Brevet FR3122742A1 — publié le 20221111

Procédé et dispositif d’analyse de modulation térahertz à cadence rapide, profonde et large bande La présente invention concerne un dispositif de modulation d’ondes térahertz comprenant un support primaire (1), un support secondaire (2), un laser (3), une membrane (4) solidaire du support primaire (1), un carter de protection (5), et un support de montage optique (6) solidarisé au carter (5) ; ledit dispositif est remarquable en ce qu’il comprend des moyens de modulation d'ondes térahertz basé sur une couche de semi-conducteur III-V dont la permittivité est optiquement modifiée par un processus de photogénération pour maximiser l'efficacité de modulation par des moyens de modulation de la permittivité. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de modulation térahertz à large bande. Figure 1 Procédé et dispositif d’analyse de modulation térahertz à cadence rapide, profonde et large bande La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'analyse de modulation térahertz à large bande accordable, en profondeur, polyvalent et à grande vitesse, et plus particulièrement, un modulateur d'ondes térahertz capable d'effectuer une modulation d'ondes térahertz basée sur le transport par injection et diffusion de paires électron-trou excitées par une lumière incidente et d'effectuer divers types de modulations sur la base de l'intensité d'une onde incidente et d'un matériau semi-conducteur III-V tel qu'un matériau d'arséniure d'indium. Etat de la technique Dans le domaine de la modulation de transmission dans les modulateurs térahertz commerciaux, il est bien connu quatre différents systèmes : les transistors III-V à haute mobilité électronique (HEMT), les circuits en silicium à métal-oxyde-semiconducteur complémentaire (CMOS), les microbolomètres et les dispositifs pyroélectriques qui fonctionnent à température ambiante. Tous ces systèmes de modulation présentent néanmoins plusieurs inconvénients : encombrement, faible vitesse de modulation, modulation peu profonde à température ambiante et plage de fonctionnement étroite dans les fréquences THz. Cela les limite à l'émergence rapide de cette gamme spectrale térahertz dans les applications industrielles à grande échelle. En particulier, diverses méthodes d'utilisation d'une onde térahertz nouvellement développée dans une gamme d'ondes électromagnétiques ont été proposées récemment. Un exemple de ces méthodes peut inclure une méthode d'utilisation de la résonance plasmonique de surface du concepteur générée dans une onde térahertz, une méthode d'utilisation d'un métamatériau, une méthode de contrôle de l'amplitude d'une onde térahertz basée sur une méthode d'excitation d'électrons libres dans un semi-conducteur III-V, et autres. On connaît notamment le document US2014/001379A1, dans lequel on a poussé l'efficacité de la modulation encore plus loin en utilisant un matériau organique. Les lasers femtosecondes à verrouillage de mode des années 1990 ont favorisé le développement de la spectroscopie THz dans le domaine temporel (THz-TDS). Il s'agit d'une première étape pour démontrer la possibilité de détection et d'imagerie THz pour la première fois. Cependant, elle nécessite une puissance de pompage élevée pour obtenir une modulation significative de la biréfringence du cristal capteur. Malgré ses performances, il était encombrant et coûteux. Les métamatériaux constituent une autre approche du contrôle du rayonnement des ondes THz. Les métamatériaux sont des composants passifs qui offrent une plateforme polyvalente pour manipuler la phase, la polarisation ou l'intensité des ondes électromagnétiques. Cependant, ces métamatériaux fonctionnent dans une fréquence térahertz étroite. Des composants actifs tels que des composants hybrides ont été étudiés mais ils sont limités par les actions spectrales et de modulation puisque le décalage spectral pour les résonances s'accompagne d'une efficacité décroissante. Des métamatériaux multicouches ont été créées pour moduler une fréquence spécifique, cependant, cette approche est limitée dans l'accordabilité large bande en raison de la géométrie statique des structures. Des métamatériaux multicouches avec une surface structurée 1D ont été simulées, en s’appuyant sur un principe connu pour les ondes infrarouge, pour avoir un contrôle dynamique de la polarisation électrique ou magnétique des ondes térahertz. Des métamatériaux multicouches avec une surface structurée en 2D ont également été simulées, en s’appuyant sur un principe connu pour les ondes infrarouge, pour avoir un contrôle dynamique des propriétés de chiralité des ondes térahertz. Les tentatives de modulation des ondes térahertz directement à partir de la source térahertz pour contrôler l'amplitude, la phase, la polarisation, etc., d'une longueur d'onde de transmission dans diverses gammes d'ondes électromagnétiques, ont été largement réalisées, mais la vitesse de modulation et la cohérence de l'onde térahertz générée sont limitées quand il y a une cadence de modulation rapide. La