G

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Génération et détection dun faisceau
électromagnétique Terahertzet développement de
filtres actifs en bandes submillimétriquesP.Moun
aix, J.C.Delagnes, A.Elfatimy et
E.NguémaCPMOH, Université Bordeaux 1, 351
Cours de la Libération 33405 Talence
cedexTel  33 05 40 00 26 02, Fax    33 05
40 00 69 70p.mounaix_at_cpmoh.u-bordeaux1.fr
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Plan

• Présentation
• Génération dun Rayonnement THz
• Détection
• Applications Filtres Actifs

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Caractérisation mm THz Optique
Terahertz
COLA (CPMOH/CELIA)
IMS
CPMOH
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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
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Génération
Principe de la génération par photocommutation
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Génération
Antennes THz

• THz émetteursmatériau Gallium
  ArsenideTension 530 V
• Popt 5 100 mW

• THz détecteursmatériau Silicon-on-Sapphire
• GaAs BT

_at_ IEMN
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Génération
Génération par émission de surface
Géométrie

• Avec B Mode THz TE et TM

• Sans B

• Simulation monte Carlo 3D , Composante J

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Génération
Principe
9
Génération
Redressement optique
Accord de phase
Longueur de cohérence ZnTe
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Détection
Principe de la détection par photocommutation
11
Détection
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Equipement

• 2 femtosecond TiSa 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, lt50fs.

Spectroscopie THz Imagerie THz
Domaine temporel
Domaine fréquentiel
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Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures introduction Scheme of
transmission spectrum of photonic crystal
Forbidden photonic band
1
Transmission
0
Frequency
Ideal photonic crystal
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Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures introduction Scheme of
transmission spectrum of photonic crystal with
defect
Forbidden photonic band
1
Transmission
0
Frequency
Photonic crystal with a defect
Defect mode
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Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures introduction Scheme of
transmission spectrum of photonic crystal with
defect
Forbidden photonic band
Tunable filter
1
Transmission
Modulator
0
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

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Contrôler la radiation terahertz
Photonic structures introduction Correspondence
of band structure and photonic structure of
photonic crystal
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Contrôler la radiation terahertz
SrTiO3 crystal, 41 µm 18 lt n lt 36 for 300 K gt T gt
100 K
Petr Kuzel Courtesy
SrTiO3 incipient ferroelectrics ? permittivity
is strongly influenced by temperature or electric
field
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Photomagnétisme dans des composés Polymères
Chain compound gt strong cooperativity

• Hysteresis loop at room temperature.
• Photoexcitation at 355 nm.

Fe(NH2)trzBr2
LS situation, the material is pink.
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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 87 244103 (2005)
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Filtre de Bragg 1D
P.Mounaix et al. APPL. PHYS. LETT 89,17. 174105
2006
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Remerciements

• ICMCB, CNRS UPR 9048 Université Bordeaux I, 87
  Avenue du Docteur Schweitzer 33608 Pessac cedex,
  France.
• IMS (MCM), 16 Avenue Pey Berland, 33607 Pessac
  Cedex, France
• Institute of Physics, Academy of Sciences of the
  Czech Republic, Na Slovance 2, 182 21 Prague 8,
  Czech Republic
• CPMOH, UMR CNRS 5798,Université Bordeaux I, 351
  Cours de la Libération33405 Talence cedex, France