Fonctions Optiques pour les Technologies de l’informatiON - CNRS UMR 6082

Les travaux de thèse présentés en ce mémoire ont comme objectif principal le développement des sources lasers à semi-conducteurs en cavité verticale sur substrat InP, intègrent des régions actives à nanostructure quantiques, et émettent à des longueurs d’onde “télécom” (1550-1600 nm). Le développement d’un nouvel procédé technologique pour la réalisation de composants VCSEL compactes est détaillé. Ce procédé (nommé TSHEC) a été utilisé pour réaliser d’émetteurs VCSELs en pompage optique sur plateforme hôte Si, ayant des performances très satisfaisantes. Ce même procédé a été adapté à la réalisation de VCSELs en pompage électrique, avec une étude préliminaire de la section de confinement électrique basée sur une BTJ en InGaAs, et le développement d’un nouveau jeu de masque dédié. Grace à la mise au point de la technologie des µ cellules à cristaux liquides réalisé en partenariat avec LAAS, IMT Atlantique et C2N, on a pu adapter le procédé TSHEC pour la réalisation de dispositif accordable. Une photodiode accordable autour de 1.55 µm a été réalisée, et des émetteurs VCSELs accordables basés sur la même technologie sont actuellement en cours de développement. Dans ces travaux on a également abordé le développement des VECSELs à base de bâtonnets quantiques InAs et émettent à 1.6 µm. Un premier dispositif a été réalisé et caractérisé en régime multimode et mono-fréquence. Finalement, la réalisation d’un banc expérimental pour la mesure directe de la constante de couplage dans des VECSELs bi-fréquence a été détaillée. Ce banc a permis de quantifier précisément le couplage existant entre deux états propres orthogonaux d’un VECSEL à puits quantiques émettent à 1.54 µm, et prochainement permettra la même étude dans des structures anisotropes, tels quels les bâtonnets quantiques ou le boites quantiques, dans le but d’investiguer l’effet de l’élargissement inhomogène présenté par ces milieux à gain en termes de couplage entre modes propres.

(a) Scheme of the investigated electrically-pumped VCSEL obtained by the TSHEC process (inset: SEM photo of a test device), (b) Structure of the 1.6 µm-emitting VECSEL based on quantum dashes nanostructures (inset: AFM photo of a quantum dashes layer), (c) Experimental setup used to investigate the coupling constant in dual-frequency VECSELs