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JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2D sur InP D. Mulin, S. Bonnefont, F. Lozes-Dupuy, L.Cissé, O.

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1 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2D sur InP D. Mulin, S. Bonnefont, F. Lozes-Dupuy, L.Cissé, O. Gauthier-Lafaye, J. Valentin 1, X. Chécoury, J. M. Lourtioz 2, A.Talneau 3, F. Pommereau, C. Cuisin, E. Derouin, O. Drisse,L. Legouézigou, F. Lelarge, F. Poingt, G.H. Duan 4 1 LAAS-CNRS, 7 Avenue du colonel Roche, Toulouse Cedex 04, France 2 IEF, UMR 8622 CNRS, Université Paris Sud, Orsay cedex, France 3 LPN-CNRS, Route de Nozay, Marcoussis cedex, France 4 OPTO+, Alcatel Research and Innovation, Route de Nozay, Marcoussis cedex, France LPN Avec le soutien du projet RNRT « CRISTEL »

2 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Contexte de létude Émission Combineur Adaptateur Barette de lasers CRISTEL: Réalisation dun système intégrant 1 barrette de 8 lasers aux spécifications DWDM, 1 combineur et 1 adaptateur de mode tout cristal photonique (CP) Intégration planaire Choix de l'approche « substrat »: compatibilité avec l'injection électrique Source: Exploiter les propriétés des cristaux photoniques pour réaliser une intégration planaire de diodes laser.

3 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Diodes laser à CP: maille hexagonale Analyse et développement de nouvelles configurations de diodes lasers à défaut linéique: -maille hexagonale (BIP totale) -InP/InGaAsP/InP ( n(sub./air)=2.21) -fact. rempl. f=30% -orientation et périodicité variable ~4µm InP Zone 1.55µm InGaAsP Miroir à CP Face clivée Confinement vertical assuré par lhétérojonction 3.2 m 240nm Confinement latéral assuré par le CP

4 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Dispositif expérimental: pompage optique Facette clivée avec ou sans antireflet InP (100µm) Collection Spot de ~10µm 3mm InP (~1 µm) 6 Puits Mono- chromateur Photodétecteur Diaphragme =100µm 40 Laser à CP Caméra IR Laser =1.06 µm Impulsion de kHz Lentille cylindrique InGaAs

5 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W3 K (1) a/ =0,317 ( =1577nm) K 3 rangées de trous manquantes Spectre d'émission laser sous pompage optique (période a=500nm) Émission monomode centrée dans le gain Raie laser avec ou sans anti-reflet Pas deffet de cavité Fabry-Perot SMSR 40dB

6 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W3 K (2) A Diagramme de bandes (TE) guide W3 K |H|² en A Calcul par ondes planes Fréquence normalisée théorique hors BIP, en A (k=0): a/ =0.317 ( =1577nm) Bon accord avec expérience Mode DFB du 2ème ordre Point de fonctionnement au second repliement du mode fondamental

7 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W2-3 M (1) M 3 rangées de trous manquantes Spectre d'émission laser sous pompage optique (période a=420nm) 1 mode Fabry-Perot Coexistence de deux modes avec ou sans antireflet FP =1nm

8 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W2-3 M (2) Diagramme de bandes (TE) guide W2-3 M a/ 1 a/ 2

9 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W2-3 M (2) Diagramme de bandes (TE) guide W2-3 M |H|² en a/ 1 Fréquence normalisée théorique dans la BIP, k= /a 3: a/ 1 =0.277 ( 1 =1516nm) a/ 2 =0.275 ( 2 =1527nm) Bon accord avec expérience a/ 1 a/ 2 Point de fonctionnement au troisième repliement du mode fondamental Modes DFB du 3ème ordre

10 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Cavité W2-3 M (3) Analyse par la théorie des modes couplés (Période a=420nm) a/ 1 =0,277 KL 14, soit environ 10 fois plus grand quun DFB classique!! th. = 400cm -1 a/ 2 =0,275 FP =1nm Détermination expérimentale exp. = 440cm -1

11 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al. Conclusion - Perspectives 1ère démonstration de leffet laser dans des cavités de type W3 et W2-3 sur des cavités tout CP 2D à maille hexagonale (approche substrat) Démonstration de leffet laser type DFB Validation expérimentale dune détermination de K par les modes couplés Etude de nouvelles configurations de sources laser Compatibilité avec un pompage électrique Voie de lintégration multifonctionnelle planaire


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