mission laser de type DFB de cavits cristal

Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2 D sur In. P D. Mulin, S. Bonnefont, F. Lozes-Dupuy, L. Cissé, O. Gauthier-Lafaye, J. Valentin 1, X. Chécoury, J. M. Lourtioz 2, A. Talneau 3, F. Pommereau, C. Cuisin, E. Derouin, O. Drisse, L. Legouézigou, F. Lelarge, F. Poingt, G. H. Duan 4 1 LAAS-CNRS, 7 Avenue du colonel Roche, 31077 Toulouse Cedex 04, France 2 IEF, UMR 8622 CNRS, Université Paris Sud, 91405 Orsay cedex, France 3 LPN-CNRS, Route de Nozay, 91460 Marcoussis cedex, France 4 OPTO+, Alcatel Research and Innovation, Route de Nozay, 91460 Marcoussis cedex, France Avec le soutien du projet RNRT « CRISTEL » LPN JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Contexte de l’étude Adaptateur CRISTEL: Réalisation d’un système intégrant 1 barrette de 8 lasers aux spécifications DWDM, 1 combineur et 1 adaptateur de mode tout cristal photonique (CP) Émission Intégration planaire Barette de lasers Combineur Source: Exploiter les propriétés des cristaux photoniques pour réaliser une intégration planaire de diodes laser. Choix de l'approche « substrat » : compatibilité avec l'injection électrique JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Diodes laser à CP: maille hexagonale • Analyse et développement de nouvelles configurations de diodes lasers à défaut linéique: -maille hexagonale (BIP totale) -In. P/In. Ga. As. P/In. P ( n(sub. /air)=2. 21) -fact. rempl. f=30% -orientation et périodicité variable 3. 2 mm 240 nm Miroir à CP • Confinement vertical assuré par l’hétérojonction In. P Zone active @ 1. 55µm In. Ga. As. P ~4µm • Confinement latéral assuré par le CP In. P Face clivée JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Dispositif expérimental: pompage optique Lentille cylindrique Laser à CP Caméra IR Laser YAG @ =1. 06 µm Impulsion de 15 ns@10 k. Hz Monochromateur 40 In. Ga. As Photodétecteur 6 Puits quantiques @1550 nm In. P (100µm) Diaphragme =100µm In. P (~1 µm) Spot de ~10µm 3 mm JNOG 2004 -Paris Facette clivée avec ou sans antireflet Collection D. Mulin et al.

Cavité W 3 K (1) a/ =0, 317 ( =1577 nm) K • Émission monomode centrée dans le gain • Raie laser avec ou sans anti-reflet Pas d’effet de cavité Fabry-Perot 3 rangées de trous manquantes • SMSR 40 d. B Spectre d'émission laser sous pompage optique (période a=500 nm) JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Cavité W 3 K (2) • Calcul par ondes planes A • Fréquence normalisée théorique hors BIP, en A (k=0): a/ =0. 317 ( =1577 nm) Bon accord avec expérience Point de fonctionnement au second repliement du mode fondamental Diagramme de bandes (TE) guide W 3 K JNOG 2004 -Paris |H|² en A Mode DFB du 2ème ordre D. Mulin et al.

Cavité W 2 -3 M (1) M • 1 mode Fabry-Perot FP=1 nm • Coexistence de deux modes avec ou sans antireflet 3 rangées de trous manquantes Spectre d'émission laser sous pompage optique (période a=420 nm) JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Cavité W 2 -3 M (2) a/ 1 a/ 2 Diagramme de bandes (TE) guide W 2 -3 M JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Cavité W 2 -3 M (2) • Fréquence normalisée théorique dans la BIP, k= /a 3: a/ 1=0. 277 ( 1=1516 nm) a/ 2 =0. 275 ( 2=1527 nm) Bon accord avec expérience a/ 1 a/ 2 Point de fonctionnement au troisième repliement du mode fondamental Modes DFB du 3ème ordre Diagramme de bandes (TE) guide W 2 -3 M JNOG 2004 -Paris |H|² en a/ 1 D. Mulin et al.

Cavité W 2 -3 M (3) Analyse par la théorie des modes couplés a/ 2 =0, 275 a/ 1 =0, 277 th. = 400 cm-1 FP=1 nm Détermination expérimentale (Période a=420 nm) exp. = 440 cm-1 KL 14, soit environ 10 fois plus grand qu’un DFB classique!! JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.

Conclusion - Perspectives • 1ère démonstration de l’effet laser dans des cavités de type W 3 et W 2 -3 sur des cavités tout CP 2 D à maille hexagonale (approche substrat) • Démonstration de l’effet laser type DFB • Validation expérimentale d’une détermination de K par les modes couplés Etude de nouvelles configurations de sources laser Compatibilité avec un pompage électrique Voie de l’intégration multifonctionnelle planaire JNOG 2004 -Paris D. Mulin et al.