FR2870386A1 - Emetteur et detecteur de rayonnement electromagnetique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un émetteur et un détecteur de rayonnement électromagnétique comprenant une source d'excitation (7), un photoconducteur comportant une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé (1), ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur (2) ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV et des moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique (11, 15) à partir des porteurs de charge générés.Selon l'invention, la source d'excitation émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde λ est comprise entre 1,3 m et 1,6 m. Le générateur comprend une optique de couplage (9) destinée à diriger lesdites impulsions sur le photoconducteur. La durée de vie des porteurs de charge de ladite couche épitaxiale (1) générés par ce flux lumineux est inférieure à la picoseconde, la mobilité de ces porteurs est supérieure à 200 cm2V-1s-1 à température ambiante et la résistivité de ladite couche (1) est inférieure à 104 Ωcm et supérieure à 1 Ωcm.

Description

La présente invention concerne un émetteur de rayonnement

électromagnétique pour émettre des signaux Térahertz ultra large bande ou monochromatique.

L'invention concerne également un détecteur de rayonnement électromagnétique.

Le débit des signaux dans les circuits électroniques et optoélectroniques liés aux technologies des télécommunications a connu un accroissement très important ces dernières années en particulier avec le développement de nouvelles technologies à haut-débit (téléphonie mobile de troisième génération, réseau sans fils, ...).

Pour développer des systèmes de communication ayant des débits toujours plus importants, de nouvelles bandes de fréquences sont nécessaires. Des fréquences millimétriques autour de 60 GHz sont déjà envisagées pour le raccordement sans fil à l'intérieur des bâtiments dans le cadre de réseaux locaux sans fil.

La fréquence 60 GHz autorise en effet des transmissions sans fil à haut débit (jusqu'à 155 Mbits/s) tout en limitant les possibilités d'interférence avec d'autres cellules d'une zone de couverture en raison de sa forte atténuation par les molécules d'oxygène.

Néanmoins pour des communications sans fil à très hauts débits en zone urbaine comportant un habitat ultra-dense, l'usage de fréquence Térahertz apparaît plus approprié pour assurer des transmissions très directives et donc localisées.

Or, pour développer des émetteurs de rayonnement électromagnétique 25 dans le domaine du Térahertz, des composants capables de générer des signaux électriques ultra-rapides sont nécessaires.

La génération d'impulsions électriques ultracourtes (de la nanoseconde à moins que la picoseconde) a été rapportée avec l'éclairement de la surface d'un photo-conducteur avec un laser femtoseconde {SMITH F.W.; Appl. Phys. Lett. 54 (1989) 890}. Le photoconducteur comportait un matériau semiconducteur d'Arsenic de Gallium épitaxié à basse température ("GaAs-BT") et recuit. Un tel matériau semi-conducteur présente alors de très nombreux défauts dont le mérite est de piéger les porteurs de charge de manière très efficace. La durée de vie des porteurs de charge est ainsi inférieure à la picoseconde. Comme le semi-conducteur conserve une mobilité des porteurs de charge élevée, il constitue un matériau photoconducteur extrêmement rapide. Néanmoins, ce photoconducteur présente une résistance d'obscurité de l'ordre de 107 Qcm. La résistance de ce photoconducteur sous éclairement avec une impulsion lumineuse centrée sur une longueur d'onde de 870 nm est élevée, ce qui nuit à l'obtention d'une amplitude et d'une tension crête absolue satisfaisantes pour l'impulsion électrique générée.

Or le composant photoconducteur doit non seulement être à la fois rapide et sensible, mais il doit présenter une résistance d'obscurité suffisamment faible pour assurer l'optimisation en amplitude de l'impulsion électrique générée et suffisamment élevée pour que le signal d'obscurité soit négligeable.

De plus, le matériau GaAs-BT est très peu absorbant aux longueurs d'onde appartenant au domaine spectral d'utilisation des télécommunications. Or c'est dans ce domaine que les sources d'impulsions optiques existantes sont relativement peu chères et compactes.

On connaît également un photoconducteur comportant une couche d'un matériau en InGaAs (Indium-Gallium-Arsenide) épitaxié à basse température sur un substrat InP (phosphure d'indium), ladite couche étant dopée en béryllium. Ce photoconducteur présente une résistivité sous éclairement faible, de l'ordre de 1 Qcm pour une impulsion lumineuse centrée sur une longueur d'onde de 1,55 pm. Il présente de plus de bonnes qualités de transport électrique, en particulier, une mobilité d'électrons élevée et une durée de vie des porteurs de charge inférieure à la picoseconde.

