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

Ce travail de thèse porte sur différentes études expérimentales permettant de lier les performances d’un laser bi-fréquence aux propriétés structurales et physiques des boites quantiques (BQs). L’objectif principal est de développer une nouvelle plateforme de lasers de type VECSEL (vertical external cavity surface emitting laser), intégrant des BQs InAs/InP émettant à 1,55 µm, afin de réaliser des lasers bi-fréquences robustes, nécessitant un couplage faible entre les deux modes, et accordables. En premier lieu, une étude sur la croissance des BQs est présentée. Le contrôle des paramètres de croissance assure le contrôle de la densité et ainsi du couplage électronique entre BQs. La maîtrise de l’empilement des plans de BQs en forte densité permet la réalisation de la zone active du VECSEL. Une étude comparative est ensuite menée, permettant de quantifier le couplage photonique par la mesure de l’élargissement homogène et le couplage électronique dans les puits, les bâtonnets et les BQs en fonction de la température et de la densité de porteurs. A cette fin, une technique de spectroscopie de saturation d’absorption, exploitant le phénomène de Spectral Hole Burning (SHB), a été développée. Les résultats obtenus sont liés à la dernière étude, portant sur le couplage entre les deux modes dans le VECSEL bi-fréquence, par la mesure de la constante de couplage de Lamb. Elle est d’abord mesurée dans un laser à puits quantiques, permettant d’étalonner le montage et d’avoir un point de comparaison. Finalement, les résultats préliminaires obtenus en régime multimode sur des VECSELs à BQs sont présentés, et s’avèrent être très prometteurs pour atteindre l’oscillation bi-fréquence.

(a) Temperature dependence SHB spectra for QWs and QDs. (b) Characteristics of our QDs VECSEL. (c) Evolution of the Lamb coupling constant in a dual-frequency QWs VECSEL, depending on the modes spectral difference.