Etude d'un modèle dynamique linéaire haute fréquence d'une diode LASER en régime de modulation sinusoïdale

TI

Présidente Rapporteur

E aminateurs

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R IQ D présentée

par

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en vue de l'obtention du titre de

D' _L

pécialité omposants lectroruques

Professeur ^à l'université ^de Constantine Professeur ^{à l'uni} ersité ^d'Oran

Professeur ^à l'Enseeiht de Toulouse

M. . à l'université de Constantine

M. à l'université de onstantine Professeur ^à l'université de Constantine

Professeur à l'Enseeiht de Toulouse

Ingerueur Ecole Polytechruque d'Alger Magister ^de l'Uruversité de CONST ANTTNE R

a L'I

Soutenue ^{le 10} décembre 1994, devant ^la commission d'examen:

Republique Algcncnn Démocratique ^{ct Populaire}

Mirusterc de l' 'nselgnement upcneurc ^{ct de la} Recherche cientifiquc

fil ersité de onstantine Institut ^d' lectroruque

. KENZAI

1. BOUCHER .ACHOUR M.BENZOHRA

M. LES URE M.RAMRAM

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tude d'un modèl dynamique linéaire haute fréquence d'une diode

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en régime de modulation inusoïdale

Tra ail effectuéau Laboratoire de Microelectroruque Serruconducteur etOptoelectroruque de l'Enseeiht 2, Rue Charles rruchel, ¹⁰⁷¹ Toulouse edex ^- France

Mme Mme.

Mrs

Travail effectué au Laboratoire ^de Microelectronique Semiconducteur ct Optoelcarooiquc ^cie l'EDscci.bt 2,^Rue Charles Camichcl, 31071 Toulouse Cedex - France

Etude d'un modèle dynamique linéaire haute fréquence d'une diode LASER en régime de modulation sinusoïdale

en vue de l'obtention du titrede

Examinateurs Présidente Rapporteur Professeur à l'université de Constantine

Professeur à l'Enseeiht de Toulouse Professeur à l'université de Constantine

Professeur à l'université d'Oran Professeur à l'Enseeiht de Toulouse

M.C. à l'université de Constantine M.C. à l'université de Constantine République Algérienne Démocratique ^ct Populaire

Ministàe ^de l'Enseignement Supérieure^{et de la} Recherche Scientifique Universitéde Constantine

Institut d'Electronique

à L'INSTITUT D'ELECTRONIQUE ^DE CONSTANTINE

THESE

présentée

Soutenue le 10 décembre 1994, devant la commission d'examen:

Spécialité ^: Composants Electroniques

Ingénieur Ecole Polytechnique d'Alger Magister de l'Universitéde CONSTANTINE

Said SAHLI

par

C. KENZAI J. BOUCHER S. ACHOUR M.BENZOHRA M. LESCURE M.RAMRAM

F. HOBAR

DOCTEUR ES SCIENCE ^DE L'UNIVERSITE ^DE CONSTANTINE

Mme Mme.

Mrs.

AVANT PROPOS

Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué ^au Laboratoire de: f\&.(;!\

électronique Semi-conducteur Optoélectronique de L'ENSEEIHT de Toulouse.

Monsieur J.Boucher, Professeur ENSEEIHT, ^a assuré ^la direction scientifique

de ce travail. Je tiens à le remercier et à l'assurer de mes meilleures considérations.

Je tiens aussi à remercier:

Monsieur le Professeur M.Lescure de L'ENSEEIHT, pour l'aide qu'il a porté _à mon travail.

Monsieur R.Brevier, Maître de conférence à L'ENSEEIHT, _{qui m'a} transmis son expérience lors de la réalisation du Banc d'acquisition et de mesures. ^.

Madame C.Kenzai, Professeur à L'Université de Constantine, pour l'honneur qu'elle ^m' a fait en acceptant de présider le Jury de Thèse.

Monsieur le Professeur M.Benzohra, à l'Université d'Oran pour l'attention particulière qu'il m'a fait en apportant ^sa grande compétence dans l'examen de ce

travail. Qu'il trouve ici l'expression de ma vive reconnaissance pour accepter d'être membre de Jury.

