Contexte :
Les métasurfaces sont des dispositifs articiels planaires d’épaisseurs sub-longueur d’onde.
Ils sont obtenus généralement par un arrangement métallo-diélectrique permettant d’obtenir
des valeurs extrêmes (innies, nulles, ou négatives) de permittivité, de perméabilité, et d’indice
de réfraction qui ne se rencontrent pas dans les matériaux naturels. Ces structures sont capables,
non seulement, de produire des eets de diraction identiques à ceux de structures beaucoup
plus épaisses (ouvrant la voie à la miniaturisation de dispositifs optiques, THz, microondes, etc)
mais d’exhiber des comportements électromagnétiques inédits (comme les réexion et réfraction
négatives par exemple). L’étude de ces structures a littéralement explosé durant les dernières
années non seulement dans le domaine des ondes électromagnétiques mais aussi dans celui des
ondes acoustiques, avec des exploitations technologiques inédites.
Or pour optimiser des dispositifs à base de métasurfaces, il est indispensable de disposer
d’outils numériques extrêmement performants dans la mesure où il est souvent nécessaire de
procéder à des millions de simulations durant le processus de conception. Pour accomplir cette
tâche, deux familles de codes numériques existent : (i) les codes à vocation généraliste (comme
les codes -souvent commerciaux- à base de FDTD ou de FEM, par exemple ) capables de traiter
des congurations de métasurfaces complexes tant au niveau de la géométrie que des matériaux qui les composent (homogènes ou pas, isotropes ou pas, périodiques ou pas…) mais qui sourent
de grandes exigences en temps de calcul et de place mémoire ; (ii) les codes faits maison (comme
la FMM, la FMM-ASR, la PMM…) basés sur des méthodes numériques astucieuses
exploitant les particularités de la métasurface (tels que : homogénéité, isotropie, périodicité,
symétries…) qui sont beaucoup plus ecaces, rapides et peu exigeantes en termes de mémoire
de calcul. La FMM et la FMM-ASR sont parmi les méthodes les plus populaires, faciles à
coder et ecaces. Elles ont rencontré beaucoup de succès auprès des chercheurs optimisant des
métasurfaces. Dans ces méthodes, le temps de calcul est en majorité dépensé pour trouver les
modes à l’intérieur de la structure (problème aux valeurs propres) ce qui peut être un problème
pour les grandes (en termes de dimensions latérales) métasurfaces.
Par ailleurs, les métasurfaces sont essentiellement d’épaisseur sub-longueur d’onde ce qui
ouvre la voie à une simplication de la FMM et de la FMM-ASR en exploitant un développement
limité des matrices de phase par rapport au paramètre épaisseur. Ceci permettra de
s’aranchir de la résolution du problème aux valeurs propres qui est la partie la plus consommatrice
de temps de calcul dans ces approches.
Objectifs et Prérequis :
Dans ce stage, nous proposons la mise en place d’une telle simplication dans le cas de
structures 1D puis éventuellement de structures 2D. Ce travail est essentiellement théorique et
numérique. Une excellente connaissance des équations de Maxwell, de l’algèbre linéaire et des
méthodes numériques est demandée ainsi que la connaissance du langage Matlab/Octave.
Informations complémentaires :
Laboratoire d’accueil : Laboratoire d’électronique, systèmes de communication et microsystèmes
ESYCOM UMR 9007 CNRS
Durée du contrat : de 4 à 6 mois (Stage rémunéré )
Encadrante : Maha BEN RHOUMA
Contact : Maha BEN RHOUMA (maha.ben-rhouma@univ-eiffel.fr)
Candidature :
Le dossier de candidature doit contenir
le CV
les relevés de notes des 2 dernières années (M1 et M2)
la lettre de motivation
Tout autres documents pouvant appuyer la candidature