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Photonic crystal surface-emitting lasers Présentation pour le cours PO-14, juin 2009 Gatien Cosendey

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Page 1: Photonic crystal surface-emitting lasers Photonic crystal surface-emitting lasers Présentation pour le cours PO-14, juin 2009 Gatien Cosendey

Photonic crystalsurface-emitting lasers

Photonic crystalsurface-emitting lasers

Présentation pour le cours PO-14, juin 2009

Gatien Cosendey

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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 :

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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

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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

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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

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Lasers à mode de défaut

Cristal photonique 3D « tas de bois »

S. Ogawa et al., Science, 305, 2004

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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

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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).

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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

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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

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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

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Le cas des nitrures

Lasers à émission de bord de bande

T. C. Lu et al., APL, 92, 2008

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Le cas des nitrures Laser injecté électriquement

H. Matsubara et al., Science, 319, 2008

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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