Dans le cadre de cette thèse, nous présentons l’optimisation du transfert du spin électronique à la polarisation d’un laser à semi-conducteur (SC) à émission par la surface en cavité externe (VECSEL). Un spin-laser pourrait constituer une rupture technologique dans le domaine des communications en répondant à l’augmentation du débit de données tout en apportant des fonctionnalités supplémentaires (cryptage de l’information…). Afin de développer un tel composant, deux approches complémentaires ont été explorées. La première a pour objectif d’appréhender une compréhension fine des effets limitants l’injection de spin dans un VECSEL. Ainsi, une analyse à la fois théorique et expérimentale a été mise en place et a permis d’identifier l’impact de la biréfringence de phase linéaire et du dichroïsme de gain linéaire en présence d’injection de spin. En réduisant le dichroïsme de gain d’un facteur 50 et en compensant la biréfringence de phase d’un facteur 40, nous avons démontré un contrôle fin et continu de l’état propre de polarisation du laser. Ainsi, une augmentation de l’ellipticité de la polarisation émise de 1° à 35° a été rendue possible. L’injection de porteurs polarisés en spin par pompage optique dans un laser « compensé » a permis d’obtenir un basculement de l’état de polarisation entre deux états elliptiques (-35 ↔ +35°), consolidant ainsi les prévisions de notre étude théorique. La seconde approche concerne l’étude de l’injection de spin par pompage électrique, point clé du développement d’un dispositif compact. Pour cela, un injecteur ferromagnétique répondant aux contraintes du transport du spin électronique de l’électron vers le SC est inséré dans la cavité optique. Malgré l’utilisation d’une structure anti-résonante, qui permet de limiter l’absorption de l’injecteur intra-cavité, nous démontrons des effets d’électroluminescence dont le profil spatial est compatible avec une émission laser. Enfin, nous apportons les éléments permettant d’améliorer le procédé de fabrication du spin-laser dans l’optique d’obtenir un effet laser.
| Véronique BARDINAL | DR, LAAS, CNRS | Rapportrice |
| Pascal SZRIFTGISER | DR, PhLAM, CNRS | Rapporteur |
| Éric LACOT | Professeur, LIPhy, Université Grenoble Alpes | Examinateur |
| Isabelle PHILIP | DR, LCC, CNRS | Examinatrice |
| Jean-Marie GEORGE | DR, Unité Mixte de Physique CNRS-Thales, CNRS | Invité |
| Ghaya BAILI | IGR, Thales R&T | Co-encadrante de thèse |
| Mehdi ALOUINI | Professeur, Institut Foton, Univ Rennes | Directeur de thèse |
Le manuscrit est disponible sur TEL : tel-02119276