Injection après amplification optique du laser maître

Afin de disposer de puissances plus importantes pour l’injection optique, nous avons par la suite utilisé un amplificateur optique à fibre à maintien de polarisation. Cet ampli- ficateur a pour conséquence, vis-à-vis du RINdu laser maître, d’augmenter le niveau de bruit pour des fréquences inférieures à la centaine de méga-Hertz jusqu’à −125 dB/Hz. Le niveau de bruit revient ensuite à−150 dB/Hz comme en l’absence d’amplification. Nous avons ici utilisé une source laser DFB à semi-conducteurs commerciale20polarisée à 1, 6 fois son courant de seuil. Ce laser présente en effet un pic de relaxation bien marqué entre 2 et 3 GHz. Son plancher de bruit basse fréquence se situe, quant à lui, entre−145 et

−150 dB/Hz. Notons enfin la présence de perturbations liées aux conditions expérimen- tales21_{autour de 2 et 100 MHz.}

La figure 5.11 montre les bruits des lasers maître et esclave libre, respectivement en rouge et bleu, ainsi que les bruits d’intensité du laser injecté obtenus pour différentes puis- sances injectées.

Pour la plus faible puissance injectée, le laser esclave se trouve en régime d’amplification. Le RINcorrespondant, en vert sur la figure, est similaire à celui du laser libre mais sans les perturbations évoquées précédemment. Pour les puissances injectées supérieures, le laser se trouve dans le régime d’accrochage total. Nous observons alors une diminution du plancher de bruit basse fréquence (pour atteindre les−155 dB/Hz) ainsi qu’une légère diminution de la valeur de la fréquence de relaxation du laser injecté.

Ce dernier point est en accord avec les simulations numériques. Notons cependant que celles-ci prédisaient une augmentation du plancher basse-fréquence ce qui n’a pas été ob-

19_{Mise à part au niveau du pic de relaxation du laser maître.}

20_{Il s’agit de laser du type «CQF935/5634.5» de la société JDSU.}

21_{Autour de 2 MHz, le bruit supplémentaire observé semble correspondre à un battement entre le champ}

laser et l’émission spontanée alors que les perturbations observées autour de 100 MHz sont attribuables à une captation, par le circuit d’alimentation électrique de la diode laser, de canaux de radio-communication.

5.3. Transfert du bruit 71            

Puissance injectée forte (accrochage) Puissance injectée intermédiaire (accrochage) Faible puissance injectée (régime d'amplification) Laser maître Diode libre

5,

1

G

%

+

]

)UpTXHQFH0+]

servé expérimentalement. Pour de plus amples informations sur ces simulations, nous encourageons le lecteur à se reporter à la référence [136].

Dans ce chapitre, nous avons présenté des caractérisations de laser par injection op- tique.

Après avoir évoqué les paramètres directement mesurables par injection, nous nous sommes intéressés au transfert de la largeur de raie d’émission. Nous avons montré, tant expéri- mentalement que numériquement, que le laser maître transfère sa pureté (ou son impu- reté) spectrale à l’esclave. Nous avons introduit le concept de la fonction de Voigt pour décrire la forme de raie laser puis avons présenté deux méthodes de mesure liées à l’injec- tion optique : celle de mesure de largeurs de raie puis celle de mesure de faibles puissances. Finalement, nous avons étudié la modification du bruit d’intensité relatif du laser esclave soumis à une injection optique. Nous avons ainsi pu mettre en évidence, pour certaines fréquences, une diminution du RINdu laser injecté.

Chapitre 6

Étude expérimentale d’un laser à

semi-conducteurs optiquement

injecté

Nous allons dans ce chapitre présenter la localisation des différents régimes de fonc- tionnement du laser injecté en fonction des paramètres de contrôle. Nous présenterons dans un premier temps la méthode retenue pour cette visualisation puis nous nous intéres- serons au fonctionnement du laser injecté en fonction du nombre de modes longitudinaux présents dans son spectre sans injection.

6.1

Cartographies expérimentales

Nous avons présenté, au chapitre précédent, les différents régimes d’injection obser- vables au cours d’expériences d’injection optique. À partir de 1997, BONDIOU [40] et

SIMPSON [5] ont éprouvé le besoin de localiser ces différents régimes en fonction des pa-

ramètres de contrôle de l’injection optique. Depuis leurs travaux, il est d’usage de tracer, pour un taux de pompage donné du laser esclave, l’emplacement des régimes observés dans un plan défini par le désaccord et la puissance injectée. C’est le résultat obtenu que nous appelons cartographie.

Expérimentalement, le montage utilisé est présenté à la figure 6.1. Le laser maître est la source accordable TUNICSet le laser esclave une diode laser à semi-conducteurs montée sur le montage esclave et présentée au paragraphe 2.1.2 (page 22). La puissance injectée dans le laser esclave par le laser maître est ajustée grâce à un amplificateur optique à fibre, à maintien de polarisation et de puissance de saturation 18 dBm associé à un atténua- teur optique variable également à maintien de polarisation. Il serait possible de modifier la puissance injectée Pi en jouant sur le taux de pompage de l’amplificateur mais nous ne pourrions, dans ce cas, garantir la conservation du rapport signal sur bruit du signal injecté, d’où le recours à l’utilisation de l’atténuateur variable optique. Rappelons égale-

Laser maître accordable

(TUNICS : isolateur intégré)

Amplificateur PM 18 dBm Atténuateur variable PM Coupleur PM Laser esclave (diode DFB) Point de fonctionnement de l’injection : (Pi , ∆ν∆ν∆ν∆ν) Coupleur Wattmètre Lambdamètre 1550 nm Isolateur optique PM Isolateur optique ASE FP 135 GHz Amplificateur optique 13 dBm 15 GHz Coupleur

FIG. 6.1 –Montage expérimental pour la réalisation de cartographies.

ment que les fibres utilisées pour l’injection optique sont à maintien de polarisation (de type Panda) et ce en vue d’assurer une meilleure stabilité et reproductibilité des mesures effectuées.

Toujours sur la figure 6.1, nous remarquons qu’une partie du signal maître est prélevée grâce à un coupleur optique à maintien de polarisation puis analysée pour définir les deux paramètres de contrôle que sont la puissance injectée Piet le désaccord∆ν. Finalement, le signal issu du laser injecté est observé du point de vue des spectres optiques et micro- ondes par l’utilisation respective d’un analyseur de spectre Fabry-Perot d’ISL135 GHz et d’un détecteur rapide de bande passante 15 GHz associé à un analyseur de spectre élec- trique (ASE).

Notons que la résolution de l’analyseur de spectre Fabry-Perot (environ 2 GHz) ne permet pas de voir une éventuelle contre-réaction optique, causée par l’optique de reprise, comme nous l’avions évoqué au chapitre 5.