FR2688637A1 - Laser de puissance a emission par la surface et procede de fabrication de ce laser. - Google Patents
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Abstract
Ce laser comprend, sur un substrat semiconducteur (4), une pluralité de lasers semiconducteurs élémentaires à ruban et des moyens (66) de renvoi, suivant une direction perpendiculaire au substrat, de la lumière engendrée par chacun des lasers élémentaires. Les rubans (16) sont disposés suivant des rayons d'un cercle dont l'axe (X) est parallèle à cette direction et les moyens de renvoi sont prévus pour envoyer, suivant cet axe, la lumière engendrée par chacun des lasers élémentaires. Les rubans des lasers élémentaires sont formés par une technique de gravure sèche. Application aux télécommunications optiques.
Description
LASER DE PUISSANCE A EMISSION PAR LA SURFACE ET
PROCEDE DE FABRICATION DE CE LASER
DESCRIPTION
La présente invention concerne un Laser de puissance à émission par La surface, ce Laser comprenant, sur un substrat semiconducteur, une plura Lité de lasers semiconducteurs élémentaires à ruban, et des moyens de renvoi, suivant une direction perpendiculaire au substrat, de La Lumière engendrée
par chacun des Lasers élémentaires.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication du laser objet de cette invention. L'invention s'applique à divers domaines, en particulier aux domaines suivants: télécommunications optiques (transmissions par fibres optiques), disques compacts, enregistrement optique, interconnexions optiques entre circuits intégrés ou entre ordinateurs,
pompage de lasers solides.
On connaît déjà des Lasers à émission par la
surface par divers documents.
Ces documents font partie des documents ( 1) à
( 12) qui sont cités à la fin de La présente description
et auxquels on se reportera.
On connaît par le document ( 1) un Laser à
émission par La surface à cavité verticale.
La cavité Fabry-Perot de ce Laser est formée
par deux surfaces d'une couche épitaxiée.
L'extraction de La lumière est alors faite verticalement. Ce laser est caractérisé par une mise en oeuvre difficile, une faib Le puissance et un faisceau circulaire. On connait par le document ( 2) un laser à
émission par la surface à cavité horizontale.
L'émission par la surface de ce laser est obtenue par un réseau gravé dans la structure dans
laquelle est réalisé le laser (DBR ou DFB).
Ce laser est caractérisé par un rendement limité, un faisceau étroit suivant une direction et une
possibilité de cohérence à deux dimensions.
On connaît aussi par les documents ( 3) et ( 4) un autre laser à émission par la surface à cavité horizontale. L'émission par la surface de ce laser est
obtenue à l'aide d'un déflecteur à 45 .
Ce laser est caractérisé par une compatibilité avec des structures classiques et par un faisceau dont la qualité dépend de la qualité du miroir
laser et du déflecteur à 45 .
On connait également par le document ( 5) un laser à émission par la surface à cavité horizontale, à
miroirs inclines.
La cavité de ce laser est donc horizontale mais l'un des miroirs du laser est incliné de telle façon que la lumière engendrée dans le laser soit
réfléchie vers la surface.
Ce laser est caractérisé par un seuil élevé
et une puissance réduite.
Dans certains domaines tels que les télécommunications spatiales entre satellites ou le découpage de matériaux par faisceaux lasers, il est connu d'utiliser des lasers à gaz ou des lasers solides qui sont capables de fournir des puissances lumineuses
élevées, nécessaires dans ces domaines.
Il a déjà été envisagé, dans ces derniers, d'utiliser des lasers semiconducteurs à émission par la
surface en tant que lasers de puissance.
Or, les structures connues par les documents ( 1) à ( 5), de même que les lasers semiconducteurs à émission par la tranche, ne permettent pas d'atteindre des puissances lumineuses supérieures à quelques
dizaines de mil Liwatts.
En effet, en considérant par exemple une diode laser à ruban, l'élargissement de ce ruban ("stripe" selon la terminologie anglosaxonne) conduit à une auto-focalisation qui rend instable le mode
d'émission du laser.
