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Tout ce qu’il faut savoir sur les recherches en térahertz à l’ÉTS - Par : Substance,

Tout ce qu’il faut savoir sur les recherches en térahertz à l’ÉTS


Image d’entête achetée du site istock.com : elle est protégée par des droits d’auteur.

RÉSUMÉ:

L’article « Les térahertz, une technologie pour voir à travers les murs! », publié sur Substance le 9 janvier 2018, a présenté les térahertz et donné un aperçu des champs d’application de ces ondes spectrales. Le présent article présente l’équipe térahertz dirigée par François Blanchard ainsi que les travaux de recherche dans ce domaine.

Introduction

La recherche dans le domaine des térahertz a pris son essor à l’École des technologies supérieures (ÉTS) de Montréal le 5 janvier 2015 avec l’entrée en fonction du professeur François Blanchard. Depuis cette date, le professeur Blanchard a mis en place une équipe de chercheurs qui travaille dans le tout premier laboratoire de térahertz à l’ÉTS. Actuellement, quatre doctorants, deux postdoctorants et un étudiant en maîtrise composent l’équipe térahertz de l’ÉTS.

recherches en térahertz

L’équipe térahertz : de gauche à droite dans la première rangée, les doctorantes Mehraveh Javan et Mariia Zhuldybina, dans la deuxième rangée,la doctorante Fatemeh Amirkhan et le doctorant Joel Edouard Nkeck et à la troisième rangée, l’étudiant à la maîtrise Luis Sanchez Mora, les postdoctorants Xavier Ropagnol et Kousuke Murate, et le professeur François Blanchard.

 

 

 

Tous les chercheurs de l’équipe térahertz ont un axe principal de recherche et un axe secondaire : ils réalisent leurs travaux de recherche sur le deuxième axe lorsqu’ils n’ont pas d’expérimentation à faire ou qu’ils sont en attente de résultats. Les chercheurs ont donc tous un plan A et un plan B. Ils sont aussi invités à travailler en équipe afin de partager leurs connaissances et publications.

Mariia Zhuldybina

Mariia Zhuldybina a obtenu un baccalauréat et une maîtrise en physique à l’Institut de physique et technologie de Moscou; elle poursuit actuellement des études de doctorat à l’ÉTS sous la direction des professeurs François Blanchard et Ricardo Zednick.

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Les deux axes de sa recherche sont les suivants : caractériser les matériaux d’électronique imprimable avec les ondes térahertz sans contact et in situ pour connaître leurs propriétés relatives à la conductivité et établir la qualité des impressions. Les techniques actuelles pour caractériser ce type de circuit se font soit en observant leurs couleurs par réflectivité, une méthode sans contact qui ne permet pas d’établir la conductivité de ces matériaux, soit en prenant des mesures avec un voltmètre, une méthode qui nécessite l’arrêt des opérations.

Fatemeh Amirkhan

La doctorante à l’ÉTS Fatemeh Amirkhan dont les travaux sont dirigés par les professeurs François Blanchard de l’ÉTS et Tsuneyuki Ozaki de l’INRS, est ingénieure électrique et titulaire d’une maîtrise en télécommunications. Elle a été assistante de recherche pendant plusieurs années au cours desquelles elle a réalisé des travaux de caractérisation des matériaux, et travaillé avec des fibres optiques spéciales et des cristaux photoniques pour les télécommunications.

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Sa recherche est axée sur la génération et la détection d’ondes térahertz et la spectroscopie de nouveaux matériaux. Elle cherche à créer de nouvelles méthodes pour générer des ondes térahertz avec de nouveaux matériaux. Elle travaille en collaboration avec l’équipe du professeur Sylvain Cloutier qui met au point de nouveaux matériaux ferro-électriques ayant des propriétés électro-optiques. Ces matériaux convertissent l’information électrique en une modulation optique pouvant servir à faire de la détection d’ondes térahertz. Ils cherchent ensemble à concevoir des matériaux possédant des coefficients électro-optiques très élevés pour accroître la sensibilité des instruments de mesure. Fatemeh Amirkhan fait aussi la spectroscopie de ces nouveaux matériaux. Elle cherche à établir la longueur d’onde optique optimale pour la conversion en ondes térahertz. Elle utilise la méthode de spectroscopie de type temporelle (Time-domain), qui mesure l’amplitude de la phase d’onde transmise dans un matériau.

Mehraveh Javan

Mehraveh Javan, doctorante sous la direction des professeurs François Blanchard et Mohamed Cheriet, a obtenu un baccalauréat en sciences physiques à l’Université de Téhéran et une maîtrise en sciences physiques à l’Université de l’Alberta. Elle a enseigné et travaillé comme assistante de recherche à l’Université de l’Alberta. Elle est une théoricienne en physique (plasma, radiation, etc.) et une spécialiste du logiciel Matlab.

