Near-field optical microscopy in terahertz domain
Microscopie optique de champ proche dans le domaine terahertz
Résumé
During this PhD thesis, two original microscopes combining an innovative contrast related to THz frequencies (from 0,1 to 10 THz) with the super-resolvent techniques of optical near field microscopy were built.
Initially, we developed an instrument whose originality lies in the illumination method: a local IR/THz source generated in situ by optical rectification. Several metal and dielectric samples were imaged, illustrating the sub-wavelength resolution. Parallely, the mechanisms of image-formation in the microscope were investigated with a theoretical study.
Subsequently, a modified version of the optical near field microscope working in an apertureless mode was designed and constructed. This configuration made it possible to reach a sub-micron resolution in the THz field, thanks to the addition of a metal tip serving as a scatterer for evanescent waves.
Initially, we developed an instrument whose originality lies in the illumination method: a local IR/THz source generated in situ by optical rectification. Several metal and dielectric samples were imaged, illustrating the sub-wavelength resolution. Parallely, the mechanisms of image-formation in the microscope were investigated with a theoretical study.
Subsequently, a modified version of the optical near field microscope working in an apertureless mode was designed and constructed. This configuration made it possible to reach a sub-micron resolution in the THz field, thanks to the addition of a metal tip serving as a scatterer for evanescent waves.
Pendant ce travail de thèse, nous avons réalisé deux microscopes originaux qui combinent le contraste novateur lié au domaine THz (de 0,1 à 10 THz), aux techniques super-résolvantes de la microscopie optique de champ proche.
Tout d'abord, nous avons développé un instrument dont l'originalité réside dans l'illumination qui est assurée par une source locale IR/THz générée in situ par rectification optique. Plusieurs échantillons métalliques et diélectriques ont alors été imagés, mettant en évidence une résolution sub-longueur d'onde dans le domaine THz. Parallèlement, une étude théorique a permis de comprendre les mécanismes de formation des images dans le microscope.
Une autre version du microscope optique de champ proche, fonctionnant dans un mode dit sans ouverture a aussi été élaboré. Cette configuration a permis d'atteindre une résolution inférieure au micron dans le domaine THz, grâce à l'ajout d'une pointe métallique fonctionnant comme un diffuseur des ondes évanescentes.
Tout d'abord, nous avons développé un instrument dont l'originalité réside dans l'illumination qui est assurée par une source locale IR/THz générée in situ par rectification optique. Plusieurs échantillons métalliques et diélectriques ont alors été imagés, mettant en évidence une résolution sub-longueur d'onde dans le domaine THz. Parallèlement, une étude théorique a permis de comprendre les mécanismes de formation des images dans le microscope.
Une autre version du microscope optique de champ proche, fonctionnant dans un mode dit sans ouverture a aussi été élaboré. Cette configuration a permis d'atteindre une résolution inférieure au micron dans le domaine THz, grâce à l'ajout d'une pointe métallique fonctionnant comme un diffuseur des ondes évanescentes.
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