{"id":74159,"date":"2025-06-16T15:34:46","date_gmt":"2025-06-16T13:34:46","guid":{"rendered":"https:\/\/www.iemn.fr\/?p=74159"},"modified":"2025-07-03T15:19:38","modified_gmt":"2025-07-03T13:19:38","slug":"une-nouvelle-approche-pour-la-generation-photonique-dondes-terahertz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/newsletter\/une-nouvelle-approche-pour-la-generation-photonique-dondes-terahertz.html","title":{"rendered":"Une nouvelle approche pour la g\u00e9n\u00e9ration photonique d&rsquo;ondes t\u00e9rahertz"},"content":{"rendered":"<div  class='flex_column av-19rx5cu-d8a157cca08ea63614c8c241d5f45986 av_one_full  avia-builder-el-0  el_before_av_hr  avia-builder-el-first  first flex_column_div'     ><style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae\">\n#top .av-special-heading.av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae{\npadding-bottom:10px;\ncolor:#0070e8;\n}\nbody .av-special-heading.av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae .av-special-heading-tag .heading-char{\nfont-size:25px;\n}\n.av-special-heading.av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae .special-heading-inner-border{\nborder-color:#0070e8;\n}\n.av-special-heading.av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae .av-subheading{\nfont-size:15px;\n}\n<\/style>\n<div  class='av-special-heading av-mbyvpkec-529db6362a64a98eb7af6ef0feacd9ae av-special-heading-h2 custom-color-heading  avia-builder-el-1  avia-builder-el-no-sibling'><h2 class='av-special-heading-tag'  itemprop=\"headline\"  >Une nouvelle approche pour la g\u00e9n\u00e9ration photonique d\u2019ondes t\u00e9rahertz<\/h2><div class=\"special-heading-border\"><div class=\"special-heading-inner-border\"><\/div><\/div><\/div><\/div>\n\n<style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-i9zptq-b72d8d71bf4f78660b713db9e47e29dd\">\n#top .hr.av-i9zptq-b72d8d71bf4f78660b713db9e47e29dd{\nmargin-top:30px;\nmargin-bottom:30px;\n}\n.hr.av-i9zptq-b72d8d71bf4f78660b713db9e47e29dd .hr-inner{\nwidth:350px;\nmax-width:45%;\n}\n<\/style>\n<div  class='hr av-i9zptq-b72d8d71bf4f78660b713db9e47e29dd hr-custom  avia-builder-el-2  el_after_av_one_full  el_before_av_one_full  hr-center hr-icon-yes'><span class='hr-inner inner-border-av-border-fat'><span class=\"hr-inner-style\"><\/span><\/span><span class='av-seperator-icon' aria-hidden='true' data-av_icon='\ue808' data-av_iconfont='entypo-fontello'><\/span><span class='hr-inner inner-border-av-border-fat'><span class=\"hr-inner-style\"><\/span><\/span><\/div>\n<div class='flex_column_table av-w3lt8e-406851495998a6565c25b528d49dcedf sc-av_one_full av-equal-height-column-flextable'>\n<style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-w3lt8e-406851495998a6565c25b528d49dcedf\">\n@keyframes av_boxShadowEffect_av-w3lt8e-406851495998a6565c25b528d49dcedf-column {\n0%   { box-shadow:  0 0 0 0 #eaeaea; opacity: 1; }\n100% { box-shadow:  0 0 10px 0 #eaeaea; opacity: 1; }\n}\n.flex_column.av-w3lt8e-406851495998a6565c25b528d49dcedf{\nbox-shadow: 0 0 10px 0 #eaeaea;\npadding:20px 20px 20px 20px;\nbackground-color:#ffffff;\n}\n<\/style>\n<div  class='flex_column av-w3lt8e-406851495998a6565c25b528d49dcedf av_one_full  avia-builder-el-3  el_after_av_hr  el_before_av_one_full  first flex_column_table_cell av-equal-height-column av-align-top shadow-not-animated'     ><style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-mbyx4cjz-4639ba4734f0f2399fb1acdb2d52d975\">\n#top .av_textblock_section.av-mbyx4cjz-4639ba4734f0f2399fb1acdb2d52d975 .avia_textblock{\nfont-size:14px;\ncolor:#000000;\ntext-align:justify;\n}\n<\/style>\n<section  class='av_textblock_section av-mbyx4cjz-4639ba4734f0f2399fb1acdb2d52d975'   itemscope=\"itemscope\" itemtype=\"https:\/\/schema.org\/BlogPosting\" itemprop=\"blogPost\" ><div class='avia_textblock