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Spectral properties of quantum cascade lasers: from noise analysis to stabilization
Responsable du projet Stephane Schilt
Thomas Südmeyer
   
Collaborateur Kutan Guerel
   
Résumé L’infra-rouge moyen, qui contient les longueurs d’onde situées entre 3 et 20 µm, est d’un grand intérêt pour la spectroscopie moléculaire, puisque la plupart des molécules importantes au niveau du contrôle de l’atmosphère et des processus industriels absorbent fortement la lumière dans cette plage spectrale. Ceci permet la réalisation de capteurs de gaz à la fois sélectifs et très sensibles basés sur l’utilisation de lasers. Les lasers à cascade quantique constituent la source de lumière laser la plus performante pour la spectroscopie infrarouge. Une propriété importante de ces lasers pour ces applications est leur pureté spectrale, qui est décrite par leur bruit de fréquence caractérisant l’amplitude des variations de leur fréquence d’émission.

De par leur principe de fonctionnement particulier, ces lasers ont le potentiel d’atteindre une largeur de raie d’émission très étroite. Cependant, un bruit beaucoup plus élevé est observé en réalité, et notre groupe a récemment montré que son origine est liée au mouvement des électrons dans ces structures complexes. Sur la base de ces observations, une nouvelle méthode de réduction du bruit a été récemment développée au LTF. Dans ce projet de recherche financé par le Fond National Suisse, nous désirons continuer ces études sur le bruit dans les lasers à cascade quantique, dans le but de mettre en œuvre d’autres méthodes de stabilisation de performances croissantes visant à réaliser des sources lasers très étroites spectralement dans l’infrarouge moyen.

Dans un premier temps, nous allons poursuivre l’étude de la méthode de réduction du bruit récemment développée afin d’améliorer ses performances. Dans un deuxième temps, nous allons explorer de nouvelles possibilités pour réduire plus fortement la largeur de raie des lasers à cascade quantique par stabilisation active sur une résonance d’une cavité optique. Nous utiliserons d’abord un micro-résonateur cristallin, puis une cavité Fabry-Perot à très haute finesse.
   
Mots-clés Lasers à cascade quantiuqe, Micro-résonateur, Stabilisation, Bruit de fréquence
   
Type de projet Recherche fondamentale
Domaine de recherche Physique, Lasers, Infrarouge
Source de financement FNS - Encouragement de projets (Div. I-III)
Etat Terminé
Début de projet 1-4-2014
Fin du projet 31-3-2016
Budget alloué 147'669.00
Contact Stephane Schilt