Présentation

Article

1 - CONTEXTE

2 - SOURCES TÉRAHERTZ

3 - SPECTROSCOPIE À L'ÉQUILIBRE

4 - SPECTROSCOPIE RÉSOLUE EN TEMPS HORS ÉQUILIBRE

5 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : RE144 v1

Spectroscopie résolue en temps hors équilibre
Spectroscopie térahertz

Auteur(s) : Jean-Christophe DELAGNES, Patrick MOUNAIX

Relu et validé le 18 févr. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

La spectroscopie impulsionnelle apporte une quantité d'informations considérables sur les systèmes physico-chimiques : indice de réfraction, absorption, temps de relaxation. S'agissant de la spectroscopie aux longueurs d'ondes térahertz (1 THz = 1012 Hz), il est possible de mesurer directement le champ électrique de l'impulsion et donc son spectre en amplitude et en phase. Ainsi, la réponse diélectrique complète peut en être extraite. À relativement court terme, en combinant imagerie et spectroscopie large bande, les ondes térahertz pourraient trouver des applications innovantes. Cet article réalise un état de l'art de différentes techniques de spectroscopie térahertz.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Terahertz spectroscopy

Terahertz impulse spectroscopy provides a considerable amount of information on physico-chemical systems: refractive index, absorption, relaxation time. Concerning the terahertz wavelength spectroscopy (THz = 1012 Hz 1), it is possible to measure directly the electric field of the pulse and therefore its spectrum in amplitude and phase. The full dielectric response can thus be extracted. In the relative short term, by combining imaging and broadband spectroscopy, terahertz waves could be used for innovative applications. This article reviews various state-of-the-art terahertz spectroscopy techniques.

Auteur(s)

  • Jean-Christophe DELAGNES : Maître de Conférences au Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CPMOH UMR 5798) à Talence (33).

  • Patrick MOUNAIX : Chargé de Recherche CNRS au Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CPMOH UMR 5798) à Talence (33).

INTRODUCTION

Résumé : La spectroscopie impulsionnelle apporte une quantité d'informations considérable sur les sytèmes physico-chimiques : indice de réfraction, absorption, temps de relaxation. S'agissant de la spectroscopie aux longueurs d'ondes térahertz (1 THz = 1012 Hz), il est possible de mesurer directement le champ électrique de l'impulsion et donc son spectre en amplitude et en phase. On peut extraire ainsi la réponse diélectrique complète. À relativement court terme, en combinant imagerie et spectroscopie large bande, les ondes térahertz pourraient ainsi trouver des applications innovantes.

Abstract: Time domain and Time dependent spectroscopy are powerful tools for physical and chemical analysis. It gives access to numerous information such as refractive index, absorption, relaxation time. In the terahertz range (1 THz = 1012 Hz), the spectroscopy has a key advantage since it is possible to directly measure the electric field of the pulse, and thus the spectrum in amplitude and phase. In relatively short term, by combining gimaging and broadband spectroscopy, the terahertz waves could find innovative applications...

Mots-clés : Térahertz, Spectroscopie, Pompe-Sonde, Femtoseconde Picoseconde, Réponse transitoire

Keywords: Terahertz, Spectroscopy, Pump-Probe, Femtosecond Picosecond, Transient response

Fiche de synthèse

Domaine : Techniques d'analyse et spectroscopie

Degré de diffusion de la technologie : Émergence / Croissance / Maturité

Technologies impliquées : Optique, électronique, optronique, traitement du signal

Domaines d'application : Biologie, environnement, sécurité

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : Pôle de compétitivité Route des Lasers™ (Aquitaine)

Centres de compétence : Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne CPMOH (CNRS), Centre technologique Alphanov, ARMIR (Association pour le Rayonnement, les Mesures et l'Imagerie Rapide), qui comprend un club « Téranaute » formé par une dizaine de laboratoires universitaires, grands organismes et industriels travaillant dans le domaine des ondes térahertz. GDR Européen TERAHERTZ « Détecteurs et Émetteurs de Radiations Térahertz à Semi-conducteurs » (GDR CNRS 2897). Ce GDR fédère les collaborations entre une vingtaine de laboratoires européens travaillant dans le domaine des composants à semi-conducteurs pour la technologie des ondes THz.

