Principes physiques des lasers à semiconducteurs

Résumé
Les principes physiques des lasers à semiconducteurs sont passés en revue. Après quelques rappels fondamentaux de physique des solides concernant les états électroniques dans les semiconducteurs et les concepts de fonction de Bloch ou de bande interdite, la manière dont un semiconducteur peut émettre de la lumière sera examinée. La jonction p-n est le dispositif de base permettant d'obtenir l'inversion de population nécessaire au gain d'émission stimulée. Nous exposons les principes et les équations fondamentales régissant le transport électronique dans ces structures. L'équation de seuil des lasers à semiconducteurs est ensuite déterminée et les différentes améliorations par rapport à la jonction pn de base (le laser à double hétérostructure, le laser à puits quantique) sont exposées dans une perspective historique. Enfin, la diversité des diodes lasers est illustrée par quelques variations : lasers de puissance, lasers à cavité verticale émettant par la surface. La synthèse est suivie d'une tentative de mise en perspective des avancées futures des lasers à semiconducteurs.