Analyse numérique de l’effet de la température sur l’efficacité quantique des lasers à émission de surface à cavité verticale VCSEL

Abstract

e mémoire a exploré en profondeur le domaine des lasers, avec un accent particulier sur les VCSEL et l'impact de la température sur leurs performances, en utilisant le simulateur Silvaco Atlas. À travers les trois chapitres, nous avons développé une compréhension globale des principes fondamentaux des lasers, des spécificités des VCSEL, et des défis thermiques associés à leur fonctionnement. Dans le premier chapitre, nous avons posé les bases en présentant les principes fondamentaux des lasers. Nous avons exploré les mécanismes de l’émission stimulée, la structure des lasers, et les différentes catégories de lasers, soulignant leur importance dans diverses applications industrielles et scientifiques. Le deuxième chapitre s'est concentré sur les VCSEL, une classe particulière de lasers à cavité verticale émettant en surface. Nous avons détaillé leur conception, leur fonctionnement, et leurs avantages par rapport aux lasers traditionnels. Le troisième chapitre a mis en lumière l'importance de la gestion thermique dans les VCSEL. À l'aide du logiciel de simulation Silvaco Atlas, nous avons étudié les effets de la température sur les performances des VCSEL. Les résultats montrent clairement que les VCSEL fonctionnent mieux à basse température et que les hautes températures entraînent une dégradation des performances telles que le potentiel, l’intensité de la lumière, le gain, les bandes de conductions et de valences, etc. La température joue donc un rôle significatif dans la modulation de ces paramètres, affectant ainsi directement l'efficacité et la stabilité des VCSEL. Ces observations laissent place à de futures recherches pour optimiser les performances des VCSEL à haute température.