Étude et développement de systèmes nanostructures pour des verres optiquement fonctionnels

Le présent mémoire synthétise les résultats obtenus dans le cadre d'une thèse Cifre (Collaboration entre Saint-Gobain Recherche, l'unité mixte CNRS / Saint-Gobain et le Laboratoire Hubert Curien) pour la modélisation et la fabrication de nanostructures en vue de la fonctionnalisation de substrats verriers. L'étude porte plus spécifiquement sur la modélisation et la réalisation d'un polariseur réflectif à grille large bande pour le visible. La première partie étudie les réseaux de diffraction métalliques de profil de surface quelconque et de forte amplitude de structuration. Le calcul numérique de ce type de réseaux est en effet un problème délicat dans le cas de la polarisation TM : la présente thèse expose le modèle électromagnétique appelé True-Mode Method (TMM) développé pour résoudre le problème. Il est montré comment la TMM permet de calculer de façon robuste et fiable des réseaux de profil quelconque, en prenant notamment en compte les défauts de réseaux issus de la fabrication. Il est ainsi montré la capacité de la TMM à être utilisée comme un outil de conception de nanostructures. La deuxième partie porte sur l'étude d'un procédé de fabrication grande surface et bas coût des nanostructures : la nano-impression à chaud. L'instrumentation mise en place est présentée. Principe et test d'un banc de mesure par scatterometry optique des propriétés rhéologiques de matériaux en film pour la nano-impression sont également développés. Enfin, un exemple de la réalisation de polariseur réflectif sub-longueur d'onde large bande pour le visible est donné. Les propriétés optiques du réseau fabriqué ont été mesurées et comparées aux simulations numériques obtenus par la TMMThe thesis reports on the results obtained in the frame of a PhD (Collaboration between Saint-Gobain Recherche, joint laboratory CNRS / Saint-Gobain and laboratory Hubert Curien) aiming at modelling and fabricating nanostructures for glass functionalization. The work focuses more especially on the modelling and fabrication of wire-grid broadband reflective polarizer for the visible spectrum. Modelling of deep metal diffraction gratings with any profile surface is exposed in the first part. Numerical calculation of such gratings is indeed a delicate issue, especially in the case of TM polarization : the thesis presents the electromagnetic model called True-Mode Method (TMM) adjusted for solving the problem. It is demonstrated that the TMM is robust and reliable enough for calculating gratings with any shape, including profiles with real fabrication defects. This demonstrates that the TMM can be used as an efficient and reliable grating design tool. Hot nanoimprint is studied in the second part as a large surface and low cost nanopatterning process. The nano-impression set-up is presented. The principle and first tests of a scatterometry set-up for measuring rheological properties of films to be nanoimpressed are presented. Finally we give the properties of a fabricated subwavelength wiregrid polarizer designed for the visible spectrum. Optical properties of the polarizer have been measured and compared to the TMM simulated onesST ETIENNE-BU Sciences (422182103) / SudocSudocFranceF