PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
8.2 . EFFET DES CONDITIONS AUX BORDS SUR LES CRISTAUX
PHOTONIQUES.
Le comportement du seuil laser est très différent entre les PCs-ABC
et les PCs-MBC (cf fig. 8.6). Les lasers avec les conditions MBC ont approximativement
un seuil constant et égal à ≈ 95 ± 5 A · cm −2 , qui est du
même ordre de grandeur que celui obtenu en ruban métal-métal fabriqué
à partir de la même couche épitaxiale. Au contraire, le seuil des dispositifs
avec les conditions ABC dépend fortement des caractéristiques du CP. Le
Jth est maximal pour le dispositif de contrôle (r = 0) et décroît jusqu’à 110
A · cm −2 pour un rayon de 8 µm. L’augmentation du seuil pour les rayons
supérieurs à 10 µm ne peut être attribuée sans ambiguïté aux caractéristiques
du CP, car la micro-soudure des dispositifs est difficile lorsque la
proportion de métal à la surface de l’échantillon est faible ( c’est à dire pour
des rayons des trous importants). Il est ainsi probable que les échantillons
dont le rayon des trous est supérieur à 10 µm sont détériorés.
Ces premiers résultats offrent une première indication que différents
modes lasers sont possibles et dépendent des conditions aux bords. Les
dispositifs MBC qui ne semblent pas être affectés par le CP et dont le
seuil est approximativement égal à celui d’une cavité hexagonale nue (
r = 0) lase probablement sur un mode de type whispering gallery [122,
129], alors que les dispositifs avec les conditions absorbantes sont de
bons candidats pour laser sur des modes de bords de bande, délocalisés
sur tout le CP.
Variations avec la période du CP
Nous allons maintenant étudier les variations des caractéristiques LIV
en fonction de la période a du CP. Afin de suivre au mieux la loi d’échelle,
le ratio du rayon des trous sur la période est fixe et égal à r/a = 0.22.
La période varie de 34 à 38.9 µm par pas de 0.7 µm. Ces valeurs ont
été choisies pour que l’énergie réduite correspondant se situe autour de
a/λ = 0.33, afin que le gain de la région active se superpose avec les
bords de bande du point Γ (cf fig 8.5).
Les caractéristiques LIV en fonction de a, pour les dispositifs ABC et
MBC sont représentées dans la figure 8.7. Les CPs-MBC ont un Jth identiques
pour toutes les périodes. Cela confirme qu’ils ne semblent pas être
affectées par le CP. Au contraire les caractéristiques LIVs des CPs-ABC
diffèrent selon la période du CP. Le seuil laser suit approximativement la
courbe de gain de la région active, c’est à dire que le seuil est minimal
pour le dispositif dont la période est de 36.1 µm ce qui correspond à la
fréquence centrale de la courbe de gain (cf prochain paragraphe).
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