Transfert d'ondes acoustiques entre deux guides parallèles dans un
cristal phononique à deux dimensions
Y. Pennec, B. Djafari-Rouhani, J. Vasseur, H. Larabi,
LDSMM, UMR CNRS 8024, UFR de Physique, Université de Lille1, Villeneuve d'Ascq, F-59650, France
A. Khelif, A. Choujaa, S. Benchabane, V. Laude
Département LPMO, Institut FEMTO-ST, F-25044 Besançon cedex, France.
Nous étudions, à la fois théoriquement et expérimentalement, le transfert d'ondes
acoustiques entre deux guides d'ondes créés dans un cristal phononique. Les conditions
expérimentales s'appuient sur les techniques de transmission d'onde ultra-sonores en milieu
liquide et les calculs numériques sont réalisés en utilisant la méthode des différences finies
(FDTD).
Le cristal phononique à deux dimensions est constitué de cylindres d'acier de diamètre
2.5 mm, insérés dans de l'eau, et disposés en réseau carré de paramètre de maille 3 mm. Du
fait d'un fort contraste entre les impédances acoustiques des deux milieux en présence, le
cristal phononique présente une bande interdite en fréquence entre 250kHz et 325kHz [1].
Lorsqu'un guide est créé à l'intérieur de ce cristal, en enlevant une rangée de cylindres dans la
direction de propagation, on observe une bande de transmission maximale à l'intérieur de la
bande interdite du cristal parfait [2]. On peut alors réaliser une opération de démultiplexage
entre deux guides parallèles, interagissant à travers un élément couplant qui possède deux
axes de symétrie perpendiculaires [3,4]. L'élément couplant est constitué de deux cavités
isolées, en interaction avec des résonateurs simples (stubs) localisés sur les côtés des guides
d'ondes. Le choix de cette géométrie a été déterminé par le fait que la cavité isolée et le
résonateur simple accolé au guide d'onde présentent une même fréquence de résonance à
290kHz. Ainsi nous démontrons, à partir de la géométrie de notre dispositif, qu'à cette
fréquence de f=290kHz, une onde incidente peut être transférée d'un guide à l'autre (cf
figure).
1500
1250
1000
750
500
250
0
0
0
-150 -100 -50
0
50
100 150
[1] A. Khelif, A. Choujaa, B. Djafari-Rouhani, M. Wilm, S. Ballandras, V. Laude, Phys. Rev. B 68, 0214301
(2003)
[2] A. khelif, A. Choujaa, S. Benchabane, B. Djafari-Rouhani, V. Laude, Appl. Phys. Lett. 84, 4400 (2004).
[3] S.Fan, P.R. Villeneuve, J.D. Joannopoulos, and H.A. Haus, Phys. Rev. Lett. 80, 960 (1998)].
[4] S. Fasquel, X. Mélique, D. Lippens, and O. Vanbésien, opt. Comm. 233, pp305-310, (2004)
72