Optique non-linéaire résonante et contrôle de la phase des lasers à cascade quantique PDF Download
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Author: Pierrick Cavalié
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
Les lasers à cascade quantique (LCQ) sont des nanostructures de semiconducteurs se basant sur des transitions intersousbandes entre états confinés de la bande de conduction. Ils ont permis de combler un manque de sources puissantes et compactes d’abord dans le moyen infrarouge (MIR) puis dans le térahertz (THz). Cette thèse présente deux études en rapport avec ces lasers. La première partie présente les propriétés d’optique non-linéaire résonantes des LCQ. Il s’agit de démontrer la génération de différence de fréquences entre un faisceau proche infrarouge (IR) et le champ THz du LCQ. L’excitation proche IR est résonante avec les transitions interbandes des puits quantiques qui composent le LCQ. Ceci exalte la susceptibilité non-linéaire du milieu. Le champ THz intense dans la cavité combiné à cette excitation résonante permet d’obtenir de bonnes efficacités (jusqu’à 0.13%) et de générer des harmoniques supérieures jusqu’à l’ordre 3. Ces interactions non-linéaires ont également été étudiées dans les LCQ MIR ce qui a permis d’augmenter la température de fonctionnement jusqu’à 275 K. Une deuxième partie traite du contrôle de la phase du champ THz d'un LCQ au moyen d'un montage de spectroscopie THz dans le domaine temporel. L'originalité résulte dans l'usage d'un LCQ ayant un guide double métal. Ces guides permettent d'avoir de meilleures performances en température mais ont des dimensions largement sous longueur d'onde. Ces dimensions compliquent le couplage d'une onde THz externe nécessaire à l'amorçage du champ THz du LCQ sur une phase fixe. Des antennes en forme de V sont déposées à la surface du LCQ pour faire une adaptation d’impédance et favoriser ainsi le couplage.
Author: Pierrick Cavalié
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Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
Les lasers à cascade quantique (LCQ) sont des nanostructures de semiconducteurs se basant sur des transitions intersousbandes entre états confinés de la bande de conduction. Ils ont permis de combler un manque de sources puissantes et compactes d’abord dans le moyen infrarouge (MIR) puis dans le térahertz (THz). Cette thèse présente deux études en rapport avec ces lasers. La première partie présente les propriétés d’optique non-linéaire résonantes des LCQ. Il s’agit de démontrer la génération de différence de fréquences entre un faisceau proche infrarouge (IR) et le champ THz du LCQ. L’excitation proche IR est résonante avec les transitions interbandes des puits quantiques qui composent le LCQ. Ceci exalte la susceptibilité non-linéaire du milieu. Le champ THz intense dans la cavité combiné à cette excitation résonante permet d’obtenir de bonnes efficacités (jusqu’à 0.13%) et de générer des harmoniques supérieures jusqu’à l’ordre 3. Ces interactions non-linéaires ont également été étudiées dans les LCQ MIR ce qui a permis d’augmenter la température de fonctionnement jusqu’à 275 K. Une deuxième partie traite du contrôle de la phase du champ THz d'un LCQ au moyen d'un montage de spectroscopie THz dans le domaine temporel. L'originalité résulte dans l'usage d'un LCQ ayant un guide double métal. Ces guides permettent d'avoir de meilleures performances en température mais ont des dimensions largement sous longueur d'onde. Ces dimensions compliquent le couplage d'une onde THz externe nécessaire à l'amorçage du champ THz du LCQ sur une phase fixe. Des antennes en forme de V sont déposées à la surface du LCQ pour faire une adaptation d’impédance et favoriser ainsi le couplage.
Author: Olivier Spitz
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3030743071
Category : Science
Languages : en
Pages : 179
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Book Description
The mid-infrared domain is a promising optical domain because it holds two transparency atmospheric windows, as well as the fingerprint of many chemical compounds. Quantum cascade lasers (QCLs) are one of the available sources in this domain and have already been proven useful for spectroscopic applications and free-space communications. This thesis demonstrates how to implement a private free-space communication relying on mid-infrared optical chaos and this requires an accurate cartography of non-linear phenomena in quantum cascade lasers. This private transmission is made possible by the chaos synchronization of two twin QCLs. Chaos in QCLs can be generated under optical injection or external optical feedback. Depending on the parameters of the optical feedback, QCLs can exhibit several non-linear phenomena in addition to chaos. Similarities exist between QCLs and laser diodes when the chaotic dropouts are synchronized with an external modulation, and this effect is known as the entrainment phenomenon. With a cross-polarization reinjection technique, QCLs can generate all-optical square-waves. Eventually, it is possible to trigger optical extreme events in QCLs with tilted optical feedback. All these experimental results allow a better understanding of the non-linear dynamics of QCLs and will extend the potential applications of this kind of semiconductor lasers.
Author: Jean Maysonnave
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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La gamme des ondes terahertz (THz) se situe à l'interface des domaines électronique et optique. Malgré un potentiel d'applications élevé, elle souffre d'un manque de dispositifs performants. Dans ce cadre, cette thèse se concentre sur l'étude fondamentale et la réalisation de nouvelles fonctionnalités associées à différentes sources THz, en utilisant la spectroscopie THz dans le domaine temporel (TDS). Cet outil puissant permet de mesurer le profil temporel d'un champ électrique THz et est utilisé pour explorer l'émission THz de lasers à cascade quantique (LCQ) et de graphène.Dans une première partie, la réponse ultrarapide de LCQs est étudiée. Un contrôle de la phase du champ électrique de LCQs THz via la technique "d'injection seeding" est réalisé puis optimisé. Il nous permet de mesurer le profil temporel de l'émission laser. A l'appui de cette expérience et de simulations, une description quantitative de la dynamique du gain est faite. Ces informations sont critiques pour la production d'impulsions courtes. Une modulation rapide du gain de LCQ est ensuite réalisée et conduit à la génération d'impulsions courtes (durée ~ 15 ps) en régime de blocage de modes. Ces études permettent notamment d'envisager les LCQs comme sources puissantes pour la TDS. Dans une seconde partie, nous montrons que le graphène peut émettre un rayonnement THz sous excitation optique par un effet non linéaire d'ordre 2. Cette émission résulte d'un transfert de quantité de mouvement des photons aux électrons du graphène ("photon drag"). Elle permet ainsi d'explorer des propriétés subtiles du graphène, telles que de très faibles différences de comportement entre les électrons et trous photogénérés.