détection synchrone térahertz est une technique largement utilisée. Cependant, cela reste un obstacle important pour les applications térahertz qui dépendent d'une modulation rapide (par exemple, l'imagerie en temps réel dans un tapis roulant). Les tentatives d'amélioration du rapport signal/bruit (SNR) dans la chaîne d’amplification d’un récepteur térahertz sont très populaires pour obtenir le maximum de sensibilité et d'information térahertz. Cependant, la modulation des ondes térahertz est limitée à quelques centaines de kHz. La modulation de la sensibilité du détecteur térahertz limite le rapport signal/bruit (SNR) pour les applications actuelle térahertz. Pour résumer, la raison principale pour laquelle la technologie térahertz n'a pas encore été mise en œuvre dans le domaine des applications est due au manque d'instrumentation pour contrôler de manier versatile les ondes électromagnétiques térahertz. Les sources térahertz sont des technologies matures puisqu'elles réutilisent des technologies disponibles dans d'autres gammes de fréquences ; c'est pourquoi nous disposons d'une large gamme d'instrumentation de sources térahertz. La détection térahertz est également une technologie mature, néanmoins la sensibilité de la chaîne du récepteur du détecteur térahertz est encore très limitée. C’est pour cette raison qu’il y a encore un manque de modulateurs térahertz en raison du manque de matériaux électro-optiques sensibles devant une onde térahertz pour créer des modulateurs térahertz polyvalents. Divulgation de l’invention La présente invention vise à fournir un modulateur d'onde térahertz à haute cadence de modulation, miniaturisé, et capable de modifier de manière variée une onde térahertz transmise et de maximiser l'efficacité de la modulation couplée à une méthode pilotée par logiciel par le biais d'un micrologiciel et d'une commande électronique. En outre, la présente invention vise à fournir un dispositif de commutation d'onde térahertz capable de moduler la transmission d'une onde térahertz à température ambiante et de moduler uniformément l'amplitude sur une large bande de la gamme térahertz. De plus, le dispositif passif (lame optique) est maintenant entièrement actif en ayant la caractéristique de réfléchir et d'absorber dynamiquement l'onde térahertz. La présente invention intègre un outil unique de simulation térahertz qui aide l'utilisateur à mieux comprendre le phénomène physique en jeu et à calculer la meilleure combinaison de paramètres pour une application donnée. La présente invention intègre un logiciel et un micrologiciel qui permettent un contrôle total du dispositif tout en obtenant des informations en temps réel. A cet effet, et conformément à l’invention, il est proposé un dispositif de modulation d’ondes térahertz comprenant un support primaire, un support secondaire, un laser, une membrane solidaire du support primaire, un carter de protection, et un support de montage optique solidarisé au carter ; remarquable en ce qu’il comprend des moyens de modulation d'ondes térahertz basé sur une couche de semi-conducteur III-V dont la permittivité est optiquement modifiée par un processus de photogénération pour maximiser l'efficacité de modulation par des moyens de modulation de la permittivité. Un tel dispositif de modulation d’ondes térahertz à haute cadence fournit une grande contribution pour l'instrumentation de spectroscopie térahertz pour des applications comment par exemple la détection du gaz, les télécommunications, l’imagerie, les tests non destructifs, les sources de basse et haute puissance pour les systèmes de spectroscopie et l’instrumentation astronomique. Le dispositif de modulation d’ondes térahertz selon l’invention offre en outre une solution industrielle miniaturisée, ce qui permet ainsi l’adoption de ce produit dans des applications dans un grand nombre de domaines. En effet, les détecteurs de gaz actuels utilisent la technologie infrarouge mais sont incapables de détecter les gaz naturels à haute résolution. Les ondes térahertz sont fortement utilisées pour des applications d’inspection non-destructives des matériaux composites grâce aux propriétés électromagnétiques térahertz qui permettent de traverser des matériaux polymères non métalliques. Un dispositif de modulation d’ondes térahertz à haute cadence de modulation pour les sources de basse et haute puissance type électro-vide (« electro-vacuum » en anglais) permet d'obtenir un taux de commutation plus élevé. La tenue au flux térahertz pour les sources de haute puissance, par exemple 1W, est un avantage du dispositif selon l’invention car le diamètre du faisceau dans le dispositif de modulation térahertz ne sera pas inferieur a 1 mm 2 . Cela fait donc des densités de puissances faibles et éloignées de seuils de dommage ouvrant vers des domaines tels que celui des cyclotrons, et également vers le domaine des télécommunications. Un dispositif de modulation d’ondes térahertz à haute cadence de modulation dans l'instrumentation astronomique offre une marge de manœuvre