PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
CHAPITRE 8 . CRISTAUX PHOTONIQUES, RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX
Normal π Optimisé optimisé + π
r=0.3969 r=0.3658 r=0.6032 r=0.5075
TAB. 8.1: Valeur du paramètre r de l’équation 8.39, pour les différents
CPs.
minimisent l’écart avec les densités de courant de seuil en guide ruban
en fonction de la température. Ensuite j’ai pris la moyenne sur les valeurs
de J0 des quatres CPs différents, égale à 781.5 A · cm −2 , et j’ai ensuite
cherché quel est le meilleur paramètre r pour chacun des CPs. Ce sont
les valeurs de r correspondant à J0 = 781.5 A · cm −2 qui sont données
dans le tableau 8.1. En fixant la valeur de J0, je peux ainsi comparer les
différentes valeurs de ce paramètre r.
La forme de la relation linéaire entre les seuils laser semble impliquer
que le gain en fonction du courant a la forme décrite dans le schéma 8.46.
Pour des courants inférieurs au courant parasite, c’est à dire quand la tension
correspond à un alignement parasite, il n’y a pas de gain a priori.
Ensuite quand le courant est suffisant pour passer à l’alignement désiré,
le gain augmente probablement de manière linéaire (les Jth en fonction
de la température se superpose parfaitement). Un peu avant l’alignement
optimal, le gain n’est plus linéaire, cela s’observe dans la figure 8.45, juste
avant la température maximale, les courbes ne se superposent plus très
bien, ce qui signifie que la relation linéaire entre le gain et le courant n’est
plus vérifiée. Il est important de noter que la forme du gain ainsi décrite est
différente de la forme habituellement utilisée dans l’infrarouge moyen, où
l’on peut assez bien décrire le gain comme proportionnel au courant (jusqu’à
un courant de désalignement). Il semble que dans le THz, il y ait un
décalage en plus. Cela peut s’expliquer à partir des caractéristiques électriques
différentes dans les deux cas. Dans l’infrarouge moyen, les lasers
à cascade ont un comportement électrique proche d’une diode idéale : la
tension est fixe et ne varie pas avec le courant injecté. Dans le THz, la tension
varie avec le courant. Or l’efficacité d’injection dans le niveau excité
de la transition optique dépend de la tension, ainsi en variant le courant,
l’efficacité d’injection varie aussi. La relation entre le gain et le courant,
est a priori assez compliquée, mais il semble, d’après les mesures expérimentales
que ce lien s’exprime par une relation linéaire.
En supposant que le gain en fonction du courant a la forme décrite
dans la figure 8.46, alors le paramètre r (cf 8.39 et tableau 8.1) doit correspondre
au ratio entre les pertes en guide ruban et les pertes du CP,
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