Guidage et filtrage des ondes dans les cristaux phononiques - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Elastic wave guiding and filtering in phononic band gap materials

Guidage et filtrage des ondes dans les cristaux phononiques

Résumé

This thesis has been conducted within the département LPMO of the institut FEMTO-ST, under the supervision
of Vincent Laude and Abdelkrim Khelif. It has been devoted to the study of wave propagation in elastic band gap materials, the so-called phononic crystals.
In the first part of this work, filtering, guiding and coupling phenomena in low operating frequency bulk wave phononic crystals consisting of an arrangement of millimeter-sized steel rods immersed in water have been investigated. Complex functions like band gap tunability or wavelength demultiplexing have proven to be achievable in such structures.
The second part has been aiming at demonstrating the possibility of implementing band gap properties for surface waves in two-dimensional phononic crystals with an operating frequency of the order of a few hundreds of megahertz. Micron-sized holes have been etched both in lithium niobate and in silicon using clean room processes to allow for the fabrication of the periodical structures which have been characterised by electrical as well as by optical techniques. A full band gap for surface acoustic waves has been found, in close agreement with the theoretical predictions.
Eventually, the third part of this thesis has dealt with a preliminary theoretical study of acousto-optical interactions
in artificial materials exhibiting both photonic and phononic band gap properties. This study has highlighted the formalism-pertaining issues encountered when dealing with highly and simultaneously confined acoustic and optical modes.
Cette thèse, réalisée au sein du département de Physique et de Métrologie des Oscillateurs de l'institut FEMTO-ST sous la direction de Vincent Laude et d'Abdelkrim Khelif, s'inscrit dans le courant de recherche dédié depuis quelques années à l'étude de la propagation des ondes dans les matériaux à bandes interdites pour les ondes élastiques, ou cristaux phononiques.
La première partie de ces travaux a consisté à mettre expérimentalement en évidence l'existence de phénomènes de filtrage, guidage et couplage des ondes dans des structures périodiques de dimension millimétrique constituées de tiges d'acier dans de l'eau, opérant à une fréquence de l'ordre de la dizaine de kilohertz.
La seconde partie de cette thèse a été consacrée à la fabrication et à la caractérisation de cristaux phononiques à l'échelle de la dizaine de microns en niobate de lithium pour des applications aux ondes de surface à plus haute fréquence (quelques centaines de mégahertz). La caractérisation électrique comme optique des cristaux phononiques a permis de mettre en évidence l'existence d'une bande interdite complète pour les ondes de surface dans cette structure périodique. Des expériences similaires menées sur des structures en silicium ont encore confirmé ces résultats expérimentaux.
Enfin, la dernière partie de ces travaux a été dédiée à l'étude théorique des interactions acousto-optiques dans des matériaux présentant des bandes interdites à la fois photoniques et phononiques. Elle a permis de révéler l'importance du formalisme mathématique employé, dans cette configuration particulière où ondes optiques et élastiques sont fortement confinées.
Fichier principal
Vignette du fichier
whole_thesis.pdf (15.81 Mo) Télécharger le fichier
soutenance.pdf (8.39 Mo) Télécharger le fichier
Format : Autre

Dates et versions

tel-00140347 , version 1 (05-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00140347 , version 1

Citer

Sarah Benchabane. Guidage et filtrage des ondes dans les cristaux phononiques. Acoustique [physics.class-ph]. Université de Franche-Comté, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00140347⟩
707 Consultations
3590 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More