Génération et détection d’un faisceau électromagnétique Terahertz et développement de filtres actifs en bandes submillimétriques P.Mounaix, J.C.Delagnes,

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1 Génération et détection d’un faisceau électromagnétique Terahertz et développement de filtres actifs en bandes submillimétriques P.Mounaix, J.C.Delagnes, A.Elfatimy et E.Nguéma CPMOH, Université Bordeaux 1, 351 Cours de la Libération Talence cedex Tel :  , Fax :  

2 Plan Présentation Génération d’un Rayonnement THz Détection
Applications : Filtres Actifs GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

3 Caractérisation mm – THz – Optique …
Terahertz IMS CPMOH COLA (CPMOH/CELIA) GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

4 Technologies THz utilisant des Semiconducteurs
Génération Technologies THz utilisant des Semiconducteurs Génération directe Electronique : - Diodes (Gunn, Impatt, RTD) - Transistors (HBT, HEMT) Optique : - Lasers moléculaires, p-Germanium - Laser à cascade quantique Génération indirecte Electronique: - Multiplication de fréquences Composant non linéaire (diode Schottky, HBV) Optique: Mélange de fréquences Photocommutateur Mixte Optique-Electronique GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

5 Génération Principe de la génération par photocommutation
GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

6 THz émetteurs: matériau: Gallium Arsenide Tension 5~30 V
Génération Antennes: THz THz émetteurs: matériau: Gallium Arsenide Tension 5~30 V Popt =5 ~100 mW THz détecteurs: matériau: Silicon-on-Sapphire GaAs BT @ IEMN GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

7 Simulation monte Carlo 3D , Composante J
Génération Génération par émission de surface Géométrie Avec B : Mode THz TE et TM Sans B Simulation monte Carlo 3D , Composante J GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

8 Génération Principe GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

9 Génération Redressement optique Longueur de cohérence ZnTe
Accord de phase Longueur de cohérence ZnTe GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

10 Détection Principe de la détection par photocommutation
GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

11 Détection GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

12 Equipement 2 femtosecond Ti:Sa laser pumped by a solid-state diode-pumped laser; a cryostat with THz windows 1 THz-TDS set up under controlled atmosphere; 1 second adjustable THz-TDS set up; a far-infrared bolometer Soon :Optical pump THz probe experiment , Amplified Source , 2.5mJ, <50fs. Spectroscopie THz Imagerie THz Domaine temporel Domaine fréquentiel GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

13 Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures – introduction Scheme of transmission spectrum of photonic crystal Forbidden photonic band 1 Transmission Frequency “Ideal” photonic crystal GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

14 Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures – introduction Scheme of transmission spectrum of photonic crystal with defect Forbidden photonic band 1 Transmission Frequency Photonic crystal with a defect Defect mode GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

15 Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures – introduction Scheme of transmission spectrum of photonic crystal with defect Forbidden photonic band Tunable filter 1 Transmission Modulator Frequency Photonic crystal with modified defect Defect mode Essential points: Possibility to control the dielectric properties of the defect by external parameters (temperature, electric field, illumination, ...) Localization of the electromagnetic field in the vicinity of the defect → enhancement of interaction with the defect GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

16 Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures – introduction Correspondence of band structure and photonic structure of photonic crystal GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

17 Contrôler la radiation terahertz
Tunable filter for terahertz radiation Quartz, 230 µm (n ~ 2.1) CeO2 ceramics, 100 µm (n ~ 4.8) Defect (resonator) Photonic crystal (Bragg mirror)  = 10 mm SrTiO3 crystal, 41 µm 18 < n < 36 for 300 K > T > 100 K Petr Kuzel Courtesy SrTiO3: incipient ferroelectrics → permittivity is strongly influenced by temperature or electric field GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

18 Photomagnétisme dans des composés Polymères
Chain compound => strong cooperativity Hysteresis loop at room temperature. Photoexcitation at 355 nm. [Fe(NH2)trz]Br2 LS situation, the material is pink. GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

19 Résultats  Observe a positive or negative temporal phase
shift when the sample is warmed or cooled, respectively. Precisely characterization of empty quartz cell Data extraction Strong absorption above 600 GHz Dn ~ 0.09 corresponds to Dn/n ~ 6% index variation n = ~1.57 Appl.Phys.Lett. Mounaix et al (2005) GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

20 Filtre de Bragg 1D P.Mounaix et al.
APPL. PHYS. LETT 89, GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007

21 Remerciements ………… ICMCB, CNRS UPR 9048 – Université Bordeaux I, 87 Avenue du Docteur Schweitzer Pessac cedex, France. IMS (MCM), 16 Avenue Pey Berland, Pessac Cedex, France Institute of Physics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Na Slovance 2, Prague 8, Czech Republic CPMOH, UMR CNRS 5798,Université Bordeaux I, 351 Cours de la Libération33405 Talence cedex, France GDR Ondes, Pessac, Novembre 2007