Présentation Lasers accordables

Présentation Lasers accordables – juillet 2004
Calage et changement de la longueur d'onde:
2 manières d'assurer l'accordabilité d'une source laser:
- en modifiant la distribution des pertes, en déplaçant par exemple un filtre optique.
- variation de la cavité qui conduit au déplacement de la position du mode
longitudinal, donc changement de la longueur d'onde.
Principe du laser:
Rayonnement par émission stimulée.
On fait passer un signal lumineux plusieurs fois dans un amplificateur grâce à une boucle de
contre réaction.
La système qui permet la circulation est appelé résonateur ou cavité résonante. (cavité linéaire
ou en anneau).
Pour obtenir l'effet laser, il est nécessaire d'apporter un minimum d'énergie (pompage) sous
forme électrique ou optique, afin que à chaque tour, le gain introduit par l'amplificateur
dépasse les pertes subies au niveau des miroirs et lors de la propagation dans la cavité.
Quand il y a exacte compensation des pertes, on atteint le seuil du laser. Il faut réduire ce seuil
au maximum.
Une fois l'effet laser obtenu, on constate que certaines ondes bien déterminées, qui se
propagent dans la cavité, sont favorisées tandis que d'autres sont atténuées. Les ondes
favorisées sont appelées modes longitudinaux. (phase multiple de 2pi => interférences
constructives)
Sources fixes ½: Lasers DFB
Le signal lumineux passe plusieurs fois dans un amplificateur grâce à une boucle de contreréaction: laser Fabry Pérot (miroirs semi-réfléchissants).
L'émission a lieu dans le plan de la jonction PN: émission par la tranche.
Les électrons sont dans P, les trous dans N. Recombinaison et émission de lumière.
Avec Fabry-Pérot, émission multimode et la puissance des différents modes n'est pas
identique en raison de la distribution spectrale non-uniforme du gain et des pertes.
Intensité lumineuse proportionnelle aux indice des milieux semi conducteur + miroirs.
Longueur d'onde modifiable avec indices milieu et/ou longueur cavité
Stratégie à trouver pour rendre le pinceau lumineux monomode: fabrication d'un laser DFB:
on grave un réseau de pas Λ en partie dans la zone active. Variation périodique de l'indice
dans la couche de confinement.
Le réseau réfléchit les lambdas et en amplifie certains.
Sources fixes 2/2: lasers VCSEL
Émission verticale, cavité verticale émettant par la surface. Faisceau circulaire, composants
monomodes lorsqu'un diaphragme est situé dans la partie active.
Zone active à puits quantiques de faible épaisseur (1 à 3 longueurs d'ondes) et deux miroirs
DBR fabriqués par l'empilement de couches de 2 semi conducteurs.
Sources accordables ¼ : L'inconvénient majeur des lasers de longueur d'onde fixe est qu'à
chaque canal WDM correspond une seule structure. Nécessité d'avoir autant d'émetteurs que
de canaux.
Nécessité de présenter des accordabilités en longueur d'onde supérieures à 2 nm.
Emilie Camisard – RENATER - SIPA
Présentation Lasers accordables – juillet 2004
Laser à droite: ajout d'une région passive pour réaliser l'accord en longueur d'onde. Diode
accordable à guides jumeaux (TTG = Tunable TwinGuide diode)
Les porteurs injectés dans cette couche modifient l'indice du milieu et la longueur d'onde est
modifiée continûment sur une plage de 11 nm. On combine l'utilisation de la zone de
confinement à une variation de la température.
Section passive dite de phase (gauche) : on agit sur la phase total accumulée pour faire un
tour de la cavité.
Sources accordables 2/4: 2 réseaux avec chacun un mode favorisé. Comme les réseaux sont
couplés, les modes qui coïncident spectralement (qui ont un lambda similaire) vont interférer
constructivement.
Emilie Camisard – RENATER - SIPA