Seuils et dynamique de l'émission par des microlasers organiques
"Une problématique qui entrave à l'application de ces dispositifs concerne le fait que plusieurs aspects théoriques de leur fonctionnement demeurent encore peu compris. En particulier, les systèmes lasers construits à partir de gravure bidimensionnelle sur des couches minces (microcavités laser planaires) ont des seuils d'émission laser en pompage optique qui sont d'un ou deux ordres de grandeur plus élevés que ce qui est attendu théoriquement. En plus, l'émission laser présente des caractéristiques spectrales et temporelles incomprises. Les objectifs de ce travail de thèse sont de développer un cadre théorique et expérimental permettant de clarifier ces aspects fondamentaux de la dynamique laser qui non compris. Nous axons cette étude sur un type de système particulier, celui de microcavités planaires Fabry-Pérot (FP) gravées sur des couches minces de polyméthacrylate de méthyle (PMMA), dopées par des molécules actives de DCM. Le choix de cette géométrie FP permet d'isoler les caractéristiques pertinentes de l'émission laser tout en considérant un contexte expérimental simplifié. Pour la réalisation de ce projet, un modèle théorique détaillé de l'émission laser est développé, ce qui permet la réalisation d'un algorithme de simulations numériques pour établir des prédictions théoriques quant aux caractéristiques énergétiques, temporelles et spectrales de cette radiation cohérente. Ces prédictions sont ensuite comparées aux résultats d'une série d'expériences conçues de sorte à mesurer l'évolution des spectres, des profils temporels d'émission ainsi que les caractéristiques énergétiques de cette émission laser. Des techniques de mesures pompe sonde ainsi que des mesures ellipsométriques permettent par ailleurs de sonder directement les propriétés de gain du milieu actif. Parmi les résultats les plus marquants, cette étude a permis de déterminer que beaucoup d'aspects initialement incompris de l'émission laser sont causés par le caractère transitoire, en raison du pompage en régime impulsionnel. Par ailleurs, les résultats suggèrent fortement que la prédiction théorique des seuils est erronée à cause d'une mauvaise détermination de la section efficace d'émission du milieu actif. Des techniques alternatives de mesures sont décrites en perspectives afin d'approfondir les recherches en lien avec cette hypothèse." --Sommaire.
Spectroscopie d'émission, Lasers, Matériaux, Effets du rayonnement sur, Couches minces, Propriétés optiques, Interféromètres de Fabry-Pérot, Lasers à solide, Spectroscopie de fluorescence, Analyse spectrale
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