av_inherit_color'  itemprop=\"text\" ><blockquote>\n<p>Les ondes Terahertz, une forme de rayonnement \u00e9lectromagn\u00e9tique d&rsquo;une fr\u00e9quence allant de quelques centaines \u00e0 plusieurs milliers de Gigahertz, peuvent \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9es en \u00e9clairant un dispositif \u00e0 semi-conducteur, appel\u00e9 photo-m\u00e9langeur, avec deux diodes-laser \u00e9mettant des photons dans le proche infrarouge. L&rsquo;\u00e9quipe Photonique Terahertz du Laboratoire IEMN a d\u00e9montr\u00e9 un nouveau type de photo-m\u00e9langeur s&rsquo;appuyant plut\u00f4t sur des diodes-laser moyen-infrarouge. Cela ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de la g\u00e9n\u00e9ration photonique Terahertz.<\/p>\n<\/blockquote>\n<p>Le rayonnement Terahertz (THz), dont la fr\u00e9quence s\u2019\u00e9tend de quelques centaines de GHz \u00e0 1 THz, est particuli\u00e8rement recherch\u00e9 pour la prochaine g\u00e9n\u00e9ration de communications sans fil, \u00e9galement connue sous le nom de 6G. \u00c0 cette fin, deux types d\u2019approches sont actuellement d\u00e9velopp\u00e9es, toutes deux bas\u00e9es sur la technologie des semi-conducteurs. L\u2019approche dite \u00ab \u00e9lectronique \u00bb exploite le comportement \u00e9lectrique non lin\u00e9aire de jonctions semi-conducteur\/m\u00e9tal pour g\u00e9n\u00e9rer des harmoniques d\u2019ordre \u00e9lev\u00e9 d\u2019un signal micro-onde dans la gamme des 10 GHz.<\/p>\n<p>L\u2019\u00ab approche photonique \u00bb exploite plut\u00f4t le processus d\u2019absorption optique dans un semi-conducteur, o\u00f9 un photon incident dont la fr\u00e9quence se situe dans la gamme du proche infrarouge\/visible (\u00e9gale \u00e0 ~3000 THz \u00e0 l = 1 mm) excite un \u00e9lectron de la bande de valence vers la bande de conduction, donnant lieu \u00e0 un \u00ab photo-courant \u00bb \u00e9lectrique. L\u2019amplitude du photo-courant \u00e9tant proportionnelle au carr\u00e9 du champ \u00e9lectrique de la radiation proche-infrarouge incidente, ce processus est intrins\u00e8quement non lin\u00e9aire. Cela signifie notamment que si le semi-conducteur est \u00e9clair\u00e9 simultan\u00e9ment par deux faisceaux laser de fr\u00e9quences n<sub>1<\/sub>\u00a0et n<sub>2<\/sub>, le photocourant g\u00e9n\u00e9r\u00e9 oscillera \u00e0 n<sub>THz<\/sub>\u00a0= n<sub>1<\/sub>\u00a0\u2013 n<sub>2<\/sub>. La valeur de n<sub>THz<\/sub>\u00a0peut balayer toute la gamme THz en ajustant simplement n<sub>1<\/sub>\u00a0(ou n<sub>2<\/sub>), ce qui est facile \u00e0 faire en modifiant la temp\u00e9rature ou le courant d\u2019excitation d\u2019une diode laser. Dans un dispositif appel\u00e9 \u00ab\u00a0photo-m\u00e9langeur\u00a0\u00bb, le courant oscillant est ensuite coupl\u00e9 aux \u00e9lectrodes d\u2019une antenne, ce qui permet l\u2019\u00e9mission de radiation THz dans l\u2019espace libre.<\/p>\n<p>L\u2019am\u00e9lioration du rendement de conversion proche-infrarouge\u00a0 \u2192 THz est cruciale pour optimiser la performance d\u2019 un ph<a href=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignright wp-image-74173\" src=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-845x684.png\" alt=\"\" width=\"450\" height=\"450\" srcset=\"https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-300x300.png 300w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-1030x1030.png 1030w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-80x80.png 80w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-768x768.png 768w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-12x12.png 12w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-36x36.png 36w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-180x180.png 180w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri-705x705.png 