Monsieur le Professeur S.Achour à L'Université de Constantine, pour sa

présence au Jury.

Madame F.Hobar, Maître de Conférence à l'Université de Constantine qui m'a honoré en étant membre de Jury.

Monsieur M.Rarnram, Maître de Conférence à l'Université de Constantine qui ^a bien voulu accepter de siéger au JUI)'.

Mon frère S.Sahli, Maître de Conférence à l'Université de Constantine, pour ces encouragements.

Mes remerciements vont aussi à ceux qui m'ont _{aidé et à ceux dont j'ai} apprécié en diverses circonstances, et le long de la préparation de ma thèse, l'aide et

l'amitié.

A ma femme

A mes enfants

A mes parents

A toute ma famille

Avec toute mon affection

SOMMAIRE

PaF

\..,

INTRODUCTION

^{6 .,}

- CHAPITRE ^{- I -}

ANALYSE DU

COl\lPORTEMENT

DES DIODES LASER

I. I. Laser à jonction ^{P. N 10}

1.2. Laser à hétéronjonction ^Il

1.3. Les différents types ^de diodes laser 13

1.4. Structure de diodes laser 15

I.4.1.Quelques familles de diodes laser à guidage _par l'indice 15

1.4.2. Diodes laser à puits quantique 22

1.4.2.1. Structure à simple puits quantique

à confinement séparé (SCH) 24

1.4.2.2. Structure à gradient d'indice à confinement

séparé (GRIN-SCH) 2S

1.4.2.3. Structure à multiple puits quantique _(MPQ) 26

1.4.3. Diodes laser à réseau de Bragg 27

1.4.3.1. Laser à réaction distribuée (DFB) 28

1.4.3.2. Laser à réflexion de Bragg distribuée (DBR) 29

1.5. Phénomène d'émission dans les diodes laser ₃₀

Bibliographie

37

- CHAPITRE ^- n ^-

MODELISATION

DES DIODES LASER

II. 1. Introduction ₄₂

II.2. Equations de génération ^et d'annihilation de porteurs (Rate equations) 42 II.3. Equations de modélisation du phénomène électrique

" et optique ^{de la} diode laser 46

II.4. Principe de la résolution numérique des équations ^de modélisation du

phénomène électrique et optique de la diode laser ₅₃ D.S. Méthodes ^de résolution de l'équation du champ électrique 56

n.s.i,

Mýode de Ritt-Galerkin 56 n.5.2. Mýthode de l'onde de propagation(Beam-propagation) 56 II.5.3. Méthode de la matrice de transfert(Transfert-Matrix ^Based Models) 57 II.5.4. Méthode de résonance transverse(Transverse resonance) 59

II.5.5. Méthode de la perturbation 60

II.5.6. Méthode de différence finie ⁶⁰

II.5.7. Méthode de la variationel 60

II.5.8. Méthode de l'integration directe 60

II.5.9. Lissage _par ^une simple fonction (Fit by ^a simple function) 61 11.5.10. Méthode basée sur la ligne de transmission

( Transmission Line Modelling: T.L.M) 61

II.6. Forme simplifiée ^{des "Rate} equations" 64

II.6.1. Facteur de confinement 64

II.6.2. Evaluation des taux de génération et d'annihilation

des porteurs et des photons 66

1I.6.2.a. Taux de recombinaison spontanée ^des porteurs 66 II.6.2.b. Taux d'émission stimulée et spontanée 67

