PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
8.1 . INTRODUCTION
8.1.2 Photonique en guide métal métal : subtilité dans l’interprétation
des résultats
Généralement, pour les lasers semi-conducteurs, un moyen de savoir
si la cavité optique a les bons paramètres, consiste à vérifier que le seuil
laser n’est pas trop élevé, et que le spectre d’émission est mono mode.
Pour les lasers à cascade quantique dans le THz utilisant un guide métal
métal, ce n’est pas suffisant. Par exemple, pour l’étude des cristaux photoniques,
il faudra aussi vérifier que l’accordabilité du laser avec la période
du cristal photonique correspond bien à la théorie, et que le champ lointain
est directif, ce n’est qu’une fois que ces mesures seront effectuées, que
l’on pourra valider que l’on a effectivement un contrôle sur le mode laser.
Par exemple la cavité présentée dans la figure 8.2 a clairement eu un
problème de fabrication, cependant le dispositif lase, et son seuil laser
n’est que légèrement plus élevé que le meilleur seuil pour cette région
active.
(a) (b)
2.4 2.5 2.6 2.7 2.8
Fréquence (THz)
FIG. 8.2: Exemple de cavité endommagée en guide métal-métal.
Même si la fabrication du dispositif a eu de nombreux problèmes, le
dispositif lase (son spectre d’émission est représenté dans le panneau
(b)). La mesure a été effectuée à 10 K et en mode pulsé (300
ns, 20 kHz).
Afin de comprendre ce résultat surprenant, mais néanmoins bien connu
dans la communauté des lasers à cascade dans le THz, il est nécessaire
de comprendre quels sont les mécanismes qui impliquent qu’une cavité
n’ayant pas les bons paramètres, ou qui a été endommagée a des performances
fortement diminuées.
Ce sont les pertes, et la compétition entre les modes qui vont définir le
comportement du laser. Il est possible de définir trois types de pertes : les
pertes du matériau αmat, c’est à dire les pertes du guide d’onde utilisé, les
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