705w, https:\/\/www.iemn.fr\/wp-content\/uploads\/2025\/06\/stephano2-barbieri.png 1080w\" sizes=\"auto, (max-width: 450px) 100vw, 450px\" \/><\/a>oto-m\u00e9langeur. Pour une puissance incidente donn\u00e9e dans le proche-infrarouge, ce rendement est limit\u00e9 par la valeur maximale du photo-courant g\u00e9n\u00e9r\u00e9 . A son tour, ce dernier est fondamentalement limit\u00e9 par le fait que pour chaque photon incident absorb\u00e9, un seul \u00e9lectron est g\u00e9n\u00e9r\u00e9. En supposant une puissance incidente \u00e9gale, il est donc plus efficace d\u2019\u00e9clairer un photo-m\u00e9langeur avec une paire de diodes-laser moyen-infrarouge (f ~ 300 THz \u00e0 l = 10 mm) plut\u00f4t qu\u2019avec des diodes laser proche-infrarouge. En effet, dans le premier cas le nombre de photons (et donc d\u2019\u00e9lectrons photo-g\u00e9n\u00e9r\u00e9s) sera sup\u00e9rieur d\u2019une fraction \u00e9gale au rapport entre la fr\u00e9quence proche-infrarouge et celle moyen-infrarouge, soit environ un facteur 10. Ceci se traduira donc par un photo-courant dix fois plus important.<\/p>\n<p>Pour la d\u00e9monstration d\u2019un photo-m\u00e9langeur \u00e0 pompage moyen-infrarouge, nous avons choisi d\u2019exploiter comme mat\u00e9riau absorbant une h\u00e9t\u00e9ro-structure dite \u00e0 multi-puits quantiques , dans laquelle les \u00e9lectrons de la bande de conduction voient un potentiel constitu\u00e9 d\u2019une s\u00e9rie de puits quantiques de GaAs de 6,5 nm de largeur, s\u00e9par\u00e9s par des barri\u00e8res de Al<sub>0,2<\/sub>Ga<sub>0,8<\/sub>As de 40 nm. Comme le montre l\u2019encart en haut \u00e0 droite de la figure, dans ce mat\u00e9riau artificiel, l\u2019absorption des photons se produit entre deux niveaux \u00e9lectroniques unidimensionnels, g\u00e9n\u00e9rant un photo-courant dans le continuum d\u2019\u00e9tats au-dessus des barri\u00e8res de potentiel. Comme le montre l\u2019encart en haut \u00e0 gauche, l\u2019h\u00e9t\u00e9ro-structure, compos\u00e9e de 7 puits quantiques, est prise en sandwich entre une couche d\u2019or inf\u00e9rieure (plan de masse) et une couche d\u2019or sup\u00e9rieure, en forme de patch carr\u00e9, qui servent de contacts \u00e9lectriques. Ces couches m\u00e9talliques forment \u00e9galement un \u00ab r\u00e9sonateur \u00e0 antenne patch \u00bb, qui permet d\u2019amener sur les puits quantiques le rayonnement moyen-infrarouge incident perpendiculairement \u00e0 la surface (l\u2019amplitude du champ \u00e9lectrique du mode \u00e9lectromagn\u00e9tique excit\u00e9 est repr\u00e9sent\u00e9e en \u00e9chelle de couleurs). De cette fa\u00e7on, l\u2019absorption de l\u2019h\u00e9t\u00e9ro-structure, et donc l\u2019amplitude du photo-courant g\u00e9n\u00e9r\u00e9, est consid\u00e9rablement augment\u00e9e par rapport \u00e0 une architecture sans r\u00e9sonateur. L\u2019encart en bas montre une image au microscope \u00e9lectronique du c\u0153ur du photo-m\u00e9langeur, constitu\u00e9 d\u2019une matrice de 9 r\u00e9sonateurs \u00e0 antenne patch connect\u00e9s en parall\u00e8le par des fils d\u2019or suspendus. \u00c0 leur tour, le plan de masse et les patchs d\u2019or sont connect\u00e9s \u00e9lectriquement aux deux bras d\u2019une antenne spirale qui permet au photo-courant g\u00e9n\u00e9r\u00e9 d\u2019\u00e9mettre la radiationTerahertz dans l\u2019espace libre.<\/p>\n<p>En \u00e9clairant le dispositif avec une paire de lasers \u00e0 semi-conducteurs moyen-infrarouge fonctionnant \u00e0 une longueur d\u2019onde de 10 \u00b5m, nous avons mesur\u00e9 une \u00e9mission allant jusqu\u2019\u00e0 une fr\u00e9quence de 1 THz, d\u00e9montrant ainsi le premier photo-m\u00e9langeur THz \u00e0 pompage moyen-infrarouge. Bien que l\u2019efficacit\u00e9 de conversion soit encore loin de celle des photo-m\u00e9langeurs proche infrarouge qui ont b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 de plusieurs d\u00e9cennies de d\u00e9veloppement, plusieurs pistes sont possibles pour optimiser ce premier prototype, ouvrant la voie au d\u00e9veloppement d\u2019une nouvelle g\u00e9n\u00e9ration de sources THz.