II.6.2.c. Taux d'annihilation des photons 68

II.6.3. Distribution spatiale ^de photons 68

II.6.4.Distribution spatiale des porteurs 68

Bibliographie

72

- CHAPITRE ^- m ^-

CIRCUITS

ELECTRIQUES

EQUIVALENTS DE LA DIODE LASER

111.1. Introduction ₇₉ ^"

111.2. Circuit électrique équivalent faible signal ₈₀

III.2.a. Diode laser monomode ₈₀

III.2.a.l. Etude statique ₈₁

III.2.a.2. Etude dynamique ₈₁

III.2.b. Diode laser multimode ₈₃

III.2.b.1. Etude statique ₈₃

111.2.b. 2. Etude dynamique ₈₄

111.3. Circuit électrique équivalent fort signal ₈₅

2

IV .2.a. Diode ^{laser à ruban} étroit ⁹⁹

IV .2.a.l 'Rate equations 99

IV.2.a.2. Etude quasi-statique ¹⁰¹

IV.2.a.3. Circuit électrique équivalent faible signal ^{de la zone} active 102

IV.2.a.3.1. Etude statique 104

IV.2.a.3.2. Etude dynamique 104

IV.2.a.3.3. Modulation de l'intensité lM faible signal 106 IV.2.a.3.4. Modulation de fréquence ^FM faible signal 107

IV.2.b. Diode laser à ruban large 109

IV.2.b.1. Etude statique 109

IV.2.b.2.Etude dynamique 114

IV.2.b.3. Circuit électrique équivalent faible signal ^{de la zone} active 114 IV.2.b.4.Comparaisons ^{avec les} résultats expérimentaux 116

IV.3.

Cas d'une approximation parabolique du gain 121

IV.3.a. Analyse 122

"

.,.

"

"

m.3.a. Diode laser monomode m.3.b. Diode laser multimode

01.4. Circuit électrique équivalent ^{avec les} éléments parasites ^{de la} diode laser

In.4.a. Les éléments parasites internes m.4.b. Les éléments parasites externes

In.5. Etude qualitative des effets des éléments parasites sur la r6p0nse

fréquencièlle et transitoire de la diode laser

Bibliographie

- CHAPITRE ^{- IV -}

REPONSE EN REGIME FAIBLE ET FORT SIGNAL DE LA DIODE LASER

IV. Introduction

IV.2.

Cas d'une approximation linéaire du gain

IV.3.a.1. Equations statiques IV.3.a.2. Equations dynamiques

IV.3.b. Circuit électrique équivalent faible signal ^{de la zone} active IV.3.c. Comparaisons ^{avec les} résultats expérimentaux

IV.4. Forme des caractéristiques de réponse en fréquence de la diode laser IV.4.a. La modulation d'intensité lM faible signal

3

85 86

87

89 89

90

95

99 99

122 122 122 128 133 134

4

Bibliographie

₁₇₅

CONCLUSION

GENERALE ₁₇₈

"

151 154

- CHAPITRE - V -

CARACTERISATION

DE LA

DIODE

LASER IV.S.2. Effet de l'approximation parabolique du gain

Bibliographie

IV.4.b. La modulation de fréquence FM faible signal ¹⁴² IV.4.c. Etude du rapport FMlIM(Chirp ^to Modulated Power Ratio CPR) 145 IV.5. L'effet de diffusion et l'approximation parabolique du gain

sur la réponse ^fort signal de la diode laser 149

IV.S.1. Effet de la diffusion ^ISO

V.l. Introduction 160

V .2. Etude de la structure B.H 160

V.2.1. Circuit électrique équivalent en statique 160

V.2.2. Dérivées électriques de la diode laser 162

V.2.3. Rendement quantique de la diode laser 165

V.3. Montage expérimental 166

V.4. Résultats de mesures appliqués à une diode laser SONY SLD 103 169

V.4.a. dY/dI ⁼ f(lln 169

V.4.b. IdV/dI ⁼ _f{l) 170

V.4.c. I ⁼ f(V) tout régime de fonctionnement 170

ANNEXE! ₁₈₁

ANNEXEl 182

INTRODUCTION

"

"

, INTRODUCTION

.. _" Depuis une vingtaine d'années, un important effort ^est développé pour l'utilisation

des diodes laser dans des domaines tels que les transmissions _par fibres optiques, ^la télémétrie, la spectroscopie et plus récemment les ordinateurs.

