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1 - INTRODUCTION

2 - APPROCHE ÉLECTRONIQUE

3 - APPROCHE OPTIQUE

4 - CONCLUSION

| Réf : RE73 v1

Approche optique
Sources et détecteurs aux fréquences térahertz

Auteur(s) : Didier LIPPENS

Date de publication : 10 mai 2007

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RÉSUMÉ

Les applications aux fréquences térahertz connaissent actuellement un développement sans précédent. Traditionnellement réservées à quelques applications très spécifiques notamment la radioastronomie millimétrique et submillimétrique, les technologies térahertz sont amenées à se développer dans un champ plus large d’activités allant des techniques de l’environnement aux biotechnologies. Les techniques térahertz ont fortement évolué ces dernières années, grâce aux micro- et nanotechnologies les rendant plus accessibles aux sens technique et économique.

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ABSTRACT

Terahertz sources and sensors

The applications for terahertz frequencies are experiencing unprecedented development. Traditionally limited to a few highly specific applications such as notably the millimeter and submilimeter radioastronomy, terahertz technologies are to be developed in wider sectors of activities ranging from environmental techniques to biotechnologies. The terahertz techniques have considerably evolved over the last few years thanks to micro and nanotechnologies thus becoming more accessible in the technical and economic sense.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Les applications aux fréquences térahertz connaissent actuellement un développement sans précédent. Traditionnellement réservées à quelques applications très spécifiques notamment la radioastronomie millimétrique et submillimétrique, les technologies térahertz sont amenées à se développer dans un champ plus large d’activités allant des techniques de l’environnement aux biotechnologies. Les techniques térahertz ont fortement évolué ces dernières années, grâce aux micro- et nanotechnologies les rendant plus accessibles aux sens technique et économique.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re73


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3. Approche optique

3.1 Laser à cascade quantique

En optique visible et infrarouge, notamment pour les grandes longueurs d’ondes des télécommunications, le LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) est le composant le plus utilisé. Comme l’indique son acronyme, pour obtenir l’effet laser, il est nécessaire d’obtenir l’émission stimulée des transitions optiques. Pour un laser semi-conducteur, elles se font entre la bande de conduction et de valence. Par conséquent, les électrons et les trous sont impliqués dans ces transitions. Elles peuvent avoir lieu dans un matériau semi-conducteur en volume ou dans des puits quantiques. Si, à présent, on désire étendre ce principe de fonctionnement pour des longueurs d’onde correspondant à l’infrarouge moyen (10 µm) ou lointain (100 µm), on se heurte à la difficulté suivante. Les matériaux semi-conducteurs n’ont pas un gap suffisamment étroit pour correspondre à l’énergie de la transition optique. Face à ce problème, le chercheur a introduit le concept de transition inter-sousbande et non plus interbande comme dans le cas précédent.

L’idée est simple dans son principe. La structuration des matériaux en puits quantiques permet de quantifier l’énergie des électrons. Pour une diode double barrière, nous avons vu (§ 2.1) que l’on peut ainsi mettre à profit le niveau quantique fondamental. Pour des barrières suffisamment élevées, plusieurs niveaux peuvent exister dans une même bande soit de valence, soit de conduction. Une structure également très intéressante consiste à coupler les puits entre eux. En pratique, cela signifie qu’ils sont séparés d’une barrière de potentiel que les électrons peuvent traverser par effet tunnel. Lorsque les deux puits sont parfaitement identiques, ils présentent les mêmes valeurs de niveaux d’énergie qui leur sont propres. En revanche, le couplage par effet tunnel fait que le système quantique, constitué des deux puits, présente deux...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  Journée de l’Observatoire des Micro et Nanotechnologies : Technologie Térahertz à l’institut Curie, octobre 2004.

  • (2) -   *  -  Approche électronique

  • (3) - DUPUIS (O.) -   Technologies et caractérisation hautes fréquences de composants III-V à effet tunnel résonant  -  . Thèse de l’Université de Lille, 19 octobre 1999.

  • (4) - MÉLIQUE (X.) -   Tripleur de fréquence utilisant des diodes varactors à hétérostructures en gamme millimétrique  -  . Thèse de l’Université de Lille, novembre 1999.

  • (5) - PODEVIN (F.) -   Composants Schottky à hétérostructures de semi-conducteurs en technologie InP pour le mélange de fréquence à 560 GHz  -  . Thèse de l’Université de Lille, octobre 2001.

  • (6)...

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