Étude théorique de métamatériaux formés de particules diélectriques résonantes dans la gamme submillimétrique : magnétisme artificiel et indice de réfraction négatif / Sylvain Lannebere ; sous la direction de Ashod Aradian et de Valérie Vigneras

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Métamatériaux

Diélectriques

Ondes décimillimétriques

Électromagnétisme

Aradian, Ashod (Directeur de thèse / thesis advisor)

Vigneras, Valérie (1964-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Akmansoy, Eric (1959-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Cassagne, David (19..-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Capolino, Filippo (1967-....) (Membre du jury / opponent)

Pouligny, Bernard (Membre du jury / opponent)

Université Bordeaux-I (1971-2013) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Résumé / Abstract : Ce travail de thèse a été consacré à l'étude théorique et numérique de métamatériaux pour la gamme submillimétrique (domaine térahertz), formés de sphères diélectriques présentant des résonances dipolaires de Mie électrique et magnétique, dispersées dans un milieu-hôte. Tout d'abord, les matériaux à utiliser ainsi que les tailles et fraction volumique des sphères permettant l'obtention d'effets de perméabilité ont été précisées. Ensuite, nous avons mené une étude de la polydispersité en taille, mettant en évidence qu'une polydispersité contrôlée pouvait engendrer un élargissement des zones de perméabilité négative ou une zone de perméabilité nulle. Enfin, nous avons étudié le comportement électromagnétique d'assemblages bidisperses de sphères par simulations numériques, et avons procédé à une analyse des modes de Bloch, semblant indiquer l'existence d'une bande d'indice négatif pour des fractions volumiques élevées.

Résumé / Abstract : This PhD work was dedicated to the theoretical and numerical study of metamaterials in the terahertz range made of dielectric spheres embedded in a host medium and exhibiting dipolar electric and magnetic Mie resonances. The materials as well as the sizes and the filling fractions of the spheres to use to achieve magnetism in this range of frequency were precised. As a second step, we interested in the size distribution effects on the effective permeability, and showed that a controlled polydispersity can generate a widening of the negative permeability zone with a magnitude close to zero. Finally, we studied the electromagnetic behaviour of bidisperse array of TiO2 spheres with numerical simulations, and a Bloch mode analysis seems to proove the existence of a negative index band for high filling fractions.