Développement d’un émetteur-récepteur térahertz (THz) ultra-compact pour des applications d’imagerie en réflexion

Résumé

La bande de fréquence entre 0.1 THz et 10 THz nommée térahertz (THz) est une bande de fréquences électromagnétiques situées à la frontière des micro-ondes et les infrarouges. Ces ondes sont devenues un domaine important de recherche et développement industriel depuis plus d’une vingtaine d’années en raison des propriétés uniques de ces ondes pour l’imagerie, la spectroscopie et la communication. Afin de pousser le développement de ces ondes pour des applications industrielles, le développement des sources intenses plus efficaces, des capteurs plus sensibles et des systèmes compacts est nécessaire pour l’intégration de cette technologie. Ce travail vise à développer un nouveau système compacte pour l’imagerie en réflexion de la surface d’un échantillon. Le système développé propose un montage d’un émetteur métallique ultramince sur un détecteur utilisé précédemment pour des applications de microscopie THz. Le système émetteur/détecteur compact proposé permet de réduire la complexité de montage et de mesure pour des échantillons aux surfaces amorphes et opaques aux ondes THz. Le document commence par une revue de la littérature du domaine de recherche des ondes THz. Une revue des techniques de génération et de détection les plus utilisées sont présentées et comparée en termes d’efficacité et d’applications. La revue couvre ensuite les montages et outils nécessaires pour la détection de ces ondes. Finalement, cette section présente l’état de l’art de l’imagerie THz utilisant les différents émetteurs et détecteurs présentés. La seconde section du document présente les méthodes de fabrication et les montages optiques nécessaires pour le développement du système. Les différentes étapes de conception du système sont présentées ainsi que différents tests de génération et de détection du système en comparaison avec des méthodes connues de la littérature. Une section supplémentaire sur le développement d’un système d’électroaimants est présentée pour la modulation de l’émetteur THz du système émetteur/détecteur. Les résultats des différentes expériences et une discussion des résultats sont présentés dans la troisième section du document. Cette section reprend les mêmes étapes que la section précédente pour développer et évaluer le fonctionnement du nouveau système. Une quatrième section est ajoutée, présentant l’article soumis pour publication après le développement du système émetteur/détecteur. Cet article présente deux nouvelles méthodes afin d’optimiser la génération d’un émetteur spintronique THz. Les méthodes présentées reposent sur la relaxation thermique de l’émetteur afin d’augmenter la limite de génération de celui-ci. Finalement, le mémoire se termine par un chapitre de conclusion des résultats des expériences conduits. Une recommandation d’améliorations du système et certaines perspectives de continuités du projet sont également présentées.

Date	15 août 2024
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Blanchard (Directeur(-trice))