Intégration hétérogène III-V sur silicium de microlasers à émission par la surface à base de cristaux photoniques

• Auteur / Autrice : Corrado Sciancalepore
• Direction : Pierre Viktorovitch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dispositifs photoniques et optoélectroniques
• Date : Soutenance le 06/12/2012
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (Rhône) - Institut des nanotechnologies de Lyon - Site d'Ecully / INL
• Jury : Président / Présidente : Éric Tournié
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Letartre, Guang-Hua Duan, Badhise Ben Bakir, Alexei Sirbu, Guilhem Almuneau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dries Van Thourhout

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasers à semi-conducteur

Cristaux photoniques

MOS complémentaires

Mots clés libres

Technologie CMOS (ou Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Cristaux photoniques (CPs)

Intégration hétérogène III-V sur silicium

Laser à semiconducteur

Modes de Bloch lents

Laser à émission par la surface

Complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)

III-V on Si heterogeneous integration

Photonic crystal (PhC)

Semiconductor laser

Slow Bloch mode (SBM)

Vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL)

Résumé

La croissance continue et rapide du trafic de données dans les infrastructures de télécommunications, impose des niveaux de débit de transmission ainsi que de puissance de traitement de l’information, que les capacités intrinsèques des systèmes et microcircuits électroniques ne seront plus en mesure d’assurer à brève échéance : le développement de nouveaux scenarii technologiques s’avère indispensable pour répondre à la demande de bande passante imposée notamment par la révolution de l’internet, tout en préservant une consommation énergétique raisonnable. Dans ce contexte, l’intégration hétérogène fonctionnelle sur silicium de dispositifs photoniques à émission par la surface de type VCSEL utilisant des miroirs large-bandes ultra-compacts à cristaux photoniques constitue une stratégie prometteuse pour surmonter l’impasse technologique actuelle, tout en ouvrant la voie à un développement rapide d’architectures et de systèmes de communications innovants dans le cadre du mariage entre photonique et micro-nano-électronique.

The ever-growing demand for high-volume fast data transmission and processing is nowadays rapidly attaining the intrinsic limit of microelectronic circuits to offer high modulation bandwidth at reasonable power dissipation. Silicon photonics is set to break the technological deadlock aiming at a functional photonics-on-CMOS integration for innovative optoelectronic systems paving the way towards next-era communication architectures. Among the others photonic building blocks such as photodiodes, optical modulators and couplers, power-efficient compact semiconductors sources in the near-infrared telecommunication bands, characterized by performing modal features as well as thermal resiliency constitute an essential landmark to be achieved. Within such context, InP-based long-wavelength vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs) using one-dimensional Si/SiO2 photonic crystals as wideband compact mirrors are proposed as next generation emitters for CMOS integration.