• Langue : Français
• Discipline : Systèmes optiques et photonique
• Identifiant : 2025ULILN011
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 21/07/2025

Résumé en langue originale

Les modes de Tamm plasmoniques (TP), états électromagnétiques localisés à l'inter- face entre un réseau de Bragg unidimensionnel et une couche métallique, se distinguent par un facteur de qualité élevé, nettement supérieur à celui des plasmons de surface. Cette caractéristique en fait des candidats intéressants pour des applications en détection optique. Cependant, dans les structures conventionnelles, l'analyte n'a pas un accès direct à la zone de confinement du champ électromagnétique, ce qui limite leur efficacité.Cette thèse vise à optimiser l'utilisation des TP dans des capteurs optiques, en com- binant simulations numériques et validations expérimentales. Une première approche consiste à introduire un réseau métallique nanostructuré, qui permet l'apparition de deux types de modes : un mode air, plus accessible à l'analyte, et un mode métal. L'introduction de matériaux poreux dans la dernière couche du réseau de Bragg permet d'accroître la sensibilité, avec un gain pouvant atteindre un facteur 10.Pour éviter que la présence de l'analyte ne perturbe le chemin optique, une excitation par la face inférieure a été démontrée expérimentalement, en décalant spectralement les modes hors de la bande interdite. Une deuxième stratégie, explorée numériquement, repose sur l'intégration d'une cavité optique dans le réseau. Nous avons également étudié des états de Tamm d'ordre supérieur induits par une cavité placée entre le métal et le réseau, offrant un gain supplémentaire en sensibilité et en sélectivité. Enfin, pour faciliter l'introduction de l'analyte dans la zone de confinement, une structure avec des trous nanocylindriques intégrés dans le métal et la cavité a été proposée, et des résultats préliminaires de fabrication ont été obtenus.

Résumé traduit

Tamm plasmon modes (TP), which are electromagnetic states localized at the in- terface between a one-dimensional Bragg reflector and a metal layer, exhibit a high quality factor, significantly exceeding that of conventional surface plasmons. This pro- perty makes them attractive candidates for optical sensing applications. However, in conventional structures, the analyte does not have direct access to the electromagnetic field confinement region, which limits their efficiency.This thesis aims to design and optimize TP-based plasmonic structures for sensing applications, by combining numerical simulations and experimental validation. A first approach involves introducing a nanostructured metallic grating, leading to the emer- gence of two distinct modes : an air mode, which is more accessible to the analyte, and a metal mode. The addition of porous materials in the last layer of the Bragg reflector enhances sensitivity, with an improvement factor reaching up to 10.To prevent the analyte from disturbing the optical path of the incident wave, an excitation strategy from the bottom side was demonstrated experimentally by spec- trally shifting the modes outside the photonic bandgap. A second strategy, studied numerically, is based on the insertion of an optical cavity within the Bragg stack. We also investigated higher-order Tamm states, induced by a cavity placed between the metal and the Bragg reflector, which further improve sensitivity and quality factor but present fabrication and integration challenges. To address this, a structure integrating nanocylindrical holes in the metal and cavity was proposed, and preliminary fabrication results were obtained.