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Dissertationen zum Thema „Manipulation du champ optique“
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Brissinger, Damien. "Étude et manipulation de modes résonants en champ proche optique." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00678449.
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Avec l'évolution rapide des techniques de nanofabrication et les besoins croissants d'intégration et d'utilisation à moindre coût énergétique, l'étude et la manipulation de résonances électromagnétiques d'objets de faibles dimensions représentent des enjeux cruciaux. Un des objectifs de ce travail de thèse a donc été d'approfondir nos connaissances de l'interaction entre le champ électromagnétique et la matière. Dans ce but la réalisation conjointe d'expériences en champ proche optique et le développement numérique de modèles associés nous ont permis d'étudier différentes résonances électromagnétiques basées sur l'interaction lumière-matière au sein d'objets de dimensions sub-micrométriques. Dans une première partie, ce manuscrit présente les phénomènes mis en jeu en microscopie champ proche optique et décrit le fonctionnement du microscope SNOM utilisé. La seconde partie est dédiée à l'étude de l'interaction d'une sonde champ proche avec une nano-cavité Fabry-Perot en régime non-linéaire. Dans un premier temps, on présente l'étude des non-linéarités de nano-cavités en Silicium à grand facteur de qualité et faible volume modal, démontrant ainsi l'obtention d'un régime de fonctionnement bistable pour de très faibles puissances. Dans un deuxième temps, on démontre la modulation possible via la sonde champ proche de ce régime de bistabilité. Enfin, on étudie dans la troisième partie de ce manuscrit les résonances de films minces métalliques. L'étude complète des modes propres et de l'excitation optique de cette structure a permis de connaître avec précision les modes résonants et les angles de Brewster du film mince. Cette étude a été prolongée expérimentalement par l'étude en champ proche optique des modes résonants de demi-films minces métalliques. Lors de ces deux études, les mesures expérimentales ont été systématiquement accompagnées par l'analyse théorique et le développement numérique de modèles que les expériences réalisées ont permis de valider et de discuter.
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Brissinger, Damien. "Etude et manipulation de modes résonnants en champ proche optique." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688008.
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Avec l'évolution rapide des techniques de nanofabrication et les besoins croissants d'intégration et d'utilisation à moindre cout énergétique, l'étude et la manipulation de résonances électromagnétiques d'objets de faibles dimensions représentent des enjeux cruciaux. Un des objectifs de ce travail de thèse a donc été d'approfondir nos connaissances de l'interaction entre le champ électromagnétique et la matière. Dans ce but la réalisation conjointe d'expériences en champ proche optique et le développement numérique de modèles associés nous ont permis d'étudier différentes résonances électromagnétiques basées sur l'interaction lumière-matière au sein d'objets de dimensions sub-micrométriques. Dans une première partie, ce manuscrit présente les phénomènes mis en jeu en microscopie champ proche optique et décrit le fonctionnement du microscope SNOM utilise. La seconde partie est dédiée à l'étude de l'interaction d'une sonde champ proche avec une nano-cavité Fabry-Perot en régime non-linéaire. Dans un premier temps, on présente l'étude des non-linéarités de nano-cavités en Silicium à grand facteur de qualité et faible volume modal, démontrant ainsi l'obtention d'un régime de fonctionnement bistable pour de très faibles puissances. Dans un deuxième temps, on démontre la modulation possible via la sonde champ proche de ce régime de bistabilité. Enfin, on étudie dans la troisième partie de ce manuscrit les résonances de films minces métalliques. L'étude complète des modes propres et de l'excitation optique de cette structure a permis de connaitre avec précision les modes résonants et les angles de Brewster du film mince. Cette étude a été prolongée expérimentalement par l'étude en champ proche optique des modes résonants de demi-films minces métalliques. Lors de ces deux études, les mesures expérimentales ont été systématiquement accompagnées par l'analyse théorique et le développement numérique de modèles que les expériences réalisées ont permis de valider et de discuter.
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Grabielle, Stéphanie. "Manipulation et caractérisation du champ électrique optique: applications aux impulsions femtosecondes." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/68/02/93/PDF/these.pdf.
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Cette thèse porte sur le façonnage d'impulsions femtosecondes et leur caractérisation temporelle. L'originalité du travail repose sur une approche dans laquelle l'aspect métrologique joue un rôle essentiel. La première partie de la thèse aborde le problème des limites théoriques et expérimentales du façonnage d'impulsions courtes par un filtre acousto-optique dispersif programmable (AOPDF). Une caractérisation fine de ce dispositif a ainsi été réalisée par interférométrie spectrale pour déterminer sa précision. Une étape essentielle du travail a consisté à caractériser, au préalable, la précision de mesure accessible par interférométrie spectrale. Une étude systématique de la précision de génération, par AOPDF, de phases polynomiales d'ordre 1 à 4 a ensuite été réalisée. Une interprétation des écarts obtenus entre phase programmée et phase appliquée ainsi qu'une méthode de correction sont proposées et discutées. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'étude de trois techniques de caractérisation d'impulsions courtes : une méthode de référence, l'interférométrie spectrale à décalage (SPIDER) et deux nouvelles méthodes développées au cours de la thèse : la " Local Spectral Compression " (LSC) et l'interférométrie spectrale autoréférencée (SRSI). Dans chaque cas, la précision de mesure de phases spectrales quadratiques et cubiques a été déterminée puis comparée à celle obtenue avec les autres méthodes. Les techniques LSC et SRSI ont été également utilisées pour comprimer des impulsions à leur limite de Fourier. Les avantages et inconvénients de chaque méthode sont enfin discutés<br>This thesis deals with femtosecond pulse shaping and temporal characterization. The originality of the work resides in the proposed approach in which metrology plays the essential role. The thesis' first part addresses the problem of the theoretical and experimental limitations of short pulse shaping via an Acousto-Optic Programmable Dispersive Filter (AOPDF). A detailed and accurate analysis of the device was performed by spectral interferometry to determine its precision. An essential step in this work consisted in characterizing the precision available through spectral interferometry beforehand. A systematic study of the precision of first to fourth-order polynomial phases generated with the AOPDF was then undertaken. The main factors responsible for the observed discrepancies between the programmed and applied phases are presented and discussed. A method is proposed to correct them. The second part of the thesis is devoted to the study of three different pulse characterization techniques: a reference one, " Spectral Phase Interferometry for Direct Electric-field Reconstruction " (SPIDER) and two others developed during the thesis: " Local Spectral Compression " (LSC) and " Self-Referenced Spectral Interferometry " (SRSI). The precision of the measurement of quadratic and cubic phases generated with the AOPDF was determined for each method. All of these precisions were compared with each other. Pulses were also compressed to their Fourier limit using a feedback loop between the LSC device and an AOPDF first, and secondly the SRSI device and an AOPDF. Finally, each technique's advantages and limitations are discussed
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Grabielle, Stéphanie. "Manipulation et caractérisation du champ électrique optique: applications aux impulsions femtosecondes." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00680293.
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Cette thèse porte sur le façonnage d'impulsions femtosecondes et leur caractérisation temporelle. L'originalité du travail repose sur une approche dans laquelle l'aspect métrologique joue un rôle essentiel. La première partie de la thèse aborde le problème des limites théoriques et expérimentales du façonnage d'impulsions courtes par un filtre acousto-optique dispersif programmable (AOPDF). Une caractérisation fine de ce dispositif a ainsi été réalisée par interférométrie spectrale pour déterminer sa précision. Une étape essentielle du travail a consisté à caractériser, au préalable, la précision de mesure accessible par interférométrie spectrale. Une étude systématique de la précision de génération, par AOPDF, de phases polynomiales d'ordre 1 à 4 a ensuite été réalisée. Une interprétation des écarts obtenus entre phase programmée et phase appliquée ainsi qu'une méthode de correction sont proposées et discutées. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'étude de trois techniques de caractérisation d'impulsions courtes : une méthode de référence, l'interférométrie spectrale à décalage (SPIDER) et deux nouvelles méthodes développées au cours de la thèse : la " Local Spectral Compression " (LSC) et l'interférométrie spectrale autoréférencée (SRSI). Dans chaque cas, la précision de mesure de phases spectrales quadratiques et cubiques a été déterminée puis comparée à celle obtenue avec les autres méthodes. Les techniques LSC et SRSI ont été également utilisées pour comprimer des impulsions à leur limite de Fourier. Les avantages et inconvénients de chaque méthode sont enfin discutés.
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Mitiche, Sarra. "Plasmonique, un outil pour l'ingénierie du champ électromagnétique aux petites échelles : Manipulation du champ proche optique." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS321.
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À l'échelle nanométrique, les particules métalliques présentent de nouvelles propriétés optiques liées au phénomène de résonance plasmon de surface. Une résonance plasmon est une oscillation collective et cohérente des électrons de conduction à la surface d'une nanoparticule métallique sous l'influence d'un champ électromagnétique extérieur. La longueur d'onde de cette résonance ainsi que la distribution spatiale du champ électromagnétique associé dépendent des caractéristiques de la nanoparticule (taille, forme et nature chimique), du milieu diélectrique hôte et de la géométrie d'illumination. L’excitation de plasmons de surface génère des champs électromagnétiques locaux de fortes intensités, localisés en des points spécifiques de la nanoparticule, appelés «points chauds». La lumière est ainsi miniaturisée et confinée dans des espaces de taille sub-longueur d’onde (<20nm). La possibilité de produire et de contrôler ces points chauds augure d'importantes réalisations dans un large éventail de domaines d'applications allant des technologies de l'information aux énergies renouvelables, tout en passant par la biomédecine. Ce travail de thèse met en évidence la possibilité de générer et de manipuler des points chauds au niveau de structures de taille nanométrique par effet de la géométrie de la nanostructure métallique ou bien de la configuration et de la longueur d’onde de la lumière excitatrice. L’objectif est de manipuler la lumière à petite échelle afin de contribuer au développement de nouvelles technologies d’origine plasmonique. A cet égard, les réponses optiques de nano-objets métalliques de différentes géométries et tailles, pris individuellement : cube, prisme… ou en groupes: dimère, chaîne… sont étudiées par microscopie de photoémission d'électrons PEEM (PhotoEmission Electron Microscopy), une technique de cartographie haute résolution (20 nm), non intrusive, permettant un adressage sélectif des modes plasmons.Par ailleurs et également dans le cadre de ce travail, une méthode analytique de description du champ proche optique, basée sur la théorie des groupes, a été développée. Cette méthode permet de prédire et d’interpréter en quelques minutes le comportement plasmonique d’une particule à 2D ou 3D, de symétrie finie ou non, seules ou en dimères, à partir des symétries de l’objet et du champ excitateur. En complément, des simulations numériques par la méthode des éléments frontières BEM (Boundary Element Method) ont été effectuées<br>At nanometer scale, the metallic particles exhibit new optical properties related to the surface plasmon resonance phenomenon. A plasmon resonance is a collective and coherent oscillation of the conduction electrons at a metallic nanoparticle surface under an external electromagnetic field. The resonance wavelength and the spatial distribution of the associated electromagnetic field depend on the nanoparticle characteristics (size, shape and chemical nature), the surrounding dielectric medium and the illumination geometry.The excitation of surface plasmons generates local electromagnetic fields of high intensity located at specific points of the nanoparticle called "hot spots". The light is miniaturized and confined in sub-wavelength areas (<20 nm). The ability to produce and control hot spots holds great promise for a large range of applications from information technology to renewable energies and biomedicine. This thesis highlights the possibility of generating and manipulating hot spots in nanostructures throughout the particle geometry or/and the configuration and wavelength of the exciting light. To do this, the optical response of various metallic nano-objects of different geometries and sizes, taken individually: cube, prism ... or in groups: dimer, chain ... are studied by PhotoEmission Electron Microscopy (PEEM), a non-intrusive and high resolution (20 nm) mapping technique allowing a selective addressing of plasmons modes. In addition to this experimental investigation, the search for a specific optical near-field distribution is also carried out using group theory. We developed an original theoretical method allowing to predict in a few minutes the plasmonic response of a 2D or 3D particle, of finite or infinite symmetry, alone or in dimer, from the object and exciting field symmetries. In parallel, numerical simulations using the Boundary Element Method (BEM) have been carried out
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Pin, Christophe. "Piégeage et manipulation d'objets colloïdaux à l'aide de structures photoniques en silicium intégrées dans des puces optofluidiques." Thesis, Dijon, 2016. http://www.theses.fr/2016DIJOS060/document.
