Extrait du mémoire lasers à base d’heterostructure

Chapitre I Généralités sur les lasers
I.1. Introduction

Laser est l’acronyme anglais de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (en français, amplification de la lumière par émission stimulée de radiations). Il est le descendant du Maser, acronyme de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, et il s’est d’abord appelé maser optique.
Le laser est un dispositif qui amplifie la lumière (et plus généralement tout rayonnement électromagnétique). Une source laser associe un amplificateur à une cavité optique généralement constituée de deux miroirs, dont au moins l’un des deux est semi-réfléchissant, c’est-à-dire qu’une partie de la lumière sort de la cavité laser. Les caractéristiques géométrique de cet ensemble implique que la géométrie du faisceau émis est directif (peu divergent) et cohérent, spatialement et temporellement. Ainsi la lumière laser est extrêmement directionnelle. De plus le rayonnement émis est d’une grande pureté puisqu’il ne contient, dans le pire des cas, que des longueurs d’ondes très proches les unes des autre: elles sont espacées par le milieu amplificateur. Les longueurs d’ondes concernées étaient d’abord les micro-ondes (masers) puis elles se sont étendues aux domaines de l’infrarouge, du visible, de l’ultraviolet et on commence même à les appliquer aux rayons X (fig. I.1).
Le principe de l’amplification électronique quantique est étendu au domaine optique (laser) dans les travaux de Townes et Schawlow, et ils montrent la possibilité théorique de produire de la lumière cohérente par émission stimulée dans résonateur optique. En 1960 Maiman (Etat- Unis) réalise le premier oscillateur laser dans un cristal de rubis et, la même année, le premier laser à gaz voit le jour, réalisé par Javan et Bennet. En 1958 déjà, Basov propose un laser à semi-conducteur (diode laser ou laser à injection).
Dans un laser à semi-conducteur, la lumière induit ce qu’on appelle la recombinaison électron-trou. L’électron se désexcite de la bande de conduction vers la bande de valence est émet un photon de caractéristique identique au photon inducteur. Pour accroître l’intensité de sortie de ces lasers, il faut augmenter la densité de porteurs, c’est-à-dire d’électron et de trous, ce qui conduit à l’inversion de population des lasers, elle est réalisée dans une zone du semi conducteur appelée zone active, par injection d’un courant qui est équivalent au pompage des autre lasers.
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Etude de lasers à base d’heterostructure de semi-conducteurs III-V  (3,57 MO) (Rapport PDF)