Cependant, pour obtenir un tel matériau, un ajustement fin de la température de croissance et de la concentration de dopage est nécessaire, ce qui représente des contraintes technologiques majeures. Un procédé technologique spécifique est donc requis.

Un objectif de la présente invention est de proposer un émetteur de rayonnement électromagnétique simple dans sa conception et dans son mode opératoire, et particulièrement compact pour émettre des signaux Térahertz (THZ) ultra large bande ou monochromatique.

Cet émetteur fonctionne avec une ou deux sources de lumière émettant un flux lumineux dont les longueurs d'onde X sont comprises entre 1,3 pm et 1,6 pm. Ce domaine de fréquence de fonctionnement de l'émetteur présente un intérêt économique important car il s'agit de la bande passante de plus faible perte dans les télécommunications.

A cet effet, l'invention concerne un émetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence comprenant - un photoconducteur comportant d'une part une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé, ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV, et d'autre part des contacts métalliques, - une source d'excitation lumineuse du photoconducteur pour générer des porteurs de charge dans la couche épitaxiale, - des moyens pour créer un champ électrique continu entre les contacts métalliques, - des moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique à partir 15 des porteurs de charge générés.

Selon l'invention, É la source d'excitation émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde a, est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm, É une optique de couplage destinée à diriger ledit flux lumineux sur le photoconducteur est placée entre la source d'excitation et le photoconducteur, É la durée de vie des porteurs de charge de ladite couche épitaxiale générés par ledit flux lumineux est inférieure à la picoseconde, la mobilité de ces porteurs est supérieure à 200 cm2V"'s 1 à température ambiante et la résistivité de ladite couche est comprise entre 1 Qcm et 104 ûcm.

On entend par "contact métallique", un contact entre un métal et un semiconducteur pouvant être ohmique ou redresseur.

Dans différents modes de réalisation particuliers d'émetteurs de 30 rayonnement électromagnétique, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - la couche épitaxiale est en InGaAs, - le matériau semi-conducteur du substrat est en InP, - le matériau semi-conducteur du substrat est en GaAs, - le photoconducteur est intégré sur un deuxième substrat, - le deuxième substrat est une puce électronique, - les moyens pour créer un champ électrique continu comprennent un générateur de tension, - les moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique à partir 5 des porteurs de charge générés, comprennent une ligne de transmission reliée à au moins une antenne photoconductive, - la source d'excitation est une source laser ultra-brève à spectre large destinée à générer des impulsions ultra-brèves centrées sur une longueur d'onde ? comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm.

On appelle, ici, "source laser ultra-brève", tout laser qui génère des impulsions dont la durée est inférieure à la picoseconde (ps). Préférentiellement, les impulsions ont une durée inférieure ou égale à 200 femtosecondes (fs), - la source laser ultra-brève est une source laser fibrée, - l'extrémité de la fibre optique est une lentille formant l'optique de couplage, - la source d'excitation comprend deux sources laser continu cohérentes émettant chacune une onde lumineuse, le mélange desdites ondes lumineuses générant un flux lumineux dont la fréquence fondamentale est située dans le domaine de fréquenceTérahertz, - le photoconducteur comprend une lentille destinée à collecter le rayonnement émis par lesdits moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique, pour former un faisceau collimaté.

L'invention concerne également un détecteur de rayonnement 25 électromagnétique à haute fréquence comprenant: - un photoconducteur comportant d'une part, une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé, ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV, et d'autre part des contacts métalliques, - une source d'excitation lumineuse du photoconducteur pour générer des porteurs de charge dans la couche épitaxiale, - des moyens pour créer un champ électrique continu entre les contacts métalliques, - une antenne, des moyens pour mesurer la tension entre les contacts métalliques. Selon l'invention, la source d'excitation émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm, - une optique de couplage destinée à diriger ledit flux lumineux sur le photoconducteur est placée entre la source d'excitation et le photoconducteur, - la durée de vie des porteurs de charge de cette couche épitaxiale générés par ledit flux lumineux est inférieure à la picoseconde, la mobilité de ces porteurs est supérieure à 200 cm2V-'s' à température ambiante et la résistivité de ladite couche est inférieure à 104 Qcm et supérieure à 1 Qcm.

