Etude du bruit quantique dans les lasers à semi-conducteurs (VCSELs et diodes laser)
Résumé
We study in detail the quantum noise in a new type of semiconductor lasers: the VCSELs (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers). These lasers can operate with various transverse modes with different polarisations above threshold. When only one transverse mode linearly polarised oscillate, we demonstrate experimentally as well as theoretically that one has to take into account the noise of the modes orthogonally polarised under threshold to characterise the intensity noise. When two transverse modes linearly and orthogonally polarised oscillate, we study the transverse spatial structure of the intensity noise. We develop a quantum model which correctly gives the intensity noise appearance.
We also study in this thesis the quantum noise in laser diodes. Compared to the theoretical predictions of the standard two level laser theory, the experimental results exhibt an excess noise at high driving current. We demonstrate experimentally as well as theoretically that this excess noise is due to current fluctuations inside the laser diode.
We also study in this thesis the quantum noise in laser diodes. Compared to the theoretical predictions of the standard two level laser theory, the experimental results exhibt an excess noise at high driving current. We demonstrate experimentally as well as theoretically that this excess noise is due to current fluctuations inside the laser diode.
Nous étudions en détail le bruit quantique dans les microlasers semi-conducteurs à cavité verticale : les VCSELs, dont l'acronyme anglais est Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers. Ces lasers ont la particularité d'émettre des faisceaux avec plusieurs modes transverses au-dessus du seuil. Lorsqu'un seul mode transverse, polarisé linéairement oscille, nous démontrons théoriquement aussi bien qu'expérimentalement l'importance du bruit de l'émission dans la direction de polarisation orthogonale pour la caractérisation du bruit d'intensité. Lorsque deux modes transverses polarisés linéairement et orthogonalement oscillent, nous étudions la structure spatiale transverse du bruit d'intensité. Nous développons un modèle quantique qui donne correctement l'allure du bruit d'intensité.
Nous rapportons également dans cette thèse l'étude du bruit quantique dans les diodes laser. Par rapport au modèle standard des lasers à deux niveaux, ces lasers présentent un excès de bruit à fort courants. Nous démontrons expérimentalement et théoriquement que cet excès de bruit provient des fluctuations du courant à l'intérieur de la diode laser.
Nous rapportons également dans cette thèse l'étude du bruit quantique dans les diodes laser. Par rapport au modèle standard des lasers à deux niveaux, ces lasers présentent un excès de bruit à fort courants. Nous démontrons expérimentalement et théoriquement que cet excès de bruit provient des fluctuations du courant à l'intérieur de la diode laser.
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