Source THz de puissance à partir de photoconducteurs excités par des lasers ytterbium – TERAPPY

Le rayonnement THz joue un rôle central dans de nombreuses expériences scientifiques et industrielles. La spectroscopie THz a connu des progrès significatifs visant à améliorer l'énergie des impulsions, l’accordabilité et la bande. Dans ce projet, nous nous concentrons sur les spectromètres THz basés sur des photoconducteurs (PC), dans lesquels un semi-conducteur est intégré à une antenne métallique THz. Les lasers fs sont généralement utilisés comme source d'excitation optique pour produire des impulsions THz de quelques ps. En régime d’onde continue (CW), le processus de photomélange est similaire, mais repose sur la superposition de 2 lasers CW dont le battement se situe dans la gamme THz. Les performances des systèmes THz dépendent des propriétés du PC et du laser. La plupart des PCs ont été étudiées pour fonctionner à 800 nm et 1550 nm, en accord avec les technologies lasers. Les paramètres clés tels que l'énergie, l'efficacité de conversion et la largeur de bande ont fait l'objet d'améliorations continues. Cependant, elles se font souvent au détriment de la puissance moyenne THz, bien que les lasers ytterbium aient démontré des capacités impressionnantes en fournissant une puissance moyenne élevée, atteignant environ 100 W dans un laser à fibre. De plus, à partir de laser fs, il est possible d'atteindre un régime quasi-CW en étirant l'impulsion à l'échelle de la ns. Ainsi, les fréquences instantanées sont temporellement étalées et leur manipulation est pertinente pour le photomélange THz. Cependant, la puissance disponible à 1 µm n'a pas encore été exploitée pour le développement d'émetteurs THz.
Dans ce projet, notre attention se porte sur les PC ultra-rapides en régime quasi-CW à 1 µm, en cohérence avec la disponibilité des lasers de puissance pour développer un spectromètre THz. Cela sera réalisé en combinant une excitation photonique innovante et des systèmes optoélectroniques optimisés pour 1 µm afin d'atteindre un niveau de puissance moyen > 1-10 mW.