Spectroscopie THz par photo-mélange d’impulsions à dérive de fréquence sur antennes photo-conductrices

Les ondes térahertz (THz) ont suscité un intérêt scientifique majeur au cours des dernières décennies, apportant de nouvelles possibilités dans de nombreux domaines d’applications en spectroscopie et imagerie non-destructive. Les sources THz restent aujourd’hui limitées en puissance émise. Notamment, les photo-conducteurs présentent une bonne efficacité de conversion optique - THz,mais saturent pour de faibles puissances optiques. De plus, leur intégration dans des systèmes matriciels combinant plusieurs sources THz est limitée en raison du caractère ultra-court des impulsions optiques utilisées pour l’excitation, ce qui implique des puissances optiques crêtes importantes. Les travaux de recherche présentés ici proposent une nouvelle méthode pour l’excitation optique des photo-conducteurs afin d’apporter des solutions à ces limitations. Le processus d’excitation optique par photo-mélange, habituellement utilisé en régime continu, est appliqué ici à des impulsions optiques à dérive de fréquence. Cette dérive de fréquence permet de contrôler la distribution temporelle des fréquences instantanées, et donc de modifier le battement optique qui excite le photo-conducteur. Ce battement définit la fréquence THz générée et peut ainsi être façonné pour obtenir différentes formes d’impulsions THz. Une première configuration est étudiée pour générer une impulsion THz quasi-continue et quasi-monochromatique, semblable au produit d’une onde continue et d’une longue enveloppe temporelle. Une seconde configuration résulte en une impulsion THz également de longue durée, mais cette fois à spectre large. Cette dernière est caractérisée par une distribution de ses fréquences instantanées, ce qui peut être comparé à une dérive de fréquence THz. L’utilisation de processus d’excitation devrait permettre, à terme, de repousser les limites d’intégration des photo-conducteurs, pour ainsi atteindre de plus grandes puissances d’émission THz.