Propriétés optiques de cavité micro-disques à base de nitrures d'éléments III
1. Propriétés optiques de micro-disques à base de nitrures d’éléments III Stéphane Mattei 16 mars 2007 Directeur du projet : Prof. Nicolas Grandjean Assistants: Dr. Raphaël Butté Dobri Simeonov
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5. Modes de galerie Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
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9. Fabrication des micro-disques Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
10. Croissance par épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM) Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
11. Processus de gravure Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
12. Processus de gravure Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
15. Mesures optiques en micro-photoluminescence Pompage optique par un laser argon ionisé doublé à 244 nm (5 eV) ou par laser Nd-YAG à 266 nm (4.7 eV) Mesure par un spectromètre (monochromateur + CCD) Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
16. Emission spontanée dans les micro-disques Sans cavité optique Micro-disque 300 K, Puissance d’excitation ~ 200 W/cm 2 Q > 4000 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
17. Emission stimulée dans les micro-disques Seuil d’émission laser Emission au-dessus du seuil 300 K Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
18. Observation de l’émission par microscopie optique Disque de 4 µm sous pompage optique par le laser Nd-YAG à 266 nm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion 0.1 MW/cm 2 juste en dessous du seuil 0.7 MW/cm 2 2 MW/cm 2 0 MW/cm 2 Seuil à ~0.4 MW/cm 2 augmentation de la puissance d’excitation
23. Etude du confinement par le rayon Calcul de l’espacement modal: Il est important de faire la distinction R effectif ≠ R disque ! Condition de résonance des modes de galerie longitudinaux: Définition du paramètre caractérisant le confinement du mode: Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
24. diminution lorsque la taille du disque augmente augmentation avec l’ordre azimutal Dépendance du rapport entre le rayon effectif et le rayon du disque Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
25. Distribution de l’amplitude du champ électrique dans le disque Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion Disque de 1.2 µm de diamètre, mode WGM 34,0
26. Distribution de l’amplitude du champ électrique dans le disque Disque de 1.2 µm de diamètre, mode WGM 26,1 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
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28. Comparaison du champ interne du disque et du cône Diamètre supérieur 4 µm Cône tronqué inversé Disque Coupe parallèle à la surface au milieu de la couche de GaN Coupe perpendiculaire à la surface passant par le centre WGM 22,0 WGM 24,0 Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
29. Comparaison du champ d’émission du disque et du cône Cône tronqué inversé Disque Logarithme du carré de l’amplitude Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
30. Évolution temporelle des modes Isolement des modes ayant un facteur de qualité élevé après la fuite des autres modes Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
31. Comparaison des modes résonnants obtenus par simulation avec un spectre expérimental Modes obtenus par simulation Cône tronqué inversé, diamètre supérieur 1.7 µm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
32. Dispersion d’indice La dispersion n’est pas négligeable car on travaille proche du gap de GaN Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion
33. Introduction de la dispersion d’indice avec dispersion d’indice sans dispersion d’indice Cône tronqué inversé, diamètre supérieur 2.1 µm Nitrures d’éléments III – Micro-disques – Modes de galerie – Fabrication – Mesures optiques – Simulations - Conclusion