Les grandes filiéres de détecteurs IR et au délà

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09/12/2010
Les grandes filières de détections IR… jusqu’au THz
Olivier Gravrand, François Simoens, CEA LETI –Minatec Campus, Grenoble

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09/12/2010
Les grandes filières de détections IR… jusqu’au THz
Olivier Gravrand, François Simoens, CEA LETI –Minatec Campus, Grenoble
Le photon est un objet quantique caractérisé par:
•Une direction
•Une énergie une fréquence optique
•Une phase
•Une fonction d’onde répartition spatiale (diffraction)
un vecteur d’onde k
Le détecteur d’imagerie détecte généralement:
•L’intensité (ou la puissance) le flux de photons
•Dégradé par un certain bruit
•Sur une surface donnée (surface pixel)
•Dans une fenêtre temporelle données (BW)
Dans certains cas,
•Détection de la phase (dét. hétérodyne)
•Détection de photons unique (Geiger, APD…)
NEP
BWA
D
*
Bande
Passante
(Hz)
Surface pixel
(cm)
Puissance équivalente
au bruit (W)

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Le spectre EM vu depuis l’IR
0.1 110 100 1000
E (eV) 10 10.1 0.01 0.001
Visible
UV
NIR SWIR MWIR LWIR VLWIR
Tatmosphere
0
100%
•IR petites énergies (< eV)
•Intérêt
–Correspondant aux vibrations
moléculaires
–Détection passive du CN
–Atmosphère (très) transparente,
peu sensible aux conditions atm
– …
Lambda
(µm)
1000 100 10 1
f (THz)
kT@300K=26meV
1e4 1e3100 10
TCN (K)
300K
2000K
600K
Luminance CN

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Plan de l’exposé
• Intro: la spécificité de l’IR
•Deux grandes familles de détecteurs IR
–Le détecteur thermique « non refroidi » (bolomètre)
–Le détecteur quantique « refroidi »
•Diode PV
•QWIP
•Super réseau
–Evolution dans la complexité des rétines IR
•1er –2ème générations
•Et la 3ème gén?
• Allonger la longueur d’onde jusqu’au THz
–Le THz gap
–2 points de vue ≠: optique vs RF
–Quelques réalisations en cours pour la détection THz
•Conclusion

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CIRCUIT DE LECTURE
SIGNAL
ISOLATION THERMIQUE
THERMOMETRE
CIRCUIT DE LECTURE SIGNAL
Détecteur quantique
=
Détecteur « refroidi »
Conversion e-
IR
ABSORPTION
IR
Détecteur thermique
=
Détecteur « non refroidi »
La détection IR: principe
Signal=Courant flux photons Signal=DT puissance lumineuse