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Les champs électromagnétiques évanescents sont à l'origine de forces optiques de champ proche, comme par exemple à la surface de guides d'onde ou de nanocavités photoniques où la lumière se trouve très fortement confinée. Ces forces sans-contact peuvent être avantageusement utilisées pour piéger et manipuler des micro- et nano-objets en solution. Cette thèse a pour but l'étude de ces interactions et de leurs potentielles applications. Le premier chapitre consiste en une brève introduction aux domaines des systèmes colloïdaux et du piégeage optique, notamment en champ proche. Le deuxième chapitre présente les moyens instrumentaux utilisés, ainsi que le procédé mis au point pour la fabrication de puces optofluidiques dotées d'un canal microfluidique. Le troisième chapitre est dédié à l'étude du potentiel de piégeage perçu par des microbilles de 2 $µm$, 1 $µm$ et 500 $nm$ à la surface d'une nanocavité photonique, et aboutit à la notion de microscopie optofluidique en champ proche optique. Dans le quatrième chapitre, nous étudions le comportement dynamique et la manipulation d'agrégats de microbilles piégés en présence d'écoulements. Le dernier chapitre est consacré à l'étude du piégeage et de la manipulation de microbilles à la surface de guides d'onde sous l'action de modes copropagatifs<br>Near-field optical forces arise from evanescent electromagnetic fields, such as in the near-field of photonic waveguides and nanocavities where light is highly confined. These contactless forces can be advantageously used to trap and manipulate micro- and nano-objects in solution. This thesis aims at studying these intriguing interactions and investigating their potential applications. The first chapter is an introduction to the fields of colloidal systems and optical trapping, more especially using near-field optical forces. The second chapter presents the experimental setup and the process used to fabricate optofluidic chips with microfluidic channels. The trapping potential experienced by 2 $µm$, 1 $µm$, and 500 $nm$ microbeads at the surface of a photonic nanocavity is studied in the third chapter. Our results lead to the concept of optofluidic near-field optical microscopy. In the fourth chapter, we study the dynamics and the manipulation of trapped microbeads clusters in fluidic flows. The last chapter focuses on the trapping and the manipulation of microbeads at the surface of waveguides using copropagating modes
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Renaut, Claude. "Nanopinces optiques sur puce pour la manipulation de particules diélectriques." Thesis, Dijon, 2014. http://www.theses.fr/2014DIJOS010/document.
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Les nanocavités optiques sur puces sont devenues aujourd'hui des objets de base pour le piégeage et la manipulation d'objets colloïdaux. Nous étudions dans cette thèse des nanocavités comme briques de bases du piégeage et de la manipulation par forces optiques. La preuve de concept du piégeage de microsphères diélectriques apparaît comme le point de départ de l'élaboration d'un laboratoire sur puce. Dans le premier chapitre nous parcourons la bibliographie de l'utilisation des forces optiques en espace libre et en milieu confiné pour le piégeage de particules. Le second chapitre présente les dispositifs expérimentaux pour la caractérisation des nanocavités et les outils mis en place pour les mesures optiques en présence de particules colloïdales. Le troisième chapitre explique la preuve de concept du piégeage de particules de polystyrène de 500 nm, 1 et 2 µm. Dans le chapitre qui suit nous analysons le piégeage de particules en fonction de la puissance injectée dans la cavité. Le chapitre cinq décrit quelques exemples des possibilités de fonctions de manipulation de particules grâce à des cavités couplées. Enfin, dans le dernier chapitre nous montrons les assemblages de particules sur les différents types de cavités étudiées dans cette thèse<br>On chips optical nanocavities have become useful tools for trapping and manipulation of colloidal objects. In this thesis we study the nanocavities as building blocks for optical forces, trapping and handling of particles. Proof of concept of trapping dielectric microspheres appears as the starting point of the development of lab on chip. In the first chapter we go through the literature of optical forces in free space and integrated optics. The second chapter presents the experimental tools for the characterization of nanocavities and the set-up developed to perform optical measurements with the colloidal particles. The third chapter describes the proof-of-concept trapping of polystyrene particles of 500 nm, 1 and 2 µm. In the following chapter we analyze the particle trapping as function of the injected power into the cavities. The chapter five gives some examples of the possibilities of particles handling functions with coupled cavities. Eventually, in the last chapter we show assemblies of particles on different geometry of cavities studied in this thesis
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Ferreyrol, Franck. "Manipulation de champs quantiques mésoscopiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585534.
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L'objectif de cette thèse concerne la manipulation à l'échelle quantique du champ électromagnétique dans le cadre de l'information quantique à variables continues. Pour ce faire nous mélangeons les outils de l'optique quantique à variables discrètes, où la lumière est décrite en termes de photons, avec l'approche continue, traitant des quadratures du champ. Cette technique permet de produire des états non-classiques décrits par des fonctions de Wigner prenant des valeurs négatives. Nous avons pu générer des états intriqués à partir d'impulsions lumineuses initialement indépendantes et pouvant être séparées par une longue distance, l'intrication s'effectuant au travers d'un canal acceptant de fortes pertes. Nous avons ensuite démontré et caractérisé expérimentalement un protocole non-déterministe permettant d'amplifier de faibles signaux sans en amplifier le bruit quantique, augmentant ainsi le rapport signal sur bruit. Puis nous avons mis en œuvre et comparé expérimentalement différentes mesures de non-gaussianité d'un état quantique : ce caractère propre à une description continue de la lumière est d'un intérêt capital pour l'information quantique. Enfin nous avons développé et testé deux améliorations pour notre dispositif. La première est un amplificateur femtoseconde pour notre laser impulsionnel, qui permettra d'obtenir de meilleurs états de départ pour nos expériences. La deuxième est un appareil capable de discriminer le nombre de photon, donnant ainsi des résultats plus précis que ceux des détecteurs dont nous disposons actuellement qui sont uniquement capable de détecter la présence de photons.
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Lévêque, Gaëtan. "Manipulation d'atomes froids par champs optiques confinés : théorie et simulation numérique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006141.
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Ce travail porte sur l'interaction dipolaire d'atomes neutres avec un rayonnement électromagnétique structuré sur une échelle plus petite que la longueur d'onde de la lumière. Ces champs optiques sont obtenus par interaction d'une onde évanescente de Fresnel avec des nanostructures diélectriques à haut indice de réfraction déposées à la surface d'un prisme. Deux thèmes sont abordés. Le premier concerne l'étude, d'un point de vue théorique, d'une expérience de diffraction d'atomes neutres par un miroir atomique nanostructuré. La modulation du potentiel provient de l'interaction de l'onde évanescente avec un réseau matériel périodique sub-longueur d'onde. Dans un premier temps, les spécificités de cette méthode de diffraction sont dégagées par un calcul analytique reposant sur plusieurs approximations concernant la structure du champ optique et la structure interne atomique. Elle est ensuite complétée d'une étude numérique qui permet de prendre en compte toute la complexité du problème. Le deuxième thème est une étude du comportement en champ proche de cavités résonantes constituées d'ensembles d'anneaux diélectriques couplés. Ces nanostructures, adressées par un faisceau gaussien évanescent, amplifient à la résonance l'intensité et le gradient du champ électrique d'un facteur de plusieurs centaines. L'objectif est de trouver une configuration permettant la concentration ou la focalisation transversale d'un faisceau d'atomes en vue d'applications en nanolithographie. Cette étude est effectuée en couplant une méthode ab-initio permettant un calcul précis du champ rayonné dans tout l'espace à un modèle analytique simplifié décrivant le comportement modal de ces structures en fonction de leurs caractéristiques géométriques.
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Cavatore, Etienne. "Microscopie optique appliquée à la micro-manipulation par pinces magnétiques à haute résolution et à la visualisation de nano-objets métalliques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627431.
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Dans une première partie de ce travail, nous avons développé de nouveaux outils pour la micromanipulation d'ADN en pinces magnétiques. Cet appareil permet d'appliquer une force contrôlée à une molécule d'ADN tout en mesurant son extension. Nous avons amélioré la résolution spatiale du dispositif, limitée par le bruit de photons affectant la détection optique, et la mesure de force, limitée par la résolution temporelle de la microscopie vidéo. Nous avons donc couplé une imagerie haute-fréquence par ondes évanescentes aux pinces magnétiques et l'avons appliqué à un nouveau principe de séquençage d'ADN démontrant une résolution sub-nanométrique. Pour mesurer de hautes forces, nous avons mis au point un protocole de modulation de l'exposition vidéo qui permet d'échantillonner correctement les fluctuations browniennes du système senseur magnétique-brin d'ADN et de restaurer leur niveau au-delà de la fréquence de coupure du système d'acquisition. Dans une seconde partie, nous proposons une imagerie photothermique, en champ large et en temps réel, de nanoparticules métalliques pour le marquage de moteurs moléculaires uniques. Nous avons démontré la possibilité d'imager rapidement des nanoparticules d'or uniques par effet photothermique, cependant des améliorations restent à produire pour visualiser des nanoparticules de taille adaptée aux applications biologiques. Dans cette optique, nous avons aussi exploré un nouveau mode de chauffage périodique et spatialement étendu: les interactions électromagnétiques entre champ radio-fréquence et nanoparticules métalliques. Finalement, nous avons appliqué le principe de démodulation optique utilisé pour la photothermie à l'identification sélective d'espèces biochimiques résonantes, visualisées en microscopie de fluorescence.
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Ben, Messaoud Tahar. "Effet laser en microcavités symétriques et asymétriques à base de polymère luminescent." Cachan, Ecole normale supérieure, 2003. http://www.theses.fr/2003DENS0039.
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Yang, Xingyu. "Manipulating the inverse Faraday effect at the nanoscale." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS219.
