Etude et realisation de structures de diodes laser a divergence reduite

par MOEZ KAMOUN

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de NORDINE BOUYDMA.

Soutenue en 1997

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

L'objet de cette these est l'etude et la realisation de structures de diodes laser a divergence reduite permettant de faciliter les operations d'alignement des fibres optiques par rapport aux diodes laser et de reduire ainsi le cout des modules d'emission. Apres avoir rappele le principe de fonctionnement d'un laser semi-conducteur et les principales grandeurs qui regissent son comportement, nous abordons le probleme du couplage laser/fibre et nous demontrons l'utilite de l'adaptation modale pour reduire les pertes de couplage et relacher les tolerances d'alignement. Nous commencons alors par etudier une premiere approche qui consiste a introduire un adaptateur de mode par reduction de la largeur du ruban actif dans la diode laser. Nous optimisons les differents parametres et nous demontrons le comportement monofrequence dans le cas d'un laser dfb. Cette solution permet ainsi d'atteindre des performances elevees en termes de couplage laser/fibre et de tolerances d'alignement, mais au prix de la degradation des caracteristiques electro-optiques du laser et de la complication du procede de fabrication. Nous proposons alors une nouvelle structure laser qui permet d'augmenter la taille du mode laser le long du ruban actif par introduction d'un materiau de faible indice de refraction dans la region active. Les resultats obtenus montrent un excellent comportement electro-optique et thermique et une nette amelioration du coefficient de couplage et des tolerances d'alignement par rapport a un laser classique. De plus, l'utilisation d'un couplage complexe par gravure periodique d'une partie de la region active assure le fonctionnement monomode. Cependant, cette approche ne permet pas d'atteindre les performances optiques records des diodes laser a adaptateur de mode. Pour ce faire, nous ajoutons a cette structure un adaptateur de mode par amincissement des couches obtenu par croissance epitaxiale selective. Nous ameliorons ainsi les caracteristiques de couplage du laser tout en conservant le comportement electro-optique et thermique excellent.

Titre traduit

Study and realisation of low-divergence laser diode structures

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