Les structures planaires de grandes tailles sont de plus en plus utilisées dans les applications des satellites et des radars. Deux grands types de ces structures à savoir les FSS et les Reflectarrays sont particulièrement les plus intéressants dans les domaines de la conception RF. Mais en raison de leur grande taille et de la complexité des cellules élémentaires, l‘analyse complète de ces structures nécessite énormément de mémoire et des temps de calcul excessif. Par conséquent, les techniques classiques basées sur maillage linéaire soit ne parviennent pas à simuler de telles structures soit, exiger des ressources non disponibles à un concepteur d'antenne. Une technique appelée « technique par changement d'échelle » tente de résoudre ce problème par partitionnement de la géométrie du réseau par de nombreux domaines imbriqués définis à différents niveaux d'échelle du réseau. Le multi-pôle par changement d'échelle, appelé « Scale changing Network (SCN) », modélise le couplage électromagnétique entre deux échelles successives, en résolvant une formulation intégral des équations de Maxwell par une technique basée sur la méthode des moments. La cascade de ces multi-pôles par changement d'échelle, permet le calcul de la matrice d'impédance de surface de la structure complète qui peut à son tour être utilisées pour calculer la diffraction en champ lointain. Comme le calcul des multi-pôles par changement d'échelle est mutuellement indépendant, les temps d'exécution peuvent être réduits de manière significative en parallélisant le calcul. Par ailleurs, la modification de la géométrie de la structure à une échelle donnée nécessite seulement le calcul de deux multi-pôles par changement d'échelle et ne requiert pas la simulation de toute la structure. Cette caractéristique fait de la SCT un outil de conception et d'optimisation très puissant. Des structures planaires uniformes et non uniformes excité par un cornet ont étés modélisés avec succès, avec des temps de calcul délais intéressants, employant les ressources normales de l'ordinateur. / Large sized planar structures are increasingly being employed in satellite and radar applications. Two major kinds of such structures i.e. FSS and Reflectarrays are particularly the hottest domains of RF design. But due to their large electrical size and complex cellular patterns, full-wave analysis of these structures require enormous amount of memory and processing requirements. Therefore conventional techniques based on linear meshing either fail to simulate such structures or require resources not available to a common antenna designer. An indigenous technique called Scale-changing Technique addresses this problem by partitioning the cellular array geometry in numerous nested domains defined at different scale-levels in the array plane. Multi-modal networks, called Scale-changing Networks (SCN), are then computed to model the electromagnetic interaction between any two successive partitions by Method of Moments based integral equation technique. The cascade of these networks allows the computation of the equivalent surface impedance matrix of the complete array which in turn can be utilized to compute far-field scattering patterns. Since the computation of scale-changing networks is mutually independent, execution times can be reduced significantly by using multiple processing units. Moreover any single change in the cellular geometry would require the recalculation of only two SCNs and not the entire structure. This feature makes the SCT a very powerful design and optimization tool. Full-wave analysis of both uniform and nonuniform planar structures has successfully been performed under horn antenna excitation in reasonable amount of time employing normal PC resources.

Les structures optiques diffractives sous forme d’hologramme de sécurité sont largement employées contre la falsification et la contrefaçon.Elles sont présentent sur les billets de banque, les documents de voyage et d’identité, etc. Leurs techniques de fabrication sont de plus en plus accessibles, augmentant les risques de fraudes et la concurrence sur le marché des hologrammes de sécurité. Pour endiguer les fraudes et gagner des parts de marché, il faut innover. Ces travaux de thèse de doctorat s’articulent autour du développement de structures optiques diffractives multiéchelles innovantes. Ces structures diffractives multiéchelles sont la combinaison de structures diffractives microscopiques permettant la mise en forme de la lumière incidente avecdes structures nanoscopiques qui permettent la création d’effets colorés. Ces travaux accordent une grande place au développement de la technique de photolithographie multiniveaux par écriture directe massivement parallèle. Ils abordent également le développement d’un modèle hybride permettant de simuler physiquement le comportement des structures diffractives (notamment de nos structures multiéchelles) en temps réel. Ce rendu en temps réel est possible grâce à l’utilisation du processeur graphique (GPU) au travers d’OpenGL et des programmes Shader, ainsi qu’avec l’utilisation de données précalculées. Le développement de ces structures multiéchelles permet la création et la commercialisation de nombreux nouveaux effets visuels, ce qui participe aux doubles objectifs de contrer les fraudes et de gagner en part de marché. / Diffractive optical structures on the fon of security holograms are widely used against forgery and counterfeiting. They are present on banknotes, travel and identity documents, etc. Their manufacturing techniques are becoming more and more accessible, increasing the risk of fraud and competition in the security hologram market. To stem fraud and gain marketshare, hologram procedures must innovate continously. This Ph.d focuses on the developmentof innovative multi-scale diffractive optical structures. These multi-scale diffractive structures result from combination of microscopic diffractive structures that shape the incident light and nanoscopic structures that generate colored effects. This work places emphasis on the development of the massively parallel-direct-write greyscale photolithography fabrication process. We also discuss the development of an hybrid model for physically simulating the behaviour of diffractive structures (especially our multiscale structures) in real time. This real time rendering is possible thanks to the use of the graphical processor unit (GPU) through OpenGL and Shader programs, as well as the use of precomputed data. The development of these multiscale structures has led to the creation and commercialisation of many new visual effects and contributed to the dual objectives of counter fraud and gain market share.