plus rapide dans les calibrations que pour les applications de type frontales (« front-end » en anglais). Pour ces dernières applications basées sur la spectroscopie térahertz, une modulation rapide de la part du modulateur térahertz selon l’invention permet d'augmenter le rapport signal/bruit de l’analyse spectroscopie térahertz grâce à la haute cadence de modulation pour ce type d'applications. De préférence, les moyens de modulation de la permittivité sont constitués du laser. En variante, d’autres types de stimuli que le laser sont possibles, comme par exemple thermique, mécanique et électrique. Par ailleurs, le dispositif peut comprendre des moyens pour moduler la largeur de la longueur d'onde, l'amplitude et/ou la phase, par la déformation de la forme d'onde dans le domaine temporel, couplés avec une structuration de la surface pour induire des phénomènes comme le plasmon de surface d’un concepteur. Le dispositif peut également comprendre une unité de rayonnement d'onde térahertz focalisée à incidence verticale rayonnant une onde incidente sur la couche de semi-conducteur III-V. Le dispositif peut également comprendre un microcontrôleur relié aux moyens de modulation d'ondes térahertz, le microcontrôleur stockant un micrologiciel apte à générer des signaux à haute résolution pour la commande des moyens de modulation d'ondes térahertz. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de modulation d’ondes térahertz, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif comprenant un support primaire, un support secondaire, un laser, une membrane solidaire du support primaire, un carter de protection, et un support de montage optique solidarisé au carter ; remarquable en ce que le dispositif comprend des moyens de modulation d'ondes térahertz basés sur une couche de semi-conducteur III-V, et en ce que le procédé comporte une étape de modification optique de la permittivité d’une couche de semi-conducteur III-V par un processus de photogénération pour maximiser l'efficacité de modulation par des moyens de modulation de la permittivité. Ledit procédé peut également comporter une étape de modulation de la largeur de la longueur d'onde, l'amplitude et/ou la phase, par la déformation de la forme d'onde dans le domaine temporel, couplés avec un plasmon de surface d’un concepteur ou avec un métamatériau. Ledit procédé peut également comporter une étape de calcul de la permittivité en résolvant une équation de transport des charges photogénérées couplées et contrôlées par le coefficient de diffusion ambipolaire pour les porteurs libres. Avantageusement, le dispositif comprend en outre un microcontrôleur relié aux moyens de modulation d'ondes térahertz, le microcontrôleur stockant un micrologiciel apte à générer des signaux à haute résolution pour la commande des moyens de modulation d'ondes térahertz. Ledit procédé peut alors également comporter une phase, mise en œuvre par le micrologiciel, de commande des moyens de modulation d'ondes térahertz, ladite phase comprenant une première étape de réception d’un signal de commande transmis via une liaison de communication sans fil, ledit signal de commande correspondant à une fréquence centrale térahertz prédéterminée, une deuxième étape de génération d’un signal à haute résolution, et une troisième étape de transmission du signal à haute résolution aux moyens de modulation d’ondes térahertz pour la commande de ces moyens sur ladite fréquence centrale térahertz prédéterminée. Avantageusement, une table de correspondance stockant des couples de fréquences centrales térahertz/ valeurs d’irradiance de pompe de diode laser est initialement transmise à ou préimplantée dans le micrologiciel, chaque valeur d'irradiance de pompe de diode laser étant choisie de telle sorte que cette valeur maximise la transmission de l'onde térahertz pour la fréquence centrale térahertz à laquelle elle est associée, et, lors de la phase de commande des moyens de modulation d'ondes térahertz, le signal à haute résolution généré et transmis par le micrologiciel permet, via la table de correspondance, d’appliquer la meilleure irradiance de pompe au laser, pour ladite fréquence centrale térahertz prédéterminée. Cette technique attrayante, associée à une méthode basée sur l'analyse ligne par ligne, permet d'obtenir un dispositif polyvalent, à modulation de profondeur, entièrement reconfigurable et à grande vitesse, fonctionnant sur une large gamme de fréquences dans la plage des térahertz. Afin de contrôler le dispositif, un micrologiciel et un logiciel sont nécessaires. Le micrologiciel génère des signaux à haute résolution et contrôle la modulation avec une grande précision. Le logiciel fournit quant à lui une méthode d'évaluation de la qualité de la mesure de la modulation des ondes térahertz à travers une interface conviviale permettant de piloter l'ensemble du système. Le logiciel contiendra également une section de simulation où l'utilisateur pourra effectuer des simulations théoriques et mieux comprendre le phénomène térahertz. La présente