Contrôle de l'émission spontanée dans les cristaux photoniques

par Rémy Braive

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Izo Abram.

Soutenue en 2008

à Paris 7 .


  • Résumé

    Pour controler l'emission spontanee, la solution que nous avons etudiee utilise l'effet purcell pour accélérer la dynamique de l'émission spontanée préférentiellement dans le mode laser. On appelle β la fraction de l'émission spontanée dans ce mode. Pour cela, il est indispensable d'avoir une cavité avec un fort q et un faible v. Les cavités à cristal photonique permettent d'obtenir ses caractéristiques en choisissant un dessin adéquat. Nous avons choisi la cavité à double hétérostructure pour notre étude. En modifiant la taille du défaut de la cavité, nopus avons pu mettre en évidence la saturation de l'émission spontanée et l'effet laser. Dans le second cas, la fraction β a pu être contrôlée pour atteindre des valeurs entre 0,44 et 0,93. Avec une cavité présentant un facteur p de 0,67, une étude de sa réponse temporelle à une impulsion laser nous a permis d'investiguer la dynamique de l'effet laseren fonction de la puissance d'excitation. Pour des puissances supérieurs à celle du seuil, la réponse de la cavité est limitée par le temps de capture des porteurs par les boîtes quantiques et le temps de vie des photons dans la cavité. Ces temps sont tous deux de l'ordre de 20 ps, ce qui induit un profil gaussien pour la réponse. Ces caractéristiques temporelles nous ont permis d'obtenir un taux de répétition maximum avec des modulations dirctes de 10 ghz. Dans le même temps, nous avons mené une étude de l'élargissement de la raie laser. Pour une simple impulsion, le chirp est linéaire lors de l'impulsion avec un facteur de henry de 3. En réitérant cette démarche pour les modulations directes, le chirp est identique à celui obtenu avec une impulsion simple.

  • Titre traduit

    Control of spontaneous emission in photonic crystal


  • Résumé

    To control spontaneous emission, the invetigated solution is the use of the purcell effect. It allows an acceleration of spontaneous emission especially in the laser mode. The ratio of spontaneous emission in the mode over the total spontaneous emission is called β. An increased of this ratio can be achieved with a high q-factor and a small volume. Photonic crystals are able to fulfill these criterions depending on the design. In this study, we are focused on the double heterostructure cavity. By changing the size of the defect, we were able to show saturation of spontaneous emission and laser effect. β have been tunned from 0. 44 to 0. 93 as a function of the defect. A cavity with a β factor of 0. 67 has been used to study the temporal response of the cavity to a pulsed excitation for various pump power. Above threshold, the response is limited by either the time capture of quantum dots or photons lifetime in the cavity. Both of them are of the order of 20 ps, which explain the gaussian shape observed. This characteristic allows us to obtain a repetition rate with direct modulations as high as 10 ghz. For a single pulse excitation, we determine an enhancement linewidth factor of 3 and a linear displacement of the wavelenght during the pluse duration. When we study the repetition rate, the same behavior is observed independently of the pulse.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (159 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 176 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2008) 141
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