Puissance d'émission

Dans le cadre d'une faible rétro-injection optique et pour un courant d'alimentation identique, les valeurs physiques de la diode avec et sans objet sont proches. Nous pouvons donc différentier l'équation de continuité établie dans les chapitres précédents pour une diode Laser sans rétro-injection pour déterminer l'état de la diode avec rétro-injection. En régime d'émission Laser établie, la densité d'électrons est constante et l'émission spontanée de photons est négligeable, on peut écrire:

Où  est pour rappel le coefficient d'émission spontanée de photons.

Tenant compte de la déviation de gain obtenue dans le paragraphe précédent, la densité de photons avec rétro-injection optique est :

La puissance d'émission de la diode Laser avec rétro-injection optique étant proportionnelle à la densité de photons correspondante, on obtient :

Où  est le paramètre de modulation de puissance par rétro-injection faible dépendant du coefficient de réflexion de l'objet.

La dépendance de la puissance d'émission en présence d'objet avec le courant d'injection est introduite par la puissance d'émission sans objet . En remplaçant  par son expression, on explicite plus clairement cette dépendance :

Cette relation n'est vraie que dans le cas d'une fréquence de modulation lente du courant d'injection très éloignée des fréquences de relaxation et de « damping » de la diode.

La courbe ci dessous montre la variation de puissance d'émission en fonction d'un faible déplacement de l'objet d'une longueur d'onde. L'objet est situé à 2 cm de la diode et plusieurs coefficients de réflexion de l'objet ont été simulés pour créer différents couples de paramètres C et m. On remarque l'allure en « dents de scie » de la puissance d'émission caractéristique du phénomène de « self-mixing ». Cette forme en dents de scie est d'autant plus marquée que le coefficient de rétro-injection C est élevé.

A titre d'exemple, les figures ci dessous montrent une simulation très réaliste d'un résultat expérimental obtenu pour une cible à micro-billes immobile située à D=2.4cm de la diode et pour une modulation triangulaire du courant d'injection.