Pour remédier à cet inconvénient, et donc pour obtenir des lasers de puissance, il a déjà été
envisagé de réaliser des réseaux linéaires ou bi-
dimensionnels (c'est-à-dire à structure matricielle) de
diodes lasers.
On intègre alors, sur un même substrat, plusieurs rubans qui peuvent être couplés par leurs
champs latéraux évanescents, ou non coup Lés.
Il a ainsi été possible d'atteindre une puissance lumineuse totale (égale à la somme des puissances lumineuses de sortie des lasers du réseau)
de quelques watts, voire de quelques dizaines de watts.
Des exemples de tels réseaux de diodes lasers sont mentionnés dans les documents ( 2), ( 6), ( 7), ( 8)
et ( 9).
L'analyse des caractéristiques des différentes structures connues, qui comportent des réseaux de diodes lasers à émission par la tranche ou par la surface (diodes couplées ou non couplées), montre que, malgré les fortes puissances lumineuses atteintes, aucune de ces structures ne permet d'obtenir une puissance lumineuse élevée, répartie dans un faisceau unique, stable (c'est-à-dire sans fluctuation
de puissance lumineuse au cours du temps) et étroit.
En effet, le diagramme de rayonnement de ces structures connues est multi Lobe et présente
généralement autant de lobes que de diodes lasers.
Même dans Le cas o les diodes lasers sont couplées par des champs évanescents, l'émission lumineuse est généralement multimode, ce qui traduit la
présence simultanée de plusieurs modes d'oscillation.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients que présentent ces réseaux connus de
diodes Lasers.
L'invention résout le problème suivant: trouver une structure de laser semiconducteur de puissance à émission par la surface qui soit capable de fournir un faisceau Lumineux sensiblement monolobe, sensiblement circulaire, plus étroit et plus stable que Les faisceaux Lumineux fournis par Les réseaux connus
qui ont été mentionnés p Lus haut.
Pour résoudre ce problème, Le laser de puissance à émission par La surface, qui fait l'objet de la présente invention, est caractérisé par Le fait que Les rubans des Lasers élémentaires qu'il comporte sont disposés suivant des rayons d'un cercle dont L'axe est parallèle à cette direction et que les moyens de renvoi sont prévus pour renvoyer, suivant cet axe, la
lumière engendrée par chacun des lasers élémentaires.
Selon un premier mode de réalisation particulier du laser de puissance objet de L'invention, les moyens de renvoi comprennent un réflecteur sensiblement en forme de cône de révolution dont le demi-angle au sommet vaut 450 et dont l'axe est confondu avec l'axe dudit cercle et les extrémités des rubans, qui sont situées du côté de cet axe, sont en
regard du réflecteur.
Dans une réalisation particulière de l'invention, comprenant ce réflecteur, l'ensemble des lasers élémentaires est délimité par une paroi interne et par une paroi externe qui sont sensiblement cylindriques de révolution autour dudit axe, la paroi interne entoure le réflecteur et chacun des lasers élémentaires a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie de la paroi interne et une
partie de La paroi externe.
Dans une autre réalisation particulière de l'invention, comprenant aussi ce réflecteur, l'ensemble des Lasers élémentaires est délimité par une paroi interne et par une paroi externe, la paroi interne est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe et entoure le réflecteur, le laser de puissance comprend en outre un réseau de diffraction circulaire périphérique dont l'axe est l'axe dudit cercle, qui entoure la paroi externe et sous lequel se rejoignent les rubans des lasers élémentaires, et chacun de ces lasers élémentaires a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie de la paroi interne et une partie du réseau de diffraction circulaire périphérique. Selon un deuxième mode de réalisation particulier du laser de puissance objet de l'invention, les moyens de renvoi comprennent un réseau de diffraction circulaire central dont l'axe est confondu avec L'axe dudit cercle et sous lequel se rejoignent
les rubans des lasers élémentaires.