Les progrès technologiques offrent des perspectives pour augmenter les performances de ces composants et élargissent leur champ d'application ^dans de nouveaux domaines comme le

disque compact, les imprimantes laser ou les liaisons spatiales à longue distance entre satellites. Depuis quelques années, ^les progrès de la technologie ont donné également le

développement de structures présentant un guidage transverse et latéral suffisant pour permettre un fonctionnement monomode à des courants de polarisation supérieurs au

courant de seuil. C'est le cas notamment des structures dites enterrées (Buried heterostructure: B. H) ou des structures formées par dépôt de couches planes ^sur substrat gravé (Channeled Substrate Planar: CSP).

Compte tenu des grandes potentialités offertes par ces techniques, les récents progrès technologiques des lasers semi-conducteurs ont été accompagnés ^d'un nombre sans cesse croissant d'études visant à modéliser ou à caractériser leurs propriétés électriques et

optiques. Dans le cas idéal, le modèle élaboré doit décrire le comportement réel à tout moment et avec le plus possible de détails en fonctionnement statique ou dynamique. Il doit être appliqué ^{à des} variétés de structures pour simuler les caractéristiques électriques ou

optiques. Malheureusement, des limitations et des simplifications doivent être faites avant qu'un modèle soit élaboré.

Plusieurs composants optoélectroniques utilisent ^les équations de continuité des densités de

porteurs et de photons ₍ Rate equations) pour l'étude de quelques propriétés importantes du laser, tel que le temps de retard ou la fréquence d'oscillation. ^Il est possible d'étendre l'utilisation de ces équations pour inclure l'effet de l'émission spontanée, l'effet de

l'existence de modes d'ordres supérieurs ou l'effet de diffusion de porteurs.

Une autre alternative de modélisation est la transformation des "Rate equations" en un

schéma électrique équivalent. Cette approche a deux avantages ^: premièrement, on associe aux éléments intrinsèques du laser les éléments parasites substrat/boîtier. Dans ce cas le laser est réellement défini et il peut être connecté au circuit d'attaque pour former un

ensemble complet pour la simulation. Deuxièment, le circuit équivalent peut être implanté

dans les logiciels universellement connus tel que le Pspice.

6

Notre travail s'inscrit dans ce cadre et s'articule essentiellement ^{sur les deux} aspects

suivants ^:

- Le développement d'un outil de modélisation basé sur le schéma électrique équivalent de

diodes laser, permettant de décrire et d'analyser leurs comportement fréquencielle et

temporelle.

- La réalisation ^d'un montage automatisé pour l'obtention des caractéristiques statiques essentielles de la diode laser.

Ce mémoire comporte cinq chapitres:

- Le premier chapitre rassemblera les familles connues des diodes laser ^à ruban monomode,

les diodes laser utilisant l'effet quantique et les diodes laser constituées de résonateurs. n rappelle les fondements théoriques qui régissent leur fonctionnement.

- Dans le chapitre deux, nous présenterons ^l'état de l'art des modèles théoriques permettant de résoudre les équations ^de continuité des densités de porteurs et de photons ^"Rate equations", incluant les effets de l'émission spontanée couplée au mode laser et l'effet de

diffusion de porteurs. On _y trouvera en particulier une présentation simplifiée de ces

équations pour obtenir un. solution des densités de porteurs et de photons.

- le chapitre trois décrira à partir des" Rate equations", la modulation des diodes laser à

l'aide _de circuits électriques équivalents dans l'hypothèse d'une émission monomode et

multimodes et dans le cas d'une distribution uniforme de porteurs et d'une forme linéaire du gain du matériau de la zone active. Le circuit élaboré _pour le régime de la modulation faible signal et le circuit de la modulation fort signal permettra d'évaluer le comportement de la diode dans ces régimes de fonctionnement.

