Single-shot ultrafast two-dimensional terahertz imaging.

You, Pei (2023). Single-shot ultrafast two-dimensional terahertz imaging. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'énergie et des matériaux, 86 p.

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Résumé

Le rayonnement térahertz (THz) est une onde électromagnétique dont le spectre se situe entre les micro-ondes et les infrarouges (IR). Avec le développement de la physique fondamentale des semi-conducteurs et de nouveaux dispositifs électroniques, l'étude du rayonnement THz et de ses applications est devenue un sujet de recherche attractif. L'imagerie est l'une des technologies les plus prometteuses dans les applications du rayonnement THz, en particulier dans les domaines de la recherche biologique et médicale, car le rayonnement THz peut pénétrer divers matériaux optiquement opaques tout en ne présentant aucun risque pour la santé de l'objet imagé.

Nous proposons ici un système d'imagerie THz bidimensionnelle ultrarapide à mesure unique. Basé sur les techniques de multiplexage spatiofréquence (SFM) et temporel (TDM), ce système d'imagerie est capable de capturer plusieurs images de l'événement ultrarapide avec une résolution temporelle inférieure à la picoseconde. Notre système d'imagerie ultrarapide fonctionne dans la gamme de fréquences THz ce qui permet l’étude de matériaux à la fine pointe de la technologie qui sont opaques aux rayonnements dans les régimes visibles/IR conventionnels. À l'avenir, le nombre d'images et la résolution spatiale de notre système d'imagerie pourraient être améliorés en augmentant le nombre de diviseurs de faisceau et en appliquant la technique d'imagerie en champ proche, respectivement.


Terahertz (THz) radiation is the set of electromagnetic waves whose spectrum locates between microwaves and infra-red (IR). With the development of fundamental physics in semiconductors and new electronic devices, the study of THz radiation and its applications has become an attractive research topic. Imaging is one of the most promising technologies among the applications of THz radiation, especially in the biological and medical research areas, since THz radiation can penetrate various optically-opaque materials with no health risk for the imaged object.

Here we proposed and realized a single-shot ultrafast two-dimensional THz imaging system. Based on spatial-frequency multiplexing (SFM) and time-division multiplexing (TDM) techniques, this imaging system is capable of capturing multiple frames of an ultrafast event with a sub-picosecond temporal resolution. Our ultrafast imaging system operates in the THz frequency range, which opens up new avenues for research in advanced materials that are opaque to the conventional visible/IR regimes. In the future, both the number of frames and the spatial-resolution of our imaging system could be improved by employing additional beam-splitters and applying the near-field imaging technique, respectively.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Morandotti, Roberto
Mots-clés libres:	Rayonnement térahertz ; spectroscopie térahertz dans le domaine temporel ; échantillonnage électro-optique ; imagerie en temps réel ; imagerie à un coup ; imagerie ultrarapide ; multiplexage spatiofréquence ; Terahertz Radiation ; Terahertz Time-Domain Spectroscopy ; Electro-optic Sampling ; Real-time Imaging ; Single-shot Imaging ; Ultrafast Imaging ; Spatial-frequency Multiplexing
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	20 déc. 2023 20:06
Dernière modification:	20 déc. 2023 20:06
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13811

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