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Le magnétisme induit par la lumière décrit l'effet par lequel un matériau est magnétisé par une impulsion optique. Dans les matériaux transparents, la magnétisation induite optiquement peut être réalisée directement par la lumière polarisée circulairement. Parfois, dans les matériaux métalliques, ce type de magnétisation existe également en raison du trajet solénoïdal microscopique des électrons entraînés par la lumière polarisée circulairement. Dans certains cas, la lumière crée des courants de dérive continus circulants macroscopiques, qui induisent également une magnétisation continue dans le métal. De manière générale, ces magnétismes induits par la lumière sont connus sous le nom d'effet Faraday inverse. Dans le projet de doctorat, j'ai étudié les courants de dérive induits par la lumière dans plusieurs nanoantennes en or. Nous avons réalisé des champs magnétiques stationnaires amplifiés plasmoniquement grâce à ces courants de dérive. L'étude est basée sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) et les théories correspondantes du magnétisme induit par la lumière. Dans différents sujets de recherche, nous avons réalisé : 1) un champ magnétique stationnaire ultra-rapide, confiné et fort dans une nanoantenne en forme d'œil de taureau. 2) Un champ magnétique stationnaire à travers une polarisation linéaire dans un nanorod. 3) Un skyrmion de type Neel construit par un champ magnétique stationnaire dans un nanoring. Dans ces études, nous avons examiné les propriétés optiques de différentes nanoantennes et expliqué l'origine physique des courants de dérive induits par la lumière et des champs magnétiques stationnaires. Nous avons démontré la méthode pour obtenir des effets Faraday inverses amplifiés plasmoniquement et exploré la possibilité de réaliser une magnétisation par la lumière incidente polarisée linéairement. Enfin, nous avons étendu l'effet Faraday inverse à d'autres domaines de recherche physique, tels que la construction de skyrmions par des champs magnétiques stationnaires à travers l'effet Faraday inverse. L'effet magnétique de la lumière reste un domaine de recherche riche. Mes études pourraient trouver des applications dans de nombreux domaines, y compris les matériaux et dispositifs magnéto-optiques, le stockage de données optiques, les applications biomédicales, la spintronique, l'informatique quantique, la recherche fondamentale en électromagnétisme et la recherche sur les matériaux avancés<br>Light-induced magnetism describes the effect where a material is magnetized by an optical pulse. In transparent materials, optically-induced magnetization can be realized directly by circularly polarized light. Sometimes, in metallic materials, this type of magnetization also exists due to the microscopic solenoidal path of electrons driven by circularly polarized light. In some cases, the light creates macroscopic circulating DC drift currents, which also induce DC magnetization in metal. In a broad sense, these light-induced magnetisms are known as the inverse Faraday effect.In the PhD project, I studied light-induced drift currents in multiple gold nanoantennas. We realized plasmonically enhanced stationary magnetic fields through these drift currents. The study is based on the Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method and the corresponding light-induced magnetism theories. In different research topics, we have realized: 1) an ultrafast, confined, and strong stationary magnetic field in a bull-eye nanoantenna. 2) A stationary magnetic field through linear polarization in a nanorod. 3) A Neel-type skyrmion constructed by a stationary magnetic field in a nanoring. In these studies, we examined the optical properties of different nanoantennas and explained the physical origin of light-induced drift currents and stationary magnetic fields. We demonstrated the method to achieve plasmonically enhanced inverse Faraday effects and explored the possibility of realizing magnetization through linearly polarized incident light. Finally, we extended the inverse Faraday effect to more physical research areas, such as constructing skyrmions by stationary magnetic fields through the inverse Faraday effect.The magnetic effect of light remains a rich area of research. My studies might find applications in many areas, including magneto-optical materials and devices, optical data storage, biomedical applications, spintronics, quantum computing, fundamental research in electromagnetism, and advanced materials research
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Magrini, William. "Manipulation optique de vortex d’Abrikosov individuels." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0724/document.
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Ce travail de thèse est principalement axé sur le développement d’une nouvelle méthode de manipulation de vortex d’Abrikosov individuels dans les supraconducteurs de type II. Cette méthode, rapide, efficace et précise, est basée sur l’optique en champ lointain et repose sur l’échauffement local du supraconducteur sous l’action d’un faisceau laser focalisé. Elle apporte une excellente alternative aux techniques existantes de manipulation de vortex, toutes basées sur l’utilisation de sondes locales, et donc intrinsèquement lentes et difficiles à mettre en oeuvre dans un environnement cryogénique. La combinaison de cette méthode à une technique d’imagerie magnéto-optique performante permet de déplacer des vortex individuels avec un taux de réussite de 100% et sur de grandes échelles limitées uniquement par le champ de l’objectif de microscope. Les vitesses de manipulation atteintes sont élevées, de l’ordre de 10 mm.s-1, mais encore limitées par l’instrumentation utilisée et loin des limites fondamentales offertes par cette méthode, estimées au km.s-1. La méthode de manipulation optique permet aussi de mesurer la distribution des forces de piégeage de chaque vortex d’un échantillon. En utilisant des puissances de chauffage laser permettant de dépasser localement la température critique, nous avons également pu étudier la pénétration des vortex à l’interface entre une zone normale et une zone supraconductrice.Durant ces travaux, nous avons aussi eu l’opportunité de mettre en évidence, par spectroscopie de molécules uniques, l’effet flexomagnétoélectrique dans un matériau multiferroïque, en employant un supraconducteur de type I comme générateur de champ magnétique inhomogène. Enfin, nous proposons à la fin de ce mémoire un concept de jonction Josephson créée tout optiquement, et dont les propriétés seraient contrôlables en temps réel par laser<br>This thesis focuses on the development of a new manipulation technique to handle single Abrikosov vortices in type II superconductors. This fast, efficient and precise method is based on far field optics and rests on the local temperature elevation produced by a focused laser beam. It brings an excellent alternative to the existing techniques which are all based on local probes and thus heavy to implement in a cryogenic environment. The combination of this method with an efficient magneto-optical imaging system allows us to manipulate single vortices with a 100% rate of success on a large scale only limited by the field of view of the microscope objective. Manipulation speeds are high, of the order of 10 mm.s-1, but still limited by our setup and far from the fundamental limits offered by this technique, estimated to the km.s-1. This manipulation technique also allows to measure the pinning force of any single vortex in a superconducting sample. By using a high enough laser power which locally pushes the temperature above the critical temperature, we could also study the vortex penetration at the interface between normal and superconducting areas.In the course of this work, we also evidenced, with single molecule spectroscopy, the flexomagnetoelectric effect in a multiferoic material, by using a type I superconductor as a source of inhomogeneous magnetic field. Finally, we propose at the end of the manuscript the new concept of an optically created Josephson junctions, whose properties could be controlled in real time just with a laser beam
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Apelian, Clément. "Imagerie Optique Multimodale des tissus par Tomographie Optique Cohérente Plein Champ." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLET009/document.
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La tomographie de cohérence optique plein champ est une technique de microscopie permettant d’imager un plan d’intérêt en profondeur dans un milieu diffusant. Cette technique a été utilisée pour l’examen de pièces opératoires dans un but de diagnostic en cancérologie. L’utilisation de cette technique permettrait en effet de fournir un outil de diagnostic peropératoire rapide et fiable, évitant ainsi de nombreuses procédures de réopération. Ces réopérations peuvent survenir lorsque – lors du diagnostic final par analyse de coupes histologiques – le pathologiste décèle la présence de tissus cancéreux restant, non retirés au cours de l’opération.L’OCT plein champ a montré de bons résultats pour cette application. Néanmoins, cette technique ne fournit qu’un contraste morphologique des tissus, ne permettant pas d’utiliser des critères de qualification des pièces opératoires basées – par exemple – sur la morphologie ou la densité cellulaire.Nous avons développé une nouvelle modalité d’imagerie basée sur l’OCT plein champ permettant de révéler un contraste métabolique dans le tissu à une échelle subcellulaire. Ce contraste permet de révéler les cellules précédemment non distinguées en OCT plein champ. Nous avons également utilisé la mesure quantitative de cette modalité pour réaliser des outils d’aide au diagnostic utilisant des approches d’apprentissage par ordinateur<br>Full filed optical coherence tomography is a microscopy imaging technique allowing to image a specific slice in a scattering medium, in depth. This technique has been used for the diagnosis of biopsy in cancerology. This technique could be an efficient and fast way to diagnose excised tissues during surgery. This would avoid numerous reoperations procedures. These reoperations are necessary when a pathologist suspects cancerous tissue to still be present in the patient, based on histological slide examination.FFOCT has shown promising results for that purpose. Nevertheless, this technique only gives a morphological contrast of tissues, which is not enough for applying some diagnostic criteria such as cell morphology or cell density.We developed a new imaging modality based on FFOCT allowing to reveal metabolic contrast in tissues at the subcellular scale. This contrast reveals cells previously indistinguishable with FFOCT. We also used this quantitative metric to propose tools to facilitate diagnosis, using machine learning approaches
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LAHRECH, AHMED. "Imagerie infrarouge par microscopie en champ proche optique." Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA112291.
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Les techniques de microscopie de proximite (afm, stm, afm,) ont montre une capacite de caracterisation a l'echelle atomique et donnent acces a des informations topographiques, de repartition de charges ou de domaines magnetiques. Cependant, par une excitation optique d'autres mecanismes de contrastes sont accessibles tels que absorption, polarisation et reflectivite. Dans ce travail nous utilisons une sonde sans ouverture (une pointe metallique) pour diffuser localement le champ electromagnetique a la surface de l'echantillon. Ce dernier etant eclaire dans le domaine spectral de l'infrarouge moyen a une longueur d'onde = 10,6 m. La resolution des images obtenues depend alors de la taille de l'extremite de la sonde. Elle est de l'ordre de 17 nm. Pour illustrer les potentialites du montage realise, nous presentons une etude de trois types de materiaux. Nous avons effectue une experience sur un echantillon de silicium dope bore par implantation ionique selective elle a permis de demontrer que le contraste optique en champ proche est du a la variation spatiale de l'indice pour un echantillon ne presentant pas de structure topographique. L'etude d'un materiaux supraconducteur a haute temperature critique l'yba 2cu 3o 6 + x, a revele des structures fines reliees a une variation locale du taux d'oxygene a une echelle inferieure a 100 nm. Enfin, nous avons obtenu la reponse optique d'une couche d'agregats d'or de quelques nanometres supportes en matrice d'allumine. Nous avons, dans ce dernier cas, enregistre des chutes tres localisees du signal optique, en accord avec les predictions theoriques recentes.
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Crouzil, Thomas. "Modélisation de structure dynamique dans un champ optique." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0043/document.
