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lundi 2 septembre 2019 à 14h, Enssat de Lannion (amphi 137C)

Antoine CONGAR soutient sa thèse de doctorat

 
« Affinement spectral et bruit d’intensité de sources cohérentes de lumière à base de diodes laser en nitrure de gallium émettant dans le bleu »
 

Antoine CONGAR soutient sa thèse de doctorat

Diode laser InGaN/GaN monomode ; réseau apériodique ; réseau de Bragg fibré ; bruit relatif d’intensité

 

De nombreuses applications nécessitent l’utilisation de sources cohérentes émettant dans le domaine visible et plus particulièrement dans le bleu. Les sources commercialement disponibles sont souvent peu compactes et onéreuses. Dans cette thèse nous étudions la possibilité d’obtenir une source bleue monomode basée sur une diode laser InGaN/GaN, constituant un composant à bas coût facilement intégrable dans les systèmes photoniques. Le premier travail concerne l’étude du bruit relatif d’intensité (RIN) dans des lasers en nitrure de gallium à émission par la tranche. Nous mettons notamment en évidence la corrélation entre la dynamique du RIN et la structure spectrale, fortement impactée par le phénomène de mode clustering. L’étude expérimentale est interprétée grâce à un modèle analytique. Le deuxième aspect de cette thèse, est l’étude d’une diode InGaN monomode longitudinale émettant dans le domaine bleu/violet (400-450 nm). La sélection spectrale est obtenue par inscription d’un réseau de Bragg apériodique d’ordre élevé. L’originalité de cette approche tient dans la technique employée. Le cahier des charges imposé inclut en effet l’utilisation d’une technique de lithographie standard d’une résolution de l’ordre du µm, là où la majorité des résultats dans le domaine sont obtenus par l’emploi une technique de lithographie e-beam de haute résolution. Le relâchement de la contrainte de résolution ouvre la voie pour la production de composants monomodes à faible coût. L’adaptation à la longueur d’onde de 420 nm de la technique de gravure d’un réseau apériodique, employée principalement aux longueurs d’onde télécom, est obtenue par la modélisation numérique du réseau. Un premier essai de fabrication de structures monomodes, réalisé à l’EPFL est présenté. Leur caractérisation sous pompage optique démontre la faisabilité de la technique. Finalement, la troisième contribution concerne l’étude de l’affinement spectral d’une diode InGaN en cavité externe. La contre-réaction est obtenue par l’utilisation d’un réseau de Bragg à 400 nm photoinscrit dans une fibre optique monomode développé dans le cadre de cette thèse. Cette configuration permet d’obtenir une émission monofréquence (taux de suppression des modes latéraux supérieur à 40 dB) avec une puissance de sortie d’une cinquantaine de mW et une largeur de raie inférieure à 2,4 MHz. Les deux configurations explorées, monolithique et par contre-réaction optique externe, apportent des premiers résultats encourageants ouvrant de nombreuses perspectives en termes d’applications.

 

 
Composition du jury
 
Isabelle SAGNES DR CNRS, C2N, MarcoussisRapporteure
Jean-Yves DUBOZ DR CNRS, CRHEA, ValbonneRapporteur
Dmitri BOÏKO Expert Senior, CSEM, NeuchâtelExaminateur
Raphael BUTTÉ Maitre d’enseignement et de recherche, EPFL, LausanneExaminateur
Thierry GEORGES Docteur Ingénieur, Oxxius, LannionExaminateur
Monique THUAL Professeure, Institut Foton, Université de Rennes Examinatrice
Stéphane TREBAOL MCF, Institut Foton, Université de Rennes Co-encadrant de thèse
Pascal BESNARD Professeur, Institut Foton, Université de RennesDirecteur de thèse