Conception d’un filtre optique à base plasmonique

Abstract

Les plasmons de surface sont des ondes électromagnétiques associées à une oscillation collective des électrons du plasma d’électrons libres à la surface d’un métal. L’un des domaines les plus récents exploitant les propriétés des plasmons de surface est celui des filtres optiques qui constitue un domaine de recherche très prometteur en raison de leur extrême miniaturisation, sélectivité. Les applications des plasmoniques sont très vastes : Photo détection, cellules photovoltaïques, des guides d’ondes, des filtres optiques, des capteurs…etc. Dans ce contexte, cette mémoire vise à l’étude et la conception d’un filtre optique à base de plasmonique bidimensionnels (2D) pour application en optique intégrée. Les filtres à base plasmonique offrent la possibilité de contrôler la propagation de la lumière et ceci, sur une dimension de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde dans le matériau. C’est notamment cette propriété qui les rend intéressants pour de nombreuses applications dans le domaine de télécommunication optique. Nous avons utilisé le logiciels Rsoft CAD basé sur le module FullWAVE, basé sur la méthode des différences finies temporelles (FDTD). Le but de ce travail est la conception d’un filtre optique à base plasmonique à 2D avec la meilleure qualité de transmission possible à l’aide du logiciel Rsoft CAD.

Summary Surface plasmon are electromagnetic waves associated with a collective oscillation of electrons in the plasma of free electrons on the surface of a metal. One of the most recent fields exploiting the properties of surface plasmons is that of optical filters, which constitutes a very promising field of research because of their extreme miniaturization and selectivity. The applications of plasmonics are very vast: Photo detection, photovoltaic cells, waveguides, optical filters, sensors...etc. In this context, this thesis aims at the study and design of an optical filter based on two-dimensional (2D) plasmonics for application in integrated optics. Optical filters based on plasmonic offer the ability to control the propagation of light over a dimension of the order of magnitude of the wavelength in the material. It is this property in particular that makes them interesting for many applications in the field of optical telecommunications. We used Rsoft CAD software based on the FullWAVE module, based on the temporal finite difference method (FDTD). The goal of this work is the design of a 2D plasmon based optical filter with the best possible transmission quality using Rsoft CAD software.

الملخص

البلازمونات السطحية هي موجات كهرومغناطيسية مرتبطة بالتذبذب الجماعي للإلكترونات في بلازما الإلكترونات الحرة على سطح المعدن. من أحدث المجالات التي تستغل خواص البلازمونات السطحية مجال المرشحات الضوئية ، والتي تشكل مجا ا لا بحثياا واع ا دا للغاية بسبب تصغيرها الشديد وانتقائها. تطبيقات البلازمونات واسعة ج ا دا: الكشف عن الصور ، والخلايا الكهروضوئية ، والموجهات الموجية ، والمرشحات الضوئية ، وأجهزة الاستشعار…إلخ. في هذا السياق ، تهدف هذه الرسالة إلى دراسة وتصميم مرشح بصري يعتمد على بلازمون ثنائي الأبعاد ) 2D ) للتطبيق في البصريات المتكاملة. توفر المرشحات القائمة على البلازمون إمكانية التحكم في انتشار الضوء على حسب أبعاد حجم الطول الموجي في المادة. هذه الخاصية على وجه الخصوص هي التي تجعلها مثيرة للاهتمام للعديد من التطبيقات في مجال الاتصالات الضوئية. استخدمنا برنامج Rsoft CAD على أساس وحدة FullWAVE ، بنا ا ء على طريقة الفروق المحدودة الزمنية ) FDTD .) الهدف من هذا العمل هو تصميم مرشح بصري ثنائي الأبعاد قائم على البلازمون مع أفضل جودة نقل ممكنة باستخدام برنامج Rsoft CAD .