Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2D sur InP

Présentation au sujet: "Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2D sur InP"— Transcription de la présentation:

1 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 Avec le soutien du projet RNRT « CRISTEL » LPN JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.

2 Contexte de l’étude Intégration planaire
Adaptateur CRISTEL: Réalisation d’un système intégrant 1 barrette de 8 lasers aux spécifications DWDM, 1 combineur et 1 adaptateur de mode tout cristal photonique (CP) Émission Intégration planaire Barette de lasers Combineur 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. JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.

3 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 3.2 mm 240nm Miroir à CP Face clivée • Confinement vertical assuré par l’hétérojonction InP Zone active @ 1.55µm InGaAsP ~4µm • Confinement latéral assuré par le CP InP JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.

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

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

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

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

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

9 Cavité W2-3 M (2) Modes DFB du 3ème ordre
• 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 Diagramme de bandes (TE) guide W2-3 GM |H|² en a/1 JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.

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

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