Pôle de caractérisation THz

Caractérisation THz-TDS

La spectroscopie Térahertz dans le domaine temporel (THz-TDS) permet, en une seule mesure en espace libre d’une impulsion électromagnétique picoseconde, de sonder une très large bande fréquentielle, typiquement entre 100 GHz (0.1 THz) et 5 THz avec une résolution spectrale de l’ordre de quelques GHz. Nous disposons de 2 spectromètres de type THz-TDS (Teraview LX et Toptica TeraFlashPro) permettant d’effectuer des mesures en transmission, réflexion, résolues en angle et en polarisation. Ces techniques permettent de mesurer la réponse de dispositifs ou encore les paramètres optiques (indice de réfraction complexe) - diélectriques (permittivité complexe) de matériaux [1].

Figure 1 : A gauche : principe d’une expérience de type THz-TDS en transmission. À droite : indice de réfraction (rouge) et absorption (bleu) d’un mélange d’acide bromo-cinnamique et de PEHD [2].

Figure 2 : A gauche : principe d’une expérience de type THz-TDS résolue en angles. À droite : mesure de la diffraction par un morceau de tissus (laine) via une mesure de THz-TDS en transmission résolue en angle [3].
 

Références:

• L. Duvillaret, F. Garet, J.L. Coutaz, "A Reliable method for extraction of Material Parameters in THz Time-Domain Spectroscopy", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2, pp. 739-746 (1996).
• R. Malek-Rassoul, F. Garet, P. Fromentin, "Differentiation of structurally compounds using terahertz spectroscopy", IRMMW2008 International Conference on Infrared and Millimeterwave – Pasadena – USA (15-19 September 2008)
• Emilie Hérault, Maxence Hofman, F. Garet and Jean-Louis Coutaz, “Observation of terahertz beam diffraction by fabrics”, Opt. Lett., 38, 15, (sept. 2013)

Caractérisation THz-CW

La spectroscopie Térahertz dans le domaine fréquentiel (THz-CW - Continuous waves) permet l’exploration d’un spectre large, typiquement de 50 GHz à près de 3 THz avec une résolution spectrale qui peut atteindre quelques MHz. Nous disposons d’un spectromètre de type THz-CW (Toptica TeraScan 1550) permettant d’effectuer des mesures en transmission et réflexion pour la mesure de la réponse de dispositifs ou encore des paramètres optiques (indice de réfraction complexe) - diélectriques (permittivité complexe) de matériaux.

Figure 3 : Banc de caractérisation THz-CW

Caractérisation Pompe-Optique accordable UV-IR / Sonde THz

Cette technique utilise conjointement une impulsion optique ultra-courte (femtoseconde) pour par exemple exciter un matériau, la dynamique de retour à l’équilibre de cet état sera alors mesuré grâce à l’impulsion Térahertz (THz-TDS). Nous disposons pour cela d’une expérience de type THz-TDS construite sur la base d’un laser femtoseconde amplifié (Coherent LIBRA) associé à un OPA (Amplificateur Optique Paramétrique femtoseconde) qui permet d’exciter un matériau dans une gamme d’énergies/longueurs d’ondes très large, entre 0.48 eV/2.6µm et 4.35 eV/285 nm et de sonder sa dynamique de retour à l’équilibre avec une impulsion THz dont le spectre s’étend typiquement entre 100 GHz et 3 THz.

Figure 3 : A gauche : principe d’une expérience de type pompe optique – sonde THz. A droite : évaluation expérimentale de la vitesse des pièges de surface dans GaAs <110> (points noirs) en fonction de l’énergie de l’impulsion optique femtoseconde de pompe – densité calculée des états de surface (pointillés) [4].
 

Références:

• D. Zhai, E. Hérault, F. Garet, J.-L. Coutaz “Surface-state-related carrier dynamics of GaAs determined by UV-visible pump-probe terahertz spectroscopy “, Applied Physics Letters, Vol.124, Issue 16, https://doi.org/10.1063/5.0198347, DOI: 10.1063/5.0198347.

Lien direct vers le site Web PLATERA