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Lasers à cascade quantique THz haute performance – HI-TEQ

Résumé de soumission

La gamme de fréquences térahertz (THz), située entre les micro-ondes et le moyen-infrarouge, offre la perspective de nombreuses applications incluant (i) l'imagerie médicale et l'imagerie de sécurité, (ii) le contrôle non-destructif, (iii) la détection de gaz dans l'environnement. Néanmoins, la gamme THz reste largement inexplorée en raison du coût élevé, des performances limitées ainsi que des dimensions des sources et des détecteurs actuellement disponibles. C'est le « gap THz », qui fait référence au manque de technologies à base de semiconducteurs.
Référence du formulaire : ANR-FORM-090601-01-01 3/24
Dans ce contexte, une percée technologique a été réalisée il y a quelques années, avec l'émergence des Lasers à Cascade Quantique (QCL). Ce laser semiconducteur III-V compact et puissant est très prometteur comme source THz dans la mesure où il utilise les matériaux et la technologie standard de l'industrie des semiconducteurs. Le développement des QCLs dans la gamme THz a été rapide et, à l'état de l'art, les QCLs fonctionnent au-delà des températures cryogéniques. Néanmoins, malgré ces efforts, le principal obstacle à l'amélioration de leurs performances est dû à la complexité des structures, aux limites des « design » actuels de QCL ainsi que du manque de contrôle et de compréhension de la physique sous-jacente. Dans ce projet, nous avons étudié ces freins technologiques et démontré l'état de l'art des performances de QCL THz, et également apporté des nouvelles fonctionnalités à ces dispositifs, grâce à sa dynamique de gain unique.
A cette fin, ce projet a réuni les compétences de plusieurs domaines : nouveaux designs de QCLs ; croissance de matériaux de très haute qualité ; nouvelles techniques d'étude du gain et de la dynamique ; simulations numériques de la propagation dans les guides d'onde ; modélisation théorique poussée des temps de vie et du transport dans les QCLs.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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