Lasers accordables en longueur d'onde intégrés sur matériaux semiconducteurs
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work deals with lasers having a wavelength tuneable over the telecommunications C+ band (1525-1565nm), monolithically integrated on semiconductor materials. The goal is to obtain a compact, low-cost, simple to control, and fastly tunable laser. The detailed study of DBR (Distributed Bragg Reflector) laser shows the advantage of integrating an SOA (Semiconductor Optical Amplifier). This DBR-SOA provides excellent performances (16nm tuning range, 40dB SMSR (Side Mode Suppression Ratio), 20mW coupled output power), with simple control. Next a theoretical and experimental study of current injection tuning mechanisms directs us to use a compressively strained tuning material, thereby increasing tuning range to 17. 5nm. Then we propose three new components. A DBR laser with two successive Bragg gratings, that doubles the tuning range. But SMSR and power remain too low. A DBR laser with two successive sampled gratings, using Vernier effect, providing 38nm quasi-continuous tuning range with typically 40dB SMSR. But conception is too critical, and sampled gratings simultaneous control is complex. Three DBR-SOAs in parallel coupled by an MMI (MultiMode Interferometer) and amplified by an output SOA, providing 40nm tuning with the same simple control as a DBR-SOA. A few optimizations are proposed to reach required 20mW output power. This DBR-MMI-SOA promises state-of-the-art performances, with larger technological tolerance and simplified control.
Abstract FR:
Ce travail porte sur des lasers accordables en longueur d’onde sur toute la bande C+ des télécommunications (1525-1565nm), monolithiquement intégrés sur matériaux semiconducteurs. Le but est d’obtenir un composant compact, peu coûteux, simple à contrôler, et accordable rapidement. L’étude du laser DBR (Distributed Bragg Reflector) nous amène à intégrer un SOA (amplificateur optique à semiconducteur). Ce DBR-SOA démontre d’excellentes performances (16nm d’accordabilité, 40dB de SMSR (taux de réjection du mode secondaire), 20mW de puissance couplée), avec un contrôle et un asservissement simplifiés. Puis l’analyse des phénomènes d’accordabilité par injection de porteurs nous oriente vers l’utilisation d’un matériau massif en compression dans la section de Bragg, augmentant ainsi l’accordabilité à 17. 5nm. Nous proposons ensuite trois nouveaux composants. Un laser DBR avec deux sections de Bragg successives, permettant de doubler la gamme d’accordabilité. Mais le SMSR et la puissance restent insuffisants. Un laser DBR avec deux réseaux échantillonnés successifs utilisant l’effet Vernier, aboutissant à 38nm d’accordabilité quasiment continue avec un SMSR typique de 40dB. Mais la conception est trop critique, et le contrôle simultané des deux réseaux trop complexe. Trois lasers DBR-SOAs en parallèle couplés par un MMI (interféromètre multimode) puis amplifiés par un SOA de sortie, fournissant 40nm d’accordabilité avec un contrôle aussi simple qu’un DBR-SOA. Quelques optimisations sont proposées pour atteindre la puissance de 20mW souhaitée. Ce DBR-MMI-SOA promet des performances à l’état de l’art, avec une plus grande tolérance sur la technologie et un contrôle simplifié.