Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Sidi Bel Abbès - Djillali Liabes
Affiliation
Département d’Electronique
Auteur
BENCHEHIMA, Miloud
Directeur de thèse
ABID HAMZA (Professeur)
Filière
Electronique
Diplôme
Doctorat
Titre
Etude et optimisation des paramètres physiques de la structure AlGaInAs/InP Application aux lasers
Mots clés
Alliages semi-conducteurs,binaires , ternaires, quaternaires, méthode, empirique….substrat , lasers, photodétecteurs, méthode graphique, optimisation, gain optique, densité de courant de seuil.
Résumé
Les diodes lasers sont les lasers les plus utilisés ; en nombre, ils représentent un nombre important de l’ensemble des lasers commercialisés. Par rapport aux diodes électroluminescentes (LEDs), les diodes laser possèdent des miroirs de fin de cavité, obtenus par clivage du matériau, qui imposent au rayonnement une émission modale géométrique et spectrale. La structure transverse de la diode (homo- ou hétéro-jonction, guidage par le gain ou l’indice), imposent le mode géométrique (monomode ou multimode), et donc la qualité spatiale du champ émis (limité par la diffraction ou non). La structure des miroirs de cavité définit la qualité spectrale du laser. Les cavités simplement clivées (Fabry-Pérot) émettent un peigne de longueurs d’onde limité par la courbe de gain du matériau. La largeur de chacun des pics est faible (typiquement 0,1 nm à 800 nm) mais l’enveloppe atteint 2 nm. Les cavités DFB possèdent un réseau réparti sur la longueur de la zone active qui détermine la longueur d’onde émise de façon précise. Les diodes DBR possèdent un réseau en dehors de la zone active, moins sensible aux variations de courant et de température et pouvant être commandé électriquement pour un accord en longueur d’onde. Les lasers DFB et DBR possèdent une largeur spectrale de l’ordre du MHz au mieux. La gamme spectrale des diodes lasers (DL) est large (0,45 μm à 0,5 μm et plus encore avec les nouvelles DL). En émetteur de télécommunications optiques sur fibre, les plus couramment utilisées sont les diodes émettant autour de 800 nm pour les réseaux multimodes, et celles émettant autour de 1300 et 1550 nm pour les liaisons monomodes. Les fibres monomodes imposent des lasers monomodes spatiaux, le rapprochement des canaux WDM (Wavelength Division Multiplexing) sur une même fibre impose des émetteurs spectralement fins. La forte demande récente en réseaux monomodes haut débit a donc permis le fort développement de lasers de grande qualité autour de 1550 nm. Récemment, l’amélioration des fibres en matériaux organiques a suscité le développement des diodes rouges ou vertes pour profiter du minimum d’absorption dans cette gamme spectrale. Sans prétendre être exhaustif. Dans cet optique notre travail porte sur une étude et optimisation des paramètres physiques de la structure AlGaInAs/InP en vue une application aux lasers Cette structure opère dans l’intervalle de longueur d’onde (1300-1550) nm et de puissance max Monomode 100mW La première étape de ce travail consiste à l’étude des propriétés électroniques et optiques des alliages quaternaires AlGaInAs épitaxiés sur InP, en utilisant la méthode du pseudopotentiel empirique pour la détermination des structures électroniques et l’un des modèles de calcul de l’indice de réfraction, afin de concevoir un dispositif optoélectronique et ceci à travers l’optimisation de leurs paramètres physiques. L’optimisation concerne les paramètres intrinsèques (nombres et largeurs des puits, barrière de potentiel, indice de réfraction, largeur de la cavité le dopage et le facteur de confinement) des extrinsèques (la température, l’accord de maille…) de ces dispositifs. Dans la partie optimisation, la méthode de calcul utilisée est représentée graphiquement. La deuxième étape, est la confrontation des résultats prévus aux différentes recherches théoriques et expérimentales dans le domaine d’optimisation et la conception des dispositifs optoélectroniques.
Statut
Validé