invention trouve également une application dans la création d'une nouvelle génération de télescopes térahertz. Au lieu d'utiliser uniquement pour le télescope un actionneur optique (laser) qui irradie une membrane semi-conductrice III-V, il est possible d’utiliser un réseau d’actionneurs optiques, chaque actionneur optique comprenant un dispositif de modulation d’ondes térahertz tel que décrit ci-dessus. Ce réseau d’actionneurs permet de reproduire un capteur de front d'onde Shack-Hartmann en modifiant l'indice de réfraction d'une grande membrane en matériau semi-conducteur III-V en utilisant différentes irradiances laser. Le changement d'indice de réfraction peut être utilisé pour contrôler l'intensité, la phase et la polarisation des ondes térahertz. L'onde térahertz peut également être modulée avec une accordabilité large bande, une modulation profonde et à grande vitesse. Cette technologie permet de réduire l’influence des vibrations mécaniques et du bruit électronique qui se produisent avec l'état de l'art actuel dans le domaine de l'instrumentation des télescopes. Le taux de modulation à grande vitesse offre un rapport signal sur bruit (SNR) élevé. Un tel équipement d'instrumentation astronomique est destiné aux applications d'astrophysique qui ont un besoin immédiat de trouver une technologie appropriée pour créer un télescope térahertz. D’autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d’une unique variante d’exécution, donnée à titre d’exemple non limitatif, du procédé et du dispositif d’analyse de modulation térahertz à large bande et à cadences de modulation rapides et profondes, conformément à l’invention et en référence à la liste des dessins suivants, sur lesquels : , la est une vue en perspective éclatée du dispositif selon l’invention, le dispositif comprenant un support primaire, un support secondaire, et un carter constitué de deux coques ; , la est une vue en perspective assemblée du dispositif de la ; , la est une vue de côté du dispositif de la ; , la est une vue en perspective assemblée du dispositif de la , pendant son fonctionnement, et dans laquelle les deux coques du carter ont été omises ; , la est une vue agrandie, en perspective, des supports primaire et secondaire du dispositif de la , pendant son fonctionnement ; et , la est une vue en coupe longitudinale du support primaire de la , illustrant des ondes térahertz incidentes et réfléchies. Mode de réalisation de l’invention Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un modulateur d'ondes térahertz, comprenant : (a) (i) un substrat semi-conducteur III-V qui est la couche de modulation térahertz 4 ; et (b) une première unité de rayonnement d'onde térahertz focalisée à incidence verticale rayonnant une première onde incidente 10 (la première unité de rayonnement n’étant pas représentée sur les figures, l’onde incidente 10 étant visible sur les figures 2 à 6) comprenant une région d'onde térahertz devant être incidente verticalement sur la couche de modulation térahertz 4. L’onde incidente 10 est focalisée dans le but de pouvoir passer à travers des trous de la couche 4 qui ont un diamètre de l’ordre 2,25 mm. La couche de matériau semi-conducteur III-V 4 peut être non dopée ou dopée, telle qu'une membrane d'arséniure d'indium acquise dans le commerce ou par croissance épitaxiale. La couche de matériau semi-conducteur III-V 4 peut être déposée sur un support 1 par une colle époxy. L'épaisseur appropriée de la couche de matériau semi-conducteur III-V 4 peut être obtenue par des méthodes de gravure chimique sèche ou bien humide pour lisser la surface. Le modulateur d'onde térahertz peut en outre comprendre : (c) une seconde unité 3 de rayonnement d'onde incidente 12 qui rayonne la région d'onde térahertz, à un angle contrôlé (optimisé à l'angle de Brewster qui est de 74 degrés dans le matériau d'arséniure d'indium) pour être incidente sur la couche de modulation térahertz 4. La seconde unité 3 de rayonnement d’onde incidente 12 éclaire de manière homogène la couche de matériau semi-conducteur III-V 4. Comme illustré sur les figures 3 à 6, l’onde incidente 12 qui vient frapper la couche de matériau semi-conducteur III-V 4 produit une onde réfléchie 14. La seconde onde incidente 12 (visible sur les figures 2 à 6) est une onde collimatée dans le proche infrarouge (par exemple à 808 nm à 500 mW) qui peut être une onde continue ou pulsée qui provient par exemple d’une diode laser de type diode PIN, ou bien encore d’une diode laser à cavité verticale émettant par la surface, ou VCSEL (de l’anglais « Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser »). Dans ce dernier cas, la diode laser est en effet plus compacte et permet une modulation des ondes térahertz à haute cadence avec un rapport signal sur bruit élevé pour l’onde térahertz. La région d'onde térahertz sur la couche de modulation térahertz 4 doit être irradiée de manière homogène par le rayonnement de la seconde onde incidente 12 ayant un modèle de diamètre de point prédéterminé, plus grand que le diamètre du support 