Les lasers à semi-conducteurs Principe du laser

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Les lasers à semi-conducteurs
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Principe du laser
• Émission stimulée: recombinaison d'une paire
électron-trou stimulée par des photons déjà
présents sur le semi-conducteur.
• Un signal lumineux passe plusieurs fois dans
un amplificateur grâce à une boucle de
contre-réaction.
• Obtention de l'effet laser par pompage
électrique ou optique.
• Ondes favorisées = modes longitudinaux
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Calage et changement de la
longueur d'onde
• 2 méthodes:
– Changement d'indice de milieu
– Passage du rayon lumineux dans une cavité externe
• Solutions:
– Sources fixes avec Fabry-Pérot et réseau de Bragg
– Modification de la phase des ondes lumineuses avec
une électrode dans une zone passive
– Sources accordables
• Adaptation de la longueur de la cavité à l'aide de MEMS
• Utilisation de plusieurs réseaux de pas modifiables
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Sources fixes 1/2
• Lasers DFB (Distributed Feedback): laser FabryPérot contenant un réseau dans la zone active
pour rendre le signal monomode.
• Adaptation du pas du réseau pour obtenir le λ
désiré, par variation de l'indice du milieu.
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Sources fixes 2/2
• VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser),
qui comprend: une zone active à puits quantiques
et 2 miroirs DBR (Distributed Bragg Reflector).
• Faisceau circulaire et monomode avec un
diaphragme.
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Sources accordables 1/4
• Lasers multi-sections: ajout d'une zone
passive pour réaliser l'accord en longueur
d'onde. Les porteurs injectés y modifient
l'indice du milieu et influent le λ d'émission.
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Sources accordables 2/4
• Structures SGDBR (Sampled Grating DBR):
incorporation de 2 réseaux de Bragg de pas
légèrement différents.
• Utilisation de l'effet Vernier: les modes
favorisés au sein de chaque réseau se
trouvent aux pics de réflexion.
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Sources accordables 3/4
• Lasers à cavité étendue: changement de la
longueur de la cavité résonante en montant
un des miroirs sur un MEMS. Les miroirs se
déplacent en fonction de la tension
appliquée au MEMS.
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Sources accordables 4/4
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• Utilisation d'une cavité externe avec un
réseau.
• La cavité externe et celle du laser possèdent
leurs propres modes qui interfèrent pour
définir la longueur d'onde émise.
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Bibliographie
• Catherine Bernard, Cours d'optique,
ESIGETEL 2e année
• Stéphane Calvez, Laser à fibre pour les
télécommunications multiplexées en longueur
d'onde: étude de l'accordabilité en longueur
d'onde et de la génération de trains multilongueurs d'onde d'impulsions par voie
électro-optique.
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