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Thèse soutenue

Conception et contrôle in-situ de l'élaboration de lasers à cavité verticale et à émission surfacique

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Auteur / Autrice : Laurent Couturier
Direction : Germain Chartier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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Ce memoire est consacre a la conception et la mise au point du controle in-situ de la croissance de lasers a cavite verticale et a emission surfacique (vcsel). Les structures laser sont elaborees par epitaxie par jets moleculaires a source gazeuse et realisees par l'empilement de couches minces a base de semi-conducteurs gaas/algaas. Leur longueur d'onde d'emission va dependre directement des caracteristiques optiques des couches deposees. Une etude theorique est d'abord menee sur la conception de ces structures. Nous commencons par determiner les constantes optiques des materiaux qui les composent en portant une attention particuliere a l'effet excitonique dans les puits quantiques. L'utilisation du formalisme matriciel nous permet de decrire la propagation des ondes electromagnetiques dans n'importe quelle structure multicouche. Nous pouvons alors simuler le comportement optique de n'importe quel empilement de couches minces, en particulier des miroirs de bragg et des microcavites que constituent ces lasers. Un chapitre est ensuite consacre a l'elaboration des vcsel. Une description precise des contraintes imposees par la machine et de l'optimisation des conditions de croissance est presentee. Cette etude fait apparaitre la necessite de disposer d'un moyen de controle in-situ des couches realisees. Le dernier chapitre presente la mise au point de la methode de controle. La croissance est interrompue apres que le miroir inferieur et la cavite aient ete epitaxies. A partir d'un spectre de reflectivite realise sur cette structure incomplete, un algorithme de type recuit simule nous permet de determiner precisement les flux et par consequent les epaisseurs et les compositions des couches de la premiere partie de la croissance. La correction de la structure est obtenue par une modification des temps d'epitaxie du miroir superieur. L'utilisation de cette technique nous a permis de fixer la longueur d'onde du pic fabry-perot de la structure complete avec une precision de 0,15%