Développement de systèmes d’imagerie dans la gamme des fréquences térahertz

Résumé

Les ondes térahertz se situent dans le spectre électromagnétique, entre les rayonnements microondes et infrarouges. De par leurs propriétés intéressantes, elles présentent un intérêt croissant depuis quelques dizaines d’années autant dans le monde de la recherche fondamentale que dans le secteur industriel. De plus, le développement de nombreuses techniques durant ces dernières années pour générer et détecter ces ondes, a ouvert à la porte à de multiples applications. Bon nombre d’entre elles sont basées sur l’acquisition d’images d’objets et repose donc sur l’utilisation de systèmes d’imagerie. Le temps nécessaire à la prise d’une image, la sensibilité de détection ainsi que la résolution spatiale sont des paramètres importants à considérer en imagerie THz. L’objectif principal de ce travail de thèse expérimentale est de développer des systèmes d’imagerie dans la gamme de fréquences térahertz. Ces derniers permettent l’acquisition rapide d’images, avec une sensibilité élevée et une résolution spatiale optimale. Des contributions ont été apportées, de la source de lumière THz utilisée pour illuminer l’objet imagé jusqu’à la technique d’imagerie employée et le traitement des images. Ce manuscrit est structuré entre une mise en contexte détaillé du projet de recherche et une présentation complète des résultats obtenus. Le domaine des ondes térahertz est tout d’abord introduit dans une première partie (voir Introduction). En plus de ses applications, les principales méthodes utilisées pour émettre et détecter ces ondes sont présentées. Les motivations et les objectifs de ce travail y sont également décrits. Ensuite, une seconde partie (voir Chapitre 1) expose l’état de l’art autour des concepts clés évoqués dans ce travail. Par la suite, une troisième partie (voir Chapitre 2 ) présente l’étude qui a été réalisée sur une source THz par redressement optique d’une impulsion laser à ytterbium dans un cristal de tellurure de zinc. Une quatrième partie (voir Chapitre 3) présente une source THz basée sur le redressement optique dans un cristal niobate de lithium grâce à une technique de pompage avec un front d’onde incliné. C’est cette source très performante qui a été utilisée avec les systèmes d’imagerie mis en place dans la suite de ce travail de thèse. Une cinquième partie décrit un système d’imagerie cohérent utilisé dans une configuration en champ proche (voir Chapitre 4). Avec ce dernier, nous avons démontré l’acquisition d’images hyperspectrales avec des résolutions sub-longueur d’onde. Une sixième partie se concentre sur le travail exploratoire mené sur une technique d’imagerie permettant la reconstruction d’images THz avec une résolution spatiale améliorée (voir Chapitre 5). Avec cette dernière, une technique de modulation active d’un faisceau THz a notamment été mise en place. Enfin, une dernière partie présente les perspectives envisagées émanant de ce travail.

Date	11 nov. 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Blanchard (Directeur(-trice))