PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 6 . MICROCAVITÉ
et ainsi de réduire la puissance de calcul nécessaire. Les modes de cavités
peuvent être classés en utilisant deux nombres entiers : le nombre
azimutal M ( correspondant au nombre de maxima dans la direction azimutale)
et le nombre radial N ( qui correspond au nombre de lobes dans
la direction radiale). Pour la cavité circulaire de plus petite taille, quatre
modes sont représentés dans la figure 6.7 Ils sont espacés d’environ 0.3
THz, ainsi seulement un mode se superpose avec la courbe de gain, dont
la largeur spectrale à mi-hauteur est de l’ordre de 0.25 THz. Cela explique
parfaitement le caractère monomode de notre micro-cavité.
(a) N=2, M=1 - f=2.43 THz (b) N=2 – M= 2 - f=3.08 THz
y
y
max
min
x
x
(c) N=1 – M=3 - f=2.10 THz (d) N=1 – M=4 - f=2.67 THz
y
y
max
x
FIG. 6.7: Simulations numériques des modes de la cavité de plus
petit diamètre. Les simulations tri-dimensionnelles ont été faites en
utilisant la méthode des éléments finis avec le programme commercial
Comsol. Les modes sont classés selon le nombre radial N, et le
nombre azimutal M. Le champ électrique normal au cylindre est représenté
avec l’échelle de couleur. Le cercle en pointillé correspond
au bord du métal supérieur. Les modes sont espacés d’environ 0.3
THz. L’émission laser correspond au mode N=1, M=4 (d).
De la même façon, on peut associer la fréquence laser au mode de
la cavité de taille moyenne au mode d’ordre 1 azimutal et d’ordre 3 radial
(M=1, N=3). Pour la cavité de plus grande taille, de nombreux modes possibles
se superposent avec la courbe de gain, ce qui explique le caractère
multi-mode spectral. On ne peut pas associer sans ambiguïté le spectre
laser aux différents modes possibles, car ces derniers sont nombreux (cf
fig. 6.8).
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