PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 8 . CRISTAUX PHOTONIQUES, RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
strahlen band (bande d’absorption des phonons), ce qui permet d’utiliser
les valeurs statiques de l’indice optique. Celles-ci sont reportés dans l’article
de G. A. Samara [135]. On peut alors calculer la fréquence des bords
de bande en fonction de l’indice du GaAs en utilisant les simulations 3D
avec les conditions de Bloch périodique, en utilisant les différentes valeurs
de l’indice optique du GaAs en fonction de la température. Dans la figure
8.19 la ligne continue correspond à ces simulations. La tendance générale
de la variation de la fréquence d’émission laser en fonction de la température
est en bon accord avec les simulations. Toutefois, il y a un décalage
entre les mesures expérimentales et la théorie, qui peut être dû à la légère
variation de l’indice optique du GaAs entre les valeurs statiques et celles
correspondant aux fréquences THz.
La température maximale de fonctionnement est de 136 K.
8.3.4 Identification des modes en utilisant les propriétés du champ
lointain
Quelques détails sur les simulations numériques utilisées
Afin de calculer le profil de champ lointain nous avons utilisé le formalisme
développé dans le chapitre 7 et les articles [113, 136]. Les champs
proches des différents modes de bord de bande du CP de dimension finie
sont obtenus en utilisant une simulation FDTD [137] 2D, en utilisant le
programme libre MEEP [84]. La structure tridimensionnelle a été simplifiée
en utilisant une approximation d’indice effectif, c’est à dire que nous
avons remplacé la structure verticale par l’indice effectif correspondant, en
utilisant n = 3.6 pour les régions métallisées et n = 2.8 pour les trous. Ces
valeurs correspondent à la partie réelle des indices effectifs calculés avec
une simulation unidimensionnelle de la structure verticale. n = 3.6 correspond
au mode fondamental d’un guide métal métal de 10 µm d’épaisseur.
La valeur n = 2.8 correspond à celle du guide air-GaAs-metal (le GaAs
fait encore 10 µm d’épaisseur). Le domaine de simulation est typiquement
carré. Les conditions absorbantes sont intégrées dans la simulation
en entourant le CP d’une couche d’indice 3.6 se terminant sur des PMLs
(Perfectly Matched Layer). Cette procédure garantit que l’énergie qui arrive
sur le bord du CP va continuer sans réflection dans la couche d’indice
n = 3.6, et sera à la fin absorbée dans les PML [130] (cf fig. 8.20).
Afin de calculer le champ lointain, nous utilisons ensuite le champ magnétique
transverse uniquement dans les trous, comme décrit dans le chapitre
7.
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