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Optimal design for 100% absorption and maximum field enhancement in thin-film multilayers at resonances under total reflection

Dans cet article tiré du chapitre II de ma thèse, nous avons montré comment concevoir des empilements à absorption totale et délivrant une exaltation optimale. Dans une première étape nous avons rappelé les conditions de réflexion totale dans un système multicouche et avons précisé la fenêtre modale où peuvent exister des résonances. Puis nous avons donné les différentes étapes de la procédure de, synthèse, qui pourrait en premier lieu s’apparenter à la synthèse d’antireflet. En fait il n’en est rien car la condition de réflexion totale impose un indice effectif imaginaire pur dans le substrat, lequel impose à son tour une admittance imaginaire pure dans tout l’empilement, alors que la cible à atteindre, constituée par l’indice effectif du superstrat, est réelle. Pour pallier cette difficulté, nous avons utilisé un premier bicouche qui permet d’éloigner l’admittance de l’axe imaginaire, avant que celle-ci n’atteigne une valeur arbitraire de l’axe réel. Une infinité de possibilités existent à ce stade pour le bicouche dont les épaisseurs sont liées, et l’on retient que la première couche doit être légèrement absorbante (de type diélectrique dissipatif) alors que la seconde, dite d’adaptation, peut être parfaitement transparente. La dernière étape consiste à avancer sur l’axe réel pour rejoindre l’indice effectif du superstrat, ce que nous réalisons à l’aide de systèmes interférentiels matchés. On montre qu’à chaque nombre de couches p utilisé pour ce système interférentiel, il existe une ou plusieurs solutions de bicouche, lesquels figent alors la formule finale de l’empilement. L’ensemble de la procédure est validé et illustré à l’aide de diagrammes d’admittances où absorption totale et exaltation demeurent étroitement liées.


Auteur(s) : Cesaire Ndiaye, Fabien Lemarchand, Myriam Zerrad, Dominique Ausserré, and Claude Amra
Pages : C382-C387
Année de publication : 2011
Revue : Applied Optics
N° de volume : 50
Type : Article
Mise en ligne par : NDIAYE Césaire Ngor