Exemples d'acteurs dans le monde : Nikon, Picometrix, Toptica Photonics, GigaOptics

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re144


Cet article fait partie de l’offre

Contrôle non destructif

(52 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

4. Spectroscopie résolue en temps hors équilibre

La spectroscopie à l'équilibre que nous avons décrite précédemment ouvre la voie à de nombreuses applications importantes. À titre d'exemple, il existe un dispositif capable de discriminer la nature (composition, épaisseur) de comprimés pharmaceutiques et directement intégrable sur une chaîne de production.

Cependant, dans de nombreux cas, l'étude de l'aspect dynamique des processus est soit plus commode pour donner une lecture ou une représentation du phénomène considéré, soit tout simplement nécessaire lorsque la fugacité des objets étudiés conduit à se placer à des échelles de temps très courtes (< ns-ps). Ainsi, pour illustrer le premier cas, si on considère deux résonances très proches, on doit disposer dans le domaine spectral d'une résolution suffisante pour pouvoir séparer ces deux composantes. Mais dans le domaine temporel, on peut de manière équivalente mesurer le battement de ces deux composantes et ainsi extraire la même quantité d'information : l'approche temporelle permet de s'affranchir de la limite de résolution. Dans le second cas, les objets étudiés peuvent être des porteurs à durée de vie et/ou temps de cohérence ultracourts, des modes de vibrations impliqués ou non dans des changements de phase, des espèces chimiques transitoires, etc.

Nous allons décrire maintenant le principe de base de la spectroscopie pompe optique-sonde THz (POST) qui permet d'accéder à de tels phénomènes que nous illustrerons ensuite avec quelques exemples.

4.1 Principes de base de la spectroscopie pompe optique – sonde THz

Afin de bien comprendre les principes et l'apport de la spectroscopie pompe optique – sonde THz, il convient de rappeler les principes des autres méthodes de spectroscopie (optique). Il existe en effet différentes façons d'étudier les propriétés des molécules. La spectroscopie la plus simple mais néanmoins fondamentale est la spectroscopie d'absorption. Comme nous l'avons examiné précédemment, il s'agit de mesurer les variations de lumière transmise par l'échantillon ; le spectre d'absorption nous montre alors comment certaines fréquences correspondant à des modes propres sont absorbées. Ces spectres sont linéaires (proportionnels à l'excitation) et ne dépendent que d'une seule fréquence (1D) car ils résultent d'une interaction en champ faible avec la lumière incidente. La spectroscopie d'absorption qui ne donne accès...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Contrôle non destructif

(52 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Spectroscopie résolue en temps hors équilibre
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AUSTON (DH) -   *  -  Appl. Phys. Lett, 713, 1983

  • (2) - EISELE (H.) -   Active two terminal devices for terahertz power generation bymultiplication, Terahertz sources and systems.  -  Nato sci. series, Kluwers Acad. Publi., pp. 69-86, (2001)

  • (3) - FAIST (J.), CAPASSO (F.), SIVCO (D. L.), SIRTORI C. , HUTCHINSON A.L., and. CHO. (Y.A.) -   *  -  Science 22 Vol. 264. no. 5158, pp. 553 (avril 1994).

  • (4) - DUVILLARET (L.), GARET (F.), ROUX (J.-F.), COUTAZ (J.-L.) -   Analytical modelling and optimization of terahertz time-domain spectroscopy experiments using photoswitches as antennae  -  I. EEE J. Sel. Topics in Quant. Electron. 7, 615-623 (2001).

  • (5) - DANTEN (Y.), BESNARD (M.), DELAGNES (J.C.) and MOUNAIX (P.) -   Far infrared absorption and terahertz time domain spectroscopy of liquid CS2 : experiments and molecular dynamics simulation.  -  APL 92 214102 (2008).

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Sites internet

http://www.armir.fr : Téranaute

http://www.alphanov.fr : Imagerie térahertz

Le site de Pr. P. Kuzel : http://www.fzu.cz/departments/dielectrics/groups/lts/

Le site du Pr. D. Mittelman : http://www-ece.rice.edu/~daniel/Mittleman. html

Ainsi que la page du site précédent http://www-ece.rice.edu/~daniel/groups. html qui contient les liens vers de très nombreux groupes de recherche THz

HAUT DE PAGE

2 Annuaire

La spin-off « Zomega Terahertz Corporation » http://www.zomega-terahertz.com/index.html issue des recherches conduites par le Dr. X.-C. Zhang.

http://www.teraview.com/terahertz/id/22

http://www.gigaoptics.de/

http://www.toptica.com/page/applications_terahertz_thz_imaging. php

http://www.picometrix.com/pico_products/terahertz_tr4000.asp

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Contrôle non destructif

(52 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS