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Design and fabrication technology for high performance electrical pumped terahertz photonic crystal band edge lasers with complete photonic band gap

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Cristal photonique

Les cristaux photoniques sont des structures périodiques de matériaux diélectriques, semi-conducteurs ou métallo-diélectriques modifiant la propagation des ondes électromagnétiques de la même manière qu'un potentiel périodique dans un cristal semi-conducteur affecte le déplacement des électrons en créant des bandes d'énergie autorisées et interdites. Les longueurs d'onde pouvant se propager dans le cristal se nomment des modes dont la représentation énergie-vecteur d'onde forme des bandes.

Terahertz metamaterial

A terahertz metamaterial is a class of composite metamaterials designed to interact at terahertz (THz) frequencies. The terahertz frequency range used in materials research is usually defined as 0.1 to 10 THz. This bandwidth is also known as the terahertz gap because it is noticeably underutilized. This is because terahertz waves are electromagnetic waves with frequencies higher than microwaves but lower than infrared radiation and visible light.

Silicon photonics

Silicon photonics is the study and application of photonic systems which use silicon as an optical medium. The silicon is usually patterned with sub-micrometre precision, into microphotonic components. These operate in the infrared, most commonly at the 1.55 micrometre wavelength used by most fiber optic telecommunication systems. The silicon typically lies on top of a layer of silica in what (by analogy with a similar construction in microelectronics) is known as silicon on insulator (SOI).

Metamaterial antenna

Metamaterial antennas are a class of antennas which use metamaterials to increase performance of miniaturized (electrically small) antenna systems. Their purpose, as with any electromagnetic antenna, is to launch energy into free space. However, this class of antenna incorporates metamaterials, which are materials engineered with novel, often microscopic, structures to produce unusual physical properties. Antenna designs incorporating metamaterials can step-up the antenna's radiated power.

Surface plasmon polariton

Surface plasmon polaritons (SPPs) are electromagnetic waves that travel along a metal–dielectric or metal–air interface, practically in the infrared or visible-frequency. The term "surface plasmon polariton" explains that the wave involves both charge motion in the metal ("surface plasmon") and electromagnetic waves in the air or dielectric ("polariton"). They are a type of surface wave, guided along the interface in much the same way that light can be guided by an optical fiber.

Tunable metamaterial

A tunable metamaterial is a metamaterial with a variable response to an incident electromagnetic wave. This includes remotely controlling how an incident electromagnetic wave (EM wave) interacts with a metamaterial. This translates into the capability to determine whether the EM wave is transmitted, reflected, or absorbed. In general, the lattice structure of the tunable metamaterial is adjustable in real time, making it possible to reconfigure a metamaterial device during operation.

Photonic metamaterial

A photonic metamaterial (PM), also known as an optical metamaterial, is a type of electromagnetic metamaterial, that interacts with light, covering terahertz (THz), infrared (IR) or visible wavelengths. The materials employ a periodic, cellular structure. The subwavelength periodicity distinguishes photonic metamaterials from photonic band gap or photonic crystal structures. The cells are on a scale that is magnitudes larger than the atom, yet much smaller than the radiated wavelength, are on the order of nanometers.

Réseau de Bragg

Un réseau de Bragg ou réflecteur de Bragg distribué est un réflecteur de grande qualité utilisé dans des guides d'ondes, par exemple dans des fibres optiques. Il s'agit d'une structure dans laquelle alternent des couches de deux matériaux d'indices de réfraction différents, ce qui provoque une variation périodique de l'indice de réfraction effectif dans le guide. À la frontière entre deux couches, il se produit une réflexion partielle des ondes.

Térahertz

La bande de fréquences térahertz désigne les ondes électromagnétiques s'étendant de (ou selon les références) à . Elle est intermédiaire entre les fréquences micro-ondes et les fréquences correspondant à l'infrarouge. Le domaine des fréquences « térahertz » (THz, 1 THz = 10 Hz) s'étend de à 30 THz environ, soit environ aux longueurs d'onde entre et . Il est historiquement connu sous la terminologie d'infrarouge lointain mais on le retrouve également aujourd'hui sous l'appellation de rayon T.

Bande interdite

redresse=.9|vignette|Bandes d'un semiconducteur. La bande interdite d'un matériau, ou gap, est l'intervalle, situé entre la bande de valence et la bande de conduction, dans lequel la densité d'états électroniques est nulle, de sorte qu'on n'y trouve pas de niveau d'énergie électronique. La largeur de bande interdite, ou band gap en anglais, est une caractéristique fondamentale des matériaux semiconducteurs ; souvent notée , elle est généralement exprimée en électronvolts (eV). Fichier:Band filling diagram.