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Le piégeage optique se présente maintenant, depuis quelques décennies, comme une thématique majeure à l'intersection de diverses disciplines. Depuis les résultats d'Ashkin, de nombreux travaux ont été effectués dans le piégeage et le guidage d'objets physiques (particules, molécules, bactéries, etc.) de toutes tailles. Ces derniers caractériseront alors, devant la longueur d'onde, le domaine optique dans lequel nous nous placerons (Rayleigh, Mie, Optique géométrique).Notre travail porte donc sur l'étude des propriétés de chaînes linéaires périodiques de gouttelettes (huile), placées dans l'eau, et soumises à deux faisceaux laser horizontaux contra-propageants de profil gaussien. Nous démontrons qu'il est possible d'établir un ordre spatial sur un ensemble de grosses gouttes (devant la longueur d'onde) suivant une structure périodique. L'originalité d'un tel système réside dans le fait que la lumière peut alors être refocalisée par l'ensemble des gouttes espacées périodiquement. Cette périodicité peut ainsi, dans certains cas, conférer au faisceau une refocalisation périodique au sein du réseau. Cette première étude, en limite statique, nous permet ainsi de mettre en évidence les conditions de couplage des modes liés aux chaînes de gouttes. En particulier, nous caractérisons la présence de modes de Bloch où le faisceau se propage avec une périodicité équivalente à celle du réseau. Cela nous amène à remarquer que ces conditions modales sont soumises au paramètre de phase gaussien "Thêta" (phase de Gouy). Ainsi, bien que structuré à une échelle largement supérieure, nous mettons en évidence théoriquement des propriétés analogues à celle des cristaux photoniques, conférées par la périodicité des chaînes de gouttes. Ce qui nous permet, en conséquence, de démontrer l'existence de bandes interdites, nous amenant à définir un ensemble de modes guidants/nonguidants de cette chaîne. Cette étude statique est, par la suite, étendue d'un point de vue dynamique en considérant l'effet des forces optiques sur les gouttes. Nous démontrons ainsi qu'il est possible de piéger optiquement de telles gouttes sur des états d'équilibres stables. Au-delà desquels nous mettons en évidence, à travers une étude paramétrique, l'existence de modes oscillants périodiques ou pseudo-périodiques. Enfin, nous prenons en compte les phénomènes de collisions par coalescence, entraînant une réorganisation des répartitions de champs optiques qui peuvent se traduire par de nouvelles configurations de piégeage<br>Optical trapping appears now, since a few decades, as a major theme at the intersection of variousdisciplines. Since the results of Ashkin, many works were made in the trapping and the guidance of physical objects (particles, molecules, bacteria, etc.) of any sizes. The latter will characterize then, in front of the wavelength, the optical domain in which we shall take place (Rayleigh, Mie, Geometrical Optics).Our work thus concerns the study of the properties of periodic linear chains of droplets (oil), placed in water, and submitted to two counter-propagating horizontal laser beams of gaussian profile. We show that it is possible to establish a spatial order of a set of large drops (in front of the wavelength) in a periodic structure. The originality of such a system lies in the fact that the light can then be refocused by the set of periodically spaced drops. This periodicity may thus, in some cases, confer on the beam a periodic refocusing within the network. This first study, in static limit, allows us to identify the conditions of coupling modes associated with drop channels. In particular, we characterize the presence of Bloch modes where the beam propagates with similar frequency to that of the network. This leads us to note that these modal conditions are submitt to the gaussian phase parameter "Thêta" (Gouy phase). Thus, although structured at a widely higher scale, we highlight theoretically similar properties to that of the photonic crystals, conferred by the periodicity of the chains of drops. This allows us, consequently, to demonstrate the existence of bandgaps, leading us to define a set of guiding/not-guiding modes of this chain. This static study, thereafter, is extended from a dynamic point of view by taking into account the effect of the optical forces on the drops. We show that it is possible to optically trap such drops on stable equilibrium states. Beyond of which we highlight, through a parametric study, the existence of periodic or pseudo-periodic oscillating modes.Finally, we take into account the phenomena of collisions by coalescence, involving a reorganization of the distributions of optical fields which can result in new configurations of trapping
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Rabaud, David. "Manipulation et interaction de micro-bulles sous champ acoustique." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00536932.
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Cette thèse traite de l'action des ondes acoustiques sur des bulles micrométriques excitées à leur fréquence de résonance. En effet, les bulles peuvent être considérées comme des oscillateurs mécaniques et les forces acoustiques à leur résonance, appelées forces de Bjerknes, ont des propriétés non triviales. De plus, les bulles interagissent entre elles par l'émission d'un champ secondaire, menant à leur auto-organisation sur un motif périodique. Ici, les bulles sont confinées dans des microcanaux, elles ne sont pas sphériques et frottent fortement sur les parois. L'étude expérimentale des forces acoustiques (primaire et secondaire) est alors précédée par la modélisation de l'écoulement des bulles, liant la friction sur les parois aux forces externes appliquées. Plusieurs applications aux laboratoires sur puce sont développées, dont le tri en taille, la division asymétrique contrôlée, l'aiguillage automatique à une bifurcation, et la manipulation de goutte.
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Lecaque, Romain. "Microscopie optique de champ proche dans le domaine terahertz." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00087889.
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Pendant ce travail de thèse, nous avons réalisé deux microscopes originaux qui combinent le contraste novateur lié au domaine THz (de 0,1 à 10 THz), aux techniques super-résolvantes de la microscopie optique de champ proche.<br />Tout d'abord, nous avons développé un instrument dont l'originalité réside dans l'illumination qui est assurée par une source locale IR/THz générée in situ par rectification optique. Plusieurs échantillons métalliques et diélectriques ont alors été imagés, mettant en évidence une résolution sub-longueur d'onde dans le domaine THz. Parallèlement, une étude théorique a permis de comprendre les mécanismes de formation des images dans le microscope.<br />Une autre version du microscope optique de champ proche, fonctionnant dans un mode dit sans ouverture a aussi été élaboré. Cette configuration a permis d'atteindre une résolution inférieure au micron dans le domaine THz, grâce à l'ajout d'une pointe métallique fonctionnant comme un diffuseur des ondes évanescentes.
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Fortin, Michel. "Contribution au développement d'un capteur optique de champ électrique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2002. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp05/MQ65217.pdf.
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Benfedda, Mohamed. "Micro-sondes de champ proche optique pour l'opto-électronique." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20068.
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La microscopie en champ proche optique permet de depasser le critere d'abbe. Les sondes a levier en silicium utilisees en microscopie a force atomique (afm) sont des objets microscopiques capables d'operer en microscopie a effet tunnel optique (pstm). Ces sondes, de forme pyramidale, ne permettent pas l'etude de certains echantillons tres rugueux. Ce manuscrit presente trois etudes. La premiere montre que les sondes pyramidales permettent la conversion des ondes evanescentes en ondes propagatives. Le mecanisme de cette conversion est tres perturbe a fort taux d'humidite (superieur a 30%). La seconde etude decrit et exploite une nouvelle methode, appelee depot induit par faisceau d'electrons (ebid), de fabrication de micro-sondes en aiguilles. Enfin, la derniere etude est consacree a l'exploitation de ces super-sondes en pstm et en afm.
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Devaux, Eloïse. "Détection du champ magnétique optique au voisinage de nanostructures." Dijon, 2000. http://www.theses.fr/2000DIJOS061.
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L'objectif principal de ce travail est de définir les conditions expérimentales de détection du champ magnétique optique, à l'aide d'une sonde locale métallisée, dans une expérience de microscopie a champ proche optique, en configuration PSTM (photon scanning tunneling microscope). Il s'agit également de vérifier que ce phénomène est lie à l'excitation de modes de plasmons dans la sonde au cours de l'expérience. Dans le premier chapitre, après avoir décrit les techniques usuelles de fabrication des pointes PSTM et donne quelques rappels sur la notion de plasmon de surface, nous modélisons de façon simple une pointe métallisée afin de déterminer quels modes de plasmons elle peut soutenir. Nous montrons que le revêtement métallique peut être le siège de modes de plasmons de symétrie circulaire. Le deuxième chapitre décrit la méthode du tenseur de green pour résoudre les équations de maxwell. Elle a servi de base aux calculs de cartes de champ théoriques qui nous ont permis d'interpréter et d'analyser les images expérimentales. Les troisième et quatrième chapitres présentent ensuite les résultats expérimentaux acquis avec deux types d'échantillons (particules diélectriques et métalliques) et différentes pointes PSTM, afin d'établir le lien entre la détection du champ magnétique optique et les modes de plasmons dans les pointes métallisées. Le dernier chapitre dresse le bilan des résultats obtenus et propose des pistes expérimentales et théoriques à explorer, pour mieux comprendre le processus de détection du champ magnétique optique. Au-delà de ce phénomène particulier, ce travail suggère que le PSTM est un véritable instrument d'observation, qui permet de détecter, dans l'espace direct, la solution des équations de maxwell au voisinage d'une surface.
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Mignard, France. "Microscopie optique en champ proche de dispositifs optoelectroniques integrés." Paris 7, 1999. http://www.theses.fr/1999PA077169.
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Grieve, Katharine. "Tomographie par cohérence optique plein champ pour l' ophtalmologie." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066305.
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Foubert, Kevin. "Etude en champ proche optique de structures nanophotoniques couplées." Thesis, Dijon, 2011. http://www.theses.fr/2011DIJOS091.
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Depuis une vingtaine d’années, l’optique bénéficie des avancées considérables de la microélectronique.Ainsi, il est maintenant possible de produire, guider, confiner ou encore ralentirla lumière sur puce à une échelle sub-longueur d’onde. Dans cette thèse, nous étudions de telscomposants par l’intermédiaire d’un microscope en champ proche optique (SNOM).La première partie présente une vision d’ensemble de la situation actuelle en nanophotoniqueintégrée sur substrat diélectrique. Elle expose plusieurs enjeux et faits marquants récents dansce domaine. Elle introduit également le principe physique et le fonctionnement d’un SNOMdans les grandes lignes.La seconde partie est consacrée à la microscopie en champ proche optique d’un point devue instrumental. Après une analyse physique, nous détaillons le montage de notre propremicroscope sur le banc de caractérisation optique du laboratoire, avant d’analyser la formationdes images optiques obtenues avec cette technique.La troisième partie concerne l’étude de guides d’onde couplés en Silicium sur isolant (SOI),dans lesquels s’intègrent des nano-cavités optiques. Les phénomènes de couplage par recouvrementde champs évanescents sont étudiés numériquement et analytiquement. L’analyse de cesstructures grâce au SNOM nous a permis d’une part de vérifier la validité de ces modèles, etd’autre part d’observer directement le guidage et le confinement de la lumière dans un milieude faible indice de réfraction. Nous montrons cependant que ces résultats restent très sensiblesaux aléas de fabrication. Enfin, nous mettons en évidence grâce au SNOM et à des mesuresspectrales que la description de structures de N cavités juxtaposées peut être approchée par lathéorie des modes couplés<br>Since the end of the XXth century, optics benefits from significant breakthrough comingfrom the micro-electronic technologies. It is thus now possible to produce, guide, slow downor even trap light on a chip at a sub-wavelength scale. In this thesis, we study such opticalcomponents thanks to a Scanning Near-Field Optical Microscope (SNOM).The first part exposes an overall view of the current situation in the field of dielectricsubstrate integrated nanophotonics. Some of the recent outstanding issues and results are hereintroduced, as well as the general principle and the necessary tools to operate a SNOM.The second part is dedicated to optical near-field microscopy, technically speaking. Thephysical rules are here developed. Then we detail the instrumental set up of our own SNOMon our optical characterization bench. We end by analysing the optical images formation witha SNOM.The third part bears upon the study of Silicon-on-Insulator (SOI) coupled waveguides whereoptical nano-cavities could be inserted, by resorting to the previously implemented SNOM.Overlapping evanescent fields induced coupling phenomena are numerically and analyticallystudied. The use of the SNOM allowed us here to check the validity of our models. Besides,we have directly observed thanks to this instrument the guiding and confinement of light ina low refractive index media. However, we show that this phenomenon is highly subjected tofabrication uncertainties. Finally, we use the SNOM and spectral measurements in order todemonstrate that systems of N coupled nanocavities could be described with a simple coupledmodes model
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Fortin, Michel. "Contribution au développement d'un capteur optique de champ électrique /." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 2002. http://theses.uqac.ca.
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Valentin, Constance. "Manipulations non-cohérente et cohérente d'un jet atomique de Césium par laser : mélasses optiques dans un champ magnétique et transfert adiabatique de population." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112026.
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Cette these presente deux experiences de manipulation d'un jet atomique de cesium a l'aide de faisceaux lasers suivant une dimension transverse. Dans la premiere experience, nous avons observe les effets de refroidissement doppler et sub-doppler sur le jet atomique pour differentes configurations de melasses. L'etude des deux transitions f=4f=5 et f=3f=2 de la raie d#2 du cesium montre que le desaccord entre la frequence laser et la frequence atomique doit etre negatif (rouge) dans le premier cas et positif (bleu) dans le second. Nous avons aussi mis en evidence que, sous l'effet d'un champ magnetique statique, les melasses ne se produisent plus autour de la vitesse transverse nulle mais aussi autour de vitesses non nulles, qui evoluent lineairement avec la valeur de ce champ magnetique. La seconde experience concerne le transfert adiabatique de population et de quantite de mouvement dans le cas de la transition f=4f=4 de la raie d#2 du cesium. Dans une configuration #+-#- du champ electromagnetique, la transition f=4f=4 presente un etat piege quelque soit l'etat du champ. Le transfert adiabatique consiste a maintenir l'atome dans l'etat piege lorsque l'etat du champ electromagnetique varie lentement. Ce processus ne fait pas intervenir l'emission spontanee et les coherences internes de l'atome sont conservees. Dans les meilleures conditions experimentales, nous avons obtenu un taux de transfert adiabatique d'environ 55%. Cette limitation est due a la presence des niveaux hyperfins voisins f'=3 et 5 du niveau excite. Nous avons mis en evidence la tres grande selectivite en vitesse de ce processus lorsque les champs #+ et #- se propagent en sens oppose.
