Ce travail de thèse a permis de montrer que la résolution latérale de gravure de lasers proches infrarouges nanosecondes pouvait être réduite en faisant passer le faisceau à travers des microbilles de verre ou des fibres de silice à embouts façonnés de telle manière à générer des jets photoniques. Sur du silicium la taille de gravure peut être réduite d’un facteur 44 comparée à celle d’une gravure directe sans jet photonique. Les densités de puissances atteintes permettent même d’envisager de graver le verre avec ce type de laser malgré sa très faible absorption à ces longueurs d’onde. Pour la première fois nous avons montré la possibilité d’obtenir des jets photoniques en sortie de fibre optique à embout façonné. Nous avons montré leur capacité à graver le silicium à l’échelle du micron et ce avec un laser proche infrarouge nanoseconde. La possible utilisation de fibres optiques est une condition clairement décisive à la réalisation d’un réel procédé laser capable de graver des motifs complexes et de façon répétée. / This work has shown that the lateral resolution etching using near infrared lasers nanoseconds could be reduced by passing the beam through a glass microsphere or a silica fibers with spheroid shape in such a way to generate photonic jets. Etching on silicon size with a glass microsphere can be reduced by a factor of 44 compared to that of a direct etching without photonic jet. Powers reached densities allow even consider burning the glass with this type of laser, despite its very low absorption at these wavelengths. For the first time we have shown the possibility of obtaining photonic jets coming-out of a spheroid-tip of fiber optic. We also have shown the ability to etch silicon at the micron scale using the near infrared nanosecond laser. The possible use of optical fibers is clearly a decisive condition for the realization of a laser capable of etching process real intricate designs and repeatedly.

Le travail de cette thèse est consacré à l’étude et l’optimisation d’un cas particulier de la diffusion des ondes électromagnétiques. Elle porte plus particulièrement sur un phénomène appelé le « jet photonique ou jet électromagnétique (jet EM)». Il s’agit d’un faisceau de lumière étroit et concentré en champ proche avec des caractéristiques physiques remarquables. Dans ce travail, un guide d’onde terminé par un embout de forme particulière est utilisé pour générer le jet photonique. Cette thèse a pour objectif l’étude, la caractérisation expérimentale et l’optimisation de jets photoniques pour des applications dans le domaine optique et hyperfréquences. Une méthode robuste et rapide a été développée pour calculer le champ électromagnétique généré par un objet diélectrique ou en sortie d’un guide d'onde avec un embout de forme particulière. Elle est basée sur la Méthode d'Equation Intégrale aux Frontière (MEIF) qui utilise la seconde identité Green. La caractérisation expérimentale des jets photoniques a été réalisée dans le domaine micro-ondes à des fréquences autour de 30 GHz. La possibilité de générer un jet simple et double en utilisant un guide d’onde à embout a été montrée expérimentalement et théoriquement par la méthode MEIF. Les jets EM simples et doubles ont été utilisés pour la détection d’objets métalliques de taille plus petite que la longueur d’onde et l'imagerie en champ proche à travers des structures optiquement opaques. Une procédure d’optimisation basée sur le couplage entre la MEIF et les algorithmes génétiques a été mise au point afin de générer des jets photoniques avec des caractéristiques a priori bien définie. Des optimisations des jets photoniques générés par un objet diélectrique et en sortie d’un guide d’onde avec embout ont été effectuées pour la micro-gravure laser et l’imagerie HF / The work of this thesis is devoted to the study and optimization of a particular case of the scattering of electromagnetic waves. Particularly, it is about a phenomenon called the "photonic jet or electromagnetic jet (EM jet)". This is a narrow light beam concentrated in near-field with remarkable physical characteristics. In this work, a waveguide terminated by a tip with special form is used to generate the photonic jet. This thesis performs the electromagnetic modeling, the experimental characterization and the optimization of photonic jets for applications in optic and microwave field. A robust and fast method was developed to calculate the electromagnetic field generated by a dielectric object or by a waveguide terminated with a tip. It is based on the boundary integral equation method (BIEM) which uses the second Green identity. Experimental characterization of photonic jets was conducted in the microwave field around 30 GHz. The ability to generate a single and double EM jet using a tipped waveguide has been shown experimentally and theoretically by BEIM method. The single and double EM jets were used for the detection of metal objects with a size smaller than the wavelength and for imaging through opaque structures in near field. An optimization procedure based on the coupling between the BEIM and genetic algorithms has been developed to generate photonic jets with properties well defined. Optimizations of photonic jets generated by a dielectric object and by a tipped waveguide have been realized for laser micro-etching and RF imaging