Photonic crystal surface-emitting lasers Photonic crystal surface-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 léchantillon 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 démission sur de large zones Emission monomode

Lasers à mode de défaut Principe : cavité optique formée par un défaut ponctuel dans un cristal photonique Confinement horizontal à laide dun 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 proche de 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 détat aux bords de bande photoniques (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 démission réduite à la cavité (au défaut) Injection électrique?... Lasers à émission de bord de bande : La zone démission nest pas limitée, mais taille minimale donnée par le contraste dindice au sein du cristal photonique pour 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 minimale nécessaire pour avoir une rétroaction mais possibilité démission sur une large zone. Permet de plus injection électrique Cas des nitrures : laser à cristaux photoniques pompé électriquement réalisé avant VCSEL! Mode de défaut : principe dune cavité optique