Jules BILLUART vient d’obtenir le Prix de Thèse de l’Ecole Doctorale « Physique et Sciences de la Matière (ED 352) d’Aix Marseille Université pour sa thèse intitulée « Conception d’optiques planes multifonctionelles par stucturation sub longueur d’onde » obtenue le 25 octobre 2021.
Ses Directeurs de thèse ont été Michel Lequime et Claude Amra (équipe CONCEPT de l’Institut Fresnel) et sa thèse CIFRE a été réalisée avec le groupe THALES Research & Technologie (TRT)
Les objectifs de ses travaux étaient la définition d’une méthodologie de conception de métasurfaces pour des fonctions optiques intégrables sur des satellites avec une application au design et à la réalisation d’un système d’imagerie hyperspectrale à base de métasurfaces.
Résumé : Conception d’optiques planes multifonctionelles par stucturation sub longueur d’onde
Les optiques planes structurées à l’échelle de la longueur d’onde sont des composants artificiels également connus sous le nom de métasurfaces optiques. Elles permettent de réaliser des fonctions optiques originales, et concourent à miniaturiser des systèmes d’imagerie traditionnels basés sur des mécanismes de réflexion, de réfraction et de diffraction de la lumière. Dans ce manuscrit, on s’intéresse spécifiquement au potentiel de forte intégration de métasurfaces optiques dans un système d’imagerie spectrale compatible avec des applications satellite. Explorer ce potentiel d’intégration nécessite de comprendre les interactions électromagnétiques à l’échelle de la longueur d’onde, et de les exploiter pour concevoir des systèmes imagerie spécifiés par des critères de performances tels que la densité de flux, le rapport de Strehl, la réponse impulsionnelle ou encore la fonction de transfert optique du système. À cet égard, ce manuscrit présente une méthodologie de conception optique, permettant d’estimer les propriétés radiométriques d’une métasurface et sa réponse impulsionnelle à partir de l’effet local d’objets nanostructurés sur un front d’onde incident. Cette méthodologie de conception est utilisée pour concevoir un système d’imagerie hyperspectral à base de métasurfaces, dont une réalisation expérimentale simplifiée est proposée avec la séparation de deux longueurs d’onde. Pour aller plus loin, l’utilisation d’un algorithme d’optimisation est présentée et permet d’augmenter la valeur des pics d’intensités aux deux points focaux considérés en modifiant la position et les paramètres géométriques d’un ensemble de nano-éléments.
