Diffraction par des surfaces rugueuses aléatoires et théorie du speckle en électromagnétisme PDF Download
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DETERMINATION RAPIDE ET PRECISE DE LA TOPOGRAPHIE MICROSCOPIQUE DES SURFACES USINEES (LARGEUR MOYENNE DES RUGOSITES DE L'ORDRE DU MICROMETRE). LE SPECKLE PRODUIT PAR L'ECLAIREMENT D'UNE SURFACE PAR UN FAISCEAU LASER CONTIENT L'INFORMATION. ON PRESENTE 2 THEORIES DE LA DIFFRACTION PAR DES SURFACES MICRORUGUEUSES BIDIMENSIONNELLES
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DETERMINATION RAPIDE ET PRECISE DE LA TOPOGRAPHIE MICROSCOPIQUE DES SURFACES USINEES (LARGEUR MOYENNE DES RUGOSITES DE L'ORDRE DU MICROMETRE). LE SPECKLE PRODUIT PAR L'ECLAIREMENT D'UNE SURFACE PAR UN FAISCEAU LASER CONTIENT L'INFORMATION. ON PRESENTE 2 THEORIES DE LA DIFFRACTION PAR DES SURFACES MICRORUGUEUSES BIDIMENSIONNELLES
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Nous présentons un modèle théorique et numérique pour simuler la diffraction d'ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses monodimensionnelles et non périodiques. La méthode d'étude consiste à écrire et à résoudre les équations de Maxwell en coordonnées de translation afin de faciliter l'écriture des conditions aux limites. Dans un premier chapitre, la méthode est appliquée à l'étude théorique de la diffraction d'une onde plane par un plan localement déformé diélectrique ou conducteur. Les équations de Maxwell, écrite dans le système de coordonnées de translation sont résolues dans l'espace de Fourier par une méthode des moments avec comme fonctions de base des sinus cardinaux et des distributions de Dirac pour fonction test. On obtient une équation aux valeurs propres et les solutions propres servent à la représentation du champ. Dans le second chapitre, une étude numérique est développée, afin de cerner les limites de la méthode. Premièrement, une étude numérique de la stabilité et de la convergence de la méthode en fonction des différents paramètres est effectuée. Deuxièmement, une réflexion sur la représentation du champ lointain et proche conduit à coupler le modèle avec le théorème d'extinction. Le phénomème de faible couplage en champs lointain est abordé à la fin de ce chapitre, dans le but d'étendre le modèle à des surfaces de grande étendue spatiale. Le troisième et dernier chapitre présente une extension du modèle au cas de l'incidence conique et d'un faisceau d'ondes planes. Les applications numériques sont effecutuées sur des surfaces rugueuses aléatoires suivant une statistique Gaussienne
Author: Marc Saillard Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages :
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DANS LA PERSPECTIVE DE CARACTERISER LES SURFACES RUGUEUSES ALEATOIRES PAR VOIE OPTIQUE, UNE THEORIE INTEGRALE RIGOUREUSE DE LA DIFFRACTION TENANT COMPTE DE L'INDICE COMPLEXE DU MILIEU DIFFUSANT A ETE DEVELOPPEE. CETTE THEORIE S'APPLIQUE AUX SURFACES RUGUEUSES UNIDIMENSIONNELLES DONT LES ASPERITES ONT DES DIMENSIONS DE L'ORDRE DE GRANDEUR DE LA LONGUEUR D'ONDE, ET TRAITE LE PROBLEME DIRECT DE DIFFRACTION. LES SURFACES RUGUEUSES SONT ECLAIREES PAR UN FAISCEAU DE LARGEUR FINIE. GRACE A LA DECOMPOSITION D'UN FAISCEAU LARGE EN UNE SOMME DE PETITS FAISCEAUX, LA TAILLE DU FAISCEAU INCIDENT PEUT ETRE ARBITRAIRE. IL EST DONC POSSIBLE DE REPRODUIRE FIDELEMENT SUR LE PLAN NUMERIQUE UNE EXPERIENCE REELLE, C'EST-A-DIRE CALCULER LE SPECKLE ENGENDRE PQR UNE SURFACE RUGUEUSE ECLAIREE PAR UN FAISCEAU LASER. DANS LE CAS DE POLARISATION TM, DES DIFFICULTES NUMERIQUES LIEES A L'EXISTENCE D'ONDES DE SURFACE DANS LES METAUX SONT APPARUES. CERTAINS PROBLEMES NE PEUVENT PAS ETRE RESOLUS SANS CONCESSION A LA RIGUEUR DU MODELE. ON UTILISERA, PAR EXEMPLE, DES SURFACES PERIODIQUES OU DES SURFACES PLANES DEFORMEES SUR UNE LARGEUR FINIE. CELA A TOUT DE MEME PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'ABSORPTION DE LUMIERE PAR DES SURFACES RUGUEUSES, PROPRIETE TRES INTERESSANTE EN VUE DE CARACTERISER UNE SURFACE. D'AUTRES PHENOMENES COMME LA RETRODIFFUSION EXALTEE OU LE PHENOMENE DE BREWSTER SONT EGALEMENT ABORDES. ENFIN, UNE PREMIERE CONFRONTATION DE LA THEORIE AVEC DES EXPERIENCES OU AVEC D'AUTRES THEORIES EST PROPOSEE
