Etudes des matériaux, composants et systèmes dans le domaine térahertz par analogie aux méthodes optiques
Auteur / Autrice : | Cyndie Poulin |
Direction : | Hassan Akhouayri, Myriam Zerrad, Meriam Triki |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Optique, Photonique et traitement d'image |
Date : | Soutenance le 27/11/2018 |
Etablissement(s) : | Ecole centrale de Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut Fresnel (Marseille, France) - Institut FRESNEL / FRESNEL |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Haese-Rolland, Isabelle Sagnes |
Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Boudebs, Dominique Coquillat |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L’objectif de ma thèse est d’étendre les modèles électromagnétiques existants à l’Institut Fresnel pour les fréquences optiques vers le domaine des fréquences térahertz (THz), pour mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu lors d’interaction onde-matière. Cette compréhension permettrait d’améliorer l’analyse des images THz acquises et de mieux définir les configurations des systèmes optiques utilisés. Ce travail est réalisé en comparant les résultats issus de la modélisation avec ceux provenant d’expériences menées par imagerie THz au sein de l’entreprise Terahertz Waves Technologies. Dans le futur, la modélisation pourrait devenir un outil prédictif pour la caractérisation de matériaux dans le domaine THz.Les ondes THz se situent entre l’infrarouge lointain et les micro-ondes dans le spectre électromagnétique allant de 0.01 mm à 3 mm (ou 100 GHz à 30 THz). Ces ondes bénéficient des avantages des ondes optiques et des micro-ondes dépendant des longueurs d’ondes utilisées. L’imagerie THz présente un fort potentiel pour la caractérisation de la matière, car ces ondes peuvent pénétrer beaucoup de matériaux qui sont opaques dans le visible et dans l’infrarouge. La détection de défauts, les délaminations, la présence d’humidité, etc…, sont un exemple des problématiques qui peuvent être investiguées grâce au rayonnement THz.Dans un premier temps, j’ai pu simuler la réponse optique d’échantillons polymères plans homogènes et isotropes avec de bons accords entre le calcul et la mesure. Ces résultats ont permis de réaliser de premières modélisations d’images en adéquation avec l’imagerie THz. L’étude est ensuite élargie aux matériaux anisotropes qui existent dans l’environnement industriel actuel ainsi qu’aux objets de forme cylindrique. Les modèles développés considèrent l’indice de réfraction complexe d’un échantillon et son épaisseur, c’est pourquoi un chapitre est dévolu à la méthode d’estimation de ces paramètres à partir de mesures issues de spectroscopie THz dans le domaine temporel mise en œuvre.