Broad band electromagnetic perfect metamaterial absorbers

Absorbants électromagnétiques parfaits et large bande à base de métamatériaux Ce travail de thèse concerne les structures artificielles à base de métamatériaux permettant la réalisation d’absorbants parfaits. Après une brève introduction des métamatériaux, de leur fonctionnement en tant qu’absorbants et de l’état de l’art, quatre types de structures fonctionnant en bandes centimétrique ou millimétrique ont été conçus puis fabriqués à savoir (i) des réseaux de cubes BaSrTiO3 (BST) basés sur les résonances de Mie, (ii) des réseaux désordonnés composés d’anneaux métalliques mettant en jeu des effets de résonance semblables aux systèmes plasmoniques (iii) des absorbants à quatre résonateurs élémentaires sur substrat flexible et (iv) des réseaux multicouches métal-diélectrique de forme pyramidale. Pour l’ensemble, des simulations numériques, corroborées par l’expérience en guide d’onde ou en espace libre, montrent l’existence d’un moment magnétique. Celui-ci est induit par une boucle des courants de déplacement et de conduction. Pour les structures périodiques, les conditions de grande largeur de bande d’absorption ont été établies sur la base du piégeage et de la dissipation de l’énergie incidente. Pour les réseaux désordonnés, il est montré le rôle capital des couplages entre résonateurs. Des structures périodiques à base de ferroélectrique de dimensions sous longueur d’onde ont été assemblées avec succès tandis que des absorbants flexibles ont été réalisés par technique d’impression jet d’encre montrant l’amélioration d’un facteur quatre de la bande d’absorption. Des améliorations comparables ont été obtenues à l’aide de réseaux d’anneaux, dont les positions dans le plan sont désordonnées, résultant de la distribution des fréquences de résonance par effet de couplage fort entre les résonateurs.