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Laroche, Thierry. "Génération de second harmonique pour la nano-optique et la microscopie optique en champ proche." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008888.
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Ce travail a permis de caractériser certaines propriétés de la génération de second harmonique dans le domaine de l'optique en champ proche grâce aux méthodes numériques implémentes durant cette période : la méthode perturbative de Rayleigh (MPR) et la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD). Dans un premier temps, les sources du second harmonique optique ont été explicitées en fonction des différents types de symétries cristallines. Ensuite, la démarche pour adapter les deux méthodes numériques (FDTD et MPR) à l'optique non linaire a été exposée précisément. Des tests sur les deux méthodes numériques ont été effectués pour deux grands types de matériaux~: les matriaux centrosymétriques et non centrosymétriques. Puis, les modélisations de différentes expériences pour les deux types de matériaux ont été mises en oeuvre : réseaux de plots, pointes métalliques utilisées pour les microscopes optiques en champ proche sans ouverture... Le résultat dominant de ce travail est le fort confinement du second harmonique autour de l'objet le générant. La génération de second harmonique à l'apex d'une pointe métallique permet d'obtenir une source extrêmement localisée.
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Côté, François. "Imagerie de neurones en profondeur par fibre optique avec champ de vue variable et imagerie à grand champ volumétrique rapide avec sectionnement optique HiLo." Master's thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/38294.
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Un des défis majeurs en neurosciences est d’acquérir des images de neurones profondément dans le cerveau tout en gardant un champ de vue raisonnable et en causant le moins de dommage possible au tissu. Le premier projet décrit dans ce mémoire consiste en un système endoscopique à balayage laser. En utilisant des composantes micro-optique au bout d’une fibre monomode de 125 µm de diamètre, un laser vient être focalisé sur le côté de cette fibre à environ 60 µm de celle-ci. Un micro capillaire de verre de 250 µm de diamètre externe et 150 µm de diamètre interne sert de guide pour cette fibre dans l’échantillon. Le point focal possède un diamètre entre 2 et 3 µm et peut être balayé sur une même ligne horizontale à une vitesse de 30 Hz et sur un angle de 90o par un système construit spécialement pour suivre la géométrie cylindrique de l’endoscope. Un actuateur piezoélectrique déplace la fibre verticalement avec une résolution microscopique sur un intervalle de 400 µm pour compléter une image cylindrique. Le fait de collecter le signal de fluorescence sur le côté de la fibre facilite son utilisation lors de l’acquisition et permet d’acquérir des images sur des zones non affectées par la chirurgie. De plus, le champ de vue du système est contrôlé par l’angle de balayage et la translation verticale de la fibre, donc complètement indépendant du diamètre de celle-ci. En utilisant des longueurs de fibres à gradient d’indice différentes, il est également possible de modifier le champ de vue du système, sans modifier son diamètre. Il a été possible avec ce système d’acquérir des images de microglies dans le mésencéphale d’une souris CX3CR1-GFP. Le système est prêt à être utilisé pour de l’imagerie calcique sur une ligne de pixel. L’imagerie de cerveaux entiers peut révéler une panoplie d’informations permettant de mieux comprendre le développement neuronal à l’échelle microscopique, mais également macroscopique. De plus, visualiser le cerveau comme un tout permet de mieux conceptualiser comment différentes maladies l’affectent dans son ensemble plutôt que de s’intéresser qu’à certaines structures spécifiques. En ce moment, il existe deux défis quant à l’imagerie de cerveau de souris complet : 1) le temps d’acquisition souvent très long (plusieurs heures) et 2) la création d’une grande quantité de données qui requiert une gestion ordonnée et spécifique pour ce genre d’application. Pour pallier à ces défis, on présente dans ce mémoire un système d’imagerie volumétrique à excitation 1-photon ayant une résolution raisonnable, capable d’acquérir un cerveau de souris entier avec sectionnement optique en quelques minutes. Il s’agit d’une combinaison entre un système à grand champ et l’algorithme HiLo. Le champ de vue est ...<br>Imaging cells and axons in deep brain with minimal damage while keeping a sizable field of view remains a challenge, because it is difficult to optimize one without sacrificing the other. We propose a scanning method reminiscent of laser scanning microscopy to get a reasonable field of view with minimal damage deep in the brain. By using micro-optics at the tip of our 125 µm-diameter singlemode fiber inside a 250 µm capillary, we can create a focal spot on the side of the fiber at a distance of approximately 60 µm. The focal spot has a 2 µm diameter and can be scanned at up to 30 hertz by a custom scanning device over a 90 degree angular sweep on a single line. A piezoelectric actuator moves up and down the fiber to achieve a cylindrical scanning pattern. By having this side illumination, there is no need for surgical exposure of the tissue, making our method simple and easy to achieve. The field of view is controlled by the angular and vertical sweeps, unrelated to the fiber diameter. Furthermore, by modifying the length of the grin lens, we could directly increase or decrease the field of view of our optical system, without any change on the probe diameter. We have succeeded in imaging microglia in the midbrain of a CX3CR1-GFP mouse. The system is also ready for calcium imaging on single pixel lines. Imaging whole mouse brains can provide a wealth of information for understanding neuronal development at both the microscopic and macroscopic scale. Furthermore, visualizing entire brain samples allow us to better conceptualize how different diseases affect the brain as a whole, rather than only investigating a certain structure. Currently, two main challenges exist in achieving whole mouse brain imaging: 1) Long image acquisition sessions (on the order of several hours) and 2) Big data creation and management due to the large, high-resolution image volumes created. To overcome these challenges, we present a fast 1-photon system with a slightly decreased resolution allowing whole brain, optically sectioned imaging on the order of minutes by using a mathematical algorithm termed “HiLo”. Our large field of view (25 mm2 ) allows us to see an entire newborn mouse brain in a single snapshot with a resolution of about 2 µm in lateral direction and 4 µm in axial direction. This resolution still allows visualization of cells and some large axonal projections. This technological advancement will first and foremost allow us to rapidly image large volume samples and store them in a smaller format without losing the integral information, which is mainly stained-cell quantity and location. Secondly, the design will allow for increased successful high-resolution imaging by screening ...
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Solane, P. Y. "Spectroscopie Optique du Graphite et du Graphène sous Champ Mégagauss." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00777855.
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La découverte expérimentale du graphène (monocouche de graphite) en 2004 a provoqué un grand engouement dans la communauté scientifique. Cela a également renouvelé l'intérêt pour l'étude du graphite. Les propriétés de ces deux matériaux ont largement été étudiées par le biais de différentes techniques expérimentales (transport, optique...). Dans cette thèse nous démontrons que les mesures de transmission effectuées sous champ magnétiques très intenses (> 1 millions de fois le champ magnétique terrestre) sont un outil très puissant pour étudier la structure électronique du graphène et du graphite. Dans un premier temps, nous montrerons que l'asymétrie électron-trou dans le graphite est causée par le terme souvent négligé de l'énergie cinétique d'un électron libre. Ce terme, également présent dans l'Hamiltonien décrivant les propriétés électroniques du graphène, explique élégamment l'asymétrie électron trou qui y est observée. Deuxièmement, l'utilisation de nombreuses sources dans l'infrarouge et dans le visible (200meV à 2eV) nous a permis d'observer de grandes séries de transitions interbandes dans le graphite entre les quatre bandes (E3+, E3-, E1 et E2) jusqu'à 150 T et à température ambiante. La résonance au point K peut être parfaitement décrite avec le modèle du bicouche effectif et la résonance au point H correspond à celle d'une monocouche de graphène. Enfin, nous démontrerons que ces résonances peuvent être réduites à une simple mesure de la relation de dispersion décrite par la formule relativiste E2=m02v4 + p2v2, avec v la vitesse de Fermi et, où l'énergie d'une particule au repos m0v² est égale à 385 meV au point K et est nulle au point H.
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Sacchet, Delphine. "Tomographie par cohérence optique plein champ linéaire et non linéaire." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00519355.
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La tomographie par cohérence optique (ou OCT pour Optical Coherence Tomography) est une technique d'imagerie des milieux biologiques basée sur l'interférométrie en lumière faiblement cohérente. Depuis son invention il y a 20 ans, l'OCT a connu un développement spectaculaire et suscite aujourd'hui encore une activité de recherche particulièrement dynamique et compétitive. L'OCT plein champ est une technique particulière d'OCT, dans laquelle des coupes transverses de l'échantillon biologique sont obtenues sans aucun balayage, permettant ainsi de révéler de manière non invasive la structure interne 3D de l'échantillon avec une résolution spatiale micrométrique. Réputée dans la communauté scientifique internationale, l'OCT plein champ est toutefois mal adaptée à l'imagerie des milieux fortement diffusants pour lesquels la profondeur de pénétration demeure relativement faible et à l'imagerie in vivo en raison de sa faible vitesse d'acquisition. L'OCT possède de plus un contraste structurel faible, basé sur les inhomogénéités d'indice de réfraction du milieu, qui rende parfois complexe voire impossible les diagnostics précoces. Ce manuscrit présente les différentes améliorations qui ont été apportées au dispositif d'OCT plein champ pour dépasser ces limites ainsi que les performances et les images obtenues.
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Niazi, Tarik. "Manipulation de l’aimantation dans GaMnAs par un courant et champ électriques." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066143.
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Le GaMnAs est un semiconducteur magnétique dilué de la famille des composés III-V. Ses propriétés magnétiques sont liées à la structure de bande du GaAs. Le GaMnAs apparaît donc comme un matériau prometteur pour contrôler l’état magnétique au moyen d’un champ électrique et/ou d’un courant électriques. Pour cela des couches minces et ultraminces de GaMnAs(P) ont été élaborées par la technique d’épitaxie par jets moléculaires. L’incorporation de phosphore permet de contrôler l’anisotropie uniaxiale du composé. Deux études ont été menées : dans la première partie nous nous sommes intéressés à l’effet du champ électrique sur le magnétisme de couches ultraminces de GaMnAs(P). Dans la seconde partie l’effet du courant sur la dynamique de parois de domaine dans des pistes de GaMnAs(P) a été observé. Les résultats ont montré que l’échauffement par effet Joule modifie de manière significative la dynamique des parois de domaine. Pour la partie qui porte sur l’effet du champ électrique, des couches ultraminces de GaMnAs(P) ont été élaborées et implémentées dans des structures à effet de champ. Il a été constaté que l’incorporation d’un gradient de phosphore dans l’épaisseur de la couche pouvait améliorer le contrôle de l’anisotropie uniaxiale. Sur ces mêmes échantillons des expériences de renversement d’aimantation assisté par un champ électrique ont été entreprises. Nos résultats montrent qu’un renversement quasi-complet et irréversible est possible en présence d’un faible champ magnétique. Ces travaux démontrent que le GaMnAs est un matériau intéressant pour comprendre plus finement la physique des nouveaux dispositifs reposant sur le contrôle électrique de l’état magnétique<br>The GaMnAs is a diluted magnetic semiconductor from the family of III-V compounds. Its magnetic properties are related to the band structure of GaAs. The GaMnAs appears to be a promising material for controlling the magnetic state through an electric field and/or electric current. For this purpose, thin and ultrathin GaMnAs(P) were prepared by the technique of molecular beam epitaxy. The incorporation of phosphorus controls the uniaxial anisotropy of the compound. Two studies were conducted: in the first part we looked at the effect of the electric field on the magnetism of ultrathin GaMnAs(P). In the second part the effect of the current on the dynamics of domain walls in GaMnAs(P) tracks was observed. The results showed that the Joule heating significantly alters the dynamics of domain walls. For the part which deals with the effect of the electric field, ultrathin GaMnAs(P) have been developed and implemented in field-effect structures. It was found that the incorporation of a phosphorus gradient in the thickness of the layer could improve the control of the uniaxial anisotropy. On these samples experiences of magnetization reversal assisted by an electric field have been undertaken. Our results show a magnetization reversal almost complete and irreversible in the presence of a weak magnetic field. These studies show that GaMnAs is an interesting material to understand more precisely the physics of new devices based on electrical control of the magnetic state
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Bidault, Sébastien. "Manipulation optique de l'organisation de chromophores non-linéaires et luminescents." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008635.