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Ses travaux de recherche portent sur la détection compressée (compressed sensing[1-3]). Ce type de détection ressemble à la compression des images. Le format JPEG permet de conserver une bonne qualité d’image en utilisant un nombre réduit des données de l’image source. Cette approche fonctionne aussi en détection : au lieu de mesurer toute l’information d’un signal, il est possible d’en mesurer une fraction et d’obtenir un signal presque identique au signal source. Comme les sources térahertz sont extrêmement chères et les détections nécessite un temps relativement long pour acquérir toute l’information, il est important d’avoir des outils qui facilitent et accélèrent le travail et qui exigent peu de temps. Les compétences de Mehraveh Javan en mathématiques et son expérience dans le traitement des données sont mises à profit dans l’équipe térahertz.

Elle travaille aussi en collaboration avec l’équipe du professeur Mohamed Cheriet sur la datation de livres antiques à l’aide des ondes térahertz.

Joel Edouard Nkeck

Joel Edouard Nkeck, doctorant à l’ÉTS dont les travaux de recherche sont dirigés par le professeur François Blanchard et le chercheur Riad Nechache, a obtenu un baccalauréat à l’Institut africain des sciences mathématiques au Cameroun et une maîtrise en optique à l’université Nice Sophia Antipolis en France.

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Le laboratoire térahertz se verra doté sous peu d’un laser à fibre pour mettre au point de nouvelles techniques de génération d’ondes térahertz. Joel Edouard Nkeck collaborera avec le Dr. Riad Nechache (équipe du prof. Sylvain Cloutier) pour le développement de nouveaux matériaux et d’un nouveau type de microscopie térahertz. Il va aussi travailler sur un projet de recherche de l’INRS financé par un fonds d’innovation du CRSNG auquel l’équipe térahertz collabore. Joel Edouard Nkeck développera de nouvelles sources térahertz à l’aide d’un laser à fibre le but d’implémenter ces méthodes de génération avec les lasers ultra-intenses de l’INRS.

Kousuke Murate

Kousuke Murate a obtenu un doctorat du Département de génie électrique de l’Université de Nagoya au Japon. Il a commencé sa recherche dans le domaine des térahertz pendant ses études de baccalauréat, et poursuivi à la maîtrise et au doctorat avec le professeur Kodo Kawase (un pionnier des ondes térahertz), en partenariat avec l’entreprise Hamamatsu et l’organisme de recherche Riken au Japon.

Kousuke Murate a été admis à un stage de six mois à l’ÉTS au sein de l’équipe térahertz. Cette collaboration entre l’Université de Nagoya et l’ÉTS est un exemple du programme d’échange pouvant permettre l’accès d’étudiants de l’ÉTS à cette université japonaise.

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Pendant son stage, Kousuke Murate et l’équipe térahertz ont développé une nouvelle méthode pour contrôler le front de l’onde d’une impulsion optique ultra-courte (20 femtosecondes) à partir de micromiroirs électromécaniques (MEMS). En même temps, Kousuke Murate travaille sur un article visant à démontrer comment l’application de cette impulsion peut générer des ondes térahertz.

Xavier Ropagnol

Titulaire d’un doctorat en physique à l’INRS EMT, le postdoctorant Xavier Ropagnol est chercheur à l’INRS avec le professeur Tsuneyuki Ozaki et affecté à l’équipe térahertz de l’ÉTS. Il se spécialise dans la génération d’ondes térahertz intense en utilisant d’autres techniques de génération d’ondes, telles que des antennes photoconductrices.

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Luis Sanchez Mora

Luis Sanchez Mora termine actuellement une maîtrise professionnelle en génie à l’ÉTS. Dans le cadre de son projet d’études, il a, pendant trois sessions à temps plein, mené une recherche équivalant à une maîtrise en science appliquée. Avec une équipe de chercheurs de l’INRS, il a travaillé avec succès sur le développement d’une nouvelle technique d’échantillonnage électro-optique pour la mesure d’ondes térahertz utilisant le langage de programmation Labview. Ses connaissances de ce langage lui servent dans sa fonction actuelle d’assistant de recherche au sein de l’équipe térahertz.

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Les recherches à venir au laboratoire térahertz

L’actuel laboratoire térahertz de l’ÉTS étant petit, les axes prioritaires de la recherche se concentrent sur les nouvelles méthodes pouvant générer et détecter des ondes térahertz et sur la simulation des interactions lumière-matière à ces fréquences. Lorsque le laboratoire, l’équipe de recherche et les fonds consacrés aux térahertz seront plus importants (dans un avenir très proche), une partie du laboratoire pourra être assignée aux besoins de l’industrie.

Projets disponibles en recherche – équipe térahertz

  • Plusieurs projets de 9 et 15 crédits pour des étudiants inscrits à une maitrise en ingénierie à l’ÉTS en génie électrique ou informatique avec un intérêt pour la physique. Ces projets permettront de faire de la programmation LabView et du contrôle d’instruments pour amener à maturité un élément dans le système.
  • D’autres projets de maîtrise en recherche pour des étudiants qui s’intéressent à la propagation des ondes térahertz. Ces étudiants doivent démontrer de bonnes habiletés techniques.
  • Un projet de thèse de doctorat sur les nouveaux types de sources térahertz en relation avec un projet Innovation obtenu par des professeurs de l’INRS auquel participe l’équipe térahertz de l’ÉTS.


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