Modulateurs THz ultra-large bande, à forte profondeur de modulation, en utilisant la transition isolant métal (MIT)du VO₂

Les modulateurs THz sont des dispositifs qui jouent un rôle clé dans des applications comme l'imagerie THz et les systèmes de communication sans fil. Leur réalisation dans le domaine THz nécessite l’intégration des matériaux actifs, contrôlés électriquement ou optiquement, travaillant à des fréquences THz. Pour obtenir une modulation ultra large bande des ondes THz ainsi que leur contrôle en temps réel, sans compromettre la profondeur de modulation, la vitesse et la taille du faisceau, de nouveaux matériaux actifs ainsi que des designs métamatériaux précis sont nécessaires.

Dans ce contexte, des chercheurs du laboratoire XLIM en collaboration avec leurs collègues de la Chinese University (Shatin) of Hong-Kong ont fait la démonstration de la modulation large bande des signaux Térahertz en utilisant l’activation électrique de la transition de phase métal-isolant des films et motifs de dioxyde de vanadium (VO₂) intégrés dans des dispositifs hybrides type antennes bowtie métal-VO₂.

Les résultats de ces recherches collaboratives ont mis en évidence une modulation des signaux THz ultra-large bande (0.3–2.5 THz) avec une profondeur de modulation aussi élevée que 0.9 et une amplitude de transmission très faible, jusqu'à 0,06. Les modulateurs hybrides réalisés permettent de régler activement la taille du faisceau THz, la profondeur de modulation, la bande passante de modulation ainsi que la vitesse de modulation des ondes THz.

Cette étude, publié récemment dans « Scientifc Reports »* est un premier pas vers le développement futur et l’implémentation des composants multifonctions complexes pour les applications Térahertz.

* C. Han, E.Parrott, G. Humbert, A. Crunteanu, E. Pickwell-Macpherson, “Broadband modulation of terahertz waves through electrically driven hybrid bowtie antenna-VO2 devices” Scientific Reports, Nature Publishing Group, 7 (1), 2017 doi :10.1038/s41598-017-13085-w

Contacts : Aurelian Crunteanu (aurelian.crunteanu@xlim.fr) – RF-ELITE ; Georges Humbert (georges.bumbert@xlim.fr) - Photonique