Thèse soutenue

Métasurfaces photo-générées à fréquence térahertz
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Eduardo Antonio Alvear Cabezon
Direction : Emmanuel CentenoThierry TaliercioRafik Smaali
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique, Milieux denses et Matériaux
Date : Soutenance le 23/09/2019
Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme)
Jury : Président / Présidente : Dominique Coquillat
Rapporteurs / Rapporteuses : Aloyse Degiron, Christelle Monat

Mots clés

FR  |  
EN

Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

FR  |  
EN

Le domaine térahertz (THz) du spectre électromagnétique suscite un intérêt majeur au niveau scientifique et industriel puisqu’il concerne de nombreux domaines allant des télécommunications à la santé en passant par la sécurité. Ces dernières années, d’importants progrès ont été réalisés dans la conception de sources THz. Toutefois, la demande en composants optiques capables d’adresser une large gamme spectrale (0.5-3THz) avec des réponses optiques rapides et contrastées demeure importante. Parmi les solutions envisagées, des structures artificielles appelées métasurfaces ont permis de contrôler les signaux THz. Un contrôle dynamique en temps réel a en particulier été démontré avec des métasurfaces photogénérées dans une couche de semiconducteur. Toutefois, de nombreuses limites restent encore à lever en termes d’augmentation de la fréquence de modulation ou de la diminution de l’énergie de pompe laser nécessaire à la photo-génération. C’est dans ce contexte que l’axe Photon de l’Institut Pascal a mené des recherches théoriques sur les métasurfaces photo-générées pour le contrôle des ondes THz. Ces travaux ont été menés en collaboration avec l’Institut d’Électronique et des Système (IES) de Montpellier. Dans ce travail, nous avons étudié théoriquement et expérimentalement les propriétés électromagnétiques THz d'une couche d'arséniure d'indium (InAs) non dopées dont la permittivité est optiquement modifiée par un processus de photo-génération. La modulation de la permittivité est calculée en résolvant l'équation ambipolaire pour les porteurs libres. Ces travaux révélé l'impact crucial de la diffusion des photoporteurs pour la réalisation de métasurfaces optimales pour le contrôle des ondes THz. Les résultats de l'expérience ont démontré que l'InAs est un semiconducteur prometteur pour fabriquer des composants THz rapides et efficaces. Nous avons pu mettre en évidence une modulation élevée de la transmission THz de 0.75 à 3 THz à une irradiance de pompe très faible dans le régime continue. Nous avons également démontré un taux de modulation de la transmission THz à grande vitesse jusqu'à MHz avec une pompe modulée.