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Photonic crystalsurface-emitting lasers
Photonic crystalsurface-emitting lasers
Présentation pour le cours PO-14, juin 2009
Gatien Cosendey
Plan
Motivations
Lasers à cristaux photoniques à mode de défaut
Le cas des nitrures
Lasers à cristaux photoniques à émission de bord de bande
Les deux types de lasers à cristaux photoniques :
Motivations
Nécessite de cliver l’échantillon pour caractériser
Emission multimode au-dessus du seuil
1 cm
Seuil laser élevé
Pas de possibilité de matrice 2-dimensionnelle
Forte divergence du faisceau laser, forme elliptique
Lasers rubans
Motivations
Approche conventionnelle : le VCSEL (vertical cavity surface-emitting laser)
Lasers à émission par la surface
Avantages :
Seuil peu élevé
Caractérisation « on wafer »
Matrices 2D Faible divergence du faisceau, forme circulaire
Problèmes :
Confinement du courant
Pas d’émission sur de largezones
Emission monomode
Lasers à mode de défaut
Principe : cavité optique formée par un défaut ponctuel dans un cristal photonique
Confinement horizontal à l’aide d’un cristal photonique 2D
Confinement vertical par réflexion interne totale
O. Painter et al., Science, 284, 1999
Lasers à mode de défaut
Cristal photonique 3D « tas de bois »
S. Ogawa et al., Science, 305, 2004
Lasers à émission de bord de bande
M. Imada et al., APL, 75, 1999
Vitesse de groupe réduite à une valeur prochede zéro dans certaines directions de haute symétrie,la rétroaction résultante produit des oscillations lasers
Lasers à émission de bord de bande
M. Meier et al., APL, 74, 1999
Milieu actif : composé organique Pas de cavité!Augmentation de la densité d’état aux bords de bandephotoniques (points de haute symétrie).
Lasers à émission de bord de bande
Le mode laser dépend du paramètre de maille du réseau.
H. Y. Ryu et al., APL, 80, 2002
Lasers à émission de bord de bande
Laser à émission de bord de bande opérant en continu à température ambiante
D. Ohnishi et al., Opt. Express, 12, 2004
Résumé intermédiaire
Lasers à mode de défaut :
Zone d’émission réduite à la cavité (au défaut)
Injection électrique?...
Lasers à émission de bord de bande :
La zone d’émission n’est pas limitée, mais taille minimaledonnée par le contraste d’indice au sein du cristal photoniquepour garantir une rétroaction suffisante
Injection électrique possible
Le cas des nitrures
Lasers à émission de bord de bande
T. C. Lu et al., APL, 92, 2008
Le cas des nitrures Laser injecté électriquement
H. Matsubara et al., Science, 319, 2008
Conclusion
Deux types de lasers à cristaux photoniques : à mode de défaut à émission de bord de bande
Emission de bord de bande : pas limité par une cavité, taille minimalenécessaire pour avoir une rétroaction mais possibilité d’émission surune large zone.
Permet de plus injection électrique
Cas des nitrures : laser à cristaux photoniques pompé électriquementréalisé avant VCSEL!
Mode de défaut : principe d’une cavité optique
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