Conception, elaboration sous controle optique en temps reel, fabrication et caracterisation de lasers a cavite verticale emettant par la surface (vcsels) a 840 nm

• Auteur / Autrice : FREDERIC VAN DIJK
• Direction : Chantal Fontaine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique, électronique, télécommunication
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Résumé

Nous decrivons tout d'abord le comportement optique des elements cle d'un vcsel que sont les miroirs de bragg et la microcavite, et le formalisme d'abeles qui en permet la modelisation. Nous precisons les parametres qui determinent les caracteristiques de ces composants. Nous detaillons les moyens que nous avons mis en uvre pour elaborer des vcsels performants, ce qui necessite une uniformite et une precision sur les epaisseurs extreme. Nous presentons tout d'abord la technique d'epitaxie par jets moleculaires et les conditions de croissance que nous avons optimisees. Nous precisons ensuite la geometrie particuliere que nous avons adoptee afin de garantir l'uniformite en epaisseur des couches epitaxiees et le controle en temps reel par reflectometrie dynamique accordable que nous avons exploite pour obtenir la precision en epaisseur requise pour les vcsels. Nous detaillons alors l'etude que nous avons menee en nous appuyant sur la litterature, pour obtenir des miroirs de bragg dopes de faible resistivite. Nous avons etudie les solutions permettant d'attenuer les effets d'heterojonction et la diffusion du dopant be (p). Nous presentons ensuite les techniques de fabrication qui ont ete developpees pour les vcsels et detaillons alors les differentes etapes technologiques necessaires a la fabrication de composants de type mesa que nous avons choisie en insistant sur l'etape de planarisation que nous avons mise au point. Nous discutons les conditions d'obtention d'un diaphragme dielectrique par oxydation humide selective d'une couche d'alas que nous avons introduit dans certains composants vcsels pour en ameliorer encore les performances. Enfin, nous presentons les resultats des caracterisations des composants que nous avons fabriques : la longueur d'emission laser est respectee avec une precision de 2&, la densite de courant seuil laser inferieure a 600 acm - 2, et la presence d'un diaphragme alox reduit le courant de seuil laser a des valeurs tres inferieures a 1ma.