Experimental observation of elastic wave demultiplexer in phononic slab waveguides

Observation expérimentale d'un démultiplexeur d'ondes élastiques dans des guides d'ondes phononiques membranaires Un cristal phononique (CP) est une structure périodique de matériaux ayant des propriétés élastiques différentes permettant ainsi la manipulation des ondes élastiques. La principale propriété remarquable qu'offrent ces structures est la possibilité de création de bandes interdites pour la propagation de certaines vibrations. Elles se définissent comme des zones fréquentielle sans propagation quelle que soit la polarisation. L’existence de ces bandes interdites a suscité un intérêt croissant en ce qui concerne aussi bien la recherche que le développement d’application. L'un des axes d’études engageant les cristaux phononiques est le guidage d'ondes. Ce guidage est construit autour la présence d’un "défaut" linéaire dans un cristal phononique 2D constitué de plots déposés sur une plaque fine (Guide d’onde associé à des stubs). La propagation des ondes utile est dans la direction définie par ce guide. L'objectif de ce travail de thèse est d’étudier aussi bien théoriquement qu’expérimentalement un système de démultiplexage d’ondes élastiques constitué de trois guides d'ondes linéaires distincts pour l'application de démultiplexage fréquentielle. Nous avons montré, en exploitant la largeur d'ouverture du guide d'ondes qu’il est possible d'éliminer certaines plages de fréquences tout en permettant la transmission d'autres intervalles de fréquence. De nombreux travaux similaires proposés dans la littérature se sont concentrés sur les différents aspects théoriques de l'étude et délimités par la fréquence à bande passante étroite. Néanmoins, les travaux expérimentaux sur les systèmes de démultiplexage de bande passante à larges fréquences ne sont toujours pas disponibles. Nous nous sommes concentrés dans ce travail de thèse à fournir une étude sur les aspects théoriques et expérimentaux du système de démultiplexage à large plage. En développant d’abords, un cadre théorique pour une cellule unitaire composée d'un pilier au-dessus d'une structure de plaque basée sur la simulation par la méthode des éléments finis (FEM). Suivi par l’utilisation de la technique de la super-cellule pour calculer les structures de bande de cristaux phononiques massifs imparfaits avec des défauts linéaires. Pour calculer le coefficient de transmission, la structure de piliers avec un nombre fini avec couche parfaitement adaptée (PML) a été incorporée dans la direction de propagation des ondes pour éviter les ondes stationnaires de la source entrante. Nous avons démontré la présence de bandes de fréquences d'émission et de suppression liées à la valeur de la largeur d'ouverture des trois guides d'ondes suggérant le démultiplexage en action. Pour la partie expérimentale, la technologie de fabrication additive a été utilisée pour fabriquer un échantillon à l'aide de l'imprimante 3D ProX300 via la technologie de frittage laser direct en métal (DMLS). La stimulation élastique est fournie par une pastille « patch transducteur » en céramique piézoélectrique et les spectres de coefficient de transmission ont été mesurés à l'aide de Micro System Analyzer (MSA). Pour étudier le comportement de propagation des ondes dans l'appareil, nous effectuons une mesure de topographie de surface avec un vibromètre laser Doppler (SLDV). Le résultat montre que les guides d'ondes comprennent des fréquences de filtrage et des ondes incidentes acheminées dans un guide d'ondes qui appartient à un canal avec une atténuation d'onde claire démontrée avec succès dans les deux autres canaux. Les guides d'ondes ont tendance à transmettre l'onde exclusivement à ses fréquences de coupure sans aucune perte notable vers d'autres chemins de guides d'ondes, ce qui suggère les capacités de démultiplexage de la conception proposée qui peuvent être utilisées pour des applications biologiques dans la manipulation de gouttelettes.