PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 8 . CRISTAUX PHOTONIQUES, RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
pertes par émission αout, et les pertes liées au bord de la cavité αmiroir.
Dans le cas d’une cavité linéaire (guide ruban), les deux derniers types de
pertes sont confondues.
Quand les paramètres de la cavité ne sont pas adéquats, ce sont généralement
les pertes par émission qui augmentent, provenant de la diffusion
de la lumière, ou de réflection vers d’autres modes de cavité. Le guide métal
métal se distingue des autres types de cavité car ce sont les pertes du
matériau qui dominent les autres pertes d’environ un facteur 10. Ainsi, en
guide métal métal, même si la cavité n’est pas adaptée, les pertes totales
n’augmenteront pas de manière significative.
Dans une cavité optique, le nombre de modes est généralement grand,
typiquement il existe un mode par unité de longueur d’onde dans le matériau.
Généralement ces modes sont fortement dégénérés. Lorsque la
cavité n’a pas le bon paramètres, la dégénérescence est levée (au moins
partiellement). La compétition entre les modes va assurer que les modes
ayant les pertes les plus faibles vont laser. Dans le cas général d’une cavité
semi-conductrice, si la cavité n’est pas adéquate, les pertes seront
nettement supérieures par rapport au cas d’une cavité optimale, et ainsi
les performances seront fortement dégradées. En guide métal métal, ce
ne sera pas le cas, car ce sont les pertes du matériau qui dominent.
Un laser dans le THz, dont la cavité est un CP, et dont le seuil laser est
faible, n’implique pas que le dispositif a les fonctionnalités du CP (accordabilité
spectrale, champ lointain). Il est ainsi nécessaire de les caractériser
pour s’assurer que le mode laser est un mode délocalisé du CP. L’objectif
n’étant pas d’avoir un laser dont la géométrie est un CP, mais dont ses
fonctionnalités sont celles du CP.
8.2 Effet des conditions aux bords sur les cristaux photoniques.
8.2.1 Introduction
Dans cette partie, nous étudierons la faisabilité de cavité à cristal photonique
pour les laser à cascade quantique dans le THz. Le cristal photonique
bidimensionnel est défini par lithographie optique du métal supérieur
d’un laser à cascade quantique THz en guide métal métal. Le contraste
d’indice nécessaire pour la structure photonique sera obtenu via la réflectivité
induite par le métal que nous avons déjà rencontrée dans les chapitres
5 et 6.
Nous montrerons que le fonctionnement des lasers à cristaux photoniques
dépend fortement des conditions aux bords. Et plus particuliè-
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