Étude et réalisation de réseaux pour lasers InGaAsp 1,5 μm à contre-réaction distribuée
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis deals with the technology of grating fabrication aiming at developing InGaAsP 1. 5 micron DFB Lasers. A theoretical survey is first carried out to define the main parameters of the structure. An optimum grating tooth shape is defined to obtain an efficient feedback taking into account the transfer technique limitations. The fabrication of the grating mask is made by holographic interferences. Various types of interferometric set-up have been tested and an automated arrangement has been adopted allowing grating periods in the 200-500 nm range. The transfer of the grating to the confinement layer is usually done by chemical etch and good results have been obtain both for second order and for first order gratings. A simulation program is used to define the etching solution and analyse the experimental profiles in terms of crystallographic plan preferential etching. The possibility of obtaining deeper grooves by ion milling has been considered and demonstrated: second order gratings have been realized using holographic mask and ion beam etching. The epitaxial regrowth over the etched surface of InGaAsP layer is also considered using LPE and MO-VPE techniques. Growth parameters have been improved in the course of this work in order to preserve the periodic pattern. Finally the optical and electrical characteristics of fabricated 1. 5 micron DFB lasers are given. Best figures obtained are 30 mA threshold current for pulsed operation and 35 mA for continuous wave operation. From sub-threshold spectrum measurement, we deduce a coupling coefficient of 90 cm-1 which gives a good indication of preservation of gratings during regrowth.
Abstract FR:
L'objet de ce travail est l'introduction, dans la technologie des diodes lasers InGaAsP 1,5 micron, de la fabrication d'un réseau de diffraction nécessaire à la contre-réaction distribuée. Après un rappel théorique des principaux paramètres de la structure, nous proposons une optimisation de la géométrie du réseau en tenant compte des contraintes technologiques de la gravure. Nous avons retenu pour la réalisation du réseau une technique d'insolation holographique. Différents interféromètres ont été testés. Nous avons retenu un système automatisé à interfrange variable dans la gamme 200-500 nm. Un programme informatique de simulation des attaques chimiques nous a permis de préciser la composition de la solution utilisée pour le transfert du réseau dans le semi-conducteur et d'interpréter nos résultats expérimentaux en prenant en compte les propriétés cristallographiques de la gravure du phosphure d'indium et des composés associés. Cette technique a permis la réalisation de réseaux correspondant au deuxième aussi bien qu'au premier ordre de couplage. Par ailleurs nous montrons les possibilités qu'offre l'usinage ionique pour le transfert des réseaux et l'optimisation du couplage. Nous avons vérifié la compatibilité du masque holographique de résine avec ce moyen de transfert en réalisant des réseaux du deuxième ordre. La réalisation d'une diode laser à contre réaction distribuée nécessite une étape de reprise d'épitaxie sur le réseau. Nous avons participé à la définition des conditions expérimentales de croissance permettant de réduire les déformations du profil gravé. En conclusion, nous donnons les caractéristiques de diodes lasers réalisées au laboratoire. Le meilleur courant de seuil est de 30 mA en impulsion et 35 mA en continu. L'étude du spectre en longueur d'onde permet de déduire une valeur du coefficient de couplage de 90 cm-1 attestant de la bonne conservation du réseau lors de l'épitaxie.