Mise en phase de reseaux de lasers a semi-conducteur

Phase locking of semiconductor laser arrays

• Auteur / Autrice : JEAN-MARC VERDIELL
• Direction : Robert Frey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Afin d'augmenter la puissance emise par les lasers a semi-conducteur, il est avantageux de les assembler en reseaux. Si une relation de phase fixe est etablie entre les differents emetteurs du reseau on obtient en sortie un faisceau puissant et limite par diffraction. Ce travail presente l'etude experimentale et theorique de trois techniques de mise en phase. Tout d'abord, nous etudions les mecanismes du verrouillage en phase dans les reseaux couples par ondes evanescentes. Nous montrons experimentalement que la theorie habituelle des supermodes n'est pas valable dans le cas d'un reseau guide par le gain. Nous proposons par contre un nouveau modele perturbatif qui decrit correctement le comportement modal du reseau. Deuxiemement, nous etudions la mise en phase a l'aide du verrouillage par injection sur des reseaux guides par le gain et l'indice. En injectant sur un ou plusieurs rubans, nous verifions que le reseau emet un faisceau limite par diffraction jusqu'a une puissance de 200 mw. Les resultats experimentaux sont en bon accord avec un modele theorique qui stipule que la diode verrouillee par injection oscille sur une combinaison coherente de modes de ruban large perturbes. Enfin, nous etudions des techniques de combinaison de faisceaux par melange d'ondes dans des materiaux non lineaires. En utilisant le melange a deux ondes dans un cristal photorefractif de titanate de baryum, nous atteignons un taux de transfert d'energie de plus de 50% du faisceau esclave d'un reseau injecte vers le faisceau maitre, sans affecter la phase de ce dernier. Nous proposons des montagnes pour etendre ce procede a la combinaison de nombreux faisceaux esclaves, afin d'obtenir des sources lasers puissantes et limitees par diffraction