Le prix du meilleur papier attribué aux chercheurs de l’ISAE-SUPAERO aux Journées Nationales Microondes 2019 (JNM)

Ces journées ont réuni près de 600 chercheurs universitaires et industriels travaillant dans le domaine de l’électromagnétisme microonde. Leurs domaines d’études s’étendent des matériaux aux antennes, en passant par les composants et les circuits, jusqu’aux systèmes de communication et radars. Près de 300 papiers étaient présentés.

Le comité scientifique a attribué le prix du meilleur papier de la conférence à : « Utilisation de la résonance plasmonique de surface d’une décharge plasma pour la conception d’antennes miniatures accordables » par Vincent Laquerbe (ISAE-SUPAERO), Adrien Laffont (ISAE-SUPAERO), Romain Pascaud (ISAE-SUPAERO), Thierry Callegari (LAPLACE), Laurent Liard (LAPLACE) et Olivier Pascal (LAPLACE).

Cet article présente un concept original d’antenne reposant sur l’utilisation d’une décharge plasma. L’antenne obtenue possède de nombreuses caractéristiques intéressantes. Elle est compacte, efficace, reconfigurable en fréquence et furtive. Qualités rendues possible par la mise en œuvre aux fréquences microondes d’un effet bien connu dans le domaine de l’optique : la résonance plasmonique de surface.

La plasmonique est une discipline étudiant le comportement des métaux dans le domaine de l’optique. A ces très hautes fréquences, la pulsation des ondes électromagnétiques est proche de la pulsation plasma des métaux comme l’or, l’argent ou le cuivre. Il est alors possible d’exciter dans ces matériaux des oscillations de densité de charge communément appelées plasmons. Ces effets, connus depuis longtemps, sont notamment à l’origine de la couleur des vitraux ou de certaines céramiques antiques. Ces plasmons sont aujourd’hui analysés dans le domaine de la nanophotonique, étude de la lumière et de ses interactions avec la matière à des échelles nanométriques, avec plusieurs innovations notables comme le développement de panneaux solaires plus efficaces ou de la future génération de disques durs (HAMR).

Aux fréquences microondes, les interactions entre les métaux et les ondes électromagnétiques sont d’une toute autre nature. De par la forte densité électronique des métaux, les phénomènes de conduction électrique sont prépondérants, et les phénomènes plasmoniques quasi-inexistants. L’originalité de l’approche des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO et de LAPLACE consiste à considérer des plasmas à la place des métaux.

En effet, la densité électronique d’un plasma étant plus faible de plusieurs ordres de grandeur, l’excitation de plasmons aux fréquences microondes devient possible. On peut donc envisager de nouvelles perspectives dans le développement d’antennes et circuits microondes en exploitant une plasmonique « microonde gazeuse ».

Ces recherches, soutenues par la Direction Générale de l’Armement (DGA) et l’Agence d’Innovation de la Défense (AID), auront des applications sur de nouveaux types d’antennes durcies utilisées dans le domaine des radars et des télécommunications.

L’ISAE-SUPAERO et le LAPLACE continuent de travailler activement au développement de cette discipline scientifique avec le soutien de la DGA, de la Région Occitanie/Pyrénées-Méditerranée et du Centre d’Études de Gramat (46) rattaché au Commissariat à l’Énergie Atomique (CEA/CEG).

¹Département Electronique, Optronique et Signal (DEOS) – ISAE-SUPAERO
²Laboratoire plasma et conversion d’énergie – UMR 5213 LAPLACE