I- 6 EFFET DE TEMPERATURE
La température a un effet remarqué sur les
lasers à semi-
conducteur. L'effet le plus important est
de déplacer le courant de seuil (figure
I-
8), un autre effet est d'abaisser le rendement externe.
Le
changement le courant de seuil avec la température
prend la forme suivante [4] :
0
T j
T
(I-3)
I s = I
e
0
Ou Tj est la température de la jonction, tandis
que I0 et T0
sont des paramètre propres à chaque
laser. Cette formule vaut surtout à température
ambiante. A mesure que la température augmente, il faut
opérer à des courants d'injection de plus en plus
élevés pour maintenir la même intensité
lumineuse. Cela cause une dissipation plus grande
d'énergie électrique.
Figure I-8 : Variation de puissance en
fonction de la température
I- 7 DIFFERENTS TYPES DE LASER A SEMI-CONDUCTEUR
I-7-1 laser à homojonction
C'est une jonction P- ue coté de la
N formé d'un même matériau
dopé différemment de chaq
jonction figure I- 9. Cette structure a été
la première à produire de
l'électroluminescence.
L'épaisseur de la région active est
déterminée par la longueur de diffusion naturelle.
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Figure I-9 : laser à homojonction PN
?
Ce type de laser présente des courants de seuil
important (I10A), ce qui provoque un échauffement
important de la jonction et entraine sa détérioration. Dans ces
conditions, ce laser ne peut pas fonctionner en contenu, il
est surtout utilisé en région impulsionnel. Afin d'abaisser la
temperature de la jonction et donc augmenter sa
fiabilité, il est nécessaire de le refroidir.
I-7-2 Laser à double hé
térojonction
La deuxième génération de laser
qui est apparue est celle du laser à double hétérojonction
(figure II-10a) fonctionnant avec un courant de seuil beaucoup
plus faible (figure I -10b). cette génération de laser
peut être utilisée en régime contenu.
xGa1-xAs de type P et de
Une fine couche d' AsGa (P) est mise sandwich entre deux
couches d' Al
type N de bande interdite plus grande.
Figure I-10a : laser à double
hétérojonction PN
Epaisseur de la zone active d
Figure I-10b
: évolution du courant de seuil dans une
jonction
en fonction de l'épaisseur d de la zone
active[3]
La zone active se présente sous la forme d'un
ruban (ex
: AsGa de type p) qui possède un
indice
de réfraction plus important que l'
AlxGa1-x
As. Cette zone va se comporter comme un guide
d'ondes émis longitudinalement sont guidés.
optiques ou les seuls les photons
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La structure la plus utilisée est celle du laser
à double hétérojonction qui a une région active de
l'ordre de 0.2 um, dont on présente la structure, l'indice de
réfraction et les niveaux d'énergie sur la figure I-11.
Grâce au confinement otique induit par la différence d'indice
entre les matériaux 1,2et 3, on confine l'onde optique du laser dans un
espace plus faible que l'extension naturelle de l'onde dans un milieu
homogène. Grâce aux discontinuités des niveaux
d'énergie dans la bande de conduction (Ec1à Ec3), les
électrons et les trous sont concentrés dans la couche 2 qui agit
comme le milieu actif du laser en fournissant du gain à l'onde otique
par recombinaison induite des paires électron-trou [5].
Figure I-11 : (a) Structure. (b) Indice de réfraction.
(c) Energie de bande[5]
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