Les diodes électroluminescentes sont aujourd’hui des sources lumineuses populaires grâce à leur prix réduit, leur longévité, et leur excellent rendement lumineux. Elles restent pourtant mal adaptées au pompage laser en raison d’une densité de puissance trop faible et d’une émission lambertienne rendant impossible l’augmentation de leur brillance à l’aide d’un système optique linéaire.

Nous proposons une méthode d’amplification innovante par couplage des LED dans des concentrateurs luminescents (LC) pour augmenter la densité de puissance de près d’un ordre de grandeur. Des LC monocristallins de YAG dopé cérium ont été testés puis analysés grâce à des simulations par tracé de rayons. Un modèle analytique offrant une compréhension avancée de la problématique de l’extraction des rayons piégés dans les LC a aussi été proposé et appliqué à l’étude de modifications géométriques simples que sont le biseau et le dépoli de la face de sortie des concentrateurs. Une amélioration significative de l’intensité extraite ainsi qu’un resserrement du profil angulaire d’émission ont ainsi été observés.

Finalement, nous avons mis en place une structure toute organique pour le pompage de guides micrométriques où le couplage des LED est réalisé dans des concentrateurs en couche mince. Une amplification d’un ordre de grandeur de la densité de puissance par pompage indirect par concentrateur est vérifiée expérimentalement, ce qui ouvre la voie vers une utilisation du couple LED/concentrateur en tant que source pour la photonique intégrée.

Membres du jury
Bruno BÊCHE, Institut de Physique de Rennes, Université Rennes 1, rapporteur
Henri BENISTY, Laboratoire Charles Fabry, Institut d’Optique Graduate School, rapporteur
Jean-Luc DUVAIL, Institut des Matériaux Jean Rouxel, Université de Nantes
Mélanie LEBENTAL, Laboratoire de photonique quantique et moléculaire, ENS Cachan
Luc MUSEUR, Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Villetaneuse
Sébastien CHÉNAIS, Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Villetaneuse, directeur de thèse
Sébastien FORGET, Laboratoire de Physique des Lasers, Université Paris 13, Villetaneuse, co-encadrant

Mots clés : LED, pompage laser, lasers organiques solides, concentrateurs luminescents, photonique intégrée