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Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence, nous cherchons à modéliser l'interaction d'ondes électromagnétiques avec des surfaces rugueuses, soit le phénomène de diffraction. La surface est aléatoire afin de modéliser une surface naturelle telle qu'une parcelle agricole. Nous présentons deux méthodes de calcul de diffraction. La première est une méthode approchée de Rayleigh dont nous cernons le domaine d'application à l'aide de tests de convergence et de critères physiques. La seconde, appelée méthode C, est un formalisme exact basé sur l'écriture des équations de Maxwell dans un système de coordonnées curvilignes lié à la surface. Nous la validons en la confrontant à d'autres méthodes. Nous soulignons dans le même temps l'effet de la rugosité de la surface sur les diagrammes de diffraction, comme le phénomène de rétrodiffusion exaltée. De plus, des comparaisons concluantes sont effectuées avec des mesures expérimentales dans le domaine des fréquences optiques et radar.
Author: Cihui Pan Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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We study the electromagnetic diffraction by gratings and random rough surfaces. The C-method is an exact method developed for this aim. It is based on Maxwell's equations under covariant form written in a nonorthogonal coordinate system. The C-method leads to an eigenvalue problem, the solution of which gives the diffracted field.We focus on the numerical aspect of the C-method, trying to develop an efficient application of this exact method. For gratings, we have developed a new version of C-method which leads to a differential system with initial conditions. This new version of C-method can be used to study multilayer gratings with homogeneous medium.We implemented high performance algorithms to the original versions of C-method. Especially, we have developed a specifically designed parallel QR algorithm for the C- method and spectral projection method to solve the eigenvalue problem more efficiently. Experiments have shown that the computation time can be reduced significantly.
Author: Philippe Spiga Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 165
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La diffraction des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses intéresse de nombreux domaines comme l'Optique, la furtivité, la compatibilité électromagnétique ou bien encore la télédétection. La modélisation de ce phénomène peut se faire soit à l'aide de théories rigoureuses basées sur la résolution des équations de Maxwell, soit avec des théories approchées. Actuellement, le problème tridimensionnel de la diffusion des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses éclairées sous incidence rasante ne peut pas être résolu de manière satisfaisante par les méthodes rigoureuses. Ces méthodes ne peuvent donc pas être utilisées pour estimer la validité des méthodes approchées pour ce type d'incidence. Afin de résoudre ce problème, de nouvelles équations intégrales de frontière ont été développées. A l'aide du théorème d'extinction et du théorème de réciprocité, le comportement du champ diffracté pour les angles rasants a pu être déterminé. A partir de ces résultats, l'amplitude diffractée a été reformulée afin d'obtenir explicitement le bon comportement du champ pour de tels angles. Une technique de résolution numérique de l'équation intégrale obtenue a été mise en oeuvre pour des surfaces rugueuses infiniment conductrices en polarisation Horizontale. La validation a été menée par comparaison avec des résultats issus du formalisme intégral classique, pour des angles d'incidence raisonnables. La pertinence de quelques méthodes approchées pour des incidences rasantes a été étudiée. Le problème de diffraction par la surface de la mer ne pouvant être résolu de manière rigoureuse pour des vents supérieurs à 4m/s, l'étude s'est portée sur les modèles à deux échelles et les fonctions d'ombrage. Nous montrons que ces dernières ne sont pas adaptées à la surface océanique. Enfin, en comparant un modèle à deux échelles, combinant l'Optique géométrique et l'approximation des faibles pentes, aux données expérimentales de Nathanson, nous avons montré que les phénomènes hydrodynamiques comme le déferlement augmentent de manière significative l'énergie rétro-diffusée dans les angles rasants.
Author: David J. Whitehouse Publisher: SPIE-International Society for Optical Engineering ISBN: Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 672
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Topics in this volume include: comparison of interferometric contouring techniques; comparison of visibility of standard scratches; and near-grazing illumination and shadowing of rough surfaces.
Author: Jean-Pierre Rossi
Author: Jean-Pierre Rossi
Author: Kofi Sényo Edee
Author: Marc Saillard
Author: Céline Baudier
Author: Cihui Pan
Author: Philippe Spiga
Author: David J. Whitehouse
Author: J. Belle