**Uli Schmidhammer
Laboratoire de Chimie Physique – UMR 8000, Université Paris-Sud, 91405 Orsay

Spectroscopie THz dans le Domaine Temporel par Détection Monocoup Ultrarapide

Situé entre l’infrarouge et les micro-ondes, le rayonnement électromagnétique Terahertz (1 THz=10¹² Hz) combine les avantages de ces régions spectrales telles qu’une faible diffusion et une résolution spatiale submillimétrique.
De manière non-invasive, il peut pénétrer les matériaux diélectriques, même si ceux-ci sont opaques dans le visible ou l’infrarouge. La spectroscopie THz dans le domaine temporel (THz TDS) utilise des impulsions THz picosecondes dont le champ électromagnétique est reconstitué par interaction avec une impulsion optique femtoseconde point par point dans le domaine temporel.
En plus de l’amplitude de l’impulsion, cette approche donne accès au temps du vol, et par la transformation de Fourier aux spectres de l’amplitude et de la phase sur une large gamme spectrale.

Cette multitude d’information offre diverses applications par spectroscopie et imagerie 3D ainsi que leur couplage qui vont au-delà des investigations permises par les techniques alternatives. Cependant, l’inconvénient des méthodes conventionnelles réside dans la mesure répétitive, au moyen d’un translateur utilisé comme retard optique. La durée élevée de la mesure – typiquement sur l’échelle des secondes – rend le dispositif répétitif sensible aux perturbations de l’environnement.

Le spectromètre THz du Laboratoire de Chimie Physique (LCP) réduit le temps d’acquisition de plus de sept ordres de grandeur par rapport aux spectromètres les plus modernes sur le marché. Il utilise le spectre temporellement étiré d’un supercontinuum comme axe de temps sur lequel l’impulsion THz est inscrite par l’effet électro-optique. La détection équilibrée polychromatique des deux états de la polarisation du continuum permet une sensibilité comparable aux dispositifs répétitifs.

La mesure s’effectue à haute cadence (1kHz) et avec une extrême stabilité sans utiliser d’éléments mobiles. Initialement conçu pour la caractérisation des impulsions d’électrons, la technologie du détecteur monocoup brevetée (WO2009106728 A1, V. De Waele, U. Schmidhammer, UMR8000) permet maintenant d’exploiter le potentiel du THz TDS pour suivre des processus rapides ainsi que des objets transitoires, également en milieu industriel.

Le spectromètre THz ultrarapide est mis à disposition par la nouvelle plateforme du LCP, réalisée avec l’assistance de Pierre Jeunesse.