Contribution a l'etude du fonctionnement en regime continu des diodes laser de forte brillance a section amplificatrice evasee

par STEPHANE MARIOJOULS

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Sophie Bonnefont.

Soutenue en 1998

à Toulouse 3 .

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  • Résumé

    Les travaux reportes dans ce memoire contribuent a l'etude du fonctionnement en regime continu de sources laser a semiconducteur de type mfa-mopa (monolithically flared amplifier-master oscillator power amplifier), constituees par l'integration monolithique d'une diode laser a reflecteurs de bragg distribues et d'un amplificateur optique a section evasee. La complexite des mecanismes regissant le fonctionnement d'une source mfa-mopa, ainsi que la tres forte contribution des effets thermiques sur ses performances, sont tout d'abord mises en evidence a travers la caracterisation d'une source mfa-mopa du commerce emettant a 993 nm. Une modelisation originale et approfondie du fonctionnement de l'amplificateur est alors developpee. Elle est basee sur la resolution couplee de l'equation de continuite des porteurs et de l'equation de propagation a l'aide de la methode du faisceau propage, et sur un calcul thermique effectue par analogie electronique avec la theorie des quadripoles. On obtient ainsi un calcul autoconsistant de la repartition des porteurs, du champ optique, et de la temperature dans l'amplificateur. L'analyse de son comportement, au moyen du modele precedent, montre que le fonctionnement en regime continu limite tres severement ses performances, en raison principalement du phenomene d'absorption optique au sein de la structure, qui accentue les mecanismes de degradation du faisceau, et peut induire des phenomenes de filamentation. L'analyse est approfondie a travers l'etude d'un parametre cle du fonctionnement, la resistance serie, et l'evaluation des potentialites d'une structure multicontact, mieux adaptee a l'obtention de puissances elevees. Une modelisation globale de la source mfa-mopa permet enfin de mettre en evidence les interactions entre l'oscillateur et l'amplificateur, resultant de leur integration. La tres grande sensibilite en performances du laser dbr a l'echauffement provoque par son propre fonctionnement ainsi que celui de l'amplificateur est demontree. L'impact d'un desaccord spectral entre les deux elements se revele d'autre part extremement determinant dans la definition des performances du composant. Ces resultats imposent au final des regles de conception strictes pour l'obtention d'une source laser de forte brillance performante.


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Informations

  • Détails : 192 P.
  • Annexes : 83 REF.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1998TOU30236
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