1 et que celui de la couche 4. La seconde onde incidente 12 pénètre la membrane semi-conductrice III-V 4 telle que l'arséniure d'indium située sur le support de maintien 1, et produit ainsi, par photogénération, des paires électrons-trous à l’intérieur de la membrane semi-conductrice III-V 4. La densité de porteurs déplace la fréquence de plasma du matériau au-delà de la plage térahertz. Cela signifie que le faisceau térahertz focalisé 10 « voit » la membrane semi-conductrice III-V 4 avec un indice de réfraction différent lorsque la seconde onde incidente 12 éclaire la membrane 4. Ainsi, en référence aux figures 1 à 4, le dispositif comporte un support primaire 1, un support secondaire 2, un laser 3, une membrane 4 solidaire du support primaire 1, un carter de protection 5, et un support de montage optique 6 solidarisé au carter 5. Le dispositif peut également comporter un support optique à base fendue 9, configuré pour recevoir le support de montage optique 6. Le support primaire 1 est typiquement inséré dans le support secondaire 2. Comme illustré sur les figures 1 et 2, le carter de protection 5 est typiquement constitué de deux coques complémentaires. Le support de montage optique 6 est typiquement solidarisé au carter 5 par un écrou hexagonal 7. Selon un autre aspect de la présente invention, il est prévu un dispositif de commutation d'onde térahertz, comprenant : le modulateur térahertz et comprenant en outre une unité de commande de rayonnement de seconde onde incidente (une telle unité n’étant pas représentée sur les figures) déterminant si la seconde onde incidente est rayonnée. Le simulateur présent dans le logiciel contient une logique métier directement issue de travaux théoriques et traduite dans un langage de programmation. Ce langage de programmation doit être optimisé pour les calculs lourds ainsi que pour le traitement des images. Un protocole de communication a été établi entre le logiciel et le matériel en utilisant la communication série qui est un standard industriel. Toutes les communications entre le logiciel et le micrologiciel sont soumises à des contrôles, le logiciel et le micrologiciel devant être maintenus dans le temps via des correctifs et/ou des mises à jour. N'importe quel cadre d'interface utilisateur ou langage de programmation peut réaliser la même expérience d'interface utilisateur mais ledit langage doit supporter les protocoles de communication et également dessiner des graphiques et générer des images. Comme indiqué précédemment, selon les modes de réalisation de la présente invention, le modulateur d'ondes térahertz basé sur une couche de semi-conducteur III-V dont la permittivité est optiquement modifiée par un processus de photogénération peut maximiser l'efficacité de modulation en utilisant la modulation de la permittivité qui est calculée en résolvant une équation appelée équation du taux ambipolaire pour les porteurs libres. Les moyens pour moduler la permittivité sont typiquement constitués de la seconde unité de rayonnement 3. La résolution d’une telle équation du taux ambipolaire peut par exemple être effectuée via des calculs numériques. De tels calculs permettent ainsi de calculer la modulation de la permittivité induite par l’injection de porteurs photogénérés sur la membrane d'arséniure d'indium 4. Plus précisément, au sein d’une membrane d'arséniure d'indium non dopée (ou bien légèrement dopée n), une pompe infrarouge génère des paires électron-trou dont la densité N est gouvernée par l’équation de transport des charges et qui est contrôlée par le coefficient de diffusion ambipolaire pour le matériau InAs avec les paramètres de longueur de diffusion et le temps de vie de ses photoporteurs. Cette équation est décrite par l’équation (1) suivante : (1) ; où G op représente la génération optique et τ r la durée de vie de recombinaison des photoporteurs, et où on considère une membrane d'arséniure d'indium intrinsèque (n i = n 0 = p 0 ), et où la mobilité µ a et le coefficient de diffusion ambipolaire D a sont donnés par les relations (2) et (3) suivantes : (2) ; où D (n,p) représentent, respectivement, les coefficients de diffusion des électrons et des trous liés par la relation d’Einstein. Le coefficient de diffusion ambipolaire dans une membrane d'arséniure d'indium non dopée est D a = 23,5 cm 2 s -1 à une température de 300 K. On remarque que l’équation du taux ambipolaire (1) est gouvernée par les porteurs minoritaires. Ceci est du au fait que les photoporteurs créés par le processus de photogénération diffusent ensemble ∆n(x,t) ≈ ∆p(x,t) ce qui correspond à la diffusion ambipolaire. Dans ce contexte, les photoporteurs avec une valeur de mobilité faible (normalement les porteurs minoritaires, plus précisément les trous) provoquent une décélération de la diffusion ambipolaire. La densité de porteurs majoritaires n’est pas affectée par l’irradiation, excepté sous des conditions d’excitation très forte. L'intensité de l'onde incidente est fournie au dispositif pour moduler l’amplitude de l’onde THz, et peut être