Nos tutelles

CNRS

Nos partenaires

Rechercher




Accueil > FR > Recherche > Spectroscopie et Applications > Spectroscopie microonde et (sub)millimétrique > Développements métrologiques

Activités de recherche

par Florin-Lucian CONSTANTIN - publié le , mis à jour le

Une approche optoélectronique pour la spectroscopie THz a été développée avec une antenne photoconductrice LTG-GaAs. Deux diodes laser sont stabilisées en fréquence sur les résonances d’une cavité optique avec la technique de Pound-Drever-Hall. Les lasers sont décalés en fréquence avec des modulateurs acousto-optiques, font un battement dans l’antenne photoconductrice (puissance optique 2× 10 mW, polarisation par tension continue) et génèrent un rayonnement THz qui est détecté avec un bolomètre. Le dispositif assure l’accord en fréquence continu dans le domaine 0.2−2 THz (puissance 1−0.01 µW), une pureté spectrale du battement 70 kHz et une reproductibilité en fréquence de 35 kHz. Il a permis la mise en œuvre de techniques de modulation THz et la mesure de raies moléculaires de rotation. Par ailleurs, la réponse électrique non-linéaire de l’antenne a été exploitée pour mettre en place différentes techniques de détection du rayonnement THz. La source employée est un multiplicateur de fréquence (puissance 2.5 mW à 0.1 THz) piloté par un synthétiseur microonde référencé à un étalon de fréquence. La détection directe avec l’antenne photoconductrice a l’avantage d’une bande passante exceptionnelle par rapport au bolomètre mais présente une moindre sensibilité (rapport signal sur bruit SNR=20 dB dans une bande passante BW=1 kHz, responsivité R=1.6×10-4 A/W). La détection hétérodyne employant le battement entre les diodes laser comme oscillateur local (OL) est plus sensible (SNR=25 dB, BW=1 MHz, R=3×10-3 A/W). Cette approche intègre les fonctions OL et détecteur dans un seul circuit ultrarapide et offre une détection sensible à la phase du rayonnement THz. Enfin, un peigne de fréquences THz avec la porteuse et la fréquence de répétition référencées par rapport à un étalon de fréquence a été généré avec le multiplicateur de fréquence opéré en mode pulsé et détecté en mettant en œuvre une technique d’échantillonnage optique asynchrone avec la détection hétérodyne.

La question de la variation du rapport entre la masse de l’électron et celle du proton (µ) a été abordée à travers l’étude de la dépendance en µ de l’écart en fréquence X=frv1-frv2 entre deux transitions rovibrationnelles en coïncidence. L’augmentation de la sensibilité de X à la variation fractionnelle de µ dX/d(logµ) est d’environ ½ du rapport entre l’écart des origines des bandes vibrationnelles dont relèvent ces transitions et X. L’identification des transitions a été effectuée dans le domaine spectral à 1.5 µm pour différentes espèces isotopiques ou bandes vibrationnelles en résonance de l’acétylène. La dépendance de la fréquence des transitions rovibrationnelles en fonction de µ a été calculée en s’appuyant sur un modèle de l’hamiltonien moléculaire et les constantes spectroscopiques de l’acétylène disponibles dans la littérature. Le facteur d’augmentation de la sensibilité est >103 pour l’écart en fréquence des transitions en coïncidence identifiées.