Ecole Doctorale des Sciences Fondamentales
Titre de la thèse : Dispositifs à base de métamatériaux photo-générés pour un contrôle dynamique des ondes THz : Simulation, conception et fabrication
Directeur de thèse : Pr. Emmanuel Centeno
Unité de rattachement : Institut Pascal
Equipe : PHOTON
Etablissement de rattachement : Université Clermont Auvergne
Courriel et téléphone : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser., 04 73 40 53 69
Co-encadrant éventuel : Pr. Thierry Taliercio
Unité de rattachement : Institut d’Electronique et systèmes
Etablissement de rattachement : Université Montpellier
Résume :
Le domaine terahertz du spectre électromagnétique suscite un intérêt majeur dans les domaines scientifiques et industriels concernant de nombreux domaines allant des communications, à la santé en passant par la sécurité. Ces dernières années d’importants progrès ont été réalisés pour la conception de sources THz. Toutefois, la demande en composants optiques capables d’adresser une large gamme spectrale (0.5-3THz) avec des réponses optiques rapides et contrastées demeure importante. Parmi les solutions envisagées, des structures artificielles à base de résonateurs électromagnétiques appelées métamatériaux ont montré des possibilités de contrôler les signaux THz [1]. Un contrôle dynamique a été démontrés avec de métamatériaux photo-générés dans une couche de semiconducteur [2] mais avec des limitations en termes de fréquence de modulation et de diminution de l’énergie de pompe nécessaire à la photo-génération. Dans un premier travail mené conjointement entre l’axe Photon de l’Institut Pascal (IP) et l’Institut d’Electronique et des Systèmes (IES), nous avons expliqué théoriquement et démontré expérimentalement qu’il était possible de moduler de 20 dB un faisceau THz à l’aide d’un laser continu de faible éclairement énergétique (qq W.cm-2) éclairant une couche fine d’InAs. L’utilisation de métamatériaux photo-générés permettrait un contrôle spatial et temporel des ondes THz. Pour cela des géométries d’antennes métal-isolant-métal voire de matériaux hyperboliques (empilement multiple métal-diélectrique) seront étudiés.   
Le (la) doctorant(e) sera en charge de la modélisation et de la conception de métamatériaux photogénérés à l’IP, participera aux étapes de fabrication des prototypes (salle blanche) et de leur caractérisation dans le domaine THz (fréquence et amplitude de modulation) à l’IES. Il/elle devra avoir de bonnes connaissances en électromagnétisme, en physique des semiconducteurs et maitriser des langages de programmation (Fortran, C, Matlab).  
Références :
[1]    K. Fan and W. J. Padilla, “Dynamic electromagnetic metamaterials,” Biochemical Pharmacology, vol. 18, no. 1, pp. 39–50, Jan. 2015.
[2]    G. Georgiou, H. K. Tyagi, P. Mulder, G. J. Bauhuis, J. J. Schermer, and J. G. Rivas, “Photo-generated THz antennas,” scientific Reports, vol.4, Jan. 2014.