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Nous avons utilisé une technique d'orientation tout-optique pour manipuler l'organisation de chromophores non-linéaires et luminescents dans des couches minces polymères par interférence de chemins d'absorption multiphotoniques. Cette procédure holographique nous a permis d'inscrire localement des anisotropies de non-linéarité et de luminescence prédéterminées dans des matériaux organiques en contrôlant l'état de polarisation des champs incidents. La symétrie et la dynamique des ordres orientationnels pairs et impairs ont été étudiées théoriquement et expérimentalement en utilisant un formalisme sphérique irréductible appliqué aux susceptibilités moléculaires et aux tenseurs champs. Des processus de transfert d'excitation entre chromophores voisins ont été démontrés et discutés. Les réponses en polarisation des signaux non-linéaires générés par des ensembles orientés d'octupôles ont été analysées en utilisant un modèle analytique du type valence bond-charge transfer décrivant les polarisabilités moléculaires. Ce travail ouvre des pers-pectives intéressantes pour le stockage holographique non-linéaire de l'information optique qui est démontré ici à l'échelle du micromètre.
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BRASSELET, ETIENNE. "Manipulation optique spatio-temporelle non resonnante de cristaux liquides nematiques." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112010.
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Ce travail est consacre a l'etude theorique et experimentale du comportement structurel et dynamique d'un cristal liquide nematique soumis a deux faisceaux laser superposes de polarisation circulaire. Pour une intensite, une circularite et un sens de propagation quelconque de chacun des deux faisceaux, nous avons obtenu la solution analytique des deformations photoinduites dans le cas ou les deux ondes sont incoherentes. Le cas de deux ondes coherentes est aussi discute. L'arrangement moleculaire calcule est plan ou a trois dimensions, fixe ou en rotation. Nous demontrons la possibilite de manipuler a volonte les deformations tridimensionnelles ou la vitesse de rotation ainsi qu'un comportement multistable a forte intensite, ce qui est impossible avec un seul faisceau. La partie experimentale de ce travail a necessite l'elaboration d'une technique de mesure, en temps reel, de la rotation et des deformations 3d du cristal liquide. Le controle de la rotation est demontre, lorsque les deux faisceaux portent des moments cinetiques opposes. La mesure des deformations de torsion montre qu'il est possible d'induire, au moyen de deux ondes et de maniere non resonnante, une chiralite macroscopique controlee, sans rotation. Dans le cas particulier d'une seule onde polarisee circulairement, nous avons montre que le regime dynamique induit est la combinaison d'une deformation 3d, d'une precession et d'une oscillation non amortie. A forte intensite, la transition vers un regime fortement reoriente a pu etre explique a l'aide d'un modele qualitatif prenant en consideration les fluctuations de la composante azimutale du couple dielectrique et la non localite de la reponse du cristal liquide. Finalement, la structure multi-niveaux des etats fortement reorientes est mise en evidence et le role des deformations a trois dimensions est discute, ce qui permet en particulier d'interpreter l'absence de multistabilite dans le cas d'une seule onde circulaire.
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Datin, Paul. "Manipulation optique de molécules pour l’étude de la transition vitreuse." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS498.
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Nous avons cherché dans cette thèse à caractériser la phase vitreuse formée par des molécules organiques. Pour cela, nous y avons dilué des molécules sur lesquelles on a greffé un fragment d’azobenzène, de façon à pouvoir les orienter sélectivement en les illuminant. On souhaite ainsi s’approcher de la procédure de clouage aléatoire, qui permet en théorie et par simulations de caractériser d’une manière nouvelle la phase vitreuse "idéale", stable thermodynamiquement, qui se formerait pendant la transition vitreuse. On caractérise en temps réel les effets de l’illumination sur ces molécules modifiées (isomérisations cis-trans, orientation) par spectroscopie d’absorption UV polarisée. On mesure l’impact de l’illumination sur la transition vitreuse de leur matrice par spectroscopie diélectrique. Nous avons observé une accélération de la dynamique pendant illumination (diminution du temps de relaxation alpha). Celle-ci n’est pas due à l’orientation de l’azobenzène mais aux autres effets de l’illumination : les isomérisations cycliques cis-trans, et la présence d’isomères cis. Au total, la viscosité du verre est divisée par presque 50 en dessous de Tg, ce qui représente une augmentation de la température effective de l’échantillon de plus de 6K, alors que le chauffage réel dû à l’illumination est inférieur à 100mK. Derrière ces deux effets majoritaires, nous avons repéré que plus l’orientation est grande, plus le temps de relaxation alpha est grand, toute chose égale par ailleurs. Cette influence de l’orientation semble être très forte car nos fractions orientées sont faibles. En suivant les prédictions de la théorie RFOT, on trouve que la transition vitreuse idéale aurait lieu pour une concentration en molécules orientées entre 0,5 et 2% à Tg. Les expériences de random pinning sur des verres moléculaires semblent donc bien réalisables avec l’azobenzène. On jette dans cette thèse les bases d’une nouvelle voie expérimentale qui nous semble prometteuse pour l’étude de la transition vitreuse<br>In this thesis we have sought to characterize the glassy phase formed by organic molecules. To do this, we diluted molecules on which we grafted an azobenzene fragment, so that we could selectively orient them by illuminating them. In this way, we wish to approach the random pinning procedure, which makes it possible in theory and by simulations to characterize in a new way the "ideal" thermodynamically stable glass phase that would be formed during the glass transition. The effects of illumination on these modified molecules (cis-trans isomerizations,orientation) are characterized in real time by polarized UV absorption spectroscopy. The impact of illumination on the glass transition of the matrix is measured by dielectric spectroscopy. We observed an acceleration of the dynamics during illumination (decrease of the alpha relaxation time). This is not due to the orientation of azobenzene but to other effects of illumination : cyclic cis-trans isomerizations, and the presence of cis isomers. In total, the viscosity of the glass is divided by almost 50 below Tg, which represents an increase in the effective temperature of the sample of more than 6K, while the actual heating due to illumination is less than 100 mK. Behind these two majority effects, we have identified that the greater the orientation, the greater the alpha relaxation time, all other things being equal. This influence of orientation seems to be very strong because our oriented fractions are small. Following the predictions of the RFOT theory, we find that the ideal glass transition would occur for a concentration of oriented molecules between 0.5 and 2% at Tg. Therefore random pinning experiments on molecular glasses seem to be feasible using azobenzene. In this thesis, we are laying the foundations for a new experimental approach that seems promising to us for the study of glass transition
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Melet, Romain. "Manipulation tout optique des états électroniques d'une boîte quantique unique." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066193.
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Les propriétés d’émission de la transition fondamentale d’une boîte quantique unique sous excitation résonnante ont été étudiées grâce au développement d’une configuration expérimentale originale, combinant optique guidée et micro-photoluminescence. Cette expérience nous a permis d’atteindre le régime de couplage fort, et d’observer le phénomène d’oscillations de Rabi. Des mesures du temps de vie de l’exciton sous excitation résonnante, ont montré une variation du taux d’émission en fonction de la puissance d'excitation. Un effet d'exaltation du couplage boîte quantique - photons résultant de la géométrie unidimensionnelle de notre expérience doit être introduit afin de rendre compte de ces observations. Des expériences de contrôle cohérent ont été réalisées, permettant la manipulation cohérente de la fonction d'onde de l'état étudié, ainsi que la mesure de son temps de cohérence. L'ensemble de ces expériences démontre la faisabilité d'initialiser et manipuler la transition fondamentale d'une boîte quantique unique, tout en contrôlant son état à travers la détection directe de la luminescence, et ceci au moyen d'une méthode tout optique.
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Marsault, Félix. "Manipulation optique de condensats de polaritons dans des microstructures semiconductrices." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066540/document.
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Ce travail de thèse porte sur l’étude expérimentale des polaritons de microcavité dans des microstructures de semiconducteurs III-V. Il présente un volet fondamental sur les propriétés de cohérence et de polarisation des lasers à polaritons, et un volet plus applicatif dédié à la démonstration de principe de nouveaux dispositifs tout optique à polaritons.Dans la première partie, nous utilisons une caméra streak en mode « single shot » pour mesurer des corrélations de photons du second ordre avec une résolution à la picoseconde. Cette technique nous permet de mesurer la statistique d’émission de lasers à polaritons. Nous analysons ainsi la dynamique à l’échelle picoseconde de l’établissement de la cohérence spontanée et de la polarisation du mode, à l’allumage du laser. Nous mettons en évidence une initialisation stochastique de la polarisation, suivie d’une précession autour d’un champ magnétique effectif présent dans la cavité. Le rôle de la dimensionnalité de la cavité est discuté, et un modèle théorique permet une meilleure compréhension de ces mesures. La deuxième partie est dédiée à la réalisation de dispositifs à polaritons, dont le contrôle est tout optique. Ces dispositifs sont essentiellement constitués d’un résonateur 0D couplés à des guides 1D d’entrée et de sortie. Nous démontrons le fonctionnement d’un « router » à polaritons, et observons une bistabilité optique du résonateur 0D pilotée à distance. Ce dernier effet est l’ingrédient de base d’une mémoire optique, et nous montrons des résultats préliminaires concernant l’implémentation de portes logiques tout optiques AND, OR et XOR<br>This PhD thesis is dedicated to the experimental study of microcavity polaritons in III-V semiconductor microstructures. It consists in a fundamental part focusing on the coherence and polarization properties of polariton lasers, and in a more applied second part which concerns the proof of principle of new all-optical polariton devices.In the first part, we use a streak camera in the single shot regime to measure second order photon correlations with a picosecond resolution. This technique allows measuring the emission statistics of polariton lasers and analyzing at the picosecond scale the dynamics of the establishment of the spontaneous coherence and polarization of the mode during the laser initialization. We show a stochastic initialization of the polarization followed by a precession around an effective magnetic field inside the cavity. The influence of the system dimension is discussed and a theoretical model allows us to better understand these measurements. The second part is dedicated to the realization of polariton devices with an all-optical control. These devices are constituted of a 0D resonator coupled to 1D input and output waveguides. We demonstrate the operation of a polariton router and a remotely controlled optical bistability. This last effect is the core ingredient of an optical memory and we show preliminary results on the implementation of all-optical AND, OR and XOR logic gates
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Marsault, Félix. "Manipulation optique de condensats de polaritons dans des microstructures semiconductrices." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066540.
