Etude physique des lasers à semi conducteurs : cas des lasers à cascades quantiques

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse porte sur la modélisation thermique et dynamique des lasers à cascades quantiques émettant dans l’infrarouge moyen. La dégradation avec la température des performances des lasers à cascades quantiques provient premièrement de la diminution de la durée de vie du niveau supérieur de la transition laser due à l’augmentation du nombre de phonons optiques et aux fuites des électrons par effet thermo-ionique, et deuxièmement, par l’augmentation du terme d’élargissement. L’influence de chacune d’elles sur la dégradation des performances du laser à cascade quantique est évaluée au moyen d’un modèle simple basé sur les équations du bilan. Le modèle développé rend compte des résultats expérimentaux de façon satisfaisante. Nous montrons ensuite théoriquement que le modèle proposé conduit aux expressions analytiques permettant de calculer le temps d’amorçage d’oscillation laser et le temps de retard. Concernant la dynamique des lasers à cascades quantiques, nos résultats, similaire globalement avec ceux de la littérature existante, ont mis en évidence le rôle prépondérant du courant d’injection sur la variation temporel des populations d’électrons et de photons.