High Bit Rate Wireless and Fiber-Based Terahertz Communication

Dans le spectre électromagnétique, la bande des térahertz s'étend de 100 GHz à 10 THz (longueurs d'onde de 3 mm à 30 μm). Des décennies auparavant, le spectre des THz était connu sous le nom de « gap térahertz » en raison de l'indisponibilité de sources et détecteurs efficaces à ces fréquences. Depuis quelques années, la science a évolué pour faire migrer la technologie THz des laboratoires aux produits commerciaux. Il existe plusieurs applications des ondes THz en imagerie, spectroscopie et communications. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux communications THz à travers deux objectifs. Le premier objectif est de développer une source THz de haute performance dédiée aux communications et basée sur les technologies optiques avec des produits commerciaux uniquement. Le second objectif est de démontrer l'utilisation de fibres optiques afin de renforcer la robustesse des communications THz sans fil. Nous débutons cette thèse avec une revue de la littérature scientifique sur le sujet de la communications THz sans fil et filaire. D'abord, nous discutons des deux méthodes communément utilisées (électronique et optique) pour démontrer des liens de communications THz avec leurs avantages et inconvénients. Nous présentons par la suite la possibilité d'utiliser un système de spectroscopie THz pour des applications en communications avec des modifications mineures au montage. Nous présentons ensuite plusieurs applications gourmandes en bande passante qui pourraient bénéficier du spectre THz, incluant la diffusion en continu (streaming) de flux vidéo aux résolutions HD et 4K non compressés. Ensuite, nous discutons de la motivation d'utiliser de longues fibres THz et notamment du fait qu'elles ne sont pas destinées à remplacer les fibres optiques conventionnelles de l'infrarouge, mais plutôt à augmenter la robustesse des liens THz sans fil. En particulier, les fibres THz peuvent être utilisées pour garantir le lien de communication dans des environnements géométriques complexes ou difficile à atteindre, ainsi que pour immuniser le lien THz aux attaques de sécurité. Plusieurs designs de fibres et guides d'onde précédemment démontrées dans la littérature sont discutés avec, entre autres, leurs méthodes de fabrication respectives. Nous discutons ensuite de la possibilité d'utiliser un simple guide d'onde diélectrique et sous-longueur d'onde pour transmettre l'information à un débit de l'ordre de plusieurs Gbps sur une distance de quelques mètres.