Le contrôle et l'optimisation des propriétés d'émission des nanomatériaux peuvent être obtenus par un couplage efficace entre nanoémetteurs et nanostructures permettant d’obtenir une directivité plus élevée, une dynamique d’émission plus rapide. Il est pour cela nécessaire d’obtenir l'accord spectral de l'émetteur avec les modes de nanostructures, le positionnement spatial du nanoémetteur à l'endroit où l'intensité du mode résonant de la nanostructure est maximale, et une orientation du dipôle nanoémetteur parallèle au champ électrique résonant. En plasmonique les résonances larges des modes permettent un accord spectral facile. L’accord spatial est plus difficile, mais des stratégies ont été mises en œuvre avec succès. Le contrôle de l'orientation du dipôle reste lui un défi. En plasmonique, par exemple, une interaction efficace ne peut être obtenue que pour des dipôles orthogonaux à la surface métallique. La détermination de l'orientation du dipôle émetteur est donc cruciale pour les dispositifs plasmoniques tels que les nano-antennes.Dans ma thèse, j'ai contribué au développement d'une méthode polarimétrie visant à analyser le dipôle émetteur d'un nanoémetteur et son orientation. J'ai effectué des expériences et les ai analysées. Le modèle décrit l'émission d'un dipôle proche d'une interface plane dans un large éventail de conditions expérimentales réalistes, en particulier le cas où le nanoémetteur se trouve à proximité d’un film d'or. Dans cette situation, pour des nanocristaux de CdSe/CdS assimilable à deux dipôles orthogonaux dégénérés, l'imagerie défocalisée n'est pas suffisamment sensible pour fournir des informations quantitatives fiables sur l'orientation de l'émetteur. A contrario, la polarimétrie permet de répondre à cette question. Avec le même modèle, le diagramme d'émission correspondant à l'émission dipolaire en champ lointain pour toutes ces conditions expérimentales a été calculé. En combinant la polarimétrie et l’étude des diagrammes de rayonnement, on peut obtenir des informations sur la structure dipolaire et l’orientation des dipôles. J'ai appliqué cette méthode pour étudier les nanoplaquettes semi-conductrices colloïdales de CdSe/CdS avec différentes formes géométriques : plaquettes carrées minces, plaquettes rectangulaires minces et plaquettes cubiques. J'ai établi une relation entre les structures géométriques des plaquettes et la nature et l'orientation de leurs dipôles émetteurs associés. / Control and optimization of nanomaterial emission properties, can be obtained thanks to efficient coupling between nanoemitters and nanostructures for achieving higher directivity, quicker dynamics. The requirements are the spectral tuning of the emitter to the nanostructures modes, the spatial positioning of the nanoemitter at the location of maximum intensity of the resonant nanostructure mode, and a proper orientation of the dipole nanoemitter. In plasmonics, the spectrally broad resonances make the spectral tuning easy. Whereas for spatial tuning, many strategies have been implemented successfully, the control of the dipole orientation remains a challenge. In plasmonics, for example, efficient interaction can only be achieved for dipoles orthogonal to the metallic surface. The determination of the orientation of the emitting dipole is thus very crucial for plasmonic devices such as nanoantennas. In my thesis, I contributed to the development of a polarimetric method aiming at the analysis of a nanoemitter’s emitting dipole and its orientation. I performed experiments and analyzed them. The model I used describes the emission of a dipole close to a plane interface in a wide range of realistic experimental conditions, including a very common case in plasmonics when the nanoemitter lies close a gold film. In this situation for CdSe nanocrystals which can be considered as two orthogonal degenerated emitting dipoles, the more standard defocused imaging method is not sufficiently sensitive to provide reliable quantitative information on the emitter’s orientation. With the same model, I also computed the emission diagram corresponding to the dipolar emission in far field for all these experimental conditions. By analyzing the emission’s polarization together with the emission pattern, I could determine the three-dimensional orientation of an emitting dipole. I applied this method to investigate the dipolar structure and orientation of colloidal semiconducting CdSe/CdS nanoplatelets with different geometries: thin square platelets, thin rectangular platelets, and cubic platelets. I established a relationship between the geometric structures of the platelets and the dimensionality and orientation of their associated emitting dipoles.

