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Projet ANR-09-VERS-001 (programme VERSO 2009)

TELDOT : Composants à base de boites quantiques pour applications en télécommunications

décembre 2009 – mai 2013

TELDOT : Composants à base de boites quantiques pour applications en télécommunications

Des effets non linéaires exaltés ont récemment permis de développer des lasers à blocage de modes à une seule section à base de boites quantiques (BQs) sur substrat InP, sans avoir recours à un absorbant saturable.
L’objectif du projet TELDOT est d’exploiter complètement le potentiel de ce type de lasers comme nouvelles sources présentant une solution innovante pour les réseaux d’accès et métropolitains.

Contexte

Pour faire face à l’explosion du trafic internet, il est nécessaire de développer des réseaux optiques à haut débit et large bande passante. L’un des enjeux repose sur la capacité à réaliser des composants optiques bas coûts, de faible encombrement et à faible consommation tout en améliorant leurs performances. Depuis une dizaine d’années, les lasers à base de boîtes quantiques (BQs) suscitent un fort intérêt en raison de leurs propriétés théoriques remarquables résultant du confinement tridimensionnel des porteurs de charges. Ces lasers à base de nanostructures présentent certaines performances supérieures à celles des lasers à puits quantiques à un coût plus faible (e.g. un courant de seuil plus faible, une électronique de contrôle simplifiée, …). Des effets non linéaires exaltés ont récemment permis de développer des lasers à blocage de modes à une seule section à base de BQs sur substrat InP, sans avoir recours à un absorbant saturable.

Objectifs

L’objectif de Teldot est d’exploiter complètement le potentiel de ce type de lasers comme nouvelles sources présentant une solution innovante pour les réseaux d’accès et métropolitains. Ce projet inclut :

  • Le développement de lasers à blocage de mode à base de BQs présentant un faible bruit pour la génération de peignes de fréquences (16-32 canaux) à 1,3 µm et 1,55 µm compatibles pour la transmission à 10 Gbit/s ;
  • Le développement de lasers à blocage de mode à base de BQs présentant un faible bruit et une fréquence de répétition de 60 GHz pour des applications de type radio sur fibre ;
  • La mise en œuvre de ces sources dans des plateformes d’expérimentation par un partenaire télécom (FT-Orange) et partenaires académiques : Fibre chez l’abonné : réseaux de type passif WDM et réseaux métropolitains exploitant ces peignes de fréquences Radio sur fibre avec des signaux multi-gigabit/s
Résultats majeurs


- Nous avons démontré la transmission simultanée de quatre canaux espacés de 100 GHz en utilisant un unique laser à bâtonnets quantiques au niveau de l’émetteur associé à des amplificateurs à semi-conducteurs. Nous obtenons ainsi une capacité totale de 112 Gbit/s obtenu avec une modulation tout ou rien de 28 Gbit/s par canal sur une distance de transmission de 100 km. [OFC 2014]

- Une plaque laser optimisé comprenant 9 plans de BQs InAs/InP(311)B a été utilisé pour réaliser des lasers ridges (monosections) qui ont démontré la génération d’impulsions de 1,5 ps à 39 GHz et une faible largeur de raie RF (20 kHz). [Optics Express 2013]

- Des lasers à blocage de mode passifs à base de BQs InAs sur substrat d’InP(001) type n désorienté de 2° par rapport à l’orientation (111)B ont été développés. Les BQs émettent une photoluminescence centrée à 1,6 µm, avec un taux de polarisation de 11 %. Les lasers ridge monosection sont de de longueurs 2, 1, et 0,5 mm avec des courants de seuil faibles de 170, 57, et 46 mA, sans traitement HR des facettes. Ces dispositifs montrent un blocage de modes de 21 GHz, 41 GHz et 83 GHz avec des largeurs RF faibles de 32 kHz après compensation de la dispersion de vitesse de groupe dans une fibre SMF et de faibles largeurs temporelles des impulsions de 1,3 ps [IPRM 2012]

Retombées

Le projet Teldot a permis :

  • Le développement de lasers à blocage de mode à base de BQs présentant un faible bruit pour la génération de peignes de fréquences (16 canaux) à 1,3 μm et 1,55μm compatibles pour la transmission à 10Gbit/s.
  • Le développement de lasers à blocage de mode à base de BQs présentant un faible bruit et une fréquence de répétition de 60 GHz pour des applications de type radio sur fibre. Ceci implique une ingénierie spécifique des matériaux à BQs et une optimisation de la croissance afin d’obtenir à la fois un gain modal suffisamment élevé et un spectre d’émission étendu permettant la génération de plus de 16 canaux ITU, espacés de 100 GHz. Pour la radio sur fibre, un circuit en optique intégrée consistant en un laser à blocage de mode, un réseau de Bragg, un amplificateur optique et un adaptateur de mode a été développé pour améliorer la fonctionnalité et les performances.
  • La mise en œuvre de ces sources dans des plateformes d’expérimentation de réseaux d’accès et métropolitains (fibre chez l’abonné exploitant les peignes de fréquences et Radio sur fibre avec des signaux multi-gigabit/s)

Ces résultats démontrent une nouvelle fois le potentiel de ce type de laser pour une intégration photonique en limitant le nombre de laser à intégrer pour réaliser un émetteur multiplexé en longueur d’onde à très haut débit.

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Partenaires

Orange LabsCNRS LPNIII-V LabIMEP-LAHC

Coordinateur

Foton (Laurent BRAMERIE - Alain LE CORRE - Rozenn PIRON)

Financements

ANR VERSO – Pôle I&R

Site web
http://www.teldot.fr/

Voir en ligne :
site officiel