Intensity based multispectral terahertz polarimetric imaging using frequency-selective surfaces

Résumé

Les technologies térahertz (THz) offrent des capacités uniques pour le contrôle non destructif, la caractérisation des matériaux et l’imagerie ; toutefois, leur adoption à grande échelle demeure limitée par la taille, le coût et la complexité des systèmes spectroscopiques et polarimétriques conventionnels. Cette thèse aborde ces défis en étudiant des surfaces sélectives en fréquence térahertz (FSS) reconfigurables et leur intégration dans des systèmes polarimétriques THz compacts basés sur la mesure d’intensité, avec un accent particulier sur des procédés de fabrication évolutifs et des architectures système pratiques. À la suite d’une revue de littérature exhaustive couvrant les techniques de génération et de détection THz, les concepts de FSS reconfigurables, ainsi que la spectroscopie et l’imagerie polarimétriques THz, les contributions principales portent sur le développement de différentes techniques de reconfigurabilité appliquées à des FSS THz imprimées. Des réponses spectrales accordables sont démontrées à l’aide de structures inductives métalliques de type damier et de configurations de FSS basées sur des motifs de Moiré, où la reconfigurabilité est obtenue respectivement par translation latérale et par rotation relative de couches empilées. Ces approches permettent un accord spectral compact et mécaniquement simple, sans recours à des matériaux actifs ni à des schémas de polarisation complexes. Les conceptions de FSS autoportantes sensibles à la polarisation sont ensuite étudiées pour permettre une modulation dépendante de la polarisation et sélective en fréquence dans le régime térahertz. Des géométries de FSS symétriques et asymétriques, fabriquées à l’aide de techniques de découpe laser, présentent des caractéristiques de transmission dépendantes de la polarisation distinctes, permettant leur utilisation comme polariseurs sélectifs en fréquence et comme filtres passe-bande accordables. À partir de ces composants, un système compact d’imagerie polarimétrique THz multispectrale, reposant exclusivement sur des mesures d’intensité, est développé à l’aide d’un détecteur à diode Schottky, et les résultats expérimentaux suivent étroitement les résultats de simulation attendus. En acquérant des images d’intensité pour plusieurs orientations de l’analyseur et à des fréquences discrètes, le système permet l’extraction directe de paramètres polarimétriques tels que les paramètres de Stokes (S0, S1, S2), ainsi que le degré et l’angle de polarisation linéaire, sans détection sensible à la phase ni recours à des lignes à retard mécaniques. Le système est validé par imagerie polarimétrique d’échantillons anisotropes, démontrant un contraste de polarisation élevé et une robustesse pratique. Des études supplémentaires présentées dans les annexes étendent la portée de la thèse à un spectromètre polarimétrique térahertz compact basé sur la technologie CMOS, doté d’une sensibilité intrinsèque à la polarisation, ainsi qu’à une approche simplifiée basée sur un détecteur pyroélectrique pour la caractérisation des matériaux biréfringents. Collectivement, ces travaux font progresser les technologies de surfaces sélectives en fréquence térahertz reconfigurables (FSS) et les systèmes polarimétriques compacts, contribuant au développement de plateformes de détection et d’imagerie térahertz évolutives, robustes et adaptées aux applications industrielles.

Date	21 mai 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Blanchard (Directeur(-trice))