Design, modeling, and characterization of innovative terahertz detectors - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Design, modeling, and characterization of innovative terahertz detectors

Conception, modélisation et caractérisation de détecteurs térahertz innovants

Duy Thong Nguyen
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 935216

Résumé

This PhD thesis aims to establish an electromagnetic modeling of the bolometer at terahertz (THz) range that can facilitate the design of the detector from the uncooled infrared bolometer technology. The envisaged application for the detectors lies in active THz imaging at room temperature. We have studied the optical coupling of a THz antenna-coupled bolometer operating in the range 1 - 5 THz. Simulations in receiving and transmitting modes have been performed to study the optical characteristics of the bolometer. The combination of these two simulation types leads to a powerful toolset to design terahertz bolometers. For the experimental aspect, measurements have been performed by using Fourier-transform technique to study experimentally the electromagnetic behavior of the bolometer. They are measurement of reflectivity of the focal plane array's surface and spectral response measurement. The results of measurement were found to be in good agreement with the simulation. The understanding from the study in this PhD helps us make improvement to the actual detector. Also the design of bolometer for low frequency (850 GHz) has been proposed. This leads to a perspective of using bolometer for terahertz imaging at the frequency where many characteristic of the terahertz radiation are favorable for imaging application.
Le but de cette thèse est d'établir une modélisation électromagnétique du détecteur bolométrique térahertz (THz). Ce travail aide à faciliter la conception de bolomètre THz dont la structure est basée sur celle de bolomètre infrarouge à température ambiante. Le contexte de la thèse est l'imagerie THz active. Nous avons étudié le comportement électromagnétique d'un bolomètre à antenne de bande spectrale 1 - 5 THz. Deux modes de simulation ont été réalisées : l'une est en mode de réception et l'autre est d'émission. La combinaison de ces modes de simulation constitue un outil important pour concevoir le bolomètre THz. La technique de spectroscopie par transformée de Fourier a été utilisée pour caractériser expérimentalement le comportement électromagnétique du détecteur. Nous avons mesuré la réflectivité de la surface du plan focal de détecteur ainsi que la réponse spectrale du détecteur. Les deux sont confrontées avec la simulation et elles se trouvent en bon accord. Avec les connaissances obtenues des résultats théorique et mesuré, la recherche aide à améliorer des performances du détecteur actuel. Nous avons aussi proposé un design pour le bolomètre de faible fréquence (850 GHz). Ce dernier ouvre la perspective d'emmener la technologie de bolomètre d'infrarouge vers la bande sous-térahertz où l'imagerie est beaucoup plus favorable.
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Nguyen_duythong_2012_archivage.pdf (5.32 Mo) Télécharger le fichier

Dates et versions

tel-00773019 , version 1 (15-01-2013)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00773019 , version 1

Citer

Duy Thong Nguyen. Design, modeling, and characterization of innovative terahertz detectors. Electromagnetism. Université de Grenoble, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00773019⟩
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