Un des objectifs majeurs des systèmes de communication est de pouvoir transmettre des données aux plus hauts débits possibles. La demande croissante des utilisateurs pour la communication sans fil à haut débit excède déjà les possibilités des réseaux actuels. Afin de répondre à cette problématique, nous présentons des systèmes de communication basés sur des fréquences porteuses térahertz (THz), fréquences suffisamment élevées pour supporter des débits supérieurs à la centaine de gigahertz. En particulier, nous nous intéressons au développement et à l'intégration d'un détecteur haut débit destiné à la communication THz sans fil. Nous utilisons comme détecteur un transistor GaAs à haute mobilité électronique (HEMT). Contrairement aux détecteurs existants tels que les diodes Schottky, le transistor étudié offre des avantages en ce qui concerne le coût, la compacité et les performances. En particulier, l'impédance de sortie est mieux adaptée aux circuits intégrés hauts débits d'impédance d'entrée de 50 Ohm. Nous présentons une caractérisation de ce détecteur en sensibilité et en bande passante de modulation, démontrant pour la première fois sa capacité à être utilisé pour des communications à haut débit. L'intégration du transistor, indispensable à la réalisation de communications réelles, est détaillée. Une communication THz sans fil est démontrée à des fréquences de 0,200 THz et 0,309 THz. Pour la première fois, une transmission de données sans erreur a été démontrée jusqu'à un débit de 8,2 Gbps avec un transistor GaAs HEMT à une fréquence porteuse de 0,309 THz. Enfin, nous présentons de nouveaux transistors avec antenne intégrée permettant des communications à plus haut débit et de plus grande portée, grâce à une meilleure sensibilité. / One of the major objectives of communication systems is the ability to transmit data at the highest possible rates. The ever-growing user demand for wireless communication already exceeds capacities of present networks.In order to solve this problem, we introduce communication systems based on terahertz (THz) high-frequency carriers, whose frequencies are high enough to support data-rates higher than a hundred of gigahertz. In particular, we are interested in the development and the integration of a high data-rate detector intended for THz wireless communication.We use a GaAs High-electron-mobility transistor (HEMT) as detector. Unlike existing detectors such as Schottky diodes, the transistor studied in this thesis offers advantages in terms of cost, compactness and performances. In particular, the output impedance is more suitable for high data-rate integrated circuits whose input impedance is 50 Ohm. We present the characterization of the detector in terms of sensitivity and modulation bandwidth, demonstrating for the first time its ability to be used for high data-rate communications. The transistor's integration, essential for real communications, is detailed.A wireless THz communication is demonstrated around 0.200 THz and 0.309 THz. For the first time, an error-free transmission at data-rates up to 8.2 Gbps is demonstrated, using a GaAs plasma wave HEMT and a 0.309 THz carrier frequency. Finally, we present new transistors with integrated antenna, allowing communications at higher data-rates and with a longer range, thanks to a better sensitivity.

Afin de générer des plasmas performants sur de longues durées, un tokamak nécessite des dispositifs de chauffage et de génération de courant additionnels. Des antennes haute-fréquences, délivrant des puissances de plusieurs mégawatts au plasma, sont actuellement utilisées dans de nombreux tokamaks. Pour optimiser les performances de chauffage et de génération de courant obtenues avec le système LH (fréquence de quelques gigahertz), une bonne maitrise du couplage de l'onde émise par l'antenne au plasma de bord est nécessaire. Or, des effets non-linéaires dépendant du niveau de puissance HF injectée dans le plasma perturbent fortement le couplage de l'onde LH pour certains paramètres de bord (densité et température en particulier). Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur l'étude du couplage linéaire et non-linéaire de l'onde LH au plasma de bord. Dans le cadre de l'installation d'une antenne dite « Passive Active Multijunction » en 2009 sur le tokamak Tore Supra visant à tester le système LH proposé pour ITER, la caractérisation du couplage obtenu avec cette antenne a été réalisée à partir d'expériences menées à basse puissance sur Tore Supra. Les résultats, analysés conjointement avec l'utilisation d'un code de couplage (ALOHA), ont ainsi validé les prédictions théoriques prévoyant de bonnes propriétés de couplage à des densités de plasma de bord faibles. Par ailleurs, l'effet pondéromoteur a été clairement identifié comme responsable de la forte détérioration du couplage de l'onde mesurée sous certaines conditions de plasma de bord. / In order to achieve long pulse operation with a tokamak, additional heating and current drive systems are necessary. High frequency antennas, which deliver several megawatts of power to the plasma, are currently used in several tokamaks. Moreover, a good control of the coupling of the wave launched by the antenna to the edge plasma is required to optimize the efficiency of heating and current drive LH systems. However, non-linear effects which depend on the level of injected power in the plasma strongly damage the coupling of the LH wave at particular edge parameters (density and temperature profiles). Results presented in the manuscript deal with the study of the linear and non-linear coupling of the LH wave to the plasma. In the framework of the commissioning of the Passive Active Multijunction antenna in 2009 on the Tore Supra tokamak aiming at validating the LH system suggested for ITER, the characterisation of its coupling properties was realized from low power experiments. The experimental results, which are compared with the linear coupling code ALOHA, have valided the theoretical predictions of good coupling at edge plasma density around the cut-off density. Besides, the ponderomotive effect is clearly identified as responsible for the deterioration in the coupling of the wave, which is measured under particular edge plasma conditions. A theoretical model combining the coupling of the LH wave with the ponderomotive force is suggested to explain the experimental observations.