Additive Manufacturing of Terahertz Waveguide Components for THz Sensing and Communications

Les ondes térahertz allant de 0.1 à 10 THz occupent la dernière portion relativement sous-utilisée du spectre électromagnétique. Située à la transition entre les régions de l'électronique et de la photonique, le « trou des THz » (THz gap) a retenu beaucoup d'attention pour ses potentielles applications en détection, communication, imagerie et spectroscopie au cours des dernières décennies. Afin de faire passer ces technologies THz de la théorie à la pratique, les guides d'onde THz efficaces pour diriger et manipuler les faisceaux est une des pièces manquantes du casse-tête. Cependant, en raison de l'impossibilité d'utiliser des solutions électroniques et photoniques conventionnelles telles que des lignes de transmission métalliques ou fibres en silice dans le régime THz, un manque de normes universelles pour la conception et fabrication de ces composants maintient les guides d'onde THz au stade du développement. En considérant que l'échelle d'un guide d'onde est typiquement comparable à la longueur d'onde de l'onde guidée, soit de 3 mm à 30 um dans le cas du rayonnement THz, les techniques de fabrication additive (additive manufacturing (AM)), dont la résolution est en constante amélioration, sont devenues graduellement une solution prometteuse pour fabriquer des guides d'ondes THz avec une structure 3D compliquée ainsi que des détails sous-longueur-d'onde. Ceci a rendu possible de nouvelles avancées en conception et fabrication de guides d'ondes THz. Dans cette étude, nous nous concentrons sur les fibres diélectrique THz et guides d'ondes plasmoniques imprimés en 3D. Le premier objectif primaire est le développement d'un capteur fluidique en temps réel conçu avec une fibre diélectrique de Bragg à bande interdite photonique (photonic bandgap (PBG)) en THz. Un second objectif est le développement de composants optiques THz et de circuits basés sur les guides d'ondes plasmoniques à deux fils pour la communication THz. Cette thèse débute avec une revue de la littérature scientifique sur les sujets touchés par les guides d'ondes THz en détection et communication, ainsi que sur l'application d'imprimantes 3D à la fabrication de guides d'onde THz. D'abord, quatre types de guides d'onde THz utilisés couramment, soit les fibres polymères, les guides d'onde plasmoniques, les guides d'onde rectangulaires et les guide d'onde planaires en silicium, sont brièvement discutés selon leurs mécanismes de guidage et les techniques de fabrication applicables.