Etude et réalisation de lasers à cavité verticale mono et multi-longueurs d'onde émettant à 1,55 micromètre

par Christophe Levallois

Thèse de doctorat en Physique. Optoélectronique

Sous la direction de Le Corre, Alain.

Soutenue en 2006

à Rennes, INSA .

mots clés

• Lasers -- Télécommunications -- Électrotechnique -- Matériaux -- Systèmes de communication -- Physique

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l’étude et le développement de lasers à cavité verticale dans le contexte des réseaux courtes et moyennes distances multiplexés en longueur d’onde. Dans ce contexte, nous avons étudié et réalisé plusieurs types de VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers) émettant à une longueur d’onde de 1,55µm. Pour fabriquer ces structures, nous avons développé des miroirs de Bragg diélectriques et une technique de report sur substrat silicium. L’utilisation de ces techniques expérimentales, associée à un travail de modélisation à permis une optimisation des composants afin d’obtenir une émission laser sous un pompage optique continu jusqu’à 35°C. Le second composant étudié utilise une couche de phase électro-optique, appelé nano-PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal), placée au sein de la cavité du composant. Cette approche a montré pour la première fois une émission laser accordable sur 10nm par voie électro-optique avec une dynamique d’accord proche de 30µs.

Titre traduit

Study and realization of vertical cavity lasers, with without tunable emission, operating at 1,55 micrometer wavelenght

Résumé

This thesis deals with the study and the development of vertical cavity devices in the context of 1. 55 µm wavelength division multiplexed for short and middle distance networks. In this context, we have studied and realized different kinds of VCSEL (Vertical Cavity Surface Emiting lasers) emitting at 1. 55 µm wavelength. In order to fabricate these devices, we have developed dielectric Bragg mirrors and a wafer-bonding technique on silicon substrate. These technological realizations and a study based on optical simulations allow optimizing the VCSEL in order to reach a continuous-wave laser emission up to 35°C under optical pumping. The other VCSEL consists in the introduction of an electro-optic layer based on nano-PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) inside the VCSEL cavity. This approach allows to demonstrate a first tunable laser emission on a VCSEL with a tunability as large as 10 nm and an average switching time to scan the full spectral range close to 30 µs.