L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un émetteur de rayonnement électromagnétique, selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique d'un émetteur de rayonnement électromagnétique, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; Un objectif de la présente invention est le développement d'un émetteur de rayonnement électromagnétique à très haute fréquence, i. e. dans le domaine du Térahertz pour répondre à l'accroissement du débit des systèmes de télécommunications. II est nécessaire pour cela de générer des impulsions électriques ayant une durée inférieure à la picoseconde. L'approche retenue ici est la génération de telles impulsions électriques par l'éclairement d'un photoconducteur avec des impulsions lumineuses ultra-brèves générées par un laser ultra-bref ou par photomélange de deux flux lumineux cohérents dont la différence de fréquence se situe dans le domaine Térahertz. La durée des impulsions électriques requiert cependant de réduire la durée de vie des porteurs de charge générés par l'absorption de photons lors de l'éclairement du photoconducteur à des valeurs inférieures à la picoseconde.

Une approche pour réduire la durée de vie des porteurs de charge est d'introduire des défauts dans le matériau photoconducteur cristallin afin de créer des centres de capture pour piéger les porteurs de charges. Une méthode connue mais non satisfaisante, qui consiste à faire croître le matériau photoconducteur à basse température pour obtenir de tels défauts, a été décrite ci-dessus pour l'Arsenic de Gallium.

La solution, selon l'invention, consiste à utiliser un photoconducteur irradié, c'est-à-dire soumis à un bombardement d'ions, pour générer des défauts de manière contrôlée et uniforme et réduire la durée de vie des porteurs de charge. Le photoconducteur de l'invention comporte une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé, ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV. Avantageusement, le photoconducteur comporte de plus une couche d'isolation située à l'interface entre la couche épitaxiale du matériau semi- conducteur non intentionnellement dopé et le substrat. Dans un mode de réalisation, cette couche d'isolation est en InAlAs et elle a une épaisseur de l'ordre de 200 nm. Une couche de contact est également présente à la surface de cet ensemble de couches. L'épaisseur de cet empilement de couches est préférentiellement comprise entre 100 nm et 2000 nm.

De manière préférée, la couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé est en InGaAs. Le choix de ce matériau permet avantageusement de générer des impulsions électriques ultracourtes à haute cadence à partir d'une excitation ultrabrève dont la longueur d'onde X. comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm.

L'irradiation vise donc à introduire des défauts dans cette couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé. Cette irradiation peut être réalisée après croissance de cette couche sur le substrat semi-conducteur ou après que l'ensemble des étapes technologiques ait été réalisé (dépôt d'électrodes métalliques, ...). Néanmoins, le photoconducteur irradié doit présenter de bonnes qualités de transport électrique, en particulier une mobilité des porteurs de charge élevée pour une bonne sensibilité tout en garantissant un temps de recombinaison des charges très court. II doit présenter également une autre qualité, celle d'avoir une résistivité sous éclairement faible, autrement dit d'être bon conducteur. Ces qualités sont requises pour que les impulsions électriques générées par le photoconducteur soient très courtes et d'amplitudes et de niveaux de signal absolu satisfaisantes.

Une première étape du procédé de fabrication du photoconducteur consiste donc à faire croître une couche épitaxiale d'un matériau semi- conducteur non intentionnellement dopé sur le substrat semi-conducteur par épitaxie phase vapeur aux organométalliques (EPVOM). Les couches de contact et d'isolation peuvent être obtenues en utilisant le même procédé de croissance de couches. La seconde étape consiste en l'irradiation de la couche épitaxiale, i.e. un bombardement ionique uniforme de sa surface avec des ions lourds (Au+) ou légers (H+) ayant des énergies comprises entre 0,1 et 200 MeV suivant l'ion considéré et des doses typiques de 1011 à 1016 atomeslcm2. L'irradiation de ladite couche épitaxiale par des ions lourds tels que Au+, suivie d'un recuit thermique rapide à une température 01 comprise entre 200 C et 400 C pendant un temps court déterminé t1 (60s) a montré que les défauts créés restaient stables et que donc l'irradiation de ladite surface avant la réalisation définitive du photoconducteur (formation des contacts métalliques, ...) était possible.

