Conception et elaboration de lasers a cavite verticale a 1,55 m pour les telecommunications optiques

par JULIEN BOUCART

Thèse de doctorat en Physique des matériaux

Sous la direction de Jean-Jacques Barrau.

Soutenue en 1999

à Toulouse, INSA .

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Résumé

Ce memoire est consacre a la conception et l'elaboration de lasers a cavite verticale (vcsel) monolithiques emettant a 1,55 m pour les telecommunications optiques. Les particularites de ces lasers en font effectivement des candidats de choix pour le developpement de masse de la fibre optique dans le reseau d'acces. Les regles de conception et de choix des materiaux constituant ces lasers sont tout d'abord presentees. L'accent est mis sur la realisation d'empilements multicouches semiconductrices de haut pouvoir reflecteur et, les effets parasites tels que les variations d'epaisseurs et de compositions sont, de surcroit, evalues. C'est notamment au cours de ce chapitre que l'interet des couches metamorphiques, pour la realisation de miroirs a forte conductivite electrique et thermique, est expose. Apres un bref rappel sur la physique de la croissance par epitaxie par jets moleculaires, les mecanismes de croissance des materiaux en forts desaccord de maille sont ensuite presentes au troisieme chapitre. Le but sous tendant cette etude etant de demontrer la validite de l'emploi de miroirs metamorphiques pour la production de vcsels. Par ailleurs, au cours de ce chapitre une methodologie de croissance permettant de realiser des miroirs avec une precision d'epaisseur de +/0,5%, mettant en uvre une mesure de reflectivite in-situ, est decrite. Puis, le probleme de l'injection electrique et de sa localisation est aborde ce qui nous amene a proposer une injection du courant par l'intermediaire d'une jonction tunnel polarisee en inverse et de la localisation du courant par une etape d'implantation ionique. Enfin, dans le dernier chapitre, les caracterisations preliminaires du fonctionnement lasers des lasers realises montrent que les objectifs de production se sources lasers de faibles couts pour les reseaux d'acces sont atteints.

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