Nouvelles méthodes pour l'injection électrique et le contrôle du diaphragme d'oxyde dans les VCSELs
Auteur / Autrice : | Natan Monvoisin |
Direction : | Guilhem Almuneau, Stéphane Calvez |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Photonique et Systèmes Optoélectroniques |
Date : | Soutenance le 17/11/2023 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : LAAS - Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes / LAAS |
Jury : | Président / Présidente : Béatrice Dagens |
Examinateurs / Examinatrices : Tomasz Czyszanowski | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Luiz Poffo, Xavier Letartre |
Mots clés
Résumé
Les lasers à cavité verticale émettant par la surface (VCSEL) sont des sources de lumière cohérente de taille micrométrique de plus en plus attractives pour une grande variété d'applications, et déployées à ce jour principalement sur des technologies de communications de courte portée, capteurs 3D, et LiDAR. La grande majorité de ces structures VCSELs sont basées sur l'intégration d'un ou plusieurs diaphragme(s) d'oxyde, couplé(s) à une électrode métallique annulaire pour l'injection du courant électrique par la surface sans obstruction du faisceau émis. Cela permet de combiner efficacement confinement optique et électronique, de manière à sélectionner finement les modes transverses excités tout en atteignant de faibles courants de seuil.Cette thèse propose de traiter deux grandes problématiques sur les VCSEL :La première étant liée au confinement latéral et la nécessité du contrôle précis des dimensions du diaphragme de confinement pendant le procédé d'oxydation;La seconde a trait à la limitation de puissance d'émission quand ces dispositifs atteignent de plus grandes surfaces actives du fait de l'injection électrique non-uniforme.Une solution à la première problématique est apportée par le développement d'une source structurée et par son intégration dans un système de microscopie optique implémenté sur un four d'oxydation. L'optimisation du spectre d'illumination maximisant la discernabilité de l'oxyde par rapport au matériau non oxydé a permis d'améliorer cette technique de suivi du procédé.Par ailleurs, le développement d'un nouveau type d'électrodes métalliques, nanostructurées, et transparentes dans le proche infrarouge est proposé pour répondre à la deuxième problématique. Ces structures sub-longueur d'onde ont été fabriquées et caractérisées optiquement et électriquement, et sont prometteuses pour l'homogénéisation de l'injection du courant électrique sur de grandes surfaces actives, de manière à lever cette limitation de puissance optique du composant en maximisant la surface effective d'émission.