DYNAMIQUE NON-LINEAIRE DANS LES DIODES LASERS A NANOSTRUCTURES QUANTIQUES APPLICATION AU CONTROLE DU FACTEUR DE COUPLAGE PHASE-AMPLITUDE POUR LA REALISATION DE DISPOSITIFS PHOTONIQUES INTEGRES Frédéric Grillot Université Européenne de Bretagne, Laboratoire CNRS FOTON, Institut National des Sciences Appliquées, 20 avenue des buttes de Coesmes, 35708 Rennes Cedex 7, France [email protected] Le facteur de couplage phase-amplitude est un paramètre crucial dans les lasers à semiconducteurs influençant plusieurs aspects fondamentaux, tels que la largeur de raie, la dérive de fréquence lors la modulation, la stabilité du mode, la sensibilité au recouplage optique voire l’apparition de la filamentation [1]. La dynamique des diodes lasers est fortement influencée par le facteur de couplage phase-amplitude ce qui suscite un intérêt particulier pour l'étude des phénomènes d'injection et/ou de rétroaction optique [2] [3]. Dans les lasers à nanostructures quantiques (e.g. boîtes quantiques), la longueur d'onde d’émission du laser peut basculer, pour une certaine valeur du courant d’injection, de l'état fondamental (EF) vers l'état excité (EE). Ainsi, même si la longueur d’émission est toujours centrée sur la transition fondamentale, l’accumulation de porteurs dans l'EE augmente inévitablement le facteur de couplage phase-amplitude. Dans certains cas, lorsque la saturation du gain sur le niveau fondamental est importante, le facteur de couplage phase-amplitude peut prendre des valeurs fortement exacerbées voire même négatives en particulier proche de la transition EF-EE [4]. L’objectif de cet exposé sera de montrer que ces variations importantes du facteur de couplage phase-amplitude observées dans les BQ peuvent être utilisées pour améliorer les propriétés remarquables des composants optoélectroniques. En particulier, l’exploitation des propriétés non-linéaires des BQ couplées à des études d’injection ou de rétroaction optique peut conduire à des variations importantes du facteur de couplage phaseamplitude. Par exemple, un dispositif avec un facteur de couplage phase-amplitude négatif peut servir à compresser des impulsions ou à contrecarrer la dérive de fréquence positive intervenant dans les fibres optiques ce qui permettrait aux signaux de se propager sans se dégrader. Cette étude vise donc à lever des verrous technologiques fondamentaux quant à la manipulation et au contrôle du facteur de couplage phase-amplitude dans les composants à BQ en vue d’applications potentielles aux futurs systèmes de télécommunications et d’interconnexions optiques [5]. [1] G. Giuliani et al., Round-Robin Measurements of Linewidth Enhancement Factor of Semiconductor Lasers in COST 288 Action, Lasers and Electro-Optics and the International Quantum Electronics Conference, USA, 2007 [2] F. Grillot et al., Variation of the feedback sensitivity in a 1.55-µm InAs/InP quantum dash FabryPerot semiconductor laser, Appl. Phys. Lett., vol. 93, pp. 191108, 2008. [3] N. A. Naderi et al., Modeling the Injection-Locked Behavior of a Quantum Dash Semiconductor Laser, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 15, pp. 563-571, 2009 [4] F. Grillot et al., Gain Compression and Above Threshold Linewidth Enhancement Factor in 1.3µm InAs/GaAs Quantum Dot Lasers, IEEE Journal of Quantum Electronics, vol. 44, 10, 2008. [5] N. A. Naderi et al., Manipulation of the Linewidth Enhancement Factor in an Injection-Locked Quantum-Dash Fabry-Perot Laser at 1550nm, The 23rd Photonics Society Meeting, USA, 2010. 1