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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