PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
5.2 . UTILITÉ DE RÉDUIRE L’ÉPAISSEUR POUR LES STRUCTURES
PHOTONIQUES
en régime continu .
La réduction de l’épaisseur a aussi potentiellement plusieurs intérêts
pour les structures photoniques. On verra que en guide métal métal, on
peut guider le mode optique, par la seule géométrie du métal. Cet effet est
de plus en plus marqué en réduisant l’épaisseur. Par exemple la réduction
de l’épaisseur peut servir à obtenir un gap photonique complet dans une
structure photonique définie uniquement par le métal ([79, 63]). En utilisant
des structures fines, il est aussi possible d’obtenir des microcavités sublongueur
d’onde, où le mode est guidé par le métal (ce sera le sujet du
chapitre 6).
Dans ce chapitre je décrirai le guidage métallique et l’effet de l’épaisseur
sur celui-ci, ainsi que les utilisations photoniques possibles grâce à
la réduction de l’épaisseur. Dans un deuxième temps, je montrerai les résultats
expérimentaux obtenus en utilisant des structures fines. En particulier
nous chercherons à caractériser des lasers en structure fine en
les comparant aux dispositifs usuels. Le but étant de définir précisément
comment les performances des lasers à cascade quantique dans le THz
se dégradent avec l’épaisseur.
5.2 Utilité de réduire l’épaisseur pour les structures photoniques
5.2.1 Guidage métallique : effet de l’épaisseur
Dans ce paragraphe nous allons étudier comment dans un guide double
métal le mode peut être guidé par la seule géométrie du métal supérieur.
Pour caractériser cet effet nous étudierons un guide métal-métal où le métal
supérieur s’arrête brusquement, la région active n’étant pas interrompue.
Nous verrons que cela engendre une réflectivité que nous nommerons
“réflectivité induite par le métal” (cf fig. 5.1) . Celle-ci s’explique par
un mismatch entre le mode fortement confiné du guide métal métal, et le
mode étendu dans la région verticale métal / région active / air. Plus le
mode métal métal va être confiné, c’est à dire plus l’épaisseur de la région
active est faible plus cette réflectivité induite sera importante.
Ce type d’effet souvent rencontré pour les micro-ondes [80], a aussi
été utilisé pour créer des structures photoniques pour les lasers à cascade
quantique dans le THz, par exemple pour obtenir des réseaux du second
ordre [81, 82] mais aussi des micro-cavités lasers qui seront décrites dans
le prochain chapitre, ainsi que des cristaux photoniques qui feront l’objet
des deux derniers chapitres.
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