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Lasers et amplificateurs optiques à semi-conducteurs pour télécommunications optiquesArticle de référence | Réf : NM2050 v1
Auteur(s) : Denis GUIMARD, Yasuhiko ARAKAWA
Date de publication : 10 janv. 2009
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En raison de leur nature spatiale localisée, les boîtes quantiques ont une densité d’états ρ(E) inférieure à celle d’un puit quantique, c’est-à-dire un nombre inférieur de niveaux émetteurs par volume. Ceci a pour avantage de donner une densité de courant de transparence Jtr plus faible, puisque Jtr ∝ ρ (E) / τ, τ étant le temps de vie des porteurs, et où ρ(E) est égal à deux fois la densité de boîtes quantiques. En considérant d = 3 × 1010 cm −2 et τ = 1 ns, Jtr ≈ 15 A/cm 2, ce qui est confirmé expérimentalement. Un élément d’importance à noter est que la densité théorique de courant de seuil d’un réseau idéal de boîtes quantiques ne comprend pas de termes dépendant de la température.
L’obtention d’un faible courant de transparence est certes important, mais un laser doit produire avant tout un faisceau optique, qui doit être modulé à une fréquence aussi élevée que possible afin d’assurer un haut débit d’informations. De plus, un laser doit émettre à certaines longueurs d’onde bien précises, en raison de la nature même de la fibre optique. Ces propriétés sont intrinsèquement liées à la valeur du gain du laser.
Une densité d’états réduite conduit inévitablement à un gain inférieur. Le rapport de gain d’un laser à boîtes et puits quantiques peut être estimé par le rapport de leur densité d’états, ρQD/ρQW, donné par :
où
représente la masse effective d'un électron.
Avec d = 3 × 1010 cm −2 et Γinh = 30 meV, ρQD est environ 10 fois plus faible que ρ...
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