Microscopie optique dans le domaine térahertz

par Gizem Soylu

Projet de thèse en Optique et radiofrequences

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble) , en partenariat avec Institut de Microélectronique, Electromagnétisme et Photonique - Laboratoire d'hyperfréquences et de caractérisation (laboratoire) et de COMPOSANTS CMOS AVANCES SILICIUM ET SOI (equipe de recherche) depuis le 01-11-2016 .


  • Résumé

    Le sujet de cette thèse est la construction d'un microscope fonctionnant dans le domaine des longueurs d'onde THz et employant une matrice KID (kinetic inductance detector) comme imageur. Pour obtenir une résolution spatiale micronique, on ne peut employer un schéma optique classique, la diffraction limitant alors la résolution à environ une centaine de microns. Nous proposons deux techniques novatrices et complémentaires de type sous-longueur d'onde : 1)Microscope à super-transmission. Le principe repose sur l'enregistrement du très faible signal transmis par un trou de diamètre sous-longueur d'onde percé dans une plaque métallique. Cette mesure est possible grâce à l'extraordinaire sensibilité des détecteurs KID. On déplace ensuite un échantillon contre le trou. Le signal obtenu rend compte de l'opacité de l'échantillon avec une précision spatiale donnée par le diamètre du trou. 2)Microscopie par redressement optique. Il s'agit de focaliser un faisceau laser impulsionnel et puissant sur l'échantillon. Au point focal, la puissance optique est suffisamment forte pour générer un signal THz par redressement optique si la partie éclairée de l'échantillon présente une absence de centro-symétrie. L'image est obtenue en balayant la surface de l'échantillon avec le laser. Le faible rendement de conversion attendu justifie l'emploi des détecteurs KID ultra-sensibles.

  • Titre traduit

    Optical microscopy in the terahertz range


  • Résumé

    This PhD project deals with the construction of a microscope operating at THz wavelengths and using a KID (kinetic inductance detector) matrix to record the images. To obtain a micron-range resolution, classical optical schemes cannot be employed because diffraction limits the resolution to about 100 microns. We propose here to employ two different original sub-wavelength techniques: 1)Super-transmission microscopy. The tiny THz signal transmitted by a sub-wavelength hole made in a thin metallic sheet, will be recorded with a KID camera. A thin sample will be located against the sheet and moved over the hole. The hole transmission will be perturbed by the sample, giving the image of the sample opacity with a spatial resolution equal to the hole diameter. 2)Microscopy based on optical rectification. A powerful pulsed laser beam is focused at the sample surface. The illuminated region generates a THz beam if this region exhibits a non-centro-symmetry. The image is obtained by recording the THz signal while sweeping the laser beam over the sample. The weak expected signal requests to use the ultra-sensitive KID matrix as detector.