Jet électromagnétique 3D : détection, imagerie et contrôle non destructif dans des structures opaques

Intuitively, when the light interacts with a dielectric whose size is equal to a few wavelengths, a diffusion phenomenon is observable. But in 2004, a near-field focusing, weakly divergent with the full-width at half-maximum (FWHM) that could be smaller than the wavelength is observed. So, this high-intensity beam can overtake the classical diffraction limit. This finding of considerable scientific importance has been successfully used for several applications (etching, detection, imaging, data-storage devices, ). Currently, the generation of photonic jets is mainly carried out with a free space excitation. However, some works use surface plasmon polaritons to excite a micro-scaled dielectric of different shapes . Photonic jets can also be produced using waveguide structures. We propose to study waveguide ended by a shape with a fast modal method(FMM, PMM and C-Méthode) . Our goal is to find a new shape of the tip that could achieve better focusing performance. We show the advantages of using a multi-rectangular sections tip. Under the same conditions as the single section, a three rectangular sections tip can improve energy concentration and reduce the FWHM at the same time.The second part of our thesis, we propose to study horn antenna loaded by a dielectric and ended by a cylindrical shape. A 3D prototype (Ka band) is produced and used to view a permittivity contrast between two dielectrics..Depuis 2004, il a été montré qu'une sphère diélectrique de quelques longueurs d'onde pouvait concentrer une onde électromagnétique en champ proche en un faisceau ayant une largeur à mi-hauteur d'une demi-longueur d'onde, de forte intensité et très faiblement divergent sur quelques longueurs d'onde de propagation. En dépassant la limite de diffraction, ce phénomène nommé dans la littérature « jet photonique » offre une multitude d'applications (gravure, stockage, détection, imagerie, ...).Nos travaux sont focalisés sur une utilisation des jets photoniques en détection et imagerie à travers des surfaces opaques dans le domaine des micro-ondes. Ce doctorat est articulé en deux phases majeures dont la première est associée à la modélisation (2D et 3D) de structures guidées dont l'une des extrémités est profilée. Cette particularité lui confère l'aptitude à générer des jets photoniques. Le premier objectif de cette étude numérique est d'obtenir es meilleures caractéristiques du jet. Pour ce faire, nous avons couplé les méthodes modales développées (FMM, PMM et Méthode C) avec des méthodes d'optimisation (Levenberg marquardt, recuit simulé, algo-génétique).En ce qui concerne la seconde phase, elle débute par approfondissement d'un prototype 2D caractérisé par une phase d'excitation en espace libre. Ce prototype permet entre autres de confirmer l'intérêt des jets photoniques pour la détection sub-longueur d'onde (des objets métalliques 50 fois inférieurs à la longueur d'onde). L'approfondissement numérique et expérimental de cette structure a permis de réaliser un prototype 3D entièrement guidé. Ainsi, en réduisant les pertes par rayonnement inhérentes à l'excitation en espace libre, le prototype 3D permet d’étendre l’intérêt des jets pour la détection aux milieux non métalliques