- Dans le quatrième chapitre, nous élaborerons un circuit électrique équivalent pour l'étude

de la réponse en fréquence de la structure laser à ruban enterré (B.H). A cet effet, nous exposerons un modèle original simple et compact, applicable à tout type de laser B.H à

ruban. L'influence sur la réponse en fréquence de la diffusion de porteurs dans la zone active et l'approximation du maximum du gain du matériel par une loi parabolique ^seront mises en évidence. Une étude détaillée des caractéristiques de la modulation de l'intensité

de lM, de la fréquence de modulation FM et de la réponse transitoire compte tenu des effets simultanés de la diffusion de porteurs et de l'approximation parabolique du gain sera

également présentée.

..

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"

"

- Dans le dernier chapitre (chapitre _{V) et} après une présentation des propriétés électro- optiques ^en statique des diodes laser, nous décrirons un montage expérimental que nous avons daliý pour des mesures automatisées de ces caractéristiques. Le logiciel élaboré et

l" ^" associ6 l cette réalisation permet d'obtenir les paramètres électriques principaux des

I structures laser : courant de seuil, résistance série, facteur d'idéalité et la caractéristique ^de montée en puissance .

"

8

CHAPITRE

I

ANALYSE DU COMPORTEMENT DES DIODES LASER

Etat initial Btat initial

Photon incident

ý

10

Fig.I.1 ^: Représentation schématique des différentes interactions photon ^- électron.

e trou

Btal initial

ý ëlectron

b) Création d'uD photon _par tfmkclon spoDta.

Photon incident

ý

.+n.crM Btal initial

c) CriatioD d'un photon _par mûssiOD stimul&

a) Création d'une paire électron-trou par absorption d'un photon 1.1. Laser.

jonction

P.N

"

" Le laser à semiconducteur dans sa version la plus simple est constitué d'une

jonction diffusée P.N [1]. Sous l'effet d'un courant de polarisation, les trous de la région

P et les électrons de la région ^N sont injectés dans la région de déplétion ^- zone active".

Généralement, ^un dopage suffisant est nécessaire pour produire une inversion ^de population c.à.d les électrons dans ^la bande de conduction et les trous dans la bande de valence. Du point de vue interaction avec les photons, ^le semiconducteur devient le siège de trois phénomènes (fig.I.l):

Le courant de polarisation doit être suffisant pour compenser la perte de porteurs _par l'effet de l'émission spontanée et pour augmenter l'indice de réfraction de la zone active, ceci permettant ainsi de former une région de fort gain qui se comporte comme ^un guide d'onde.

La cavité résonante est ensuite réalisée _par clivage des faces du guide formé. Ce guide doit être de longueur suffisante pour qu'il _y ait propagation de plusieurs modes dans la région de gain. L'aller-retour de la lumière dans la cavité est accompagné par des pertes aux faces et par des pertes dues ^à l'absorption et à la dispersion de porteurs. L'oscillation ^{dans la} cavité intervient lorsque ^le courant de polarisation est suffisant pour produire le gain optique sur un aller-retour permettant de compenser les pertes ^{de la} cavité. La valeur du courant correspondant est appelé courant ^de seuil.

Ce type de laser ne permet pas d'obtenir un flux lumineux continu ni une modulation en intensité rapide. ^La nécessité d'utiliser un créneau de courant de l'ordre de 100 Ampères pour son fonctionnement et des moyens de refroidissement _peu pratiques ₍ azote liquéfié) ont rendu sa commercialisation impossible [2]. ^Le recours aux lasers à hétérojonction a permis d'abaisser le courant de seuil laser ce qui rend possible leurs utilisations ^{dans les} systèmes de télécommunication _par fibres optiques.

1.2. Laser à

hétérojonction

Les premières diodes laser ont été élaborées à partir de l'alliage GaAIAs. Ce matériau possède trois grandes propriétés qui ont rendu possible son utilisation dans les hétérostructures ^:

1- son paramètre de maille dépend très peu de la fraction molaire d'aluminium x,[3], (fig.1.2). Cette propriété permet l'empilement de plusieurs couches de différentes compositions sans introduire de défauts dans le réseau cristallin.

