1.4 Modèle analytique du RIN d’un laser bimode
2.1.2 Étude spectrale de diodes laser monomodes transverses
2.1.2.3 Diode laser Fabry-Perot avec traitement haute-réflectivité
Le résultat présenté ici implique une DL dont une des facettes est traitée de façon à augmenter sa réflectivité (figure 2.15).
R1=0,95 R2 αm αi I Lc traitement haute-réflectivité
Figure 2.15 – Représentation schématique d’un laser FP pompé électriquement dont la facette 1 a reçu un traitement haute-réflectivité (environ 95%). La quasi- totalité du signal est extraite par la facette 2.
seuil laser est abaissé par rapport au cas des diodes FP présentées au paragraphe précé- dent (cf. équation 1.13).
Une seconde différence est la présence d’une couche diélectrique résiduelle sur la surface du ruban de cet échantillon. Probablement due au traitement de la facette, cette couche produit un reflet rougeâtre lors d’une observation au microscope optique. Le spectre de ce laser avant gravure est présenté sur la figure 2.16 a). Comparé aux cas des DL présentées au paragraphe précédent, le MC y est peu important.
Figure 2.16 – Spectre d’un laser monomode transverse avec traitement HR avant (a) et après (b) gravure de deux encoches, pour un courant de pompe de 180 mA. Les courbes rouges représentent les enveloppes de ces spectres. Une modulation de période 0,7 nm est clairement visible sur la figure b).
Deux encoches distantes de 34,00 ± 0,25 µm sont gravées sur le ruban. Le profil longitu- dinal est représenté sur la figure 2.17.
Figure 2.17 – Profil longitudinal du ruban d’un laser monomode transverse. a) L’encoche 1 est située à 40 µm de l’extrémité du ruban. b) la distance entre les deux encoches est de 34 µm. Le pic visible sur la droite de la figure b) est un relief apparu lors de la gravure.
surmodulation de période 0,7 nm. On constate de plus, comme au paragraphe précédent (figure 2.13 b)), un décalage d’environ un nanomètre vers les courtes longueurs d’onde du pic central d’émission laser. Dans la référence [86], Corbett et Mac Donald observent ce même type de décalage (8 nm vers le bleu) après gravure de 7 encoches dans un laser émettant à 1,3 µm.
Des informations importantes peuvent être extraites de ce spectre en utilisant une tech- nique d’analyse par transformée de Fourier du spectre. Cette technique est détaillée dans l’annexe C. La figure 2.18 représente la transformée de Fourier du spectre du laser gravé. La cavité FP est représentée par le pic situé à l’abscisse 1. Un autre pic apparaissant à
Figure 2.18 – Transformée de Fourier du spectre du laser gravé. L’axe des abscisses représente la longueur du chemin optique normalisée par rapport à la longueur de la cavité.
l’abscisse 0,05 correspond à une sous-cavité présente dans la structure. La longueur to- tale du laser est estimée à 684 ± 4 µm par mesure au microscope optique. La sous-cavité correspond donc à un chemin optique de longueur 0,05 × 684 ± 4 = 34,2 ± 0,2 µm. La bonne concordance entre la perturbation et le spectre observé montre qu’il est possible de moduler le spectre d’un laser par la gravure du ruban.
Une analyse topologique des perturbations est présentée sur la figure 2.19. Le ruban y est représenté en perspective au niveau des endroits gravés. Les surfaces sont projetées sur le plan z = −3 µm. On constate que, contrairement aux gravures présentées précé- demment (figure 2.8 par exemple), le ruban est seulement gravé sur une petite surface (zones bleues délimitées par des pointillés sur la figure) de moins de 500 nm de côté et
Figure 2.19 – Topologie du ruban au niveau des deux endroits gravés. La zone en relief, en rouge sur la figure b) a été créée lors de la gravure. Le plan en z = −3 µm est une projection de la surface. Les pointillés montrent les endroits gravés.
non sur toute sa largeur. La forme particulière des perturbations gravées sur cet échan- tillon est probablement due à la présence de la couche diélectrique résiduelle recouvrant la couche d’or et rendant la gravure inhomogène. La surface et la profondeur des pertur- bations sont donc les paramètres cruciaux à maîtriser. De ces résultats obtenus sur un seul échantillon, on peut déduire qu’une faible perturbation semble être suffisante pour moduler le spectre. Il faut enfin noter que la présence du traitement haute réflectivité, en diminuant les pertes aux facettes, autorise probablement un niveau de pertes dues aux gravures plus important.
Ces premiers travaux, dans le cadre de l’approche monolithique, confirment la possi- bilité d’adapter les techniques de gravure du ruban développées dans le domaine télécom aux diodes lasers InGaN/GaN émettant dans le domaine bleu/violet. Toutefois, un soin supplémentaire est requis dans le choix des paramètres de gravure. En effet, cette étude pointe la grande sensibilité de ces composants vis à vis des pertes optiques créées, due à la courte longueur d’onde d’émission.
La technique de gravure au FIB, peu reproductible, créant beaucoup de pertes et indui- sant des incertitudes sur les profondeurs de gravure, doit être réservée au prototypage. La mesure de profil par microscopie confocale, bien qu’ayant une résolution suffisante, ne permet pas d’estimer précisément l’épaisseur des couches dans le cas de DLs finali- sées principalement à cause de l’irrégularité des couches d’or et de silice. Ces techniques pourraient cependant être testées dans le cas de DLs non finalisées (c’est-à-dire avant le
dépôt de silice et d’or) car il s’agirait de travailler directement sur les couches de semicon- ducteurs. Cependant, une démonstration de DL Distributed FeedBack (DFB) à l’ordre 40 réalisée au FIB a fait l’objet d’une publication récente [87]. Les auteurs obtiennent une émission laser monomode avec un SMSR de 36,9 dB et une largeur de raie de 31 pm. Les paramètres de fabrication sont moins contraignants que dans notre cas car il utilisent une diode commerciale, dont la longueur d’onde d’émission est de 513,85 nm et la largeur du ruban de 4 µm. Ce travail montre toutefois la pertinence de l’utilisation d’un réseau d’ordre élevé pour l’obtention d’un laser InGaN monomode.