de prisme avec celle d’une lentille. D’autre part, j’ai développé, fabriqué et carac- térisé des métasurfaces à base de réseau d’antennes plasmoniques sub-longueur d’onde pour le contrôle spatial et spectral de la polarisation. En particulier, j’ai réalisé un convertisseur de polarisation linéaire en réflexion, efficace et large bande dans l’infrarouge.
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Dates and versions

tel-01086505 , version 1 (24-11-2014)

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Attribution - NonCommercial - ShareAlike - CC BY 4.0

Identifiers

  • HAL Id : tel-01086505 , version 1

Cite

Lévesque Quentin. Conception de micro-optiques par structuration sub-longueur d'onde. Optique [physics.optics]. Ecole Polytechnique, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01086505⟩
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