PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 8 . CRISTAUX PHOTONIQUES, RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
gain est faible, ainsi l’émission est typiquement spectralement mono mode.
Dans aucun des articles cités précédemment des mesures de champ lointain
n’ont été acquises, mais à cause des dimensions typiquement sub
longueur d’onde, il est certain que l’émission laser n’est pas directive.
En combinant les cavités circulaires et les DFB du second ordre, il a été
montré que l’on peut obtenir une émission plus directive [123, 124, 125].
Une autre alternative pour obtenir une émission directive est d’utiliser
un DFB du troisième ordre [126]. Dans le cas idéal ou l’indice optique
est de 3, l’émission se fait dans l’axe de la facette. Pour un indice légèrement
supérieur, l’émission sera dans une direction d’une dizaine de degrés.
Grâce aux nombreuses interférences, le profil de champ lointain est
directif, et ne contient qu’un seul lobe. La puissance émise est importante
puisqu’elle se fait directement dans l’axe du laser, c’est à dire qu’elle n’est
pas le résultat d’une diffusion de Bragg comme c’est le cas pour des DFB
du second ordre. Cette technique a néanmoins un inconvénient, elle nécessite
de graver profondément la structure (pour abaisser l’indice moyen
et se rapprocher du cas idéal ou il vaut 3), et ne peut être transposée vers
d’autre longueurs d’onde ou d’autre matériau, qu’à la condition que l’indice
optique soit proche de 3.
Les cristaux photoniques bidimensionnels pour les lasers à cascades
quantiques dans le THz ont été utilisés pour la première fois en 2008 par L.
Sirigu et collaborateurs [127]. Dans ces dispositifs le cristal photonique est
défini uniquement par la géométrie du métal. L’émission est spectralement
single mode, mais étonnamment ne s’accompagne pas d’une émission
directive. Notre travail sur les CPs a commencé environ au même moment,
et présente des similitudes avec l’étude mené par L. Sirigu. Néanmoins,
la différence principale est l’accent que nous avons mis pour contrôler les
conditions aux bords du CP. Cela a permis entre autres d’obtenir un champ
lointain directif.
La fabrication des dispositifs photoniques dans le THz est relativement
simple car elle nécessite seulement les techniques de bases de salles
blanches : utilisation de lithographie optique, et non pas électronique, et
la gravure sèche n’est souvent pas requise. Cette simplicité de fabrication,
combinée avec la loi d’échelle des équations de Maxwell, peut rendre
les lasers à cascade quantique dans le THz, un système modèle pour étudier
les structures photoniques. Les résultats obtenus peuvent être ensuite
transposés vers d’autre longueur d’onde.
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