2- _sa bande d'énergie croit avec la fraction d'Aluminium x. Elle est à structure directe jusqu'à 32% de la fraction x, [4], (fig.1.3). L'augmentation ^{de la la} valeur de la largeur de bande interdite avec x _, de part et d'autre de la zone active permet d'obtenir à la fois un fort rendement d'injection et un confinement de porteurs. Le fait que le matériau soit à bande direct permet d'avoir une très grande probabilité pour obtenir une émission radiative.

3. son indice de réfraction diminue avec la fraction d'Aluminium x,[5],(fig ^..I.4). Ainsi l'écart entre les concentrations d'Aluminium de la couche active et les couches latérales permet d'obtenir un guide d'onde dans lequel se propagent les modes laser [6].

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Fig.I.3 ^: Variation du gap d'énergie en fonction _{de la} concentration d'Aluminium x dans l'alliage de _type GaAlxAsl_x.

Pour x< 32% la structure de bande est directe.

Fig.I.2 ^: Paramètre du réseau en fonction _{du gap} d'énergie _{pour les} matériaux ill-V[3]

On remarque que le GaAs et le AlAs ont sensiblement le même paramètre de maille.

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Fig.I.4 ^: Variation de l'indice de réfraction du matériau GaAs en fonction de la

concentration d'Aluminium x en dans l'alliage GaAlxAsl_x.

1.3. Les différents types de diodes laser

Pour avoir un faible courant de seuil et une puissance émise importante, ^il est nécessaire

de localiser les lignes de courant et de délimiter la cavité laser _par traitement des zones latérales. Les zones traitées deviennent isolantes et il ne reste qu'un ruban à travers lequel diffusent les lignes de courant "guidage latérale". Selon la méthode utilisée pour ^ce guidage, ^on distingue trois types de laser:

Type ^I

Ce sont les lasers sans confinement électrique et optique, appelés aussi à guidage

par le gain ou lasers multimodes, [7]. Le comportement de ces lasers est régi _par de

nombreux mécanismes physiques tels que l'instabilité des filaments émetteurs [8-9] et la

modification du profil de porteurs dans la zone active: hole burning [10]. Ils offrent ainsi peu d'intérêt pratique. La figure.I.5 montre un exemple de ce type de laser et les procédés utilisés pour localiser les zones de gain.

13

14

TypeD

Typem

metal

Sio2

P P P n

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I I

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n-GaAs

Ce sont les lasers à confinement important de lumière. Ces structures dites à

"guidage _par l'indice" permettent en effet un confinement de la lumière à la fois latérale et

transverse, exemple: le laser C.S.P (Channel Substrate Planar) [11]. Dans ces structures, appelées aussi diodes laser à substrat gravé, la zone inférieure près de la zone active a un profil de lentille convergente ou de forme V. Dans cette zone le profil de l'indice effectif est maximum. Ces structures sont réalisées par une seule opération d'épitaxie LPE effectuée sur un su'vtrat comportant des sillons étroits préalablement photogravés. L'épitaxie en phase liquide est celle qui convient le mieux à la réalisation de ces structures car elle permet d'obtenir des couches planes à partir de surfaces gravées.

Fig.I.5 ^: Exemple d'un laser à guidage par le gain :"Shalow· _mesa stripe laser

Le type ^III est constitué des lasers à confinement à la fois électrique et optique. ^La distribution du courant dans la zone active de ces structures, à guidage par l'indice, est uniforme, exemple B.H.(Buried Hétérostructure Laser) [12] ^. Dans ces structures, appelées ^à hétérostructure enterrée, la zone active de section rectangulaire est insérée dans une jonction P.N en matériau à plus grande bande interdite et, par suite, d'indice de

réfraction plus faible. Afin que le guide soit unimodel, la largeur de la zone active doit être voisine de lum pour ^le GaAs et de l'ordre de 2 à 3ým pour le InGaAsP _[34]. Le procédé

de réalisation comporte un premier dépôt uniforme de coupes épitaxiales sur un substrat plan. Une photogravure localisée forme ensuite la région active sous forme de mésa. Un

deuxième dépôt épitaxial recouvre ensuite les flancs de cette mésa. Le courant de

confinement est facilement obtenu dans les structures GaAs en réalisant des couches entérrentes de fortes résistivités. Cependant, dans les structures InGaAsP, cette possibilité

ne donne pas des résultats satisfaisants pour le confinement. En effet, le meilleur confinement dans ces structures est obtenu par la réalisation de jonctions P.N en inverses

en matériau InP. La position de ces jonctions doit être limitrophe de la zone active, afin

..

