R´ eponses temporelles des photoconducteurs mesur´ ees par oscillo-

Dans un premier temps, les r´eponses temporelles des photoconducteurs sont ´etudi´ees grˆace `a un oscilloscope rapide `a ´echantillonnage de bande passante 50 GHz. Cette bande passante ne permet pas d’observer des transitoires plus rapides que 7 ps.

Description de l’oscilloscope `a ´echantillonnage et du dispositif exp´erimental

Fig. 2.8 : Sch´ema descriptif de la mesure avec l’oscilloscope `a ´echantillonnage.

Les oscilloscopes `a ´echantillonnage utilisent habituellement des diodes[4] pour g´en´erer des transitoires courts. Les dur´ees de ces impulsions (de l’ordre de la dizaine de picose-condes) limitent leur bande passante `a environ 50 GHz (Agilent) dans notre cas. Mˆeme si la tˆete d’´echantillonnage est rapide, la r´esolution temporelle est souvent limit´ee par la gigue (d´eclenchement). Des comparaisons entre les diff´erents constructeurs d’oscillo-scope `a ´echantillonnage sont effectu´ees r´eguli`erement[5, 6], ils mettent en ´evidence des

diff´erences entre les traces temporelles de signaux identiques. Le probl`eme majeur est la prise en compte des ´el´ements parasites de la tˆete et des diff´erents d´efauts[7]. Une alterna-tive `a l’utilisation de ces diodes est le recours `a des lignes de transmission non-lin´eaires qui permettent de r´ealiser des circuits d’´echantillonnage de plusieurs centaines de GHz. Une ligne de transmission non-lin´eaire (NLTL) permet la compression d’une impulsion ´

electrique lors de sa propagation [8, 9].

Le montage de la mesure avec l’oscilloscope rapide `a ´echantillonnage est repr´esent´e sur la figure 2.8. Le photoconducteur est reli´e `a l’oscilloscope rapide via une sonde coplanaire hyperfr´equence et un t´e de polarisation.

On polarise le photoconducteur soit via le t´e de polarisation soit via l’autre cˆot´e de la ligne coplanaire. Une fibre lentill´ee mont´ee sur un support mobile permet d’illuminer le photoconducteur par les impulsions optiques provenant de la source fibr´ee d´ecrite dans le chapitre pr´ec´edent avec un diam`etre de spot de l’ordre de 5 µm. L’oscilloscope est synchro-nis´e via la r´ef´erence de la source optique impulsionnelle. Cette r´ef´erence est repr´esent´ee sur la figure2.9, il s’agit d’une impulsion ´electrique, synchronis´ee avec la g´en´eration de la source optique, de dur´ee 2,5 ns et d’amplitude de 200 mV. Le front montant du signal est

Chapitre 2. REALISATION D’UN PHOTOCONDUCTEUR ULTRA-RAPIDE A BASE D’UNE COUCHE D’InGaAs IRRADIEE

tr`es rapide et permet une bonne synchronisation.

Mesures `a l’oscilloscope rapide

Nous pouvons voir sur la figure 2.10, les r´eponses temporelles de tous les photocon-ducteurs pour une tension de polarisation de 2 Volts et une puissance optique fixe de 1 mW.

Le temps de mont´ee de l’ensemble des ´echantillons mesur´es est quasiment identique. Par contre, on voit tr`es clairement l’influence de la dur´ee de vie des porteurs sur la dur´ee de l’impulsion ´electrique g´en´er´ee. Plus la dose d’irradiation est grande, plus la dur´ee de vie des porteurs est courte et plus l’impulsion ´electrique g´en´er´ee est courte. Pour l’´echantillon le plus irradi´e, `a savoir le photoconducteur irradi´e par des ions or `a une dose de 10<sup>11</sup> cm<sup>−2</sup>, le temps de vie des porteurs libres a ´et´e mesur´e `a 1 ps. La largeur `a mi-hauteur de l’impulsion ´electrique qu’il g´en`ere est de 14 ps.

Fig. 2.10 : Mesures des r´eponses temporelles des diff´erents photoconducteurs pour une tension de polarisation de 2 V.

passante de 50 GHz limite la mesure du temps de mont´ee et du temps de descente `a 7 ps `a 90-10%. La plus courte impulsion ´electrique mesurable avec ce syst`eme fait donc 14 ps. De plus, l’aspect tr`es sym´etrique de l’impulsion ´electrique g´en´er´ee montre qu’on est bien limit´e par l’appareil de mesure. On s’attend donc `a ce que la dur´ee de l’impulsion ´

electrique g´en´er´ee soit plus courte pour cet ´echantillon.

Pour ce mˆeme ´echantillon nous avons effectu´e des mesures temporelles pour plusieurs puissances optiques incidentes. Nous pouvons voir sur le figure 2.11, l’´evolution de la r´eponse temporelle du photoconducteur en fonction de la puissance optique incidente. L’amplitude de l’impulsion ´electrique g´en´er´ee d´epend clairement de la puissance optique

Fig. 2.11 : Mesures des r´eponses temporelles du photoconducteurs irradi´e `a une dose de 1011 Au+/cm2 pour une tension de polarisation de 3 V et pour diff´erentes puissances op-tiques.

incidente et la largeur de l’impulsion reste toujours limit´ee par la r´esolution de l’appareil de mesure et ne semble pas varier avec la puissance optique. L’amplitude maximale est de 360 mV mais on peut s’attendre `a avoir une amplitude plus importante car la bande passante limit´ee de l’appareil de mesure int`egre le signal et donc minimise l’amplitude du signal mesur´e.

Chapitre 2. REALISATION D’UN PHOTOCONDUCTEUR ULTRA-RAPIDE A BASE D’UNE COUCHE D’InGaAs IRRADIEE

Le photoconducteur irradi´e `a une dose de 1011Au+/cm2 g´en`ere des impulsions de 14 ps de largeur `a mi-hauteur pour une amplitude de 0,36 V pour une polarisation de 3V. Ces caract´eristiques sont tr`es bonnes mais sont limit´ees par la r´esolution de l’appareil de mesure uitlis´e. Pour d´eterminer la r´eponse temporelle r´eelle d’un tel photoconducteur nous avons effectu´e des mesures temporelles ayant une plus grande r´esolution.

2.3.3 R´eponses temporelles des photoconducteurs mesur´ees par ´echantillonnage ´

electro-optique

Pour aller au-del`a des limitations temporelles impos´ees par l’oscilloscope `a ´ echantillon-nage, nous avons mont´e un banc d’´echantillonnage ´electro-optique. Ce montage est en fait un montage pr´eliminaire au banc d’´echantillonnage ´electro-optique final qui sera montr´e dans un chapitre ult´erieur. Des mesures de la dynamique des photoconducteurs avec une r´esolution de 2 ps ont ´et´e obtenues.

Fig. 2.12 : Sch´ema descriptif du banc d’´echantillonnage ´electro-optique.

Dans ce paragraphe, nous ne d´ecrirons pas en d´etails toutes les subtilit´es d’une exp´ eri-ence d’´echantillonnage ´electro-optique puisque c’est l’objet du chapitre 4. Pour caract´eriser