Dans une réalisation particulière de L'invention, comprenant ce réseau de diffraction circulaire central, l'ensemble des lasers élémentaires est déLimité par une paroi interne et par une paroi externe, la paroi interne entoure le réseau de diffraction circulaire central, la paroi externe est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe et chacun des lasers élémentaires a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie du réseau de diffraction circulaire central et une partie de la
paroi externe.
Dans une autre réalisation particulière de l'invention, comprenant aussi le réseau de diffraction circulaire central, l'ensemble des lasers élémentaires est délimité par une paroi interne et par une paroi externe, le laser de puissance comprend en outre un réseau de diffraction circulaire périphérique dont l'axe est l'axe dudit cercle, qui entoure la paroi externe et sous lequel se rejoignent les rubans des Lasers élémentaires, la paroi interne entoure le réseau de diffraction circulaire central et chacun des lasers élémentaires a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie du réseau de diffraction circulaire central et une partie du réseau de
diffraction circulaire périphérique.
De préférence, dans les réalisations particulières de l'invention comprenant le réseau de diffraction circulaire central, les lasers élémentaires
ne sont pas les uns en faces des autres.
En d'autres termes, aucun ruban de laser élémentaire n'est aligné avec un autre ruban de laser élémentaire. En effet, si les lasers élémentaires étaient les uns en face des autres, il pourrait en résulter des
instabilités optiques.
Selon un mode de réalisation préféré du laser de puissance objet de l'invention, les lasers élémentaires sont des lasers semiconducteurs à double hétérostructure. On sait en effet qu'une double hétérostructure conduit à des densités de courant de seuil beaucoup plus faibles que celles auxquelles
conduisent les simples hétérostructures.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un Laser à émission par La surface, procédé dans Lequel on forme, sur un substrat semiconducteur: une p Luralité de Lasers semiconducteurs élémentaires à ruban, et des moyens de renvoi, suivant une direction perpendiculaire au substrat, de la lumière engendrée par chacun des Lasers élémentaires, ce procédé étant caractérisé par Le fait qu'on forme les rubans des Lasers élémentaires par une technique de gravure sèche, suivant des rayons d'un cercle dont L'axe est paral Lèle à cette direction, et en ce qu'on forme Les moyens de renvoi de façon qu'i Ls soient capables d'envoyer, suivant cet axe, la Lumière
engendrée par chacun des Lasers élémentaires.
Selon un premier mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de L'invention, on forme d'abord les rubans des Lasers élémentaires puis, par une technique de gravure sèche, des parois interne et externe qui sont sensiblement cylindriques de révolution autour dudit axe, qui délimitent l'ensemble des Lasers élémentaires et qui forment Les moyens de contre-réaction de ces Lasers élémentaires, puis, également par une technique de gravure sèche, un réflecteur sensiblement en forme de cône de révolution dont Le demi-ang Le au sommet vaut 450, qui constitue les moyens de renvoi, dont l'axe est confondu avec l'axe dudit cercle et qui est entouré par
La paroi interne.
Selon un deuxième mode de mise en oeuvre particulier, on forme d'abord les rubans des Lasers élémentaires puis, par une technique de gravure par faisceau d'ions focalisé, on forme d'une part une paroi interne et un réflecteur au cours d'une étape et d'autre part une paroi externe au cours d'une autre étape, ces parois interne et externe étant sensiblement cylindriques de révolution autour dudit axe, délimitant l'ensemble des Lasers élémentaires et formant Les moyens de contre- réaction de ces lasers élémentaires, le réflecteur étant sensiblement en forme de c 8 ne de révolution dont Le demi-angle au sommet vaut 450, constituant Les moyens de renvoi, ayant un axe confondu avec L'axe dudit cerc Le et étant entouré par la paroi interne. De préférence, dans les premier et deuxième modes de réalisation particulier, on forme en outre, respectivement sur Le réflecteur et sur ladite paroi externe, des couches diélectriques puis des couches métalliques qui sont prévues pour augmenter la réflectivité respectivement de ce
réflecteur et de cette paroi externe.
Selon un troisième mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de L'invention, on forme d'abord, sur le substrat, une couche de confinement puis une couche active puis une couche de guidage dont L'indice de réfraction est inférieur à L'indice de réfraction de La couche active, on forme ensuite, à partir de La couche de guidage, un réseau de diffraction circulaire central dont l'axe est confondu avec l'axe dudit cercle, on forme ensuite, à partir de la couche active, les rubans des Lasers élémentaires de façon que ces rubans entourent le réseau de diffraction circulaire central, et on forme ensuite, par gravure, une paroi externe qui délimite la périphérie de l'ensemble des lasers élementaires, qui est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe et qui forme, avec le réseau de diffraction circulaire central, les moyens de contreréaction de ces Lasers élémentaires. Dans ce cas, de préférence, on forme en outre, sur ladite paroi externe, une couche diélectrique puis une couche métallique qui est prévue pour
augmenter la réf Lectivité de cette paroi externe.
Enfin, selon un quatrième mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention, on forme d'abord, sur le substrat, une couche de confinement puis une couche active puis une couche de guidage dont l'indice de réfraction est inférieur à l'indice de réfraction de la couche active, on forme ensuite, à partir de la couche de guidage, un réseau de diffraction circulaire central et un réseau de diffraction circulaire périphérique qui entoure le réseau de diffraction circulaire central, réseaux dont les axes respectifs sont confondus avec l'axe dudit cerc Le et qui sont espacés l'un de l'autre, on forme ensuite, à partir de la couche active, les rubans des lasers élémentaires de façon que ces rubans entourent le réseau de diffraction circulaire central et soient entourés par le réseau de diffraction circulaire périphérique, ce dernier formant, avec Le réseau de diffraction circulaire central, les moyens de contreréaction des lasers
élémentaires.
La présente invention sera mieux comprise à
la lecture de la description d'exemples de réalisation
donnés ci-après à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 A à 1 H illustrent schématiquement diverses étapes d'un procédé de fabrication d'un premier mode de réalisation particulier du laser de puissance à émission par la surface objet de l'invention, la figure 2 illustre schématiquement et partiellement un laser élémentaire faisant partie du laser de puissance représenté sur la figure 1, la figure 3 montre des courbes de réflectivité relatives au laser élémentaire de la figure 2, les figures 4 A à 4 D illustrent schématiquement diverses étapes d'un procédé de fabrication d'un deuxième mode de réalisation particulier du laser de puissance à émission par la surface objet de l'invention, la figure 5 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation particulier de ce laser de puissance à émission par la surface, et la figure 6 est une vue schématique d'un quatrième mode de réalisation particulier de ce laser
de puissance à émission par la surface.
Les lasers conformes à l'invention peuvent
être des lasers à double hétérostructure.
Cette dernière peut comprendre un empilement de couches en alliage du type Ga Al As 1-x x (pour obtenir une émission de Lumière entre 0,8 micromètre et 0,9 micromètre) ou en alliage de type Ga In As P 1-x x 1-y y (pour obtenir une émission de Lumière entre 1,3 1 1
micromètre et 1,5 micromètre).
Ces couches sont réalisées sur un substrat en Ga As ou en In P, par exemple par l'un des procédés d'épitaxie suivants: épitaxie en phase liquide, épitaxie en phase gazeuse, épitaxie par jet moléculaire,
épitaxie par jet chimique.
On pourrait bien entendu utiliser toute autre technique permettant de réaliser un empilement épitaxial. Bien entendu, Le paramètre x ou les paramètres x et y mentionnés plus haut sont convenablement choisis pour les diverses couches de
façon à obtenir effectivement des hétérostructures.
Chacun des lasers de puissance conformes à l'invention qui sont décrits dans ce qui suit à titre d'exemple, est un ensemble de lasers élémentaires, chacun de ces lasers élémentaires comprenant une cavité
optique en forme de ruban.
L'émission par la surface peut être obtenue par renvoi des faisceaux lumineux engendrés par les lasers élémentaires, dans une direction perpendiculaire au plan défini par les axes des cavités élémentaires, par l'intermédiaire d'un réflecteur conique incliné à 45 par rapport à ce plan ou par l'intermédiaire d'un réseau de diffraction circulaire (DBR), ce réflecteur conique ou ce réseau de diffraction circulaire étant gravé dans la structure semiconductrice commune aux lasers élémentaires et
étant situé en regard des lasers élémentaires.
