Soutenance de thèse : Développement et caractérisation d’une source THz à photomélange de lasers IR ultra-stable : application à la vapeur d’eau

La gamme térahertz (THz), allant de 0.1 à 10 THz (soit 1 mm – 30 µm) est une zone qui donne accès aux ro-vibrations des molécules lourdes mais aussi aux rotations pures des molécules plus légères, avec une résolution spectrale plus élevée que dans le domaine infrarouge. Les raies d’absorption, d’intensité pourtant comparable, se distinguent par une nette réduction de l’élargissement Doppler, ce qui rend les signatures spectrales particulièrement marquées et exploitables. 

En phase gazeuse, la spectroscopie THz apporte des informations précieuses sur les niveaux d’énergie des molécules. Ces données, en plus de présenter un intérêt fondamental, sont également déterminantes pour les domaines de l’astrophysique^ ou de la chimie atmosphérique. Une connaissance précise des profils des raies d’absorption, incluant leur position, leur élargissement et leur décalage en pression, est donc indispensable pour ces champs disciplinaires. 

Les développements récents, menés au sein de l’équipe, ont abouti à la conception ^d’une source THz combinant une pureté spectrale de l’ordre du hertz, ainsi qu’une stabilité de quelques mHz/s, avec une agilité permettant de balayer finement les transitions et même d’en étudier des structures sub-Doppler. Elle se base sur des méthodes optiques robustes d’affinement de lasers DFB via la rétroaction optique sur une cavité ultra-stable. Ces travaux détaillent les aspects techniques de l’instrument, ses performances, ainsi que les séries de caractérisations menées pour garantir la fiabilité des résultats scientifiques. Nous présenterons notamment l’analyse des profils d’absorption de la vapeur d’eau entre 600 et 1300 GHz ainsi que la mise en œuvre de montages expérimentaux pour des études de dispersion et de mesures en régime saturé.

Thèse de physique, sous la direction de Samir KASSI.

Jury composé de :

• Gaël MOURET, PROFESSEUR DES UNIVERSITES, UNIVERSITE DU LITTORAL COTE D'OPALE

• François BONDU, DIRECTEUR DE RECHERCHE, CNRS DELEGATION BRETAGNE ET PAYS DE LOIRE

• Arnaud GARNACHE, DIRECTEUR DE RECHERCHE, CNRS DELEGATION OCCITANIE EST

• Emilie HERAULT, MAITRESSE DE CONFERENCES, UNIVERSITE SAVOIE MONT BLANC

• Mathieu BARTHELEMY, PROFESSEUR DES UNIVERSITES, UNIVERSITE GRENOBLE ALPES