Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article fait suite à un premier qui présentait les bases de l’électromagnétisme térahertz et la plupart des composants et systèmes térahertz. Les applications de la technologie térahertz, englobant l’instrumentation, la sécurité, le contrôle industriel, la biologie et la médecine, l’environnement, et les télécommunications sont ici décrites. L’avis des auteurs sur le futur des technologies térahertz conclut l’exposé.
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This paper follows a first one devoted to the basic principles of terahertz electromagnetism and to components and systems for the terahertz technology. This second paper lists and explains applications of the terahertz technology including instrumentation, security, sensors for industry, biology and medicine, environment, telecoms… The authors’ opinion on the future of terahertz technology serves as a conclusion to the paper.
Auteur(s)
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Frédéric GARET : Professeur - IMEP-LAHC, UMR 5130 du CNRS - Université Savoie-Mont-Blanc, Le Bourget du Lac, France
-
Jean-Louis COUTAZ : Professeur émérite - IMEP-LAHC, UMR 5130 du CNRS - Université Savoie Mont-Blanc, Le Bourget du Lac, France
INTRODUCTION
L’étude du domaine térahertz (THz) a été relancée et facilitée à la fin des années 1980 grâce à l’émergence de nouvelles techniques et technologies, tout d’abord optoélectroniques, puis basées sur la montée en fréquence des composants électroniques ou le développement de nouveaux composants nanométriques. Cet effort de recherche est stimulé, au-delà de la recherche académique, par les nombreuses applications entrevues. Ces applications s’appuient sur la transparence de matériaux opaques dans le visible ou l’infrarouge (applications à l’imagerie pour le contrôle industriel, la médecine ou pour la sécurité – inspection des personnes –), l’existence de signatures spectrales uniques de certaines molécules (applications à l’identification de molécules par spectroscopie par exemple dans les domaines de l’environnement, de la sécurité, de la biophysique, de l’astrophysique…), la possibilité de moduler ces ondes à très hautes fréquences (télécoms très haut débit à très courtes distances). Cet article présente tout d’abord les applications de la technologie térahertz dans le domaine de l’instrumentation scientifique, qui constitue actuellement sans aucun doute le plus gros marché pour les dispositifs et systèmes térahertz. Ensuite, il décrit le domaine de la sécurité et du militaire, auquel est dédiée aujourd’hui une très grande partie des recherches en térahertz. La troisième partie de l’article est consacrée aux applications industrielles. Si peu de systèmes térahertz sont effectivement installés aujourd’hui dans des entreprises, on peut imaginer qu’à terme, nombre de niches seront occupées par la technologie térahertz qui viendra en complément de techniques déjà bien répandues, comme la spectroscopie infrarouge et visible, ou bien la diffraction des rayons X, etc. Le paragraphe suivant décrit l’application de l’imagerie térahertz à l’examen d’œuvres du patrimoine artistique, qui met en jeu des procédures très proches de celles des applications industrielles. Le développement d’instrumentations et techniques térahertz pour la médecine et la biologie est ensuite présenté. Souvent décrite comme technique d’investigation d’avenir pour la médecine, l’imagerie térahertz a néanmoins du mal à s’imposer définitivement. Pour la biologie, les applications semblent plus faciles à mettre en place. En environnement, grâce à leur spécificité spectrale, les ondes térahertz apportent des informations complémentaires des techniques traditionnelles, comme le lidar, ou même des informations uniques, certaines molécules ne présentant une signature spectrale originale que dans le domaine térahertz. Enfin, la montée en fréquence des télécommunications les rapproche régulièrement de la région térahertz. D’une part, les flux de données, au niveau de tests en laboratoire, dépassent les 100 Gbits/s, d’autre part on met aussi au point des systèmes de transmission en espace libre, principalement pour l’intérieur des immeubles, employant une onde térahertz comme porteuse du signal. L’article se termine par une conclusion où les auteurs font part de leur réflexion sur l’avenir de la science et de la technologie térahertz. Cette conclusion est suivie d’une liste la plus complète possible des entreprises proposant des composants, des dispositifs et des systèmes térahertz, ainsi que la liste des principaux livres publiés sur cette thématique.
KEYWORDS
optoelectronics | FTIR spectroscopy | terahertz imaging camera | industrial control
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2014 par Frédéric GARET, Jean-Louis COUTAZ
DOI (Digital Object Identifier)
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3. Contrôle industriel
3.1 Imagerie
Pour les applications industrielles, l’intérêt des technologies térahertz est de pouvoir observer des objets, ou bien les défauts de ces objets, au travers de matériaux qui sont opaques dans les autres domaines spectraux (visible et infrarouge), tout en étant moins dangereuses et donc plus faciles à mettre en œuvre que le rayonnement X, ou mieux résolues spatialement que les micro-ondes. Les images térahertz peuvent être acquises de plusieurs manières différentes : principalement par contraste d’amplitude ou de phase en configuration transmission ou encore réflexion.
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Par contraste d’amplitude en transmission
Les régions plus ou moins opaques de l’objet seront par exemple celles humides ou bien chargées électriquement. Dans le cas d’objets hétérogènes, les régions de compositions chimiques différentes pourront aussi être imagées. Ainsi une des premières images térahertz enregistrées était celle d’une feuille d’un arbre, les nervures apparaissant plus sombres que le reste de la feuille à cause de leur plus forte concentration en eau. L’application la plus médiatisée est sans doute le contrôle du contenu de lettres postales développé au Japon. Des machines térahertz sont installées depuis plusieurs années dans des centres de tri postaux dont l’adresse n’est pas révélée pour des raisons de sécurité. Elles comprennent un système « basse fréquence » (typiquement 90 GHz) qui, associé à d’autres moyens d’inspection par exemple à rayons X, permet une inspection très rapide du courrier par imagerie directe. Seules les lettres suspectes sont ensuite examinées par un scanner précis, qui inclut un système THz-TDS.
Des travaux récents concernent le contrôle in situ et en temps réel de la fabrication de films de plastique, de feuilles de papier, etc. De la même manière, on peut visualiser des défauts structuraux (craquelures et fentes cachées, corps étrangers, défauts de collage…) à l’intérieur de matériaux aussi variés que les mousses, les céramiques, les matériaux composites renforcés de fibres de verre ou de carbone... Dans le bois, par exemple, on peut d’une part estimer le degré d’humidité et d’autre part les défauts des fibres, dus à des chocs ou à l’attaque d’insectes. Le degré...
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BIBLIOGRAPHIE
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(6) - HORI (T.), HIROMOT (N.) - Characteristics...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
ESA - projet Herschel :
http://sci.esa.int/herschel/49387-herschel-image-and-spectrum-of-jupiter-family-comet-103p-hartley-2
Labex FOCUS (Focal Plays for Universe Sensing)
http://ipag.osng.fr/Focus-Labex
HAUT DE PAGE
Antennes photoconductrices
Teravil (Lituanie)
Batop (Allemagne)
Menlo Systems (Allemagne)
GigaOptics (Allemagne)
Del Mar Photonics (États-Unis)
http://www.delmarphotonics.com
Te-TechS Inc. (Canada)
Hamamatsu (Japon)
Oplan (Chine)
AMO GmbH (Allemagne)
Teraview (Royaume-Uni)
Bakman Technologies (États-Unis)
http://www.bakmantechnologies.com/
Corps noirs
CI Systems...
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