#LePapierDuMois | Mai 2024 : « Spintronic terahertz emitters with integrated metallic terahertz cavities »
Martin Mičica du LPENS et les collaborateur.rices du projet TOAST, se sont concentré.e.s sur le développement de la technologie térahertz à base de spin, introduisant une nouvelle méthode pour améliorer l’émission térahertz à partir d’émetteurs térahertz spintroniques (STEs). Voici un extrait explicatif du papier publié le 1er mars 2024, intitulé « Spintronic terahertz emitters with integrated metallic terahertz cavities ».
La science et la technologie térahertz impliquent un rayonnement électromagnétique dans une plage de fréquences allant de quelques centaines de gigahertz (GHz) jusqu’à 10 térahertz (THz), comblant ainsi l’écart entre l’électronique et l’optique. Malgré ses applications diverses, la photonique térahertz fait face à des défis en raison du manque de sources pratiques, généralement limitées à des sources thermiques ou des lasers refroidis par cryogénie. Les émetteurs térahertz spintroniques (STEs) offrent une solution innovante, en utilisant des structures ultraminces pour générer des impulsions térahertz via une conversion spin-charge. Par rapport aux émetteurs térahertz traditionnels, les STEs offrent une largeur de bande spectrale plus large et une facilité de fabrication, bien que leur champ térahertz émis soit limité en puissance.
Dans l’article, ils proposent une nouvelle méthode pour améliorer l’émission térahertz des STEs. Comme les STEs émettent des impulsions térahertz dans les deux directions avant et arrière en même temps, ils utilisent une cavité térahertz basée sur un miroir métallique pour collecter les deux impulsions et les superposer ensemble, offrant ainsi des perspectives pour plus que doubler son champ électrique. Pour réaliser cela correctement, le miroir métallique doit être placé à un endroit précis après le STE pour obtenir cette superposition, ce qui permet de moduler le spectre de fréquences et de régler quelles fréquences peuvent être augmentées ou supprimées. Ils démontrent cela en utilisant des couches de saphir ultra-minces (~25µm) avec le miroir métallique déposé sur le côté arrière, qui ensemble agissent comme une cavité quart d’onde, et le STE sur le devant. En testant ces nouvelles cavités térahertz dans un spectromètre térahertz, ils montrent que l’amplitude émise peut être presque doublée pour des fréquences sélectionnées, en accord avec la modélisation électromagnétique de la structure. Ces preuves de principe de cavités térahertz basées sur STE peuvent être améliorées, où les outils de simulation développés prédisent des améliorations supplémentaires pour des cavités plus minces. Cette approche est évolutive et pourrait également être facilement combinée avec des miroirs diélectriques optiques ou des cavités photoniques pour améliorer davantage les champs térahertz émis maximaux à partir de STEs, permettant ainsi aux STEs d’avoir un impact direct sur les applications térahertz.
Retrouvez l’intégralité du papier en cliquant sur le bouton ci-dessous
Contributeur.trice.s du papier : Martin Mičica (1) , Adrien Wright (1) , Pierre Koleják (2, 3, 4) , Geoffrey Lezier (2, 5) , Kamil Postava (3) , Jacques Hawecker (6) , Anna de Vetter (1) , Jérôme Tignon (1) , Juliette Mangeney (1) , Henri Jaffrès (7) , Romain Lebrun (7, 8) , Nicolas Tiercelin (2, 5) , Mathias Vanwolleghem (2, 4) , Sukhdeep Dhillon (1)
