PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
1.4 . SOURCES THz
souvent un système à base de Niobium (Nb-Al-oxide-Nb) est utilisé. La
température critique est de 9.3 K ce qui correspond à une fréquence
maximale d’utilisation d’environ 1.35 THz. D’autre matériaux comme le
niobium-nitrure (Tc = 16 K), où les supras à haute température critique du
type YBaCuO (Tc > 90 K) ont des fréquences limites d’utilisation plus élevées,
toutefois la qualité des jonctions tunnels doit encore être améliorée.
Ces dernières années, le bolomètre à électron chaud (HEB, Hot Electron
Bolometer) est apparu comme une alternative au détecteurs THz SIS.
Ils consistent en un micro pont de supra-conducteur (Niobium, ou YBa-
CuO) qui a une réponse thermique à la radiation THz. Ces HEBs peuvent
avoir une réponse très rapide (jusqu’au GHz).
Il existe une autre famille de détecteur THz : les détecteurs directs.
Ceux-ci tendent à remplacer les systèmes hétérodynes pour les applications
ne nécessitant pas une très forte résolution spectrale. On peut citer
par exemple, les diodes Schottky en GaAs de taille réduite, des bolomètres
fonctionnant sur une absorption directe du rayonnement THz qui induit un
changement de résistivité, les microbolomètres, les cellules de Golay, qui
comportent une chambre remplie d’un gaz et qui détecte la variation de
volume grâce à un miroir mobile.
Les détecteurs refroidis prennent différentes formes, les plus courants
commercialement sont les bolomètre silicium, germanium ou InSb, qui
sont refroidis à l’hélium liquide.
On peut aussi citer certains détecteurs infrarouge qui ont une réponse
dans le THz par exemple les pyroélectriques ou les détecteurs germanium
dopé au gallium et stressés mécaniquement.
Plus de détails sur les détecteurs THz peuvent être trouvés dans l’article
de revue de P. H. Siegel [14], et les références associées.
Durant cette thèse nous avons utilisé trois détecteurs différents, un bolomètre
Si refroidi à l’hélium liquide, une cellule de Golay, et un DTGS
Far-IR (cf table 1.2).
1.4 Sources THz
Nous allons maintenant résumer les différentes sources THz, leurs
puissances en fonction de la fréquence sont représentées dans la figure
1.6.
1.4.1 Le “Gap” THz
On définit souvent le THz comme étant le “Gap” THz. Cette notion de
“Gap” provient du fait qu’il n’y a pas vraiment de sources disponibles dans
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