Chercheurs de la TU Kaiserslautern impliqués dans la mesure quantique optique de la terahertz pour l'épaisseur des couches

Configuration expérimentale pour la mesure de l'épaisseur de couche par optique quantique dans la gamme spectrale terahertz en mesurant des photons visibles. (Photo : Fraunhofer ITWM)

Des chercheurs de l'Université Technique de Kaiserslautern (TUK) et du Fraunhofer ITWM démontrent pour la première fois la mesure de l'épaisseur des couches par interférence quantique terahertz. Le projet principal QUILT des instituts Fraunhofer concerne notamment la détection d'ondes terahertz basée sur de nouvelles méthodes quantiques optiques. Des premiers succès sont rapportés par des chercheurs du Fraunhofer ITWM et de la TUK dans le numéro de mars de la revue spécialisée renommée « Science Advances », publiée par l’« American Association for the Advancement of Science ».

QUILT signifie « Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions » et constitue la base pour plusieurs instituts Fraunhofer afin de développer ou d’améliorer conjointement des systèmes de mesure quantiques dans différents domaines spectraux. Au Fraunhofer ITWM, les propriétés des photons intriqués sont exploitées dans le domaine encore jeune de la détection quantique.

« Malgré le développement constant de la technologie terahertz ces dernières années, la prise d’image dans cette gamme spectrale reste un défi technique majeur », explique le physicien expérimental Prof. Georg von Freymann, responsable du domaine d’enseignement et de recherche Technologies Optiques et Photonique à la TUK ainsi que chef du département Caractérisation et Contrôle des Matériaux au Fraunhofer ITWM. « En revanche, aujourd’hui, même les caméras des smartphones ou des PC sont très avancées et offrent une haute résolution ainsi qu’une efficacité de détection à des coûts modérés. » Une nouvelle méthode de mesure pourrait apporter une solution : en utilisant des méthodes quantiques optiques, il est possible de transférer les propriétés des photons dans le domaine visible, plus facile à détecter, afin d’analyser plus aisément les informations provenant des photons terahertz.

« L’année dernière, nous avons posé les bases du principe de mesure à réaliser, et cette année, nous avons pu observer pour la première fois l’interférence quantique dans le domaine spectrale terahertz à l’aide de photons visibles », explique Björn Haase, l’un des doctorants impliqués à la TUK. Son collègue Mirco Kutas ajoute : « Nous avons réussi pour la première fois à rendre accessibles aux expériences les ondes terahertz ». Les expériences ont également bénéficié du soutien de physiciens théoriciens du département d’Optimisation du Fraunhofer ITWM. « Les résultats des simulations montrent une excellente concordance avec l’expérience », explique le Dr Patricia Bickert, responsable principale de la modélisation théorique.

Il a ainsi été possible de déterminer l’épaisseur des couches de divers échantillons, qui n’interagissent qu’avec les ondes terahertz, par la détection de la lumière visible. Il s’agit des premières recherches de ce type dans le monde.

Plus d’informations sur le site du Fraunhofer ITWM (https://www.itwm.fraunhofer.de/de/presse-publikationen/presseinformationen/2020/2020_03_17-quantenoptische-terahertz-messung.html) et dans la revue « Science Advances » : https://advances.sciencemag.org/content/6/11/eaaz8065.

Questions répondues par :
Prof. Dr. rer. nat. Georg von Freymann
Domaine Technologies Optiques et Photonique
E-mail : georg.freymann@physik.uni-kl.de
Tél. : 0631 205-5225