Développement de l'imagerie à un pixel aux fréquences électromagnétiques térahertz (THz) avec l'utilisation d'un modulateur de type microsystème électromécaniques (MEMS)

Béliveau, Louis-Philip (2022). Développement de l'imagerie à un pixel aux fréquences électromagnétiques térahertz (THz) avec l'utilisation d'un modulateur de type microsystème électromécaniques (MEMS). Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le domaine des Térahertz (THz) est une technologie dans laquelle les performances et applications se sont multipliées au courant des vingt dernières années. Les énormes progrès réalisés ont ouvert la porte à de nombreuses avancées scientifiques ainsi qu’à de premières applications industrielles THz. Dans ce contexte, la modulation THz est de plus en plus explorée pour de nombreuses applications, telles que l’imagerie, la communication, la spectroscopie, etc.

Ce travail vise à contribuer à l’avancement des méthodes de modulation THz existants en présentant de nouvelles applications de modulation THz par transducteurs ultrasoniques microusinés piézoélectriques (PMUT) ainsi qu’en démontrant une nouvelle méthode de communication THz utilisant un dispositif « digital micro-mirror device » (DMD) ainsi qu’un miroir échelon. L’objectif final de la recherche présenté était de permettre l’imagerie THz en utilisant un modulateur PMUT.

Le texte commence par une revue de la théorie, concepts ou principes de base couvrant différentes méthodes d’émission et de détection d’ondes THz. La revue détaille ensuite la spectroscopie THz, les différentes méthodes de modulations THz existantes et conclut sur la possibilité d’utiliser ces modulations dans un contexte d’imagerie THz.

Ensuite, la fabrication des dispositifs PMUT utilisés, les hypothèses et les configurations expérimentales, ainsi que la conception du circuit et du programme de contrôle de la matrice de PMUT sont présentées dans la section méthodologie du mémoire.

Les résultats des différentes expériences réalisées sont ensuite également présentés dans la section résultats. L'application de l'imagerie par acquisition de pixels compressés n'ayant pu être réalisée pour des raisons techniques, ce chapitre se termine par les résultats de la caractérisation de la matrice de PMUT et de son contrôleur, suivis d’une conclusion sur sa fonctionnalité.

Finalement, ce mémoire se conclut par un résumé des différents résultats de recherche qui y sont présentés, suivi de recommandations sur les améliorations possibles aux divers systèmes conçus afin d’obtenir de meilleurs résultats, de corriger certains défauts ou d’expliquer les applications futures permises par la technologie démontrée dans ce document.

Titre traduit

Development of single-pixel imaging at terahertz (THz) electromagnetic frequencies using a microelectromechanical system (MEMS) modulator

Résumé traduit

The Terahertz (THZ) domain is a technology in which performances and applications have multiplied over the last two decades. The enormous progress made has opened the door to many scientific advances and, in certain cases, to the first industrial THz applications. In this context, THz modulation is increasingly explored for many applications, such as imaging, communication, spectroscopy, etc.

This work aims to contribute to the advancement of existing THz modulation methods by presenting new applications of THz modulation using a piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUT) as well as by demonstrating a new method of THz communication using a digital micro-mirror device (DMD) and an echelon mirror. The final goal of the research presented was to enable THz imaging using a PMUT modulator.

The text begins with a literature review covering different methods of THz emission and detection. The literature review then details the THz spectroscopy, the different existing THz modulation methods and concludes with the possibility to use these modulations in a THz imaging context.

Following the literature review, the fabrication of the PMUT devices used, the hypotheses and experimental configurations as well as the design of the circuit and the control program of the PMUT array are presented in the methodology section of the thesis.

The results of the various experiments performed are then also presented in the results section. Since the application of imaging by acquisition to a compressed pixel could not be performed for technical reasons, this chapter ends with the results of the characterization of the PMUT array and its controller, followed by a conclusion on its functionality.

Finally, this thesis concludes with a summary of the various research achievements presented in this thesis, followed by recommendations on possible improvements to the various systems designed to obtain better results, to correct certain defects or to explain the future applications allowed by the technology demonstrated in this text.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie électrique". Comprend des références bibliographiques (pages 168-173).
Mots-clés libres:	térahertz TDS, PMUT, spectroscopie térahertz, acquisition à un pixel, acquisition compressée
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Blanchard, François
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	27 oct. 2022 13:39
Dernière modification:	27 oct. 2022 13:39
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3097

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