Nouvelles architectures de réseaux résonants pour la stabilisation de diodes laser

New architectures of resonant gratings for laser diode spectral stabilization

• Auteur / Autrice : Xavier Buet
• Direction : Françoise Lozes-Dupuy, Olivier Gauthier-Lafaye
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-ondes, électromagnétisme et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Filtres optiques

Diodes laser

Mots clés libres

Diode laser à cavité externe

Réseau résonant

Filtre optique

Réinjection optique

Résumé

L'étude porte sur la stabilisation spectrale de diodes laser par des cavités externes incorporant un filtre à réseau résonant. La première partie des travaux concerne la modélisation de la cavité externe et les critères requis sur les caractéristiques d'un filtre pour obtenir une émission monomode. La conception et la réalisation de différents réseaux, utilisés en montage de type Littrow, permettent d'obtenir une stabilisation de diodes conventionnelles avec un SMSR supérieur à 30dB, tout en étant très sensible aux désalignements, en raison de la faible tolérance angulaire de ces filtres. La seconde partie concerne de nouveaux types de filtres, dont le réseau résonant est encadré par 2 réseaux latéraux de demi-période. Ces filtres présentent une grande tolérance angulaire proche de 10°, associée à une largeur spectrale nanométrique, qui autorise un montage en œil de chat, compact et facile à mettre en œuvre, tout en obtenant une stabilisation spectrale avec un SMSR supérieur à 30dB.

Our study deals with the spectral stabilization of laser diodes by external cavities incorporating a resonant grating filter. The first part of this work concerns the theoretical study of the external cavity and the criteria required for the characteristics of the filter to obtain a monomode emission. The conception and the realization of the different gratings, used in Littrow-like configuration, enable us to stabilize conventional laser diodes with a SMSR above 30dB, though being very sensitive to misalignments due to low angular tolerance of these filters. The second part concerns new types of filters, whose resonant grating is surrounded by two lateral reflectors with half-period. These filters have a wide angular tolerance close to 10°, combined with a nanometric bandwidth, that authorizes a cat's eye configuration, compact and easy to get working, all the while obtaining a spectral stabilization with a SMSR above 30dB.