Dans cette thèse, on vise deux types d'applications de l’antenne à résonateur diélectrique (DRA): 1) La réalisation d’un élément rayonnant pour un réseau phasé embarqué sur un véhicule terrestre ou un avion. Cet élément de base requiert une couverture en élévation supérieure à celle des éléments imprimés pour permettre une poursuite typique comprise entre ±70°. La couverture dans un cône large est assurée avec une bonne pureté de polarisation circulaire en alimentant l’antenne à travers deux ouvertures à fente en H orthogonales parfaitement découplées en bande X. 2) La deuxième structure est destinée à la diversité d’antennes dans le contexte des réseaux corporels embarqués ou Body Area Network (BAN). L’antenne à diversité combine une antenne fente en boucle avec un DRA ce qui permet dans un espace compact de réaliser des diagrammes de type “broadside” et “endfire” respectivement. Les alimentations considérées sont de 2 types; Soit purement planaire (microruban et coplanaire) soit mixte en combinant une alimentation coaxiale et une alimentation coplanaire. Caractéristiques principales des antennes à résonateur diélectrique (DRA): Pour répondre aux attentes des utilisateurs en termes de débit, les systèmes de communication sans fils se tournent vers des fréquences de plus en plus élevées. La conséquence de cette montée en fréquence est notamment l’augmentation des pertes au niveau des éléments conducteurs et donc une diminution de l’efficacité globale des systèmes de communication. Dans ces circonstances, les DRA offre de meilleurs résultats par rapport à d'autres familles d'antennes à base d’éléments métalliques. De plus, les DRA offrent des pertes diélectriques négligeables, elles sont peu sensibles aux variations de température et s’intègrent facilement sur des technologies de fabrication planaires / Technologies such as direct broad cast satellite system (DBSS), Geosynchronous Earth Orbit (GEO) and Low Earth Orbit (LEO) satellite communications , global positioning system (GPS), high accuracy airborne navigation system and a large variety of radar systems demand for high level of antenna performance. Similar is the requirement for upcoming land based wireless systems such as cellular and indoor communication systems that is needed some more specific and additional features added to the antenna to compensate for the deficiencies encountered in system's performance. Though metallic antennas are capable enough to fulfil all the operational requirements, however at very high frequencies and under hostile temperature conditions they are constrained to face certain limitations. To avoid these constraints the performance of Dielectric Resonator Antennas (DRAs) is evaluated and their new applications are proposed. In the thesis, two types of antenna applications are sought :-First is for tracking and satellite applications that needs a larger aperture coverage in elevation plane. This coverage is realized with a good CP purity by proposing two ports dual linearly polarized DRA working at X-band. The DRA is excited by two orthogonal H-shaped aperture slots yielding two orthogonal polarizations in the broadside direction. A common impedance bandwidth of 5.9% and input port isolation of -35 dB are obtained. The broadside radiation patterns are found to be highly symmetric and stable with cross polarization levels -15dB or better over the entire matching frequency band. The maximum measured gain is found to be 2.5dBi at 8.4 GHz.- The 2nd type of antenna is a dual pattern diversity antenna to be used in the Body Area Network (BAN) context. This antenna combines a slot loop and DRA yielding broadside and end-fire radiation patterns respectively. Based upon the feeding techniques, the DG antenna is further divided into two categories one with planar feeds and the other with non-planar feeds (slot loop excited by planar CPW but DRA excited by vertical monopole) .Both types are successfully designed and measured upon body when configured into different propagation scenarios. The non-planar feeds antenna allows wider common impedance bandwidths than the planar feeds (4.95% vs 1.5%).In both cases, a maximum value of DG=9.5dB was achieved when diversity performance tests were carried out in rich fading environments. This value is close to the one (10 dB) theoretically reached in a pure Rayleigh environment and was obtained with efficiencies of 70% and 85% for the slot loop and the DRA respectively. Therefore, we conclude that these antennas could be used on the shoulders or the chest of professional clothes (firemen, policemen, soldier) where full planar integration is not a key issue but where the communication must be efficient in harsh environments and for various gestures, positions and scenarios

La détermination du diagramme de rayonnement d’une antenne installée sur un porteur est indispensable pour la validation des systèmes RF auxquels sont associées ces antennes. Lorsque l’antenne est placée sur le porteur, la structure rayonnante est formée par l’antenne et le porteur. Le diagramme doit être déterminé à grande distance de la source dans la zone de champ lointain. Suivant la fréquence de travail et la taille de la source rayonnante, cette distance peut être grande. Elle est par exemple de l’ordre 85m lorsque l’on cherche à caractériser à 88MHz une source rayonnante de dimension maximale 12m. Actuellement, cette distance de champ lointain, est obtenue lors des essais en vol au cours desquels l’aéronef est à 80km de la station sol relevant le diagramme. Cette méthode de caractérisation n’est pas tenable à long terme, en raison de son coût et des temps de mesure. C’est pourquoi Airbus Helicopter veut mettre en œuvre une mesure au sol mais ce dernier perturbe grandement le rayonnement. La méthode de caractérisation retenue permet d’effectuer les mesures au sol dans un espace réduit et permet de s’affranchir de l’influence du sol. La méthode retenue repose sur la caractérisation en champ proche dans une géométrie cylindrique, associée à une technique de correction de diagramme de rayonnement basée sur la décomposition de modes. La mesure champ proche requiert l’acquisition des données de champ proche sur une surface cylindrique, puis un algorithme de transformation développé en environnent MATLAB effectue le passage en champ lointain. Le champ lointain est décomposé en modes cylindriques, puis un filtrage modal est appliqué pour s’affranchir de l’influence du sol. / Aircraft antennas radiation pattern must be measured before radiofrequency systems deployment. When an antenna is on the aircraft, radiating structure is not only antenna element but it’s the set antenna and aircraft. Radiation pattern have to be determined at great distance from the radiating structure. This distance is located in area called far field area depending on the frequency of operation and the maximal size of the aircraft. For example, to measure an antenna on an aircraft of 12 m of long at 88 MHz; the far field area is at 85m.To get this distance, flight measurement is performed. During flight test, radiation pattern is determined by a ground station which is at 80 km of the aircraft. This method is very expensive and takes much time and causes serious delays on aircraft delivery. For these reasons Airbus Helicopters explores new innovative solution, like as radiation pattern measurement on the ground. The last one disturbs the radiation pattern. The proposed method allows to perform measurement in compact volume and cancel out the ground influence. Proposed solution is based on cylindrical near field measurement, and cylindrical modes decomposition. Near field data are scanned on cylinder surface, then an algorithm developed on MATLAB environment do near field to far field transformation. Cylindrical modes decomposition and modal filtering rid of ground reflections. Proposed solution has been validated numerically through comparison with electromagnetic simulator software results. Antenna measurement range in the laboratory has served to validate experimentally the proposed solution on a prototype in scale size.