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Ce travail de thèse porte sur l’étude expérimentale des polaritons de microcavité dans des microstructures de semiconducteurs III-V. Il présente un volet fondamental sur les propriétés de cohérence et de polarisation des lasers à polaritons, et un volet plus applicatif dédié à la démonstration de principe de nouveaux dispositifs tout optique à polaritons.Dans la première partie, nous utilisons une caméra streak en mode « single shot » pour mesurer des corrélations de photons du second ordre avec une résolution à la picoseconde. Cette technique nous permet de mesurer la statistique d’émission de lasers à polaritons. Nous analysons ainsi la dynamique à l’échelle picoseconde de l’établissement de la cohérence spontanée et de la polarisation du mode, à l’allumage du laser. Nous mettons en évidence une initialisation stochastique de la polarisation, suivie d’une précession autour d’un champ magnétique effectif présent dans la cavité. Le rôle de la dimensionnalité de la cavité est discuté, et un modèle théorique permet une meilleure compréhension de ces mesures. La deuxième partie est dédiée à la réalisation de dispositifs à polaritons, dont le contrôle est tout optique. Ces dispositifs sont essentiellement constitués d’un résonateur 0D couplés à des guides 1D d’entrée et de sortie. Nous démontrons le fonctionnement d’un « router » à polaritons, et observons une bistabilité optique du résonateur 0D pilotée à distance. Ce dernier effet est l’ingrédient de base d’une mémoire optique, et nous montrons des résultats préliminaires concernant l’implémentation de portes logiques tout optiques AND, OR et XOR<br>This PhD thesis is dedicated to the experimental study of microcavity polaritons in III-V semiconductor microstructures. It consists in a fundamental part focusing on the coherence and polarization properties of polariton lasers, and in a more applied second part which concerns the proof of principle of new all-optical polariton devices.In the first part, we use a streak camera in the single shot regime to measure second order photon correlations with a picosecond resolution. This technique allows measuring the emission statistics of polariton lasers and analyzing at the picosecond scale the dynamics of the establishment of the spontaneous coherence and polarization of the mode during the laser initialization. We show a stochastic initialization of the polarization followed by a precession around an effective magnetic field inside the cavity. The influence of the system dimension is discussed and a theoretical model allows us to better understand these measurements. The second part is dedicated to the realization of polariton devices with an all-optical control. These devices are constituted of a 0D resonator coupled to 1D input and output waveguides. We demonstrate the operation of a polariton router and a remotely controlled optical bistability. This last effect is the core ingredient of an optical memory and we show preliminary results on the implementation of all-optical AND, OR and XOR logic gates
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Absil, Emilie Motel. "Imagerie et spectroscopie de nanoparticules d'or en microscopie optique plein champ." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00558468.
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Laverdant, Julien. "Nanosources exaltées pour la spectroscopie non-linéaire en champ proche optique." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00192189.
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Les processus non-linéaires optiques à l'échelle nanométrique ont des rendements très faibles. Ainsi les structures métalliques permettant de confiner les champs électromagnétiques sur des zones sub-longueur d'onde sont intensivement étudiées.<br />Ce mémoire présente l'étude des propriétés optiques à l'échelle nanométrique de films granulaires métalliques. Les modes de résonances plasmons, quand ils sont excités, génèrent des pics d'exaltation localisés.<br />Pour faire les études expérimentales de ces échantillons, nous avons choisi la microscopie optique de champ proche à ouverture (SNOM). Nos résultats montrent la localisation de champs intenses dans des zones nanométriques. Ces exaltations dépendent de la longueur d'onde et de la polarisation. Il existe un régime purement diffusif quand les résonances plasmons ne sont pas excitées. En augmentant la longueur d'onde, les exaltations apparaissent, mais la diffusion est toujours présente. Une étude statistique par la fonction d'autocorrélation analyse ces deux régimes.
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Triger, Chrystelle. "Utilisation des photopolymères pour les nanotechnologies. Nanofabrication en champ proche optique." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0658.
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L'accroissement de la quantité de données à stocker conduit à créer des systèmes de plus en plus performants. Les systèmes d'archivage optique constituent des techniques efficaces pour l'enregistrement et la restitution haute fidélité de ces données. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse portent sur la photofabrication à l'échelle nanométrique de polymères. Le but de ce travail est de réduire la profondeur et/ou les dimensions latérales de ce volume et de mieux comprendre le lien entre le champ lumineux incident et la réponse du matériau. Une technique de polymérisation par ondes évanescentes, développée au laboratoire, a permis de réduire la profondeur de pénétration de la lumière. L'épaisseur des polymères obtenus est comprise entre quelques manomètres et quelques centaines de manomètres. L'étude de la forme et des dimensions latérales des polymères a permis de mettre en évidence la réponse optique et celle liée au matériau. L'inhibition par l'oxygène perturbe la polymérisation. La compétition entre la consommation de 0, lors de la réplication d'une image et sa diffusion a prouvé les insuffisances des modèles simples. Des expériences de polymérisation sous pointe ont été réalisées pour cartographier le champ évanescent. En éclairant la pointe métallique d'un AFM, le champ local à l'extrémité de la pointe subit une forte augmentation. Ce phénomène d'exaltation apporte suffisamment d'énergie pour créer un polymère au voisinage de la pointe. L'effet de la polarisation a été observé, confirmant les prévisions théoriques. La résolution latérale atteinte (-I/9) dépasse les limites de l'optique propagative. Les résultats constituent la première matérialisation de l'exaltation du champ lumineux. Ce travail pluridisciplinaire nous a permis de mieux comprendre les phénomènes physico-chimiques lors de la structuration des films polymères. Il nous permet à présent d'envisager l'enregistrement de données en utilisant un masque à cristaux liquides.
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Valat, Bruno. "Potentiel de l'Antarctique pour l'interférométrie optique : double champ & reconstruction d'images." Nice, 2011. http://www.theses.fr/2011NICE4009.
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Les instruments en astronomie offrent des sensibilités pour l'observation de plus en plus grandes. Corrélativement, ils deviennent aussi sensibles aux perturbations externes telles que la turbulence optique. Dans l'objectif d'optimiser le choix des sites en vue de l'installation de futurs instruments toujours plus performants, de nombreuses équipes se sont spécialisées dans la caractérisation de sites. Dans mon mémoire, j'ai étudié l'impact des mesures de sites en performances instrumentales du domaine de l'interférométrie optique. Les paramètres du site du Dôme C sont discutés et comparés à ceux du Cerro Paranal. Pour se faire, une expérience numérique capable de simuler la turbulence optique a été développée. Des études théoriques préliminaires ont révélé le Dôme C comme un site particulièrement adapté à l'interférométrie double champ. Le paramètre principal caractérisant ce mode d'observation est l'angle isopistonique. Son estimation actuelle se fait analytiquement et nécessite des approximations. C'est par l'intermédiaire d'une expérience numérique que je propose l'étude de ce paramètre. Les résultats obtenus renforcent l'approche analytique. Une des grandes percées envisagées par l'observation avec ce mode concerne les possibilités de reconstruction d'images. J'ai porté une attention particulière à cet aspect en réalisant des reconstructions issues de données simulées dans ce mode. Enfin, je présente un algorithme dont l'intérêt immédiat est l'accès aux visibilités absolues mesurées avec AMBER. L'algorithme permet de s'affranchir d'une partie des erreurs induites par le mouvement des franges durant le temps de pose sur le contraste des franges d'interférences<br>Astronomical Instruments are becoming more and more accurate, and consequently, are also becoming more sensitive to external effects such as optical atmospheric turbulence. In the interest of optimizing the choice of sites for the installation of ever more powerful instruments created in the future, many teams have specialized in developing site-testing techniques and have listed potential astronomical observation sites all over the world. My thesis has involved the study of the impact of these measurements on instrument performance, in the field of optical interferometry. The parameters of Dome C are discussed and contrasted with those of Cerro Paranal. In order to do this, a numerical experiment which simulates optical turbulence was developed. Preliminary theoretical studies have shown Dome C to be a site which is well suited for the study of double field interferometry. The principal parameter which characterises this type of observation is the isopistonic angle. The estimation of its’ value is made analytically and requires approximations. I propose that the study of this parameter be made by a numerical experiment /(or simulation)/. The results obtained using this method reinforce the use of an analytical approach. One of the major breakthroughs foreseen in the field of double field interferometry lies in image reconstruction. I addressed this by creating image reconstructions using the data obtained from this numerical approach. Finally, I introduce and discuss an algorithm whose interest lies in the access of absolute visibilities measured using AMBER. This algorithm estimates fringe motion during exposure, and corrects its effects on visibility
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Carminati, Rémi. "Analyse de la formation des images en optique de champ proche." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0472.
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L'objectif de ce travail est d'une part de décrire les mécanismes fondamentaux intervenants en optique de champ proche, et d'autre part de développer des concepts permettant l'interprétation quantitative des images. Les points étudiés sont le concept de sonde passive, le couplage entre les contrastes d'indice et la topographie, les effets de polarisation, le problème inverse, l'influence de la cohérence, le phénomène de speckle en champ proche, la comparaison entre les différents modes de balayge et la réciprocité entre les modes collection et illumination.
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Motel-Absil, Emilie. "Imagerie et spectroscopie de nanoparticules d’or en microscopie optique plein champ." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066663.
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Nous avons développé deux instruments d’imagerie et de spectroscopie de nanoparticules d’or en microscopie optique plein champ. Les particules sont illuminées en fond noir pour ne détecter que la faible intensité de lumière diffusée. Pour le premier instrument, le signal, modulé par une modulation spatiale de l’échantillon, est détecté via une détection synchrone multiplexée. On utilise une source incohérente pour la caractérisation spectrale des nanoparticules et un laser à λ=532 nm, dans la bande de résonance plasmon de l'or, pour optimiser la détection en terme de puissance diffusée et de sélectivité. Pour imager les nanoparticules d'or en trois dimensions et les localiser, nous avons développé instrument d'holographie numérique hétérodyne. Un faisceau laser est scindé en deux faisceaux décalés en fréquence optique (référence et sonde) qui interfèrent dans le plan de la caméra pour former un hologramme enregistré par détection synchrone multiplexée. Les plans image sont reconstruits par propagation numériquement dans l'espace de Fourier. Pour augmenter la sensibilité, nous avons utilisé un effet photothermique.
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Grésillon, Samuel. "Microscopie optique en champ proche en transmission avec une sonde métallique : exaltation de champ et spectroscopie de nanoparticules." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1999. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00645620.
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Les progrès récents de la microscopie en champ proche ont amélioré les connaissances de la physique sub-micronique. La microscopie en champ proche optique permet aujourd'hui de mesurer des propriétés optiques avec une résolution de quelques nanomètres. Ce travail de thèse est basé sur la réalisation et la compréhension du fonctionnement d'un microscope en champ proche optique, en mode transmission. Ce microscope utilise une sonde métallique qui vient localement diffuser le champ électromagnétique qui règne à la surface de l'échantillon. Cette méthode de détection du champ proche optique permet d'obtenir des résolutions rarement atteintes. Avec ce microscope nous étudions de nombreux phénomènes physiques, tant du point de vue fondamental que de leurs applications. Nous traiterons succinctement des autres approches de microscopie à sonde locale, notamment de la microscopie en champ proche optique qui est à l'origine de notre travail. Ceci nous permettra d'introduire la description du montage spéci fique que nous avons réalisé, à laquelle nous avons joint quelques explications et résultats d'expériences, ceux-ci permettant de tester les modèles qui ont été développés ces dernières années au laboratoire a n d'expliquer l'origine du signal dans notre con figuration. Dans une troisième partie nous traiterons des contrastes en champ proche optique par le biais des expériences que nous avons réalisées, avec ce montage fonctionnant en transmission, sur un système modèle ainsi que sur des agrégats et des multi-couches magnétiques. Enfi n, la quatrième et dernière partie de ce travail est exclusivement consacrée à la caractérisation de la localisation de l'exaltation du champ électromagnétique dans des structures métalliques aléatoires et à la validation des modèles théoriques développés a n d'expliquer ces exaltations.
