Modélisation de diodes laser à puits quantiques contraints GaInAs émettant dans la gamme des 980 nm

par Hélène Leymarie

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Françoise Lozes-Dupuy.

Soutenue en 1994

à Toulouse 3 .

mots clés

• Sciences appliquees
• Electronique
• Etude theorique
• Modelisation
• Logiciel
• Conception assistee
• Laser semiconducteur
• Laser injection
• Puits quantique contraint
• Compose iii-v
• Indium arseniure
• Nc
• Na
• Gallium arseniure
• Nc
• Fx
• Na
• Compose ternaire
• Compose binaire
• Verification experimentale
• Source ir
• Rayonnement ir proche
• Gainas
• As ga in
• Gaas
• As ga
• Cadilac
• Theoretical study
• Modeling
• Computer software
• Computer aided design
• Semiconductor lasers
• Injection lasers
• Strained quantum well
• Iii-v compound
• Indium arsenides
• Nc
• Na
• Gallium arsenides
• Nc
• Fx
• Na
• Ternary compound
• Binary compound
• Experimental test
• Infrared source
• Near infrared radiation
• Semiconducteurs à l'arséniure de gallium
• Diodes à semiconducteur
• Lasers à semiconducteurs
• Puits quantiques

Résumé

Les travaux reportes dans ce memoire concernent les methodes de modelisation et de conception des diodes laser a puits quantiques contraints gainas emettant dans la gamme des 980 nm, dispositifs tout particulierement adaptes au pompage des amplificateurs optiques a fibre de silice dopee erbium utilises dans les telecommunications optiques a longues distances. Le logiciel cadilac (conception de diodes laser a puits quantiques contraints), qui a ete developpe dans ce but, permet de determiner a partir des parametres structuraux du composant la caracteristique gain-courant, la longueur d'onde d'emission, la densite de courant de seuil, les diagrammes de champ proche et de champ lointain. Le modele qui sous-tend ce logiciel prend en compte l'influence de la contrainte sur la modification de la largeur de bande interdite et sur la forme des differentes bandes de valence du materiau puits, les effets de renormalisation de bande interdite, les effets de relaxation intrabande sur l'elargissement du spectre de gain. Cet outil de conception est mis en uvre pour l'etude des proprietes de diodes laser gainas/gaas/gaalas afin d'en deduire les types de structures presentant les meilleurs compromis densite de courant de seuil faible divergence du diagramme de rayonnement moindre sensibilite aux dispersions technologiques des parametres structuraux. Il est aussi utilise pour l'analyse de composants de type gainas/gainasp/gainp, qui ne comportent aucun alliage a base d'aluminium en vue d'accroitre leur fiabilite: une attention particuliere est portee a l'analyse de l'influence de la composition de l'alliage gainasp de barriere en vue d'optimiser le confinement des porteurs dans le puits et la divergence du diagramme de rayonnement sans penaliser la valeur de la densite de courant de seuil. Enfin une comparaison theorie-experience concernant la longueur d'onde d'emission, le courant de seuil, la divergence du diagramme de rayonnement et portant sur plusieurs series des deux types de dispositifs a permis de valider le bien fonde des modeles theoriques developpes

Titre traduit

Design of gainas strained quantum wells laser diodes emitting at 980 nm

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