Cristaux photoniques et métamatériaux etude et simulation de la bande interdite photonique
| dc.contributor.author | GHADBANE , Tahar | |
| dc.contributor.author | GUESSAS , Hocine Encadrant | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-18T10:52:33Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description.abstract | This thesis falls within the field of periodic artificial materials and focuses on the study and simulation of the photonic bandgap in and two-dimensional (2D) photonic crystals with square and triangular lattices, in connected and disconnected configurations. Three dielectric materials of major interest for optical and telecommunications applications have been selected: silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), and lithium niobate (LiNbO₃). Considered as artificial materials with a periodic refractive index structure, they enable control over the of electromagnetic waves. The fundamental property of these materials lies in the emergence of a photonic bandgap (Photonic Band Gap – PBG), which prevents light propagation in certain frequency ranges, regardless of the angle of incidence or polarization state, making them effective components for photonic control. The study concentrates on the modeling and analysis of two-dimensional (2D) photonic crystals with square and triangular geometric lattices, in connected and disconnected configurations. These materials, of scientific and technological interest, were selected due to their remarkable photonic and optical properties. Numerical simulations were conducted using the Rsoft software, relying on the plane wave method (Plane Wave Expansion Method), to determine the optimal geometric parameters of the lattices that maximize the width of the photonic bandgap. The results indicate that the connected triangular structure, for silicon and gallium arsenide, exhibits the widest photonic bandgap for both transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) polarizations. It has also been observed that the emergence of a common photonic bandgap, which simultaneously blocks both polarizations, is limited to connected structures. In contrast, disconnected structures prove more effective for achieving wide photonic bandgaps specific to the TE mode. Furthermore, a notable convergence in photonic performance between silicon and gallium arsenide has been highlighted regarding the properties of the photonic bandgaps.This study represents an essential contribution to determining the optimal dimensions of photonic lattices, enabling the integration of new optical functions such as resonant cavities, superprisms, and add-drop filters. These devices are indispensable for the development of advanced photonic systems intended for applications in telecommunications, optical fibers, and microwave systems. | |
| dc.description.sponsorship | Cette thèse s’inscrit dans le domaine des matériaux artificiels périodiques et porte sur l’étude et la simulation de la bande interdite dans les métamatériaux et les cristaux photoniques bidimensionnels (2D) à réseaux carrés et triangulaires, en configurations connectées et déconnectées. Trois matériaux diélectriques d’intérêt majeur pour les applications optiques et télécommunications ont été sélectionnés : le silicium (Si), l’arséniure de gallium (GaAs) et le niobate de lithium (LiNbO₃). Considérés comme des matériaux artificiels à structure périodique de l’indice de réfraction, ils permettent de contrôler la propagation des ondes électromagnétiques. La propriété fondamentale de ces matériaux réside dans l’apparition d’une bande interdite photonique (Photonic Band Gap – PBG), qui empêche la propagation de la lumière dans certaines plages fréquentielles,indépendamment de l’angle d’incidence ou de l’état de polarisation, ce qui en fait des éléments efficaces pour le contrôle photonique. L’étude se concentre sur la modélisation et l’analyse de cristaux photoniques bidimensionnels (2D) à réseaux géométriques carrés et triangulaires, dans les configurations connectées et déconnectées. Ces matériaux d’intérêt scientifique et technologique ont été sélectionnés en raison de leurs propriétés photoniques et optiques remarquables. Les simulations numériques ont été réalisées à l’aide du logiciel Rsoft, en s’appuyant sur la méthode des ondes planes (Plane Wave Expansion Method), afin de déterminer les paramètres géométriques optimaux des réseaux permettant de maximiser la largeur de la bande interdite photonique. Les résultats montrent que la structure triangulaire connectée, pour le silicium et l’arséniure de gallium, présente la plus large bande interdite photonique pour les deux polarisations transversales électrique (TE) et transversale magnétique (TM). Il a également été observé que l’apparition d’une bande interdite photonique commune, bloquant simultanément les deux polarisations, est limitée aux structures connectées. En revanche, les structures déconnectées se révèlent plus performantes pour l’obtention de larges bandes interdites photoniques spécifiques au mode TE. Par ailleurs, une convergence notable des performances photoniques entre le silicium et l’arséniure de gallium a été mise en évidence en ce qui concerne les propriétés des bandes interdites photoniques. Cette étude constitue une contribution essentielle à la détermination des dimensions optimales des réseaux photoniques permettant l’intégration de nouvelles fonctions optiques, telles que les cavités résonantes, les superprismes et les filtres add-drop. Ces dispositifs sont indispensables au développement de systèmes photoniques avancés destinés aux applications dans les télécommunications, les fibres optiques et les systèmes micro-ondes. | |
| dc.identifier.uri | https://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/1080 | |
| dc.language.iso | fr | |
| dc.publisher | Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Institut d'Optique et Mécanique de Précision | |
| dc.subject | Électromagnétisme | |
| dc.subject | Cristaux photoniques | |
| dc.subject | Métamatériaux | |
| dc.subject | Bande interdite photonique | |
| dc.subject | Si | |
| dc.subject | GaAs | |
| dc.subject | LiNbO₃ | |
| dc.title | Cristaux photoniques et métamatériaux etude et simulation de la bande interdite photonique | |
| dc.type | Thesis |
Files
Original bundle
1 - 2 of 2
Loading...
- Name:
- E-TH 2540 Cristaux photoniques et métamatériauxT GHADBANE Tahar.pdf
- Size:
- 10.93 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
Loading...
- Name:
- E-TH 2540 Cristaux photoniques et métamatériauxT GHADBANE Tahar.pdf
- Size:
- 10.93 MB
- Format:
- Adobe Portable Document Format