Author: Daniel Bloch
Publisher:
ISBN:
Category : Lasers
Languages : fr
Pages : 200
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Author: Christian Delsart
Publisher: Ellipses Marketing
ISBN: 9782729838560
Category :
Languages : fr
Pages : 426
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Les lasers sont omniprésents dans notre vie quotidienne. Mais comment fonctionnent-ils ? Ce manuel rassemble les connaissances essentielles relatives à la physique fondamentale et appliquée des lasers. Les étudiants de master ou les élèves ingénieurs puiseront dans cet ouvrage les savoirs indispensables à leur formation, à la préparation de leur thèse, et, ultérieurement, à leur vie professionnelle. Par ailleurs, les chercheurs, les universitaires et les ingénieurs trouveront ici une aide à leurs travaux de recherche et développement. L'originalité de l'approche adoptée est de coupler étroitement le cours de physique et optique du laser et celui d'optique non linéaire : en effet, la plupart des systèmes lasers actuels ont recours aux techniques de l'optique non linéaire, aussi bien en recherche fondamentale et appliquée que dans les applications industrielles et médicales. Il a donc paru intéressant de proposer un seul ouvrage de fond rassemblant tous les domaines dont le lecteur a besoin quand il utilise des systèmes laser ou les développe. Cet ouvrage s'appuie sur une démarche résolument didactique : notations uniformes et précises, illustration par plus de 300 figures, exemples pratiques, 63 exercices et problèmes avec leurs corrections. Après avoir introduit le monde des lasers, on étudie l'optique des cavités lasers, l'interaction du rayonnement avec la matière, l'oscillation laser, les différents régimes de fonctionnement, les équations de Bloch-Maxwell et l'optique non linéaire ; les exercices et problèmes concluent cet ouvrage.
Author:
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Languages : fr
Pages :
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Author: Jean Renè Lalanne
Publisher:
ISBN: 9782840540175
Category :
Languages : fr
Pages : 319
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Author: Pierre Gellie
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 155
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La mise au pint de sources térahertz (THz) dont les propriétés spectrales sont contrôlées est devenu un enjeu important dans plusieurs domaines. Notamment pour des applications comme la spectroscopie de haute résolution, l'imagerie avec haut rapport signal sur bruit ou bien la détection hétérodyne de grande sensibilité. C'est dans ce contexte que se situent mes travaux de thèse. En particulier je me suis penché sur les sources laser à cascade quantique (LCQ) Thz. Dans un premier temps, j'ai montré comment, en modulant un LCQ à une fréquence proche de l'intervalle spectral libre, l'on obtient le verrouillage mutuel des modes du LCQ. Ensuite, j'ai développé une technique de verrouillage de phase du LCQ se basant sur un laser femto-seconde à 1550nm et une détection électro-optique. J'ai ainsi montré que, lorsque la boucle de verrouillage est fermée, la largeur spectrale d'un LCQ à 2.5THZ est inférieure à 1Hz. J'ai ensuite démontré, grâce à une technique optique asynchrone, que l'on peut échantillonner le champ électrique émis par un LCQ fonctionnant en régime de verrouillage de modes. J'ai ainsi pu mesurer une durée impulsion de 10ps pour un LCQ ayant 10 modes longitudinaux au-dessus du seuil, avec un pas d'échantillonnage de 2.3ps. Dans le dernier chapitre de la thèse je me suis intéressé au développement d'une cavité étendue à base d'un LCQ THz. Dans un premier temps, j'ai démontré que la réfléctivité d'une facette d'un LCQ peut être réduite à quelques pourcents en polissant celle-ci à l'angle de Brewster ou bien en déposant une couche antireflet à base de Parylène. Enfin, j'ai développé des LCQ à contre-réaction répartie, afin d'obtenir une émission monomode à haute puissance en régime continu.
Author: Dimitri Oustinov
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 156
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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
Author: Jean Teissier
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Le contrôle de l'indice complexe du mode optique d'un laser à cascade quantique (LQC) est un enjeu important en spectroscopie comme en télécommunication. En effet, cela permettrait un contrôle fin de la longueur d'onde par le biais de la génération de bandes latérales pour la partie imaginaire et directement pour la partie réelle. Nous avons dans un premier temps développé un système permettant le contrôle intracavité des pertes d'un laser. L'idée est de coupler la cavité laser avec une autre contenant une région de contrôle. Cette région de contrôle est composée d'une série de deux puits couplés asymétriques dont l'énergie d'absorption est contrôlée par effet Stark intersousbande, en appliquant ainsi la tension de contrôle de façon indépendante de celle du laser. Ceci permet la modulation en amplitude en s'affranchissant des élargissements spectraux typiques de la modulation directe due aux effets thermiques, avec une puissance consommée de l'ordrer du mW. Nous avons aussi mis en évidence les relations de Kramers-Koenig dans un LQC, ainsi que démontré son fonctionnement à haute fréquence. Ce travail est issu d'une collaboration MPQ/LPN/IEF et est financé par l'ANR Metalguide.
