AMELIORATION DES PERFORMANCES DES LASERS A CASCADE QUANTIQUE - ETUDE DU CONFINEMENT OPTIQUE ET DES PROPRIETES THERMIQUES - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Performance Enhancements of Quantum Cascade Lasers (QCLs) - Investigation of the optical confinement and of thermal properties.

AMELIORATION DES PERFORMANCES DES LASERS A CASCADE QUANTIQUE - ETUDE DU CONFINEMENT OPTIQUE ET DES PROPRIETES THERMIQUES

Résumé

Room temperature continuous-wave (CW) operation is the crucial milestone that promotes a semiconductor laser from an object of research to a device for the world of technology. To achieve this, it is important to increase the maximum CW operating temperature, and to decrease the electrical injected power. The work presented in this thesis investigates these two points to enhance the performance of quantum cascade lasers (QCLs) emitting at lambda~9µm.
Waveguide optimisation has been performed on GaAs-based QCLs, to reduce their threshold current and to improve their efficiency. Owing to waveguides with AlGaAs or GaInP cladding layers, new record performances have been obtained for these type of lasers.
Selective current injection, realised by proton implantation, is used on GaAs-based QCLs to reduce their operating current and to improve their thermal properties. This technology has been experimented on InP-based QCLs.
The benefit of a thick electroplated gold layer, deposit on the top of the ridge devices to improve the heat dissipation, has been also studied. The performances of the two QCLs materials are compared and their future development perspectives are discussed.
Pour un laser semiconducteur, la démonstration de fonctionnements en régime continu et à température ambiante est une étape cruciale à franchir pour en faire des dispositifs optoélectronique à part entière. Dans ce but, on cherche à améliorer leur température maximale de fonctionnement en régime continu et à limiter la puissance électrique injectée. Pour répondre à ces deux besoins essentiels, des travaux d'optimisation ont été menés au cours de cette thèse sur des lasers à cascade quantique (LCQ) émettant à lambda~9µm.
Une optimisation des guides d'onde des LCQ en GaAs/AlGaAs a été entreprise afin de diminuer les densités de courant de seuil et augmenter les rendements de ces lasers ; grâce à des guides utilisant des couches en AlGaAs ou en GaInP, de nouvelles performances ont été atteintes pour ces lasers. La réalisation d'injection sélective de courant par implantation de protons permet aux LCQ en GaAs/AlGaAs de réduire leurs courants de fonctionnnement, et d'améliorer leur propriétés thermiques. Nous avons expérimenté cette technique sur des LCCQ en GaInAs/AlInAs/InP.
L'influence d'une couche épaisse d'or, déposée sur le dessus des guides rubans pour améliorer la dissipation de chaleur, a également été étudiée. Les performances des deux types de LCQ seront comparées et les perspectives sur leur développement seront discutées.
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Dates et versions

tel-00084018 , version 1 (05-07-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00084018 , version 1

Citer

Jean-Yves Bengloan. AMELIORATION DES PERFORMANCES DES LASERS A CASCADE QUANTIQUE - ETUDE DU CONFINEMENT OPTIQUE ET DES PROPRIETES THERMIQUES. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Paris Sud - Paris XI, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00084018⟩
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