Etude de matrices de sources TeraHertz cointégrées en technologie photonique Silicium et III-V

Le rayonnement TeraHertz (THz) présente un intérêt croissant pour l’imagerie et la spectroscopie dans divers domaines applicatifs tels que la sécurité, la santé, l'environnement et le contrôle industriel puisque dans cette gamme de fréquence, de nombreux matériaux diélectriques sont transparents et de nombreuses molécules présentent des signatures spectrales uniques pour leur identification. Cependant, les limitations des sources actuelles, nécessaires pour cette imagerie active, entravent son utilisation à longue distance ou à travers de matériaux épais. Ce sujet de thèse propose de développer une source de puissance THz, largement accordable, sous la forme d'une matrice de sources photoconductrices excitées par photomélange de deux lasers infrarouges. L'objectif est d'intégrer plusieurs dizaines voire centaines de sources sur un seul composant en cointégrant des composants en matériaux III-V sur un substrat photonique sur silicium afin d’offrir une solution innovante aux problèmes de puissance et d’accordabilité. Ce travail de thèse, partagé entre les sites de Bordeaux et Grenoble, se positionne dans des domaines à fort potentiel industriel, ceux de la photonique intégrée et des technologies d’intégration sur silicium. Il comprend plusieurs étapes, notamment l'étude de l'architecture du système photonique complet à l’aide d’outils de simulation, le choix des structures et des matériaux, le développement technologique sur les plateformes du CEA LETI et la caractérisation des performances. Une démonstration de concept avec un petit nombre de sources est prévue, suivie de la conception d'un système matriciel à grande échelle. Le projet représente un défi technologique majeur, mais son succès ouvrirait la voie à une amélioration significative de la capacité de pénétration du rayonnement THz et contribuerait également à l’élargissement des domaines d’application du THz.