Les applications de l'ingénierie térahertz Les domaines de la science et de l'ingénierie térahertz connaissent des progrès rapides. Les applications pratiques ont été limitées jusqu'à présent par des problèmes liés au développement de sources de rayonnement pratiques. Énergie © Shutterstock L'intérêt croissant observé récemment pour les technologies THz (de longueur d'ondes inférieures au millimètre) a commencé avec le développement d'un émetteur THz à impulsions (à cycle simple) – le commutateur à semi-conducteur photoconducteur – et le développement ultérieur d'une spectroscopie de domaine temporel THz (TDS). Depuis, des progrès considérables ont été réalisés dans l'utilisation de la TDS THz pour une large gamme d'études en imagerie et spectroscopie. Les progrès récents des systèmes à ondes guidées, à la fois via structures autoportantes et sur puce, ont étendu le domaine. L'objectif du projet NOTES (New opportunities in terahertz engineering and science) était de développer des technologies basées sur les lasers à cascade quantique (LCQ) de fréquence THz et des systèmes à ondes guidées, ainsi que d'étudier la physique aux fréquences THz/à l'échelle de temps de la picoseconde des systèmes électroniques semi-conducteurs de faible dimension. La réponse haute fréquence de l'électronique à la nano-échelle est essentielle pour l'industrie de la microélectronique et présente également un intérêt scientifique fondamental. Les LCQ ont le potentiel de transformer la technologie THz, mais les limitations actuelles portent sur la quantité de rayonnement qui peut être couplée en sortie du dispositif et sur la qualité du profil de faisceau. Le projet a étudié un certain nombre de méthodologies pour créer des surfaces à faible divergence et émission latérale, en particulier en gravant un motif complexe (un cristal photonique) dans un LCQ. Les LCQ THz ont également été utilisés comme amplificateurs optiques, dans lesquels les impulsions faibles des rayonnements THz émis par les commutateurs à photoconduction étaient amplifiées. Des LCQ réglables peuvent être utiles pour de nombreuses applications. Un certain nombre de techniques d'imagerie et de spectroscopie par LCQ ont été étudiées, la plus notable étant un nouveau programme permettant d'utiliser un dispositif de LCQ à la fois pour la génération et la détection des rayonnements THz, avec une grande sensibilité, un temps de réponse très rapide et une conception simple et compacte. Pour mieux comprendre la conductivité dynamique haute fréquence des systèmes d'électrons à faible dimension, l'équipe a construit un système de transmission THz-TDS. Ce système était capable de mesurer simultanément les composants de polarisation orthogonale d'un signal se propageant dans l'espace libre et d'extraire les composants de tenseur de conductivité d'un système d'électrons 2D (2DES). À l'aide d'un 2DES structuré avec un guide d'ondes coplanaire, l'influence des potentiels d'impureté de courte et longue portée sur la réponse haute fréquence du 2DES (jusqu'à 20 GHz) a été établie et interprétée dans le contexte des modèles théoriques de la magnétoconductivité. Mots‑clés Ingénierie térahertz, spectroscopie de domaine temporel, systèmes à ondes guidées, lasers à cascade quantiques, magnéto-conductivité
