Transmission exaltée à travers des tamis à photons à ouvertures annulaires nanométriques : simulation et caractérisation

Extraordinary transmission of light through optically thick metallic films milled by nanometric apertures is receiving a continuously growing attention from the scientific community. This kind of nanostructures offers many applications in nanophotonics. In this thesis, we propose to enhance the transmission thanks to annular apertures. Indeed, this new geometry allows the excitation of a guided mode inside the cavity. This mode is responsible for a large transmission much higher than the one mediated by surface plasmon resonance.The theoretical study uses a numerical method based on a Finite Difference Time Domain algorithm. It consists in the direct resolution of the Maxwell's equations by discretizing both space and time. The geometrical parameters and the metal nature have been optimised in order to obtain a large transmission in the visible range. Moreover, the electromagnetic field has been calculated to characterize the exaltation and to identify the guided mode inside the cavity.Near and far-field experiments have been carried out to characterize this structures. The experimental results are in a good agreement with the theoretical predictions. The near-field distribution of the light exhibits the fundamental role of the TE11 guided mode in the large transmission. Furthermore, a striking experimental result is the report of a transmission in the visible range up to 90 % through a silver film engraved with annular nano-apertures. To our knowledge, this is the most efficient extraordinary optical transmission in the visible range.La communauté scientifique internationale s'intéresse fortement aux transmissions exaltées de la lumière à travers des films métalliques nano-structurés ou tamis à photons. Ces structures offrent de nombreuses applications dans le domaine de la nanophotonique. Nous proposons d'utiliser comme nano-structure une matrice d'ouvertures annulaires percées dans un film opaque d'or ou d'argent. Ces cavités coaxiales rendent possible l'excitation d'un mode guidé permettant d'atteindre des transmissions supérieures à celles obtenues par des tamis à photons basés sur des résonances plasmons. L'étude théorique utilise une méthode numérique basée sur les différences finies dans le domaine temporel pour résoudre les équations de Maxwell. L'influence des paramètres géométriques et de la nature du métal est étudiée de façon à obtenir une forte transmission dans le domaine du visible. Une cartographie du champ à l'intérieur des cavités et à la surface est calculée pour caractériser l'exaltation du champ et déterminer la nature du mode guidé.Ce travail théorique s'appuie sur des caractérisations expérimentales effectuées en champ proche et en champ lointain. L'étude en champ proche a permis de cartographier le champ électrique au voisinage immédiat des ouvertures annulaires : la structure expérimentale met en évidence le rôle fondamental du mode TE11 dans l'exaltation de la transmission. Des spectres expérimentaux obtenus en champ lointain confirment, pour un film d'argent, une transmission d'environ 90 % en parfait accord avec les prévisions théoriques. Ce résultat constitue, à notre connaissance, une première mondiale