PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 5 . RÉDUCTION DE L’ÉPAISSEUR
Au n=259+405 i
GaAs 2.10 18 cm -3 n=4.54+15.89 i ps)
GaAs 2.91 10 15 cm -3
n=3.53+0.00399 i
ps)
GaAs 5.10 18 cm -3 n=7.07+25.48 i ps)
Au n=259+405 i
200 -
800 nm
h
80 nm
pertes ( α w +α m ) / Γ (cm −1 )
50
40
30
20
10
200 nm
600 nm
400 nm
800 nm
0
2 4 6 8 10 12 14
Epaisseur de la région active (µm)
FIG. 5.6: Évolution des pertes totales du guide double métal en fonction
de l’épaisseur de la région active. Pour la simulation la longueur
d’onde utilisée est de 111 µm. Les temps de Drude utilisés sont de
τ=0.1 ps pour les couches dopées de contact et τ=1 ps pour la région
active.
de la structure en guide métal-métal ou bien en guide plasmonique, une
des couches dopées de contact (dopée à 2 · 10 18 cm −3 ) est assez épaisse
(700 nm pour les structures étudiées). Celle-ci est nécessaire pour pouvoir
contacter électriquement le dispositif en guide plasmonique, ainsi que pour
confiner le mode optique. En guide double métal cette couche dopée doit
être amincie afin de limiter les pertes surtout lorsque l’on réduit l’épaisseur
de la région active.
La figure 5.6 présente l’évolution des pertes calculées en fonction de
l’épaisseur de la région active, pour un guide métal-métal. Les calculs ont
été obtenus en utilisant la méthode des matrices de transfert (cf. chapitre
3). Les quatre courbes correspondent à quatre épaisseurs différentes de
la couche de contact. Les pertes des miroirs ont aussi été considérées (en
utilisant la réflectivité calculée au chapitre 3 du guide double métal) pour
un ruban de 2 mm de long.
Lorsque l’on réduit l’épaisseur les pertes vont augmenter car la proportion
du mode optique dans les couches dopées et dans le métal va
augmenter. Or ce sont les principaux facteur de pertes. C’est aussi pour
cette même raison que pour une épaisseur donnée, les pertes augmentent
lorsque la couche de contact est plus épaisse.
Par exemple si on diminue l’épaisseur d’un facteur 2 en passant de 12
à 6 µm d’épaisseur, les pertes augmentent d’environ 60 % .
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