<\/p>\n<\/div><\/section><\/div><\/div><!--close column table wrapper. Autoclose: 1 -->\n\n<style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-38ftz2-1afb49c4ccf3bbaa36923ee516a2bf11\">\n@keyframes av_boxShadowEffect_av-38ftz2-1afb49c4ccf3bbaa36923ee516a2bf11-column {\n0%   { box-shadow:  0 0 0 0 #d3d3d3; opacity: 1; }\n100% { box-shadow:  0 0 10px 0 #d3d3d3; opacity: 1; }\n}\n.flex_column.av-38ftz2-1afb49c4ccf3bbaa36923ee516a2bf11{\nbox-shadow: 0 0 10px 0 #d3d3d3;\nborder-radius:15px 15px 15px 15px;\npadding:15px 15px 15px 15px;\nbackground-color:#ffffff;\n}\n<\/style>\n<div  class='flex_column av-38ftz2-1afb49c4ccf3bbaa36923ee516a2bf11 av_one_full  avia-builder-el-5  el_after_av_one_full  avia-builder-el-last  first flex_column_div shadow-not-animated  column-top-margin'     ><style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-mbz40v2y-0e9679615ee6721a4b6991a2e4c8d1e9\">\n#top .av_textblock_section.av-mbz40v2y-0e9679615ee6721a4b6991a2e4c8d1e9 .avia_textblock{\nfont-size:14px;\ncolor:#000000;\n}\n<\/style>\n<section  class='av_textblock_section av-mbz40v2y-0e9679615ee6721a4b6991a2e4c8d1e9'   itemscope=\"itemscope\" itemtype=\"https:\/\/schema.org\/BlogPosting\" itemprop=\"blogPost\" ><div class='avia_textblock av_inherit_color'  itemprop=\"text\" ><p><strong>\n<style type=\"text\/css\" data-created_by=\"avia_inline_auto\" id=\"style-css-av-qawvnx-19ae10ab5360b46cdc7becabbe2a5dbe\">\n.av_font_icon.av-qawvnx-19ae10ab5360b46cdc7becabbe2a5dbe{\ncolor:#0000CD;\nborder-color:#0000CD;\n}\n.av_font_icon.av-qawvnx-19ae10ab5360b46cdc7becabbe2a5dbe .av-icon-char{\nfont-size:30px;\nline-height:30px;\n}\n<\/style>\n<span  class='av_font_icon av-qawvnx-19ae10ab5360b46cdc7becabbe2a5dbe avia_animate_when_visible av-icon-style- avia-icon-pos-left avia-icon-animate'><span class='av-icon-char' aria-hidden='true' data-av_icon='\ue860' data-av_iconfont='entypo-fontello' ><\/span><\/span><\/strong><\/p>\n<p><span style=\"color: #3366ff;\">\u00a0Q. Lin, J.-F. Lampin, G. Ducournau, S. Lepilliet, H. Li, E. Peytavit, S. Barbieri<\/span><\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/scholar.google.com\/citations?view_op=view_citation&amp;hl=en&amp;user=bZwHMW0AAAAJ&amp;sortby=pubdate&amp;citation_for_view=bZwHMW0AAAAJ:i2xiXl-TujoC\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><em>Room-temperature, continuous-wave terahertz generation in free-space with an intersubband mid-infrared photomixer<\/em><\/a><em>, APL Photonics <strong>10<\/strong>, 046102 (2025).\u00a0<\/em><\/p>\n<p><em><a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1063\/5.0257847\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">https:\/\/doi.org\/10.1063\/5.0257847<\/a><\/em><\/p>\n<\/div><\/section><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[297],"tags":[],"class_list":["post-74159","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-newsletter"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74159","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=74159"}],"version-history":[{"count":19,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74159\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":74171,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/74159\/revisions\/74171"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=74159"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=74159"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.iemn.fr\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=74159"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}