mise en œuvre comme le dispositif de modulation d'onde térahertz hautement fonctionnel en étant couplé avec un plasmon de surface d’un concepteur ou avec un métamatériau pour diminuer l’intensité de l’onde qui permet de changer l’indice de réfraction du modulateur THz et être largement utilisée à des fins optiques. Ainsi, la présente invention permet le contrôle efficace et dynamique des ondes THz incidentes sur une large gamme de fréquences dans la gamme térahertz avec une lumière incidente à très faible intensité de pompage. En mélangeant dans un seul système la théorie de la physique fondamentale (par exemple, les équations de Maxwell et de transfert) avec les données du système embarqué en temps réel, le dispositif selon l’invention fournit à l'utilisateur un outil unique pour calculer les paramètres optimaux du système. Cela ouvre la porte à des fonctions d'apprentissage automatique à l'avenir. Simuler la structure d'un modulateur térahertz piloté par photo-génération. Les paramètres d'entrée fournis par l'utilisateur sont typiquement : Fréquence centrale Térahertz Onde térahertz continue Onde térahertz pulsée Une plage de données avec des extrema ainsi que le pas Le type de modulation appliquée au laser qui provient par exemple d’une diode laser : Continue : pas de modulation Continue modulée : une fréquence de modulation entrée par l’utilisateurOnde pulsée : pas de modulation Onde pulsée modulée : une fréquence de modulation entrée par l’utilisateur Architecture du matériau semi-conducteur III-V chaque combinaison de matériau est sélectionnable sous forme de « classe de modulateur » - Le développement de la R&D : La méthode est réalisée par des calculs numériques en langage C++ comme cela est décrit ci-après. Dans le code du logiciel, on peut considérer une membrane multicouche structurée, ou une membrane multicouche, ou simplement une membrane simple se tenant dans l'air à température ambiante. La membrane est irradiée par une onde plane qui provient par exemple d’une diode laser à 74° qui correspond à l'angle de Brewster du matériau InAs à une longueur d'onde infrarouge de 808nm ou proche, cela correspond à l'émission d'un laser commercial où la réflexion du laser infrarouge est réduite au minimum. La permittivité de la membrane à base de semi-conducteurs III-V est décrite par un modèle Lorentz-Drude où les paramètres du matériau III-V sont liés à la fréquence infrarouge. Le champ électrique total normalisé est calculé par la méthode de la matrice de diffusion. La pompe IR génère des porteurs photogénérés à l'intérieur de la membrane semi-conductrice III-V dont la densité de porteurs photogénérés est pilotée par l'équation de transport ambipolaire. Les porteurs photogénérés vont diffuser à l'intérieur de la membrane à une distance liée à la longueur de diffusion ambipolaire. La longueur de diffusion ambipolaire sur la membrane dépend de la durée de vie effective de recombinaison des porteurs photogénérés qui prend en compte la recombinaison Auger, la recombinaison radiative et le processus de recombinaison Shockey-Read Hall. L'équation ambipolaire est hautement non linéaire en raison de la dépendance de la longueur de diffusion ambipolaire de la densité de porteurs photogénérés. Pour résoudre cette équation, on utilise les principes de la théorie de la physique fondamentale avec entre autres les équations de Maxwell et de transport de charges. On peut alors calculer la permittivité de la membrane à partir de ses caractéristiques (classe de membrane), de la manière dont elle est irradiée (valeur d'irradiance de la pompe) et de la fréquence centrale à moduler. Une fois la permittivité calculée, il est possible de calculer la transmission, la réflexion et l’absorption d'une onde térahertz traversant la membrane. Les paramètres d’entrée fournis par le logiciel sont typiquement : la fréquence centrale à moduler une valeur de pompe qui provient par exemple d’une diode laser une classe de modulation Les résultats de sortie livrés au logiciel en interne sont typiquement : un coefficient de transmission un coefficient d’absorption un coefficient de réflexion la permittivité de la membrane La résolution de cette équation est utilisée par un algorithme qui permet de calculer les différents coefficients pour différentes valeurs de fréquence centrale et d’irradiance de pompe. Dans cet algorithme, on calcule les différents coefficients de transmission pour une gamme de fréquences et pour une gamme de valeurs de pompe. On obtient ainsi une matrice 2D de transmission. De la même manière on peut calculer les autres résultats de sortie en interne. Les paramètres d’entrée fournis par l’utilisateur sont typiquement : soit une fréquence spécifique, soit une gamme de fréquences une gamme de valeurs de pompe spécifiques si les valeurs par défaut ne conviennent pas une classe de modulation à utiliser Les résultats de sortie livrés à l’utilisateur sont typiquement : plusieurs types de graphiques disponibles mais qui ne sont pas tous affichés de manière à ne pas surcharger