...

d'empêcher d'ëventuels courants de fuite. _Quand l'optimum de confinement est rMIiI6, ^un courant de seuil de l'ordre _{de 10 mA} peut ^être obtenu pour les structures GaAs et les

structures InP.

1.4. Structures de diodes laser

1.4.1. Quelques familles de diodes laser l guidage par l'indice

Les diodes laser _{de type} II et III sont monomodes. Le guidage transverse est, dans ces

structures, dû à un profil de l'indice de réfraction qui est, _par construction, maximum au centre de la région active. Leur utilisation comme source pour les télécommunications _par fibres optiques est considérée actuellement comme chose acquise. Sur les tableaux 1 à 5

nous avons rassembler l'ensemble des dispositifs de ce type de laser. Bien que que cette énumération ne prétend pas être exhaustive, elle permet de rassembler pratiquement la plupart des réalisations dans la filière GaAs et la filière InP. Du point de vue guidage, quatre groupes peuvent être distingués ^:

1- Structures dans lesquelles est réalisée _par épi taxie la double hétérojonction sur surface plane, srructure B.H-LOC (Tableau .1.1).

2- Structures dans lesquelles est réalisée _par épitaxie la double hétérojonction sur canal dont l'épaisseur varie latéralement près de la zone active, structure PCW (Tableau 1.2).

3- Structures dans lesquelles est réalisée par épitaxie la double hétérojonction sur canal dont l'épaisseur reste constante près de la zone active, structure IRW(Tableau 1.2), structure SML(Tableau 1.3), structure CSP(Tableau 1.4) et structure VSIS(Tableau 1.5).

4- Structures dans lesquelles est réalisée par épi taxie la double hétérojonction sur canal et dans lesquelles la largeur de la zone active varie latéralement, structure VSB(Tableau 1.5).

Les difficultés rencontrées _pour l'obtention des puissances supérieures sont dues au fait que le comportement des diodes las("" à haut niveau de puissance est complexe car il est régi

par de nombreux mécanismes physiques mal maîtrisés tels que les phénomènes thermiques

de porteurs, l'instabilité d'émission, ^"hole burning dans la zone active" _{et la} dégradation des faces miroirs.

L'examen et l'analyse des tableaux ¹ à 5 mettent en évidence pratiquement la majeure _partie des structures laser connues à guidage par l'indice. Pour chacune de ces familles, nous avons mentionné dans la mesure du possible:

-le schéma de principe dans la filière GaAs et dans la filière InP.

-la largeur de la zone active.

-la technique d'épitaxie.

-la technique utilisée pour délimiter les lignes de courant.

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-le courant de seuil.

-la puissance maximale émise en fonctionnement continu.

-l'ouverture du champ lointain dans la direction transverse _0T et la direction latérale 01/^.

A cause de la diversité des structures et de leurs différentes méthodes d'élaboration, il est difficile d'obtenir une comparaison entre les performances. Toutefois l'ensemble des valeurs portées sur les tableaux, laissent dégager les remarques suivantes:

du point ^{de vue du} courant de seuil ^:

n n'apparaît aucune propriété particulière si ce n'est que la valeur du courant de seuil reste très dépendant de la méthode de traitement technique dans le sens latéral de la zone active.

du point de vue puissance émise :

Généralement, les puissances relevées se situent entre 5 et 20mW par face pour les deux filiëres GaAs et InP de faibles puissances. Pour la filière GaAs forte puissance, elle se situe entre 40 et 65 mW/face. Cette caractéristique reste peu significative dans la mesure ou, à

cause de l'intensité des filaments émetteurs, le champ lointain reste mal défini _.

16

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