PHOTONIQUE POUR LES LASERS À CASCADE QUANTIQUE ...

tel-00740111, version 1 - 9 Oct 2012
TABLE DES MATIÈRES
4.5 Dépendance en température . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.5.1 Résultats expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.5.2 Modèle de système à deux niveaux . . . . . . . . . 103
4.5.3 Comparaison avec les résultats expérimentaux . . . 106
4.5.4 Transition diagonale . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5 Réduction de l’épaisseur 112
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.2 Utilité de réduire l’épaisseur pour les structures photoniques 113
5.2.1 Guidage métallique : effet de l’épaisseur . . . . . . 113
5.2.2 Gap photonique, effet de l’épaisseur . . . . . . . . . 117
5.3 Démonstration expérimentale de la réduction de l’épaisseur 118
5.3.1 Calculs des pertes en fonction de l’épaisseur . . . . 119
5.3.2 Réduction de l’épaisseur pour une structure bound
to continuum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.3.3 Structure fine “phonon résonant” . . . . . . . . . . . 124
5.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6 Microcavité 128
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.2 Mode de microcavité guidé par la géométrie du métal . . . 129
6.3 Équation de Maxwell en coordonnées cylindriques . . . . . 130
6.4 Les microlasers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.4.1 Structures initiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.4.2 Micro-disque laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.4.3 Caractéristiques spectrales des microdisques laser . 135
6.4.4 Volume sub-longueur d’onde. . . . . . . . . . . . . . 137
6.5 Absorbeurs optiques pour les lasers à cascade quantique
dans le THz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
7 Cristaux photoniques, théorie et modélisation 141
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.1.1 Les cristaux photoniques . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.2 Électromagnétisme : un problème aux valeurs propres . . . 142
7.2.1 Loi d’échelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
7.2.2 Théorème de Bloch . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
7.2.3 Structure de bande photonique . . . . . . . . . . . . 147
7.3 Laser à cristaux photoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.3.1 Laser à mode de défaut . . . . . . . . . . . . . . . . 148
5