PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 1 . INTRODUCTION
Plus récemment, une méthode alternative pour la génération de rayonnement
sub-THz et THz a été démontrée par W. Knap et ses collègues
[15] en utilisant un transistor à électrons à haute mobilité. L’émission est
interprétée comme provenant d’une instabilité du courant qui génère une
oscillation de plasma dans le canal du transistor (instabilité de Dyakonov-
Shur [16]).
1.4.5 Tubes
Les tubes (par exemples les carcinotrons aussi appelés BWO Backward
Wave Oscillator) peuvent générer des mW de puissance jusqu’à
1.2 THz, mais ils ne fonctionnent que sous fort champ magnétique. Ces
sources présentent une grande accordabilité, mais leur durée de vie limitée
réduit fortement leur utilisation [14].
1.4.6 Photo-mélange
La technique du photo-mélange consiste à illuminer une antenne photoconductive
très rapide par deux lasers dont la différence de fréquence correspond
à la fréquence THz désirée. Cette technique produit une émission
THz étroite spectralement, facile d’utilisation, et fonctionne à température
ambiante. La fréquence THz est accordable en changeant la fréquence
d’un des deux lasers sources [17]. Toutefois, le rendement est faible : les
puissances typiques sont de l’ordre de quelques µW pour des fréquences
inférieures à 1 THz et en dessous du µW à 1 THz.
En imagerie une autre technique est souvent utilisée pour générer du
rayonnement THz large bande. Un cristal non-linéaire ou une antenne
photoconductive est soumise à une impulsion ultra-courte. La largeur de
bande est directement déterminée par la durée de l’impulsion. La puissance
typique est de l’ordre du nW au µW. Le livre de K. Sakai [18] traite
le sujet de manière très précise. Cette technique est très importante pour
les applications puisque la majorité des systèmes d’imagerie l’utilise.
1.4.7 Laser semiconducteur THz
Historiquement les seuls lasers semiconducteurs fonctionnant dans la
gamme spectrale du THz étaient les lasers p-Ge. L’effet laser provient
d’une inversion de population en bande de valence qui se produit par l’application
d’un champ magnétique et d’un champ électrique croisé. La puissance
peut atteindre plusieurs W en puissance crête. Le gain est large,
puisque il peut y avoir émission laser entre 1 et 4 THz. Toutefois la néces-
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