Sources THz non-linéaires pour la spectroscopie résolue en temps

Abstract

L’objectif de cette thèse est d’étudier différents types de spectromètre dans le domaine THz grâce àune génération par rectification optique et une détection électrooptique. La génération THz a été réalisée à l'aidede deux cristaux non linéaires de ZnTe et BNA. En utilisant le ZnTe comme émetteur, un champ électrique THzbipolaire d’une durée de 1 ps a été généré par rectification optique associé à un spectre THz étroit centré à 0,5THz. La détection a été réalisée par un échantillonnage électrooptique dans un cristal de ZnTe de 1 mmd'épaisseur. L'expérience a été réalisée à l'aide d'un laser ytterbium émettant un spectre centré à 1030 nm et unedurée d'impulsion de 500 fs. De même, des impulsions THz à cycles multiples ont été générées en remplaçantl'émetteur de ZnTe par un cristal de BNA de 390 μm d'épaisseur. La durée de l'impulsion THz générée étaitinférieure à 1 ps, avec une bande passante spectrale de 0,5 THz et une fréquence centrale de 1,3 THz. Encomplément, la possibilité de générer et de détecter à la fois des impulsions THz de quelques picosecondes dansle même cristal a été démontrée. Les impulsions THz ont été caractérisées par une détection électrooptiquemonocoup. Du point de vue applicatif, des échantillons collectés au Nigeria sur un site industriel ont éténotamment caractérisés par spectroscopie THz résolue en temps. En effet, les ondes térahertz (THz) sontapparues comme un nouvel outil scientifique et technologique, en particulier dans le domaine de l'industriepétrolière et gazière. La spectroscopie THz peut détecter diverses vibrations intermoléculaires, du réseau enparticulier les structures organiques comme le kérogène présent dans ces échantillons. Les données rapportéescomplètent d'autres analyses optiques (LIBS et SEM-EDX) et ont révélé plusieurs mélanges d'éléments en plusdu carbone, constituant majeur des matières organiques de type kérogènes. Une nette inhomogénéité dans leséchantillons a été révélée.