L’héritage de de Broglie dans la photonique

Jérôme FaistInstitute for Quantum electronics, Département de physique

ETH Zurich

L’électron est une onde…

Quelques implications Comment les

électrons traversent un cristal?

Louis de Broglie

Modèle d’un cristal:

Charges positives (noyau) arrangées régulièrement - chacune attire “ses” électrons

Malgré cela, certain matériaux conduisent l’électricité!!

.L’électron passe d’un atome à l’autre par effet tunnel!

Effet absolument quantique

Object classique arrive devant une barrière

.L’électron passe d’un atome à l’autre par effet tunnel!

Electron quantique

Une caractéristique ondulatoire de l’électron

Les électrons

Grâce à l’effet tunnel, les électrons peuvent traverser le cristal librement

Créer de la lumière en utilisant la mécanique quantique

Si la barrière est trop épaisse, l’électron ne peut plus passer

Electrons confinés ne peuvent osciller que sur certainesfréquences bien définies (comme une corde de guitarre)

Exemple de couches

Quelles tailles ont les QCLs ?

Cellules

1 mm 100mm 10mm 1mm 100 nm 10 nm 1 nm

1 nm ≈ atomes

50 nm

10 mm

2-3 nm

5 mm

300 mm

Emission de lumière

Laser à cascade

1 electron génère N photons

Photonics without frontiers – NCCR QP

QC Laser

Multipass cavity

Detector

Optical chemical sensing

Fundamental vibration modes of molecules are in the Mid-IR

Chemically and isotopically sensitive

N O

A QCL on Mars?

QCL for Tunable Laser Spectrometer integrated in the Sample Analysis at Mars Instrument Suite (SAM). QCL mission: measurements of isotopic ratio at 7.79 mm

Size: 47.2 x 25.4 x 11.2 mm

Final module

15

10

5

0

NO

2 (p

pb)

12:0022.05.2012

12:15 12:30 12:45 13:00 13:15

Date & Time

Online NO2 measurements at Jungfraujoch

0.15

0.10

0.05

NO

2 (p

pb)

12:3622.05.2012

12:40 12:44

NO

2 (pp

b)

B. Tuzson, K. Zeyer & L. Emmenegger (Empa), unpublished