Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: LASERS A BLOCAGE DE MODES A BASE DE BATONNETS QUANTIQUES InAs/InP POUR LES COMMUNICATIONS OPTIQUES
Directeur de thèse:
Abderrahim RAMDANE (SAMOVAR)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Les lasers à base de boîtes quantiques à semiconducteur (nanostructures assimilables à des atomes) possèdent des propriétés remarquables grâce au confinement des porteurs de charge dans les trois dimensions de l’espace. Les lasers à blocage de modes en particulier font l’objet de nombreuses études où l’on cherche à exploiter un spectre de gain optique étendu –lié à l’élargissement inhomogène intrinsèque à ce type de matériau-, une dynamique des porteurs ultra-rapide ainsi que des puissances de saturation élevées. Des impulsions sub-picosecondes (~400 fs) ont ainsi pu être générées à l’aide de structures InAs/GaAs, sans recourir à des dispositifs de compression d’impulsions. En théorie, les largeurs de spectre optique mesurées devraient permettre d’aboutir à des largeurs d’impulsions encore plus courtes que ~100 fs.
L’exaltation d’effets non linéaires dans le système de matériau à base de boîtes quantiques (BQs) InAs/InP a également permis la génération d’impulsions ultra-courtes à très haute fréquence de répétition (>300 GHz) au moyen de lasers auto-pulsants à 1,55 µm [1]. De plus, grâce à un facteur d’inversion de population proche de 1 et un faible facteur de confinement optique, ces composants présentent un très faible bruit de phase (largeur de raie du spectre radio-fréquence ~ 1 kHz), synonyme d’une gigue temporelle inférieure à ~ 100 fs. Ces résultats ouvrent la voie à de nombreuses applications tant en télécommunications optiques (sources OTDM, peignes de fréquence pour le réseau d’accès, radio sur fibre, récupération tout optique d’horloge à très haut débit) qu’en instrumentation ou défense (e.g. oscillateurs hyperfréquences à faible bruit).
L’objectif de cette thèse est d’étudier et exploiter tout le potentiel des lasers à blocage de mode à base de boîtes quantiques InAs/GaAs et InAs/InP pour des applications à 1,3 µm et 1,55 µm. L’étude reposera sur la conception, la fabrication de dispositifs à l’aide des techniques de salle blanche et leur caractérisation dans le domaine temporel et fréquentiel (largeur des impulsions, fréquence de répétition, effet de « chirp »,…). La gigue temporelle sera plus particulièrement évaluée à l’aide de deux méthodes complémentaires: une analyse du spectre radio-fréquence (diagramme de bruit de phase) et une méthode basée sur la « cross corrélation » optique [2]. Les performances seront optimisées en fonction du type de couche active et de lasers à blocage de modes (lasers Fabry-Pérot conventionnels à deux sections ou lasers auto-pulsants). La modélisation des effets non-linéaires à l’origine du phénomène d’auto-pulsation sera menée en collaboration avec l’Université Libre de Bruxelles.
Ce travail de thèse est financé par le projet ANR-TELDOT ( Telecom Applications based on Quantum Dot devices ) et sera effectué conjointement avec les équipes partenaires Alcatel Thalès 3-5 Lab et ORANGE-Lannion pour les applications telles que la génération de peignes de fréquence ou la radio sur fibre pour le réseau d’accès.
Doctorant.e: Rosales Ricardo