Étude de la dégradation et analyse de défaillance de diodes laser de puissance spatialement monomodes émettant à 980nm

Study of degradation and failure analysis of spatially single mode laser diodes emitting at 980nm

• Auteur / Autrice : Pamela Del Vecchio
• Direction : Laurent Bechou, Yannick Deshayes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 16/09/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Landesman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Bechou, Yannick Deshayes, Jean-Pierre Landesman, Bernard Orsal, Juan Jiménez López, François Laruelle, Stéphane Grauby, Arnaud Curutchet, Olivier Gilard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Orsal, Juan Jiménez López

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régime inverse (électricité)

Temps entre défaillances, Analyse des

Détérioration

Diodes laser

Mots clés libres

Diodes laser

Fiabilité

Régime inverse

Laser diode

Reliability

Reverse bias

Résumé

Cette étude adresse une technologie de diodes laser à semi-conducteur InGaAs/AlGaAs/GaAs émettant à 980 nm en configuration puce nue (CSE-Composant Sur Embase) utilisées pour le pompage optique dans les amplificateurs à fibre dopée Er3+. Il s'agit de composants possédant un tel niveau de maturité technologique que l’évolution des paramètres observés au cours du temps ne présente plus de variations suffisamment significatives pour pouvoir dégager des conclusions exhaustives en termes de fiabilité. La recherche de méthodes alternatives et/ou complémentaires aux méthodes dites « classiques » visant à la compréhension des mécanismes de défaillance et l’identification des signatures indiquant une possible dégradation future des diodes laser, relève aujourd’hui un défi stratégique pour les composants actuels. Dans ce contexte, cette étude propose un ensemble de techniques basées sur la discrimination du fonctionnement des diodes en régime direct et en particulier en régime inverse par spectroscopie électrique. La corrélation des différentes mesures en régime inverse, très peu étudié dans la caractérisation des diodes laser, peut mettre en évidence des comportements atypiques qui révèlent la présence de défauts ponctuels résiduels dans le volume d’une diode car les courants observés sont très faibles. Le régime inverse permet d'offrir des perspectives intéressantes en considérant que ce régime reste de nos jours quasiment inexploré pour les composants optoélectroniques émissifs tels que les diodes laser.

This study addresses InGaAs / AlGaAs / GaAs laser diode emitting at 980 nm in bare chip configuration (COS-Component on Submount) for optical pumping in Er3+ doped fiber amplifiers. These devices have a level of technological maturity that the changes in the parameters observed during aging do not present sufficiently significant variations in order to obtain exhaustive conclusions in terms of reliability. Searching for alternative and/or complementary methods to the so-called « classical » methods aimed to understanding the failure mechanisms and the identification of signatures indicating possible future degradation of the laser diodes, represents today a strategic challenge for the current components. In this context, this study suggests a set of techniques based on the discrimination of the operation mode of the diodes in direct bias and in particular in reverse bias by electrical spectroscopy. The correlation of the different measurements in reverse bias, not more studied in the characterization of laser diodes, can reveal atypical behaviors highlighting presence of residual point defects in the volume of a diode because the currents observed are very weak. The reverse bias makes it possible to offer interesting perspectives considering that, this operation mode remains today almost unexplored for optoelectronic emitting devices such as laser diodes.