Modélisation par faisceaux gaussiens de systèmes quasi-optiques intégrant des surfaces dichroïques pour la radiométrie millimétrique

摘要

Dans les domaines de la radioastronomie et de la météorologie, il est courant de faire appel à des radiomètres millimétriques qui, pour la plupart d'entre eux, intègrent des systèmes quasi-optiques. Ces systèmes permettent de réaliser des fonctions de guidage, de filtrage et de séparation des signaux. Ils sont constitués à partir de lentilles, de miroirs, de cornets et de lames dichroïques. Il apparaît, pour la conception de tels dispositifs, un fort besoin en outils de simulation adaptés. En effet, les systèmes quasi-optiques sont souvent très grands devant la longueur d'onde et, de ce fait, les méthodes de modélisation conventionnelles comme l'optique physique ou la méthode des moments sont trop coûteuses en ressources informatique. Dans ce contexte, les méthodes basées sur les faisceaux gaussiens sont prometteuses. Elles ont d'ailleurs été largement étudiées dans la littérature pour la modélisation d'antennes, de lentilles, de réflecteurs ou encore de radômes. Cependant, à l'heure actuelle, elles ne permettent pas de modéliser les surfaces dichroïques comportant des éléments périodiques, qui sont très souvent utilisées dans les systèmes quasi-optiques. Nous proposons dans cette thèse plusieurs méthodes permettant d'intégrer les surfaces dichroïques à une technique basée sur les faisceaux gaussiens. Pour cela, nous faisons l'hypothèse qu'un faisceau incident illuminant une surface dichroïque ne génère qu'un faisceau réfléchi et qu'un faisceau transmis. Les paramètres de ces faisceaux sont déterminés par un raccordement spectral prenant en compte la réponse spectrale de la surface. Après avoir présenté le contexte et le formalisme utilisé, nous nous intéressons dans un premier temps à l'étude du cas 2D. Au travers de diverses simulations, nous mettons en évidence la précision de cette approche et nous établissons ses limites. Nous la généralisons ensuite au cas 3D, puis nous réalisons des confrontations logicielles et expérimentales afin d'en démontrer l'efficacité.