Modélisation et étude expérimentale du comportement dynamique des lasers InP/InGaAsP de structure "Buried Ridge Stripe" (BRS)
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The object of this thesis is the study and optimization of the high speed modulation performances of InP/ InGaAsP "Buried Ridge Stripe" (BRS) lasers. A "small signal" electric model has been developed, which takes into account all the parasitic elements of this structure represented by a distributed network of resistances and capacitances, calculated from the physical and technological structure parameters. In the active region vicinity the distributed network has been defined by a voltage calculation using the finite element method. Precise "small signal" Frequency response measurements of BRS lasers in the 0-8GHz band are then presented. A good agreement has been obtained between the measured and calculated characteristics. In a second part some solutions for the improvement of the BRS lasers modulation performances are proposed : weak contact resistivity, which minimizes the parasitic elements values. Bandwidths higher than 8GHz have been obtained in this way. - Short cavity lasers, optical power increase, which improve the intrinsic modulation characteristics. A systematic study of the electric insulation by Fe implantation in n-doped InP layers has been performed in order to improve the electric confinement in the BRS laser structure. We have, thus been able to define the optimal Fe implantation conditions for high resistivity (p > 107 n cm) in a large voltage zone (± 4V).
Abstract FR:
L'objet de cette thèse est l'étude et l'optimisation des performances en modulation rapide de lasers InP / InGaAsP de structure "Buried Ridge Stripe" (BRS). Un modèle électrique "petit signal" a été développé, qui prend en compte tous les éléments parasites de cette structure sous la forme d'un réseau distribué de résistances et de capacités calculées à partir des caractéristiques physiques et technologiques de la structure. Au voisinage de la région active, ce réseau distribué a été déterminé à partir d'un calcul de potentiel par la méthode des éléments finis à 2 dimensions. Des mesures précises dans la bande 0-8GHz de la réponse en fréquence en modulation "petit signal" de lasers BRS sont ensuite présentées. Un bon accord est obtenu entre les mesures et les prévisions de la simulation. Dans un deuxième temps, quelque solutions permettant l'amélioration des performances des lasers BRS en régime dynamique sont proposées : Faible résistivité de contact, pour minimiser les éléments parasites. Ceci nous a permis d'obtenir des bandes passantes supérieures à 8GHz. - Lasers à cavité courte, augmentation de la puissance optique émise, pour augmenter les capacités intrinsèques de modulation. Nous avons plus particulièrement entrepris l'étude de couches InP rendues semi-isolantes par implantation de fer afin d'améliorer le confinement électrique dans la structure BRS et donc augmenter la puissance optique. Cette étude nous a permis de définir les conditions optimales d'implantation pour obtenir des couches de forte résistivité (p > J0 ⁷ Ω cm) (dans une large plage de tensions (± 4V). High frequency modulation mode and experimental study of InP / InGaAsP "Buried Ridge Stripe" CBRS) lasers