La figure 1 montre un mode de réalisation de l'émetteur de rayonnement électromagnétique. Cet émetteur comprend un photoconducteur comportant une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé 1 formée sur un substrat 2. Avantageusement, cette couche épitaxiale 1 est encapsulée entre, d'une part, une couche d'isolation 3 placée à la surface du substrat 2, et d'autre part, une couche de contact 4 permettant le dépôt d'électrodes métalliques 5. Le substrat 2 est constitué d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV. Préférentiellement, le matériau semi-conducteur de la couche épitaxiale 1 est InGaAs. Le matériau semi-conducteur du substrat 2 est en InP, en GaAs, ou autre. Le photoconducteur comporte d'autre part des contacts métalliques 5 formés sur la couche épitaxiale 1 par évaporation d'un alliage à base d'or. Cet alliage est choisi dans le groupe comprenant AuGe, NiAu, TiPtAu ou AuZn. Des moyens permettent de créer un champ électrique continu 6 entre ces contacts métalliques 5, la couche épitaxiale étant placée dans ce champ électrique. Ces moyens 6 comprennent par exemple un générateur de tension appliquant une différence de potentiel entre les contacts métalliques 5.

Avantageusement, le photoconducteur peut être intégré sur un deuxième substrat, ce deuxième substrat étant par exemple une puce électronique. Ce mode de réalisation permet de générer des impulsions électriques ultracourtes à haute cadence directement sur la puce électronique ce qui permet de s'affranchir des problèmes liés aux interconnexions. Le photoconducteur intégré occupe également une surface réduite sur la puce électronique. Pour obtenir un tel mode de réalisation, la couche épitaxiale en InGaAs peut être épitaxiée directement sur la puce électronique par épitaxie phase vapeur aux organométalliques (EPVOM), par exemple.

L'émetteur comprend également une source laser ultra-brève 7 à spectre large pour émettre des impulsions ultra-brèves centrées sur une longueur d'onde 2,, comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm. Dans ce mode de réalisation, cette source laser ultra-brève 7 est une source laser fibrée. Les impulsions ultra-brèves émises par cette source laser 7 génèrent des porteurs de charge dans la couche épitaxiale d'un matériau semiconducteur non intentionnellement dopé 1 dont la durée de vie est inférieure à la picoseconde et leur mobilité est supérieure à 200 cm2V1s"' à température ambiante. La résistivité de cette couche épitaxiale 1 est inférieure à 104 Dcm et supérieure à 1 ûcm.

La durée de vie des porteurs de charge peut être mesurée à l'aide d'un montage de type pompe-sonde connu de l'homme du métier. Par exemple, un faisceau laser femtoseconde émis par une source laser est séparé en un premier faisceau, d'une part, dit faisceau de pompe, permettant de créer des porteurs de charge dans la couche épitaxiale 1 et d'autre part en un deuxième faisceau, dit faisceau de sonde, donnant accès à la concentration desdits porteurs par un effet non-linéaire d'absorption. En faisant varier le délai entre les premier et deuxième faisceaux, on détermine la variation de l'absorption en fonction du temps et donc la durée de vie des porteurs de charge créés dans ladite couche épitaxiale 1. Le signal est mesuré par un détecteur qui est par exemple une photodiode, cette photodiode étant assez lente pour effectuer l'intégration du signal mesuré. La mobilité des porteurs de charge est déterminée à partir de mesures d'effet Hall pour connaître le coefficient de Hall. La méthode utilisée est connue et ne sera donc pas décrite.

Une optique de couplage 8 envoie les impulsions ultra-brèves générées 30 par la source laser 1 sur le photoconducteur. Cette optique de couplage 8 est placée entre la source d'excitation 7 et le photoconducteur.

Dans le cas d'une source laser fibrée, l'extrémité de la fibre optique 9 est conformée pour assurer ce couplage.

L'émetteur comprend des moyens pour émettre un rayonnement 35 électromagnétique à partir des porteurs de charge générés. Dans ce mode de 2870386 9 réalisation particulier, ces moyens comprennent une ligne de transmission 10 qui est coplanaire avec les contacts métalliques 5 (Figure 1). Cette ligne de transmission 10 comprend deux rubans séparés de quelques microns. Ces rubans sont, par exemple, obtenus par évaporation métallique à base d'or. Ils présentent une différence de potentiel qui peut être annulée par les porteurs photogénérés. Cette ligne de transmission 10 est reliée à un dipôle de Hertz 11. On entend par "dipôle de Hertz", une antenne d'émission/réception présentant un gain de 1,5 par rapport au gain d'une antenne isotrope, i.e. une antenne rayonnant de façon égale dans toutes les directions. Ce dipôle de Hertz 11 comprend deux bras 12, 13, chaque bras 12, 13 étant respectivement relié à une extrémité desdits rubans métalliques de la ligne de transmission 10. L'espace entre les contacts métalliques 5 du photoconducteur est illuminé par la source de lumière 7 (Figure 1). Les porteurs de charge générés par l'interaction entre les impulsions laser ultra- brèves et le matériau photoconducteur sont envoyés par l'intermédiaire de la ligne de transmission 10 vers les bras 12, 13 du dipôle de Hertz 11 qui émet un rayonnement électromagnétique.

