Résumé. L'ingénierie quantique des niveaux d'énergie et des fonctions d'onde en bande de conduction dans les hétérostructures permet de contrôler les éléments de matrices et les temps de vie des sous-bandes. Ceci permet de concevoir des matériaux artificiels pour la réalisation de nouveaux lasers semiconducteurs qui ne sont pas basés sur la recombinaison électron-trou : les lasers à cascade quantique. Cet article présente l'état de l'art des lasers à cascade quantique réalisés avec l'hétérostructure GaAs/AlGaAs. Ces nouvelles sources de lumière fonctionnent, avec des puissances pics supérieures au watt à 77 K, dans la région de longueurs d'onde 8 - 13 µm, élargissant ainsi considérablement la gamme de longueur d'onde de la technologie optoélectronique sur GaAs. Les guides d'onde sont basés sur un design sans aluminium avec un profil de dopage approprié, qui permet d'obtenir le confinement optique, de faibles pertes et une dissipation de chaleur optimale. Actuellement, nous étudions de nouveaux dessins de régions actives, dont le but est d'améliorer le comportement thermique des lasers. Des résultats récents sur ces dispositifs confirment que le rapport de la discontinuité de bande de conduction à l'énergie des photons ( ) est le paramètre dominant dans le contrôle des propriétés thermiques. La température maximale de fonctionnement de ces dispositifs est de 280 K pour des lasers à une longueur d'onde d'émission de .

Mots-clés : Semiconductor lasers, intersubband transitions, mid-infrared, optical gain, unipolar devices.

Plan

• 1. Introduction
• 2. The fundamentals of quantum cascade lasers
• 3. Design and operation of a GaAs/AlGaAs quantum cascade laser
  
  3.1 Active region design
  3.2 Wavaguide design
  3.3 Laser fabrication
  
• 4. New GaAs laser structures with improved thermal behavior
  
  4.1 Al_.33Ga_.67As/GaAs 11 µm lasers
  4.2 AlGaAs lasers
  
• 5. Conclusions