1. Dynamique à retard dans un laser à cascade quantique émettant au moyen infra-rouge
- Author
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Jumpertz, Louise, Schires, Kevin, Spitz, Olivier, Sciamanna, Marc, GRILLOT, Frédéric, Laboratoire Traitement et Communication de l'Information (LTCI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Télécom Paris, Laboratoire Matériaux Optiques, Photonique et Systèmes (LMOPS), CentraleSupélec-Université de Lorraine (UL), Center for High Technology Materials (CHTM), The University of New Mexico [Albuquerque], and Van Luchene, Sébastien
- Subjects
[SPI.OPTI] Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,[NLIN] Nonlinear Sciences [physics] ,[NLIN]Nonlinear Sciences [physics] - Abstract
International audience; Les lasers à cascade quantique sont des sources semiconductrices basées sur des transitions intersous-bandesau sein de la bande de conduction. Pouvant émettre sur une large plage de longueurs d’onde allantdu moyen infra-rouge au terahertz, ils sont devenus une source privilégiée pour des applications telles que laspectroscopie de gaz, les communications en espace libre ou les contre-mesures optiques [1]. Une analyse temporelledes fluctuations de la puissance optique émise a récemment révélé un comportement chaotique du laser à cascadequantique soumis à une force de rappel optique [3]. Cette étude expérimentale a mis en évidence un scénariode bifurcation impliquant une déstabilisation à la fréquence de cavité externe, puis un chaos sous la forme defluctuations basses fréquences. Ce scénario est typique des lasers à gaz de type classe A [4] mais n’avait jamaisété observé jusqu’alors dans un laser semiconducteur, où la première déstabilisation est basée sur la fréquence desoscillations de relaxation [5]. Ces observations expérimentales ont été validées par une étude numérique exploitantles équations de Lang et Kobayashi [5], en y incorporant les paramètres spécifiques du laser à cascade quantiqueétudié. Cependant, il est important de comprendre si ce scénario de bifurcation peut se reproduire sur d’autresstructures ou dans d’autres conditions expérimentales.L’objectif de ce travail est d’étudier numériquement la dynamique à retard du laser à cascade quantique en fonctionde trois paramètres clés : le courant de pompe, la longueur de la cavité externe et le facteur d’élargissement spectraldu laser (facteur α), intrinsèque à la structure. Les simulations obtenues montrent des déstabilisations proches decelle observée expérimentalement, avec l’apparition d’oscillations à la fréquence de cavité externe. Cependant, sil’on augmente le courant de pompe ou que l’on diminue la valeur du facteur α, la première bifurcation de Hopf, àlaquelle ces oscillations apparaissent, se produit à des taux de réinjection significativement plus élevés, et la zonechaotique tend à disparaître. De plus, si l’on augmente la longueur de cavité externe, la bulle de chaos apparaîtà de plus faibles taux de réinjection, bien que la première bifurcation de Hopf reste à des taux de réinjectionsimilaires, mais cette zone se réduit fortement, et finalement disparait.En conclusion, cette étude numérique montre que le scénario de déstabilisation caractérisée par des fluctuationsbasses fréquences est bien reproductible dans d’autres conditions expérimentales ou sur d’autres types de structuresà cascade quantique. Cependant, le taux de réinjection auquel a lieu la première bifurcation de Hopf ou l’étenduede la zone chaotique peuvent varier, et il est donc fondamental d’étudier chaque cas afin d’éviter une déstabilisationou émission chaotique parasite.
- Published
- 2017