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Bonneville, Christophe. "La spectroscopie intégrale de champ : étude et réalisations." Aix-Marseille 3, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX30066.
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Cette thèse décrit le développement de nouveaux spectrographes intégraux de champ pour l'astronomie dans le cadre du projet VIRMOS et de projets d'instruments pour des télescopes majeurs terrestres (VLT) et spatiaux (NGST, SNAP). La spectroscopie intégrale de champ est une technique en développement depuis les années 80 qui permet d'obtenir simultanément le spectre de chaque élément de résolution d'un champ du ciel. Après avoir situé cette technique dans son contexte, je présente l'intégration et les tests de l'unité intégrale de champ du spectrographe VIMOS composée de 6400 fibres optiques couplées à des micro-lentilles. La suite de cette thèse concerne le développement d'une nouvelle technique, appelée dissecteur d'image, basée sur des optiques reflectives, plus performante et spatialisable. Une méthode de conception spécifique, une étude de la diffraction dans l'instrument, la fabrication et les tests de plusieurs prototypes ainsi qu'une étude de la lumière diffusée ont été menés<br>This thesis describes the development of new integral field spectrographs for astronomy as part of the VIRMOS project and projects of instruments for major ground-based (VLT) and space (NGST, SNAP) observatories. Integral field spectroscopy is a technique, developed since the 80s, which gives simultaneously the spectrum of each spatial sampling element of a sky field. Having placed this technique in its context, I present integration and tests of the integral field unit of the VIMOS spectrograph composed of 6400 optical fibers coupled to micro-lenses. Afterwards, this thesis deals with the development of a new technique, named Image Slicer, based on reflective optics, with better performances and possible validation for space applications. A specific design process, a diffraction analyses of the instrument, the manufacturing and tests of several prototypes and a stray-light analyses have been conducted
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Martin, Matthieu. "Caractérisation par microscopie en champ proche optique de composants de l'optique intégrée." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0100/these.pdf.
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Sujet de recherche en pleine expansion, les composants de l'optique intégrée souffraient jusqu'à ces dernières années du manque d'une technique de caractérisation complète et non-destructive. Ce travail de thèse a pour principal but de démontrer l'intérêt que présente la microscopie en champ proche otpique pour la caractérisation de ces composants fonctionnant dans le domaine des longueurs d'ondes des télécommunications [1. 2-1. 6 µm]. Nous commencerons par de brefs rappels sur la théorie de l'électromagnétisme nécessaires à la compréhension des études menées en champ proche optique ainsi que par l'exposé des concepts de base de la microscopie en champ proche optique. Notre travail se focalisera ensuite sur la description de notre appareillage de champ proche et notamment sur les modifications que nous lui avons apporté en vue de son utilisation spécifique, dans le domaine des longueurs d'ondes des télécommunications, pour la caractérisation de composants de l'optique intégrée. Nous présenterons ensuite nos études menées sur des composants basés sur le principe des interférences multimodes (MMI), fabriqués par échange d'ions sur verre et conçus pour la recombinaison de faisceaux issus de télescopes astronomiques. Nous montrerons alors que la microscopie en champ proche optique permet une caractérisation précise de ce types de composants et un retour fin sur les paramètres physiques déterminant le comportement de ces structures (contraste d'indice, excitation modale, paramètres géométriques. . . ). Nous présenterons en perspectives, les premières mesures effectuées sur des composants nano-photoniques où nous avons mis en évidence la présence d'une onde de bloch se propageant au sein d'un guide à base de cristaux photoniques<br>The increasing complexity and decreasing sizes of today’s integrated optics devices raises the need for a characterization technique that gives a real insight of the intrinsic behavior of those devices. This work aims to demonstrate the extreme valuableness of scanning near-field optical microscopy (SNOM) for the characterization of integrated optics devices working in the range of telecommunication wavelength [1. 2-1. 6 µm]. A brief overview of the electromagnetism theoretical background needed for a good understanding of near-field optical studies is given and the basic concepts of near-field scanning optical microscopy are described. Our work then focuses on the description of our technical implementation of a near-field optical experiment specifically applied to the study of photonic devices in the telecommunication wavelength range. Near-field optical studies of multimode interference (MMI) based devices, made by ion exchange on glass substrate and designed for astronomical telescope recombination, are then performed. The resulting electromagnetic field maps are deeply analyzed and compared to Beam Propagation Method (BPM) type simulation. We then show that SNOM allows us to accurately determine the physical parameters influencing the devices behavior (index contrast, mode excitation, geometrical parameters…). We also present as perspectives to this work some primal measurements on very low size photonic devices revealing resolution better than l/10 and identifying Bloch waves inside a photonic crystal based waveguide
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Rochet, Antonine. "Manipulation optique de vortex d'Abrikosov individuels dans les supraconducteurs et applications." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0148/document.
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À l'interface entre l'optique, le magnétisme et la supraconductivité, nous cherchons à dévelop-per de nouveaux concepts pour la manipulation optique, la génération et l'étude des vortex d'Abrikosov individuels dans des systèmes supraconducteurs. D'une part, nous démontrons l'efficacité d'une méthode optique de génération spontanée d'une paire de vortex/anti-vortex par effet Kibble Zurek basée sur l'utilisation d'une impulsion laser focalisée à la surface d'un film supraconducteur. C'est une technique en champ lointain, rapide qui permet de créer et piéger une paire dans le condensat supraconducteur à une position stable et reproductible. Cette expérience est également adaptée à l'étude du scénario Kibble-Zurek, relatif à la nucléation spontanée de défauts topologiques, tels que les vortex d'Abrikosov, lors de transitions de phase rapides du second ordre. D'autre part, nous présentons les résultats d'une expérience pompe-sonde visant à étudier l'effet Faraday inverse dans le grenat de BiLuIG servant à l'imagerie magnéto-optique des vortex. Nous montrons qu'il est possible de générer un champ magnétique femtoseconde de plusieurs Tesla localisé dans le grenat grâce à une impulsion laser ultra-courte de polarisation circulaire. Ces résultats nous permettent d'étudier les conditions expérimentales pour une génération de paires de vortex/anti-vortex par méthode magnéto-optique, basée sur l'application d'un fort champ magnétique à la surface du supraconducteur. La possibilité de manipuler et générer les vortex, véritables nano-objets de l'état supraconducteur, offre des perspectives prometteuses quant au développement du contrôle optique de micro-circuits supraconducteurs tels que les jonctions Josephson<br>At the interface between optics, magnetism and superconductivity, we want to develop new concepts for the optical manipulation, the generation and the study of individual Abrikosov vortices in superconducting systems. On one hand, we demonstrate the efficiency of an optical method to perform spontaneous generation of a single vortex/anti-vortex pair by Kibble Zurek effect, based on a laser pulse focused at the superconductor film surface. It is a fast far field method to create and trap a pair into the superconducting condensate at a reproducible and stable position. This experiment is also adapted to the study of the Kibble Zurek mechanism, describing nucleation of topological defects such as Abrikosov vortices during a fast second order phase transition. On the other hand, we present the results of a pomp-probe experiment to the study the inverse Faraday effect into a BiLuIG garnet used for magneto-optical imaging of vortices. We show the possibility to produce a strong femtosecond magnetic field of a few Tesla localized into the garnet with a circularly polarized ultra-short laser pulse. Those results lead to the determination of the experimental conditions necessary to generate a vortex/anti-vortex pair with a magneto-optical method based on the application of a strong magnetic field close to the superconductor surface. Fast optical manipulation and generation of vortices, which are intrinsic nano-objects of the superconducting state, should enable the development of optically driven superconducting micro-circuits such as Josephson junctions
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Castanié, Etienne. "Emission dipolaire et absorption en champ proche de nanostructures." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066656.
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Le présent document constitue le mémoire rédigé durant ma thèse de doctorat, qui s’est déroulée de novembre 2008 à novembre 2011 à l’Institut Langevin (ESPCI ParisTech). Une partie de ce travail de thèse a consisté en l’étude expérimentale des fluctuations spatiales de la densité de modes optiques (LDOS) à la surface de films d’or semi-continus, connus pour présenter des modes de surface localisés au voisinage du seuil de percolation. Pour cela, nous avons dispersé des nanosources fluorescentes à la surface de films de fraction surfacique d’or croissante et mesuré la statistique du taux d’amortissement des émetteurs. Nous avons montré que les fluctuations spatiales de LDOS sont maximales lorsque les modes localisés apparaissent. Nous avons ensuite développé un instrument permettant de réaliser l’imagerie de LDOS en accrochant une nanosource fluorescente à l’apex d’une pointe d’AFM, et réalisé une preuve de principe sur des échantillons de test. Une autre partie a concerné l’étude théorique de la réponse optique d’une nanoparticule métallique. Nous avons montré comment le taux d’amortissement d’un dipôle en champ proche d’une nanosphère métallique est modifié lorsque les interactions microscopiques sont prises en compte. Nous avons également étudié l’influence de l’environnement sur la section efficace d’absorption d’une nanoparticule, et montré que cette grandeur n’est pas intrinsèque, mais dépend de l’environnement. Nous avons confirmé ce résultat sur un exemple simple permettant de donner des ordres de grandeur.
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Quidant, Romain. "Dispositifs optiques submicroniques : nanofabrication et caractérisation en champ proche." Dijon, 2002. http://www.theses.fr/2002DIJOS026.
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Dellinger, Jean. "Imagerie hyperspectrale en champ proche optique : développement et applications à la nanophotonique." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00908824.
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La microscopie en champ proche optique permet d'analyser les phénomènes optiques avec une résolution spatiale sublongueur d'onde comme par exemple la localisation et la propagation de la lumière dans des cristaux photoniques. D'une manière générale, les méthodes de microscopie en champ proche optique reposent sur le positionnement à l'échelle nanométrique d'une sonde locale à proximité de l'échantillon à analyser, puis sur la détection du signal diffusé et collecté lors du balayage de la sonde. En fonction du type de détection optique mise en oeuvre ou du type de sonde utilisée, les grandeurs physiques communément accessibles par ces méthodes sont les distributions spatiales de l'amplitude et de la phase ou de l'intensité des composantes électriques ou magnétiques du champ sondé.Ce travail de thèse est consacré à la mise en place d'une détection hyperstectrale en champ proche optique dans le but de comprendre et de caractériser, à des échelles sublongueurs d'onde, les propriétés spectrales et spatiales de systèmes optiques miniaturisés. L'imagerie hyperstectrale fournit en une seule acquisition, une série d'image à chaque longueur d'onde dans les gammes spectrales visibles, infrarouges et aux longueurs d'onde des télécommunications optiques. Cette nouvelle technique d'imagerie a permis l'observation, sur une large bande spectrale, de phénomènes électromagnétiques dépendant de la longueur d'onde tels que les effets superprisme et mirage dans les cristaux photoniques et la mise en forme de faisceaux de Bessel plasmoniques