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Languages: French
Types: Article
Subjects: Caractérisation, Dynamique, QCL, Modélisation, Laser, Statique, Hélium, Bande passante, 621
La région du spectre électromagnétique comprise entre 300 GHz et 10 THz a longtemps été surnommée « gap Térahertz ». En effet, les sources et détecteurs dans cette gamme de fréquences étaient éparses, peu performants, coûteux et/ou encombrants jusqu'à l’invention du laser à cascade quantique (QCL pour Quantum Cascade laser). De nombreuses équipes de recherche se concentrent sur l’amélioration des performances des QCLs, notamment l'augmentation de la température de fonctionnement maximale car cette source ouvre la voie vers de nouvelles applications comme les oscillateurs locaux à très haute fréquence, l’imagerie médicale, sécuritaire ou encore les télécommunications sans fil à haut débit. Toutes ces applications requièrent une connaissance poussée des performances des QCLs modélisés et caractérisés au sein de cette thèse. Le premier chapitre expose les propriétés et les applications des ondes Térahertz évoquées précédemment ainsi qu'un état de l’art des QCLs. Le second chapitre porte sur la modélisation des QCLs. Un premier modèle est exploité afin de dégager les caractéristiques statiques et dynamiques des QCLs. Un autre modèle prenant en compte la structure en cascade des QCL est ensuite introduit, menant à une nouvelle fonction de transfert, un calcul du délai à l’allumage et une étude du bruit d’intensité relatif. Le troisième et dernier chapitre traite de la partie expérimentale de cette thèse avec la particularité et les difficultés de mesures dans le domaine Térahertz, la caractérisation statique et les moyens de caractérisation dynamique des QCLs, accompagnée de la présentation d’un testeur sous pointe cryogénique opto-micro-onde conçu dans le cadre de cette thèse. The region of the electromagnetic spectrum between 300 GHz and 10 THz has been called for a long time "terahertz gap". Indeed, sources and detectors in this frequency range were scattered, inefficient, costly and / or bulky until the invention of quantum cascade lasers (QCL). Many research teams are focused on improving the performance of QCLs, tempting to increase the maximum operating temperature of this source that opens the way for new applications such as local oscillators at very high frequency, medical or security imaging, or even wireless broadband communications. All these applications require a thorough knowledge of the performances of QCLs modeled and characterized in this thesis. The first chapter describes the properties and applications of terahertz waves mentioned above and a state of the art of QCLs. The second chapter focuses on the modeling of QCLs. A first model is exploited to identify the static and dynamic characteristics of QCLs. Another model taking into account the cascade structure of QCL is then introduced, leading to a new transfer function, a calculation of the turn-on delay and a study of the relative intensity noise. The third and final chapter deals with the experimental part of this thesis with the features and difficulties of measurements in the Terahertz domain, the static and dynamic characterization of QCLs, accompanied by the presentation of an optomicrowave cryogenic probe station developed as part of this thesis.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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