Pr

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FILTRAGE ET DEMULTIPLEXAGE DANS LES CRISTAUX
PHONONIQUES À DEUX DIMENSIONS   Y. Penneca,b, B.
Djafari-Rouhanib, J.O. Vasseurb, A. Khelifc, P.A.
Deymier d  a Laboratoire de Structure et
Propriétés de lEtat Solide, UMR CNRS 8008,
Université de Lille1, 59655 Villeneuve dAscq
Cédex b Laboratoire de Dynamique et Structure des
Matériaux Moléculaires, UMR CNRS 8024, Université
de Lille1, 59655 Villeneuve dAscq Cédex c
Laboratoire de Physique et Métrologie des
Oscillateurs, UPR CNRS 3203, Université de
Franche-Comté,32 Avenue de lObservatoire, 25000
Besançon d Department of Materials Science and
Engineering, University of Arizona, Tucson,
Arizona 85721, USA
INTRODUCTION
Les cristaux phononiques sont les analogues
acoustiques des cristaux photoniques. Ce sont des
matériaux composites constitués dassemblages
périodiques dinclusions dans une matrice. Les
cristaux phononiques peuvent trouver des
applications dans différents domaines, tels que
le contrôle non destructif, limagerie médicale,
les télécommunications, etc. Notre but est
détudier théoriquement la transmission des ondes
acoustiques à travers ce type de matériau
composite. La discrétisation des équations
délasticité se fait par la méthode FDTD. Dans ce
travail, nous nous intéressons plus précisément
au cas dun cristal phononique constitué de
cylindres dacier dans une matrice deau.
A. FILTRE PHONONIQUE
Cylindres pleins ou creux
Objectif constituer un filtre fréquentiel à
bande passante étroite.
Système réseau carré de cylindres creux dACIER
immergés dans de lEAU
Coefficient de transmission selon la direction de
propagation (01)
Variation de la fréquence centrale de la bande
passante étroite - variation du diamètre
intérieur des cylindres - modification de la
nature du fluide à lintérieur des cylindres
creux.
Exemple du mercure (fort contraste avec leau)
Évolution de la fréquence centrale de la bande
passante étroite en fonction du rayon interne des
cylindres creux pour des cylindres remplis deau
et de mercure
a 5 mm Re 2 mm Ri variable
déplacement de la fréquence de la bande passante
étroite 178 KHz ? 168 KHz
Transmission fréquentielle sélective à bande
passante étroite
B. GUIDE PHONONIQUE A DEUX FREQUENCES
Objectif propagation de 2 fréquences dans un
guide
Système alternance dans le guide de 2 cylindres
de nature différente cas du Mercure et de leau
- Guidage et transmission à travers le guide des
deux fréquences caractéristiques du fluide
remplissant le volume intérieur des cylindres
creux (celle liée à leau et celle liée au Hg)
Tracé du champ de déplacement pour les deux
fréquences caractéristiques de 154 kHz (Hg) et de
172 kHz (eau) un cylindre sur deux présente un
champ de déplacement important, conformément à
lalternance des cylindres et à la fréquence
sélectionnée
Courbe de transmission
- Résultats analogues dans le cas dune
alternance de cylindres de rayons intérieurs
différents
Hg
C. APPLICATION AU DEMULTIPLEXAGE
3. Différentes combinaisons à lintérieur du guide
But présentation de trois dispositifs
conduisant à la séparation de deux fréquences
La sélection en fréquence est réalisée par un
dispositif actif. Pour avoir une seule fréquence
en sortie de guide, on remplit les cylindres
creux dun même liquide (ici Mercure ou eau).
Pour obtenir les deux fréquences ou au contraire
aucune dentre elles, nous proposons, pour le
guide, les configurations suivantes
1. Séparation par 2 guides donde parallèles
2. Guide en Y
Sélection de deux fréquences dans un 1er guide en
alternance puis sélection de chacune des
fréquences par séparation en deux branches
2 rangées de cylindres creux de diamètres
intérieurs différents le choix de la fréquence
dépend de la position du détecteur
D. CONCLUSIONS

• Filtre phononique
• Choix de la fréquence par variation du rayon
  intérieur et/ou par modification du contenu du
  cylindre

Démultiplexage Par injection de liquide dans
les cylindres Par séparation à partir de deux
guides parallèles Par séparation à laide dun
embranchement en Y
Guide acoustique Transmission de deux
fréquences à lintérieur du guide Principe du
guide alterné
E. PERSPECTIVES
Démultiplexage cristal phononique comportant
deux guides donde et deux cavités
Diagrammes de transmission (sorties 1 et 2)
1
Zéro de transmission à 172kHz, fréquence du défaut
Le but est dextraire une fréquence à partir dun
signal dentrée large bande (0) et de transférer
le signal extrait dans un second guide (2)
Diagrammes de transmission (sorties 1 et 2) pour
un système formé uniquement des deux guides
Signal dentrée
Transmission
0
1
1
0
dispositif de couplage
2
1
2
Signal transféré
Transmission à 172kHz
2
2