Métamatériaux térahertz en régime linéaire et non linéaire

par Michel-François Foulon

Thèse de doctorat en Microondes et microtechnologies

Sous la direction de Didier Lippens.

Soutenue le 20-11-2008

à Lille 1 .


  • Résumé

    Des circuits dits métamatériaux sont étudiés théoriquement et caractérisés à des fréquences de l'ordre de la centaine de gigaHertz. Des méthodes de caractérisation fréquentielle et temporelle (électro-optique) sont utilisées pour mettre en évidence leur caractère gaucher. Pour ces études, deux approches de métamatériaux ont été considérées : - la première est basée sur la fabrication de réseaux de micro résonateurs et de fils métalliques visant un fonctionnement à 100 gigaHertz et démontre expérimentalement la présence d'une bande de dispersion main gauche par mesure vectorielle. - la seconde approche exploite les effets d'avance de phase qu'il est possible de mettre en évidence pour une ligne de transmission chargée périodiquement d'une capacité série et d'une inductance en parallèle. La spécificité de cette étude est une approche temporelle cohérente. Dans ces conditions, il est possible de visualiser directement une avance de phase, et donc le caractère main gauche, dans le domaine temporel. Ces résultats sont confirmés dans le domaine fréquentiel par transformées de Fourier calculées jusque 1 TeraHertz. Les propriétés non linéaires de ces circuits sont ensuite étudiées en introduisant une non linéarité en régime guidé par l'intermédiaire d'un composant dit HBV en régime varactor. L'extension de cette dernière étude au cas d'un régime non linéaire est abordée par le biais de la caractérisation dynamique d'un composant HBV. Nous terminons ce travail en proposant deux types de régime non linéaire pour une ligne gauchère dans laquelle un composant varactor est introduit. Il s'agit respectivement de la génération d'harmoniques et de l'amplification paramétrique.

  • Titre traduit

    Linear and non linear metamaterials at terhertz frequencies


  • Résumé

    Artificial materials so called «metamaterials» are studied theoretically and characterized at few hundred of GigaHetrz frequencies. Frequencial and temporal (electro-optic) methods are used to prove their left handed behaviour. For this study, two approaches have been considered : - the first one is based on the fabrication of micro-resonators and metallic wires arrays aiming at operating at 100 GHz. An experimental evidence of a left handed dispersion branch is then made from vectorial analysis. - the second approach takes profit of phase advance effects that can be obtained from a transmission line periodically loaded with a series capacitance and a parallel inductance. The specificity of this study is a coherent time domain approach that allows us to directly visualize a phase advance and the corresponding left handed behaviour. Those results are confirmed by the calculations of Fourier transforms up to 1 TeraHertz. Non linear properties of those circuits are then studied by introducing a non linearity by the mean of a Heterostructure Barrier Varactor component. The extension of this study to the non linear regime is treated via the dynamic characterization of this component. Finally, two types of non linear regimes are studied for a left handed transmission line loaded with HBV diodes with respectively harmonic generation and parametric amplification.


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Informations

  • Détails : 1 vol.(x-195 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [185]-191 102 réf. Liste des publications et communications

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  • Bibliothèque : Université des sciences et technologies de Lille (Villeneuve d'Ascq, Nord). Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 50376-2008-293
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