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Émission laser de type DFB de cavités à cristal photonique 2D sur InP

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mission laser de type dfb de cavit s cristal photonique 2d sur inp

LPN

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

1LAAS-CNRS, 7 Avenue du colonel Roche, 31077 Toulouse Cedex 04, France

2IEF, UMR 8622 CNRS, Université Paris Sud, 91405 Orsay cedex, France

3LPN-CNRS, Route de Nozay, 91460 Marcoussis cedex, France

4OPTO+, Alcatel Research and Innovation, Route de Nozay, 91460 Marcoussis cedex, France

Avec le soutien du

projet RNRT « CRISTEL »

contexte de l tude

Intégration planaire

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

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

Barette

de lasers

Combineur

diodes laser cp maille hexagonale

Miroir à CP

3.2 mm

240nm

Face clivée

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

• Confinement vertical

assuré par l’hétérojonction

InP

Zone active

@ 1.55µm

InGaAsP

~4µm

• Confinement latéral

assuré par le CP

InP

dispositif exp rimental pompage optique

Laser YAG @=1.06 µm

Impulsion de [email protected] kHz

Lentille

cylindrique

Laser à CP

Caméra IR

Mono-

chromateur

40

InGaAs

Photodétecteur

6 Puits quantiques @1550nm

Diaphragme

=100µm

InP (100µm)

InP (~1 µm)

Spot de ~10µm  3mm

Collection

Dispositif expérimental: pompage optique

Facette clivée avec ou sans antireflet

cavit w3 k 1

a/ =0,317

( =1577nm)

K

3 rangées de trous

manquantes

Cavité W3 K (1)

• Émission monomode

centrée dans le gain

• Raie laser avec ou

sans anti-reflet

Pas d’effet de cavité

Fabry-Perot

• SMSR  40dB

Spectre d\'émission laser

sous pompage optique (période a=500nm)

cavit w3 k 2

Point de fonctionnement au

second repliement

du mode fondamental

Mode DFB du 2ème ordre

Cavité W3 K (2)

• Calcul par ondes planes

• Fréquence normalisée théorique

hors BIP, en A (k=0):

a/=0.317 (=1577nm)

 Bon accord avec expérience

A

Diagramme de bandes (TE)

guide W3 GK

|H|² enA

cavit w 2 3 m 1

M

3 rangées de trous

manquantes

Cavité W2-3 M (1)

• 1 mode Fabry-Perot

• Coexistence de deux modes

avec ou sans antireflet

FP=1nm

Spectre d\'émission laser

sous pompage optique (période a=420nm)

cavit w 2 3 m 2
Cavité W2-3 M (2)

a/1

a/2

Diagramme de bandes (TE)

guide W2-3 GM

cavit w 2 3 m 21

Point de fonctionnement au

troisième repliement

du mode fondamental

Modes DFB du 3ème ordre

Cavité W2-3 M (2)

• Fréquence normalisée théorique

dans la BIP, k=/a3:

a/1=0.277 (1=1516nm)

a/2 =0.275 (2=1527nm)

 Bon accord avec expérience

a/1

a/2

Diagramme de bandes (TE)

guide W2-3 GM

|H|² en a/1

cavit w 2 3 m 3

Détermination expérimentale

exp.= 440cm-1

Cavité W2-3 M (3)

Analyse par la théorie des modes couplés

a/2 =0,275

a/1 =0,277

th.= 400cm-1

FP=1nm

(Période a=420nm)

 KL  14, soit environ 10 fois plus grand qu’un DFB classique!!

conclusion perspectives

Etude de nouvelles configurations de sources laser

Compatibilité avec un pompage électrique

Voie de l’intégration multifonctionnelle planaire

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

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