Thèse soutenue

De la conception à la fabrication de sources lasers hybrides III-V sur silicium pour des circuits photoniques intégrés
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Auteur / Autrice : Hélène Duprez
Direction : Christian SeassalBadhise Ben Bakir
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, micro et nano-électronique, optique et laser
Date : Soutenance le 12/02/2016
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
Laboratoire : Institut des Nanotechnologies de Lyon (Ecully, Rhône) - Institut des nanotechnologies de Lyon
: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (France)
Jury : Président / Présidente : Bahaa E. A. Saleh
Examinateurs / Examinatrices : Christian Seassal, Badhise Ben Bakir, Olivier Gauthier-Lafaye, Di Liang
Rapporteurs / Rapporteuses : Juan Ariel Levenson, Leif Katsuo Oxenløwe

Mots clés

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Résumé

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Ces trois années de thèse balayent la conception, la fabrication et la caractérisation de lasers III V sur silicium à 1.31 µm pour les data-communications. Le design des sources englobe notamment l’optimisation du couplage entre l’empilement III V et le silicium, effectué grâce à un taper adiabatique, ainsi que l’étude de la cavité laser inscrite, comme le taper, dans le silicium. Trois types de cavités à base de réseaux ont été étudiées: les cavités à contre-réaction distribuée (DFB pour distributed feedback), celles à réseaux de Bragg distribuées (DBR pour distributed Bragg reflector) et enfin celles à réseaux de Bragg échantillonnées (SGDBR pour sampled-grating DBR). Deux solutions ont été abordées concernant les lasers DFB: le réseau, inscrit dans le guide silicium sous la zone de gain, est soit gravé au-dessus du guide Si, soit sur les côtés. La seconde possibilité, appelée ‘DFB lasers couplés latéralement’, simplifie la fabrication et élargit les possibilités de design.Les lasers DFB fabriqués sont très prometteurs en terme de puissance (avec jusque 20 mW dans le guide) ainsi que pour leur pureté spectrale (avec une différence de plus de 50 dB entre le mode principal et le mode suivant). Une accordabilité spectrale de plus de 27 nm a été obtenue en continu avec les lasers SGDBR tout en conservant une très bonne pureté spectrale et une puissance de plus de 7 mW dans le guide.