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Manipulation d’ondes ultrasonores en milieux complexes : filtrage, guidage et focalisation
Cette thèse s’articule autour de la question suivante : comment la complexité d’un milieu peut elle être exploitée pour contrôler la propagation d’ondes ultrasonores ?
Dans une première partie, les performances d’une nouvelle technique de focalisation (focalisation par contrôle de front d’ondes) sont comparées expérimentalement et théoriquement à celles de la focalisation par retournement temporel dans des milieux multidiffuseurs. Il est alors mis en évidence qu’à condition d’optimiser à la fois la phase et l’amplitude de l’onde nous pouvons réaliser parfaitement un filtre adapté avec une simple mesure de l’énergie au point focal.
Dans une seconde partie, le régime de localisation transverse est exploité pour guider une onde tout en limitant sa dispersion temporelle. Le long d’une collection de diffuseurs cylindriques distribués aléatoirement dans le plan transverse, un faisceau ultrasonore est confiné sur un diamètre inférieur au diamètre de l’échantillon.
La dernière partie est consacrée à la conception et à l’étude de la propagation ultrasonore dans des milieux contrôlés constitués de bulles d’air. Il est montré que les propriétés de ces milieux empruntent à la fois aux métamatériaux et aux cristaux phononiques. Ces nouveaux matériaux sont conçus de manière à obtenir des bandes interdites qui exploitent à la fois les résonances des bulles (« gap d’hybridation ») et leur répartition périodique (« gap de Bragg »).
Au-delà de leurs applications possibles au filtrage acoustique, ces résultats sont intéressants pour clarifier les rôles respectifs de l’hybridation des résonances et des effets de réseau dans les propriétés des matériaux contenant des diffuseurs résonants.