l'interface. On peut par exemple générer un graphique type « heatmap » de la transmission avec pour abscisse une gamme d'ondes électromagnétiques térahertz et pour ordonnée, une gamme d’intensité de laser. Il est à noter que l’utilisateur peut changer de type de vue et que les résultats stockés en mémoire empêchent d'inutiles et répétitifs calculs. Cette section Multiphysique du logiciel pourrait adopter de nouvelles fonctionnalités et analyses telles que les effets plasmoniques, l'irradiation de nouvelles sources infrarouges aux ondes térahertz parmi beaucoup d'autres dans l'industrie térahertz et photonique. Ce logiciel peut être couplé à une section système embarqué afin d'introduire les commandes dans un matériel compact et ergonomique. A partir de la résolution de l’équation ambipolaire, il est également possible de créer un algorithme chargé de créer la table de correspondance du logiciel ou LUT (pour « Look-Up Table » en anglais). On calcule d’abord la matrice 2D de transmission en réutilisant l’algorithme précédemment décrit. Une fois obtenue, on calcule, pour chaque fréquence centrale, quelle valeur de pompe maximise la transmission de l'onde térahertz. Ce couple fréquence-pompe (qui provient par exemple d’une diode laser) est calculé pour chaque fréquence et sauvegardé dans la table de correspondance. Une fois cette table de correspondance calculée, elle est transmise au micrologiciel afin que celui-ci puisse appliquer la meilleure irradiance de pompe pour une fréquence donnée. Cette section du système embarqué est chargée de l'intelligence du produit en envoyant des commandes par communication série du logiciel au matériel. Cette section synchronise la multiphysique, l'électronique et l'optique afin d'obtenir une solution industrielle innovante pour contrôler dynamiquement les ondes térahertz à grande vitesse, avec une accordabilité à large bande et une modulation en profondeur. La synchronisation et aussi l'interprétation des commandes est le noyau fondamental de l’invention. - Les paramètres d'entrée sont : contrôle du laser qui provient par exemple d’une diode laser On/Off Fréquence de modulation Type de membrane le type de « classe de modulateur » Fréquence térahertz centrale spécifier la fréquence à moduler - Le développement R&D : Le système embarqué est réalisé en langage C++ et les principales commandes à exécuter par le matériel sont décrites ci-après : Le système embarqué envoie des commandes via une communication série au matériel qui interprète les commandes. Fondamentalement, les commandes sont différentes opérations de mode laser telles que : Mode 1 : ▪ Réglage de la variation d'intensité du laser IR de 0 à 10W/cm^2 Mode 2 : ▪ Réglage de la fréquence de modulation TTL jusqu'à des valeurs de fréquences de l’ordre du térahertz Mode 3 : ▪ Réglage de la largeur d'impulsion du laser qui provient par exemple d’une diode laser Mode 4 : ▪ Réglage du délai du laser qui provient par exemple d’une diode laser - Les résultats des sorties livrés à l'utilisateur : L’utilisateur obtient un accusé de réception pour chaque commande envoyée telle qu’une zone avec l’historique des commandes, réponses et messages de diagnostic. Un message d’erreur est affiché en cas d’échec lors de l’envoi de commandes. Un message d’erreur est aussi affiché si le micrologiciel rencontre une erreur inattendue. La plate-forme embarquée fonctionne en utilisant les mêmes paramètres d'entrée que ceux ajoutés dans la section du logiciel. La synchronisation des sections Multiphysique et Système embarqué du logiciel donne à l'utilisateur un contrôle complet en testant en temps réel dans le matériel qui rend les ondes et la technologie térahertz très conviviales. Par exemple, cette invention rend possible la modélisation des membranes III-V, la simulation et le calcul numériques pour améliorer la connaissance des ondes térahertz et la comparaison entre le calcul numérique et les données expérimentales en temps réel des ondes électromagnétiques térahertz. Ainsi, cette invention basée sur un nouveau logiciel et un matériel offre une solution en matière de sources et de systèmes de détection térahertz : - Détecteurs térahertz : Améliore le rapport signal/bruit de la détection hétérodyne synchrone. - Sources térahertz : Modulent les ondes térahertz sans impacter le générateur. La technologie logicielle et matérielle unique est prête pour une modulation de fréquence térahertz personnalisée. Fournissant une modulation à grande vitesse dans la gamme des MHz et une accordabilité à large bande térahertz jusqu'à 2THz, les deux avec une modulation de profondeur. Le système proposé dans cette invention est capable d'unifier Multiphysique, Système Embarqué et Matériel pour un produit révolutionnaire qui est compact, ergonomique et de haute performance pour manipuler n'importe quel type de radiation térahertz. Aujourd’hui l’étude des ondes térahertz reste marginale et peu développée et nécessite des connaissances à la fois en programmation mais aussi dans le domaine des térahertz. Le système sera en mesure d'étendre la technologie térahertz à un public plus large en modélisant des résultats complexes sous forme de graphiques accessible et compréhensibles. On observe qu’il existe aujourd'hui sur le marché des logiciels multiphysiques tels que COMSOL ou CST studio. Cependant, ils ne disposent pas des deux fonctionnalités pour simuler et contrôler le système embarqué pour envoyer des commandes du logiciel à l'outil matériel afin de contrôler un modulateur térahertz. Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention. Dispositif de modulation d’ondes térahertz comprenant un support primaire (1), un support secondaire (2), un laser (3), une membrane (4) solidaire du support primaire (1), un carter de protection (5), et un support de montage optique (6) solidarisé au carter (5), caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de modulation d'ondes térahertz basés sur une couche de semi-conducteur III-V (4) dont la permittivité est optiquement modifiée par un processus de photogénération pour maximiser l'efficacité de modulation par des moyens de modulation de la permittivité. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comprend des moyens pour moduler la largeur de la longueur d'onde, l'amplitude et/ou la phase, par la déformation de la forme d'onde dans le domaine temporel, couplés avec un plasmon de surface d’un concepteur ou avec un métamatériau. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu’il comprend en outre une unité de rayonnement d'onde térahertz à incidence verticale rayonnant une onde incidente (10) sur la couche de semi-conducteur III-V (4). Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de modulation de la permittivité sont constitués du laser. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un microcontrôleur relié aux moyens de modulation d'ondes térahertz, le microcontrôleur stockant un micrologiciel apte à générer des signaux à haute résolution pour la commande des moyens de modulation d'ondes térahertz. Télescope térahertz comprenant un réseau d’actionneurs optiques, chaque actionneur optique comportant un dispositif de modulation d’ondes térahertz selon l’une quelconque des revendications précédentes. Procédé de modulation d’ondes térahertz, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif comprenant un support primaire (1), un support secondaire (2), un laser (3), une membrane (4) solidaire du support primaire (1), un carter de protection (5), et un support de montage optique (6) solidarisé au carter (5), caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens de modulation d'ondes térahertz basés sur une couche de semi-conducteur III-V (4), et en ce que le procédé comporte une étape de modification optique de la permittivité de la couche de semi-conducteur III-V (4) par un processus de photogénération pour maximiser l'efficacité de modulation par des moyens de modulation de la permittivité. Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu’il comporte une étape de modulation de la largeur de la longueur d'onde, l'amplitude et/ou la phase, par la déformation de la forme d'onde dans le domaine temporel, couplés avec un plasmon de surface d’un concepteur ou avec un métamatériau. Procédé suivant la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce qu’il comporte une étape de calcul de la permittivité en résolvant une équation du taux ambipolaire pour les porteurs libres. Procédé suivant l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif comprend en outre un microcontrôleur relié aux moyens de modulation d'ondes térahertz, le microcontrôleur stockant un micrologiciel apte à générer des signaux à haute résolution, et en ce que le procédé comporte en outre une phase, mise en œuvre par le micrologiciel, de commande des moyens de modulation d'ondes térahertz, ladite phase comprenant une première étape de réception d’un signal de commande transmis via une liaison de communication sans fil, ledit signal de commande correspondant à une fréquence centrale térahertz prédéterminée, une deuxième étape de génération d’un signal à haute résolution, et une troisième étape de transmission du signal à haute résolution aux moyens de modulation d’ondes térahertz pour la commande de ces moyens sur ladite fréquence centrale térahertz prédéterminée. Procédé suivant la revendication 10 caractérisé en ce qu’une table de correspondance stockant des couples fréquences centrales térahertz/ valeurs d’irradiance de pompe de diode laser est initialement transmise à ou préimplantée dans le micrologiciel, chaque valeur d'irradiance de pompe de diode laser étant choisie de telle sorte que cette valeur maximise la transmission de l'onde térahertz pour la fréquence centrale térahertz à laquelle elle est associée, et en ce que, lors de la phase de commande des moyens de modulation d'ondes térahertz, le signal à haute résolution généré et transmis par le micrologiciel permet, via la table de correspondance, d’appliquer la meilleure irradiance de pompe au laser (3), pour ladite fréquence centrale térahertz prédéterminée.