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Université Joseph-Fourier - Grenoble I (26/11/2007), Pascal Royer (Dir.)
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Enregistrement de disques optiques haute densité en champ proche
Salim Mimouni1, 2, 3

Nos besoins en stockage de données sont explosifs ; générés par des contenus multimédia dont la taille croît coontinuellement, ce qui conduit à une course effrénée à la performance des disques optiques. Cependant, des limites physiques sont rapidement atteintes. Parmi celles-ci, le phénomène de diffraction des ondes lumineuses a limité la capacité du Compact Disc (CD), du DVD et dictera encore celle du « Blu-ray ». Cette thèse se propose de franchir cette barrière à travers une étude approfondie d'une tête optique en champ proche. En effet le système actuel de lecture des disques utilisant l'immersion solide est passif vis-à-vis de la nature du champ proche. Il sera optimisé pour donner une capacité de stockage 40% plus élevée. Mais la demande du marché des disques optiques exige d'aller plus loin encore. La théorie de l'indice négatif, très controversée, se révèlera cependant pertinente, et inspirera toute la suite du travail. Le matériau à indice négatif est la solution utopique au passage sous la limite de résolution, et ses propriétés vont inspirer une lentille photonique à super-résolution. Dans cette lentille conçue pour le champ proche, les plasmons de surface qui sont excités aux interfaces entre l'argent et le verre seront convertis en ondes propagatives grâce à une structuration de motif plus petit que la longueur d'onde. Ces ondes transportent l'information au détecteur à travers la tête optique. Le fonctionnement du composant sera démontré dans un montage expérimental où il permettra de recouvrer un signal à la longueur d'onde de 488nm, mais porteur d'information d'objets de 60nm de taille.
1:  LETI - Laboratoire d'Electronique et des Technologies de l'Information
2:  LINA - Laboratoire Ingénierie et Nouvelles Applications
3:  UTT - Université de Technologie de Troyes
optique – champ proche – diffraction – couches minces – super-résolution – spectre angulaire – nano-optique – limite de diffraction – plasmons de surface – immersion solide – dioptre – lentille – transformée de fourier – disque optique – stockage – données – matière condensée – physique

Near-field high density optical data storage
Our needs for data storage are explosives. Generated by multimedia content of increasing size, they lead to a frantic enhancement of optical discs performances. However, the physical limits are quickly reached. Among them, the diffraction of light waves has restricted the recording capacity of the CD, the DVD and still limits the "Blu-ray” (BD) disc capacity. This thesis proposes to overcome this barrier by a thorough study of near-field optical pickup. The current near-field optical head using solid immersion lens, completely passive towards evanescent waves, will be optimized to provide a storage capacity 40% higher. But market demand for optical disk requires going further. The theory of the negative index materials, highly controversial, is sufficiently relevant to guide the rest of the work. A negative index material is a utopian solution to break the resolution limit, and its properties will inspire a photonic super-lens. In this lens designed for the near-field, surface plasmons which are excited at the interfaces between silver and glass, are converted into propagative waves through a sub-wavelength diffractive structure. These waves carry information to the detector through the whole optical head. The transmission of this component is demonstrated in an experimental setup in which we recover a signal carried by a 488nm-wavelength laser beam, but relative to 60nm sized object.
optics – near-field – diffraction – thin layer – super-resolution – beyond diffraction limite – angular spectrum – nano-optics – surface plasmons – solide immersion – SIL – lens – Fourier transform – optical disk – data storage – condensed matter – physics