Le photoconducteur comprend avantageusement une lentille (non représentée sur la figure 1) destinée à collecter le rayonnement émis par l'antenne pour former un faisceau collimaté. Cette lentille est, par exemple, en silicium ou en verre. L'émetteur fonctionne de préférence en réflexion i. e. que la lentille est placée sur la même face de l'émetteur que le photoconducteur recevant les impulsions laser ultra-brèves. Le centre de la lentille est alors placé dans l'espace séparant les deux bras 12, 13 du dipôle de Hertz 11.

Ce dernier mode de réalisation n'était pas possible avec les dispositifs de l'art antérieur mettant en oeuvre une source laser ultra-brève générant des impulsions centrées sur une longueur d'onde a égale à 0,8 pm. En effet, une lentille en silicium ou diélectrique est absorbante à cette longueur d'onde. La lentille devait donc être placée en transmission, i.e. sur la face de l'émetteur opposée à celle recevant les impulsions lasers ultra-brèves. Le placement de cette lentille par rapport à l'espace séparant les deux bras 12, 13 du dipôle de Hertz était donc problématique.

La figure 2 montre un émetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence selon un autre mode de réalisation de l'invention. Les éléments ayant les mêmes références à la Figure 2 qu'à la Figure 1 désignent des mêmes objets qui ne seront pas décrits de nouveau ci-après.

Les porteurs de charge sont générés par photo-mélange. Cette technique consiste à superposer spatialement deux ondes lumineuses émises par exemple par deux sources laser cohérentes de fréquence légèrement différente. La fréquence de référence utilisée est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm. Le flux lumineux résultant du photo-mélange de deux ondes lumineuses cohérentes présente alors un terme de battement de pulsation égale à la différence de fréquence entre les deux ondes se situant dans le domaine de fréquence Térahertz. Le mélange à deux ondes est réalisé dans la couche épitaxiale du matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé. Le photoconducteur comprend un système de contacts métalliques interdigités 14.

L'émetteur Térahertz comprend des moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique à partir des porteurs de charge générés. Ces moyens comprennent une antenne 15 large bande ayant une structure métallique en spirale dont le centre est la zone où sont photo-générés les porteurs de charge. Dans ce mode de réalisation particulier, l'antenne 15 n'est pas déportée par rapport à l'espace où sont photo-générés les porteurs de charge, contrairement au mode de réalisation de la Figure 1. Le signal de battement est rayonné par cette antenne 15.

La forme de cette antenne 15 n'est pas limitée à ce mode de réalisation particulier. Dans d'autres modes de réalisation, il peut s'agir d'une antenne patch prenant diverses formes, par exemple rectangulaire, carré, triangulaire, ou encore la forme d'un disque circulaire ou autre. Cette antenne est également métallique. Le point de jonction de chaque ligne de transmission et de l'antenne photoconductive peut être sur l'axe de symétrie de l'antenne ou décalé par rapport à cet axe de manière à adapter l'impédance d'entrée.

Dans le cas particulier où l'émetteur comprend un réseau de plusieurs antennes photoconductives, les moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique à partir des porteurs de charge générés, comprenant une ligne de transmission principale par exemple, se divisent en autant de lignes de transmission secondaires qui alimentent les différentes antennes photoconductives.

Cet émetteur permet avantageusement d'émettre des signaux Térahertz large bande ou monochromatique pour des transmissions de l'information en espace libre.

L'invention concerne également un détecteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence comprenant un photoconducteur comportant d'une part, une couche épitaxiale d'un matériau semiconducteur non intentionnellement dopé, ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV, et d'autre part des contacts métalliques. Ce détecteur comprend une source d'excitation lumineuse du photoconducteur pour générer des porteurs de charge dans la couche épitaxiale. La durée de vie de ces porteurs de charge est inférieure à la picoseconde, leur mobilité est supérieure à 200 cm2V-'s"' à température ambiante et la résistivité de la couche épitaxiale est inférieure à 104 O cm et supérieure à 1 Qcm. La source d'excitation émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde À est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm. Ce flux lumineux peut être émis par exemple par une source laser fibrée ou résulter d'un photo-mélange de deux ondes lumineuses tel que décrit précédemment. Une optique de couplage permet de diriger ledit au moins un flux lumineux sur le photoconducteur et est placée entre la source d'excitation et le photoconducteur. Dans le cas d'une source laser fibrée, l'extrémité de la fibre optique est conformée pour assurer ce couplage.

