Advanced Instrumentation for Practical Applications of Terahertz Spectroscopy and Imaging

Dans le spectre électromagnétique, la bande des térahertz (THz) est située entre les microondes et l'infrarouge. Le système de spectroscopie térahertz dans le domaine du temps (THz-SDT) permet d'extraire directement le champ électrique multifréquentiel. Déjà, plusieurs applications avantageuses ont été trouvées pour l'imagerie et la spectroscopie THz, et ce dans divers domaines. Cependant, malgré le potentiel que recèle les THz, plusieurs défis doivent être relevés pour faciliter sa généralisation. Dans cette thèse, nous suggérons des solutions nouvelles à deux problèmes et nous présentons une implémentation d'un système d'imagerie THz 3D, connu sous le nom de tomographie assistée par ordinateur. Premièrement, la manipulation du faisceau THz est difficile. Afin de remédier à cela, nous explorons deux types de guides d'onde en mousse : la mousse de polystyrène et la mousse de soie. La mousse de polystyrène est utilisée comme gaine pour le guide d'onde THz à deux fils métalliques. Nous montrons que les pertes additionnelles dues à la gaine de mousse sont négligeables par rapport à l'avantage d'avoir une encapsulation robuste et hermétique du guide d'onde. Pour la mousse de soie, nous montrons que les pertes sont un ordre de grandeur inférieures à celles de la soie solide. La mousse de soie a l'avantage d'être biocompatible pour des applications biomédicales ou agroalimentaires. Deuxièmement, l'acquisition de l'impulsion THz prend beaucoup de temps. La composante la plus lente dans un système THz-SDT est la ligne à délai optique. Nous implémentons une ligne à délai rotative qui est capable de réduire significativement le temps d'acquisition total. De plus, nous présentons des applications nouvelles pour les THz. Ces applications étaient auparavant impossibles en raison, justement, du long temps d'acquisition. Spécifiquement,nous observons, en temps réel, les processus d'évaporation de liquides transparents, l'application et le séchage de la peinture aérosol opaque, ainsi que la détection et l'évaluation de l'épaisseur d'objets mobiles. Troisièmement, nous implémentons un système d'imagerie THz 3D de tomographie assistée par ordinateur. Le système THz-SDT permet d'imager sur plusieurs fréquences et d'extraire l'indice de réfraction complexe d'un échantillon. Cependant, lors de l'implémentation d'un système d'imagerie THz 3D de tomographie assistée par ordinateur, plusieurs défis s'imposent,le principal étant le long temps d'acquisition. Ici, nous présentons un début d'implémentation d'un tel système. Nous discutons de plusieurs problèmes et nous présentons des solutions pour certains.