Etude de lasers à cascade quantique par spectroscopie térahertz dans le domaine temporel

Study of quantum cascade lasers using terahertz time-domain spectroscopy

• Auteur / Autrice : Dimitri Oustinov
• Direction : Jérôme Tignon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champs électriques

Lasers à infrarouges

Spectroscopie résolue en temps

Résumé

Ce travail présente une étude de lasers à cascade quantique à l'aide de la spectroscopie THz dans le domaine temporel. Cette technique expérimentale consiste en la détection de champs électriques THz permettant ainsi d’étudier des effets à la fois statiques et dynamiques dans les semiconducteurs. Les lasers à cascade quantique THz sont des structures multipuits considérées comme des dispositifs prometteurs pour combler le manque de sources dans l’infrarouge lointain. Dans l’étude statique, nous avons mesuré le spectre du gain de différents échantillons et avons pu identifier les transitions électroniques intersousbandes responsables du gain et des pertes. Nous avons aussi constaté un rétrécissement du spectre du gain dans ces lasers dont nous expliquons l’origine. Dans l’étude dynamique, nous avons effectué une commutation du gain dans un laser à cascade quantique afin d'exploiter son régime non stationnaire pour amplifier une onde THz dans un milieu présentant un gain élevé sans être limité aux pertes totales au-dessus du seuil. Un interrupteur optique de type Auston a été utilisé pour y parvenir. Finalement, un contrôle électrique du déclenchement d’un laser au-dessus du seuil nous a permis de mesurer l’émission cohérente d’un laser THz par spectroscopie dans le domaine temporel. Le contrôle de la phase du laser a été rendu possible grâce à un amorçage de ce dernier par une impulsion THz à spectre large