Dans une configuration de détection, le champ électromagnétique Térahertz à mesurer est incident sur une antenne et un flux lumineux impulsionnel synchrone au signal Térahertz est incident sur le photoconducteur via une optique de couplage tels que décrits précédemment pour l'émetteur de rayonnement électromagnétique. Cette configuration requiert un voltmètre ou un ampèremètre pour mesurer la tension ou le courant aux bornes du photoconducteur en présence du champ Térahertz. La résolution du champ Térahertz est obtenue par l'ajout d'un trajet variable sur le parcours du flux lumineux.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Emetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence comprenant - un photoconducteur comportant d'une part, une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé (1), ladite couche étant formée sur un substrat (2) d'un matériau semi-conducteur ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV, et d'autre part des contacts métalliques (5, 14), - une source d'excitation lumineuse (7) du photoconducteur pour générer des porteurs de charge dans ladite couche épitaxiale (1), - des moyens (6) pour créer un champ électrique continu entre les contacts métalliques (5, 14), - des moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique (11, 15) à partir des porteurs de charge générés, caractérisé en ce que - la source d'excitation (7) émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde. est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm, - une optique de couplage (9) destinée à diriger ledit flux lumineux sur le photoconducteur est placée entre la source d'excitation (7) et le 20 photoconducteur, - la durée de vie des porteurs de charge de ladite couche épitaxiale, générés par ledit flux lumineux est inférieure à la picoseconde, la mobilité de ces porteurs est supérieure à 200 cm2V-ls 1 à température ambiante et la résistivité de ladite couche est inférieure à 104 ûcm et supérieure à 1 0cm.

2. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche épitaxiale (1) est en InGaAs.

3. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur du substrat (2) est en InP.

4. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le photoconducteur est intégré sur un deuxième substrat.

5. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le deuxième substrat est une puce électronique.

6. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour créer un champ électrique continu (6) comprennent un générateur de tension.

7. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique (11, 15) à partir desdits porteurs de charge générés comprennent une ligne de transmission reliée à au moins une antenne photoconductive.

8. Emetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source d'excitation (7) est une source laser ultra-brève à spectre large destinée à générer des impulsions ultra-brèves centrées sur une longueur d'onde X comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm.

9. Emetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence 15 selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite source laser ultra-brève (7) est une source laser fibrée.

10. Emetteur de rayonnement électromagnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité de la fibre optique (8) est une lentille formant l'optique de couplage (9).

11. Emetteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la source d'excitation (7) comprend deux sources laser continu cohérentes émettant chacune une onde lumineuse, le mélange desdites ondes lumineuses générant un flux lumineux dont la fréquence fondamentale est située dans le domaine de fréquence Térahertz.

12. Emetteur de rayonnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le photoconducteur comprend une lentille destinée à collecter le rayonnement émis par lesdits moyens pour émettre un rayonnement électromagnétique, pour former un faisceau collimaté.

13. Détecteur de rayonnement électromagnétique à haute fréquence comprenant: - un photoconducteur comportant d'une part, une couche épitaxiale d'un matériau semi-conducteur non intentionnellement dopé (1), ladite couche étant formée sur un substrat d'un matériau semi-conducteur (2) ayant un numéro atomique élevé et une bande interdite de l'ordre de 1,4 eV, et d'autre part des contacts métalliques (5), - une source d'excitation lumineuse (7) du photoconducteur pour générer des porteurs de charge dans la couche épitaxiale, - des moyens pour créer un champ électrique continu (6) entre les contacts métalliques (5), - une antenne (11, 15), - des moyens pour mesurer la tension entre les contacts métalliques, caractérisé en ce que - la source d'excitation (7) émet au moins un flux lumineux dont la longueur d'onde ? est comprise entre 1,3 pm et 1,6 pm, - une optique de couplage (9) destinée à diriger ledit flux lumineux sur le photoconducteur est placée entre la source d'excitation (7) et le photoconducteur, - la durée de vie des porteurs de charge de ladite couche épitaxiale (1) générés par ledit flux lumineux est inférieure à la picoseconde, la mobilité de ces porteurs est supérieure à 200 cm2V-ls 1 à température ambiante et la résistivité de ladite couche (1) est inférieure à 104 Q cm et supérieure à 1 ûcm.