jnog 2004-paris d.mulin et al. Émission laser de type dfb de cavités à cristal photonique 2d sur...
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JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Émission laser de type DFBde cavités à cristal photonique 2D sur InP
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, France2 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
LPN
Avec le soutien du projet RNRT « CRISTEL »
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Contexte de l’étude
Émission
Combineur
Adaptateur
Barettede lasers
CRISTEL: Réalisation d’un système intégrant1 barrette de 8 lasers aux spécifications DWDM, 1 combineur et 1 adaptateur de mode tout cristal photonique (CP)
Intégration planaire
Choix de l'approche « substrat »: compatibilité avec l'injection électrique
Source: Exploiter les propriétés des cristaux photoniques pour réaliser une intégration planaire de diodes laser.
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) -InP/InGaAsP/InP (n(sub./air)=2.21) -fact. rempl. f=30% -orientation et périodicité variable
~4µm
InP
InP
Zone active@ 1.55µmInGaAsP
Miroir à CP
Face clivée
• Confinement verticalassuré par l’hétérojonction
3.2 m
240nm
• Confinement latéralassuré par le CP
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Dispositif expérimental: pompage optique
Facette clivée avec ou sans antireflet
InP (100µm)
Collection
Spot de ~10µm 3mm
InP (~1 µm)
6 Puits quantiques @1550nm
Mono-chromateur
Photodétecteur
Diaphragme=100µm
40
Laser à CP
Caméra IRLaser YAG @=1.06 µmImpulsion de 15ns@10 kHz
Lentillecylindrique
InGaAs
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W3 K (1)
a/ =0,317( =1577nm)
K
3 rangées de trousmanquantes
Spectre d'émission laser sous pompage optique
(période a=500nm)
• Émission monomode centrée dans le gain
• Raie laser avec ou sans anti-reflet Pas d’effet de cavité Fabry-Perot
• SMSR 40dB
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W3 K (2)
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,3
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Normalized wavevector ka/2p
No
rma
lize
d F
req
ue
nc
y u
(=a
/)
A
Diagramme de bandes (TE)guide W3 K
|H|² en A
• Calcul par ondes planes • Fréquence normalisée théorique hors BIP, en A (k=0): a/=0.317 (=1577nm) Bon accord avec expérience
Mode DFB du 2ème ordre
Point de fonctionnement au second repliement
du mode fondamental
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W2-3 M (1)
M
3 rangées de trousmanquantes
Spectre d'émission laser sous pompage optique
(période a=420nm)
• 1 mode Fabry-Perot
• Coexistence de deux modes avec ou sans antireflet
FP=1nm
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W2-3 M (2)
0,18
0,19
0,2
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,3
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Normalized wavevector k.a.sqrt(3)/p
No
rmal
ized
Fre
qu
ency
u(=
a/ )
Diagramme de bandes (TE)guide W2-3 M
a/1
a/2
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W2-3 M (2)
0,18
0,19
0,2
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,27
0,28
0,29
0,3
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Normalized wavevector k.a.sqrt(3)/p
No
rmal
ized
Fre
qu
ency
u(=
a/ )
Diagramme de bandes (TE)guide W2-3 M
|H|² en a/1
• Fréquence normalisée théorique dans la BIP, k=p/a3: a/1=0.277 (1=1516nm) a/2 =0.275 (2=1527nm) Bon accord avec expérience
a/1
a/2
Point de fonctionnement au troisième repliement du mode fondamental
Modes DFB du 3ème ordre
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Cavité W2-3 M (3)
Analyse par la théorie des modes couplés
gnUa
.p
(Période a=420nm)
a/1 =0,277
KL 14, soit environ 10 fois plus grand qu’un DFB classique!!
th.= 400cm-1
a/2 =0,275
FP=1nm
Détermination expérimentale
exp.= 440cm-1
JNOG 2004-Paris D.Mulin et al.
Conclusion - Perspectives
• 1ère démonstration de l’effet laser dans des cavités de type W3 et W2-3 sur des cavités tout CP 2D 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
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