Etude des mélangeurs à bolomètre à électrons chauds pour application aux récepteurs multi-pixels dans le domaine des ondes submillimétrique

Investigation of hot electron bolometer mixers for submillimeter multi-pixel receiver applications

• Auteur / Autrice : Wei Miao
• Direction : Gérard Beaudin, Sheng-Cai Shi, Yan Delorme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Méthodes instrumentales en astrophysique et leurs applications spatiales
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 6
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Observatoire de Paris (1667-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes millimétriques

Détecteurs de microondes

Mélangeurs hyperfréquences

Résumé

Les bolomètres à électrons chauds (HEB) supraconducteurs sont aujourd'hui les composants les plus sensibles pour la détection cohérente dans le domaine des ondes THz. Ce travail est centré sur l’étude et le développement des mélangeurs de type HEB à refroidissement par phonons dans une configuration quasi-optique permettant l’application multi pixels. D’abord, nous avons étudié un nouveau concept de mélangeur HEB sur membrane comprenant des éléments de couplage en quasi-optique associés à des micro-miroirs. Le comportement du mélangeur HEB sur membrane a été modélisé en utilisant le modèle "hot spot" récemment développé. Les propriétés de couplage du signal incident à cette structure incluant membranes et micro-mirroirs ont été calculées. Certains résultats obtenus par simulation ont été validés par des mesures sur des modèles à l’échelle développés spécifiquement. Nous avons également étudié les propriétés de rayonnement des mélangeurs HEB en quasi-optique utilisant des substrats épais associés à des lentilles. Deux types de configurations ont été étudiées: en mono pixel et en multi pixels. Une approche hybride combinant l’optique géométrique et l’optique physique a été adoptée pour simuler la structure quasi-optique, car une approche électromagnétique globale aurait nécessité des moyens de calcul extrêmement puissants à cause du rapport très élevé entre la dimension de la lentille et la longueur d’onde submillimétrique. Finalement, un modèle de "hot spot" amélioré est présenté. Les prédictions des caractéristiques statiques ainsi que les performances de sensibilité ont été comparées avec les mesures sur un mélangeur en mono pixel et un bon accord a été obtenu