Contribution à l'étude de la formation des images optiques en microscopie champ proche optique (effet de la sonde en deux dimensions)

Ce travail est relatif à la contribution d'un modèle théorique pour représenter un PSTM. L'approche est globale et veut pouvoir prendre en considération des objets de tailles inférieures à la longueur d'onde mis en présence de sondes de tailles réalistes. Le modèle développé est bi-dimensionnel et dans cette thèse son application est limitée à la polarisation S (TE) en diffraction normale et à hauteur constante. Nous exposons d'abord les bases du modèle mis en oeuvre qui repose sur la méthode différentielle à laquelle sont combinés des algorithmes matriciels. Pour éviter tout problème numérique lorsque le système sonde-objet a des dimensions réalistes (très supérieures à la longueur d'onde) nous avons utilisé l'algorithme matriciel S. Après avoir défini les critères à satisfaire strictement pour obtenir des performances sûres, nous avons appliqué ce modèle aux différents cas suivants : Sondes monomodes, Sondes multimodes, Sondes structurées (gaine, coeur et éventuellement revêtement métallique externe sont pris en compte), Spectroscopie d'un objet absorbant inséré dans une couche diélectrique uniforme en proche IR. Tous nos résultats sont cohérents et ouvrent des voies sûres pour l'interprétation des images puisque nous avons montré que nos calculs étaient en accord qualitatif correct avec des résultats expérimentaux obtenus antérieurement sur des systèmes tests. Dans tous les cas étudiés nous avons montré que la présence de la sonde, quelle que soit sa nature et sa structure, perturbait la distribution du champ électromagnétique rayonné par l'objet. Ceci nous conduit à définir une nouvelle approche de la fonction de transfert en microscopie de champ proche. L'étude encore limitée aux sondes monomodes, montre que la fonction de transfert n'est pas définie dans le cas général. Ce premier travail ouvre des perspectives intéressantes puisque pour la première fois des sondes de formes réelles (incluant apex et taper) et de grandes tailles ... éventuellement métallisées, ont été prises en compte dans un modèle numérique. Il permet aussi d'aborder de façon nouvelle le problème de la fonction de transfert et des images spectroscopiques, y compris en IR. Il est aussi adaptable à la polarisation P (TM).This work consists in the development of a theoretical tool for the purpose to undertake numerical simulations able to take into account the coupling between the probe and the object. The first part, concerns the combination of the differential method and the algorithms T and S, to overcome numerical problems which appear in the cases where the size of system (probe - object) is more realistic. The developed global model is two-dimensional and applied in polarization TE under the normal diffraction condition. We have used the developed model to study the formation of optical image by monomodes and multimodes probes. The obtained optical images at constant height, have allowed us to study the installation of guided modes, and then to study the influence of the apex shape and size. By calculating the transfer functions in the case of monomodes probes we have observed that this function of transfer can exist only in particular cases ( e.g. of size of objects, distance probe-object, incidence angle etc) and that in general a pseudo-function of transfer remains accessible. To validate our results, we have studied more complicated (structured) probes, possessing a core, a sheath and possibly a metallic coating. With a very good qualitative agreement with experimental results recorded at constant intensity mode, it is interesting to observe that the attacked probe is more efficient than the etched probe. By extending our study to the infrared near-field, the study of spectroscopy map about the detection of an absorbent object embedded in a dielectric layer confirms the former results : the probe modify slightly the spectroscopic signature. This application shows the pertinence of the theoretical model and its large applications in any spectral domain.DIJON-BU Sciences Economie (212312102) / SudocSudocFranceF