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Amélioration du montage de détection térahertz par interférométrie dans le domaine fréquentiel.

Kirouac-Turmel, Marie (2017). Amélioration du montage de détection térahertz par interférométrie dans le domaine fréquentiel. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 117 p.

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Résumé

Une des techniques les plus communes de détection térahertz est l’échantillonnage électro-optique. Or, la différence de phase maximum mesurable avec cette technique est limitée, ce qui cause un problème de sur-rotation lors de la mesure de champs térahertz intenses. La détection térahertz par interférométrie dans le domaine fréquentiel a été développée pour pallier ce problème. Une énorme amélioration de la phase maximum mesurable a été reportée, avec toutefois une importante diminution du rapport signal sur bruit. Dans une optique de commercialisation future, il est nécessaire d’améliorer les performances de la détection par interférométrie dans le domaine fréquentiel, mais aussi sa facilité d’utilisation et son intégration. Ce mémoire propose quelques améliorations apportées au montage et au traitement des données. D’abord, une intégration partielle du système a amélioré le rapport signal sur bruit temporel d’un ordre de grandeur en plus de faciliter grandement l’alignement. Une technique d’acquisition avec référence a aussi été testée mais pose plus de problèmes pour les mêmes performances. Une méthode de moyennage rapide a également été implémentée, dont les premiers tests avec seulement quelques images moyennées ont amélioré les performances d'environ deux fois. Un algorithme de traitement des données permettant d’éviter le déroulage de phase a également été proposé pour optimiser l’alignement d’un montage de génération THz avec le système de détection par interférométrie fréquentielle, ce qui n’a jamais été fait. Finalement, une formule pour calculer le champ électrique térahertz en unités réelles a été développée puisque les mesures effectuées à ce jour n’utilisaient que des unités arbitraires.

Abstract

One of the most common techniques for terahertz detection is electro-optic sampling. However, the maximum phase difference that can be measured with this technique is limited, which causes over-rotation during measurements of high terahertz fields. Terahertz detection by spectral domain interferometry is a new technique that has been developed to overcome this problem. A huge improvement of the maximum phase difference has been reported despite a lower signal-to-noise ratio. In a perspective of future marketing, it is necessary to improve the performances of terahertz detection by spectral domain interferometry as well as its ease of use and its integration. This master thesis proposes some improvements to the setup and data processing. First, a partial integration of the system improved the signal-to-noise ratio by an order of magnitude and facilitated the optical alignment. A referencing technique has also been tested but has caused many problems for similar results. A fast averaging method has been implemented, from which the first tests with only few images averaged showed performances improvements of about two times. A data processing algorithm avoiding phase unwrapping has also been proposed for optimization of a terahertz generation setup with terahertz detection by spectral domain interferometry, which has never been done. Finally, a formula has been developed to calculate the terahertz electric field with real units since measurements up to now have always been made in arbitrary units.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Ozaki, Tsuneyuki
Co-directeurs de mémoire/thèse: Côté, Christian-Yves
Mots-clés libres: térahertz; THz; interférométrie dans le domaine fréquentiel; SDI; détection; sur-rotation; rapport signal sur bruit; échantillonnage électro-optique; terahertz; spectral domaine interferometry; detection; over-rotation; signal-to-noise ratio; SNR; electro-optic sampling; EOS;
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 24 avr. 2017 20:06
Dernière modification: 24 avr. 2017 20:06
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/5112

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