De plus, les moyens de contre-réaction des lasers élémentaires peuvent être des miroirs qui sont gravés dans la structure semiconductrice commune aux lasers élémentaires et qui délimitent les cavités
optiques de ces lasers élémentaires.
Ceci est Le cas dans Le Laser conforme à L'invention qui est décrit en faisant référence aux figures 1 A à 1 H. Dans d'autres Lasers conformes à l'invention, la contre-réaction simultanée des Lasers élémentaires est obtenue, d'une part, par un réseau de diffraction circulaire central qui est gravé au centre de La structure semiconductrice commune aux Lasers élémentaires et qui a également pour fonction La déflexion, perpendiculairement à La surface, de La Lumière engendrée par ces Lasers élémentaires, et d'autre part, par une face-miroir qui est gravée sur Le pourtour de ladite structure semiconductrice, ce qui est le cas pour Le Laser conforme à L'invention qui est décrit en faisant référence aux figures 4 A à 4 D, ou par un réseau de diffraction circulaire périphérique qui est formé sur Le pourtour de cette structure semiconductrice et qui a Le même axe que le réseau de diffraction circulaire central, ce qui est Le cas dans Le Laser conforme à l'invention qui est décrit en faisant référence à la
figure 5.
Dans Le document ( 10) sont calculées les réf Lectivités et Les conditions de résonance d'une structure DFB qui utilise un réseau de diffraction circulaire.
On se reportera également au document ( 11).
Les différents Lasers conformes à L'invention dont l'obtention est expliquée par la suite, peuvent être des lasers à double hétérostructure de type Ga As/Ga Al As ou de type In P/In Ga As P ou encore de type Ga As/In Ga As P, ou de tout autre matériau semiconducteur
susceptible d'effet laser.
On va maintenant décrire un procédé permettant d'obtenir un laser conforme à l'invention, en faisant référence aux figures 1 A à 1 H. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on commence par réaliser une double hétérostructure 2 (figure 1 A) en déposant successivement, par épitaxie en phase liquide ou par épitaxie en phase vapeur ou encore par épitaxie par jet moléculaire, sur un substrat 4 en + In P dopé N: une première couche de confinement 6 en In P dopé n, une couche active 8 en In Ga As Pnon intentionnellement dopé, et une couche de protection 10 en In P dopé p. On réalise ensuite le réseau de rubans du
laser selon une architecture radiale.
Ces rubans peuvent être: de type enterré en vue d'obtenir une structure BH (pour "Buried Heterostructure") ou une structure BRS (pour "Buried Ridge Stripe") par exemple,
ou de type "Ridge".
L'exemple décrit en faisant référence aux
figures 1 A à 1 H concerne une structure BRS.
La technique de gravure par voie chimique humide, communément utilisée pour des structures lasers orientées selon les directions cristallographiques e < 110 > ou < 110 > ne peut être utilisée, dans le cas présent, pour des structures orientées selon des directions intermédiaires, à cause de la dépendance du profil de gravure avec la direction et à cause des difficultés de clivage du matériau selon les directions intermédiaires. C'est pourquoi, afin de fabriquer les rubans avec une architecture radiale, on utilise un procédé de gravure par voie sèche, par exemple: une gravure par faisceau d'ions (ou IBE, pour "Ion Beam Etching") ou une gravure par faisceau d'ions réactifs (ou RIBE, pour "Reactive Ion Beam Etching") ou encore une gravure ionique réactive (ou
RIE, pour "Reactive Ion Etching").
De tels procédés de gravure sèche, qui conduisent à des gravures ne dépendant pas de l'orientation, sont des procédés adaptés à la réalisation de lasers conformes à la présente invention, non seulement en ce qui concerne le réseau de rubans de tels lasers mais encore en ce qui concerne les faces- miroirs, les réseaux circulaires de diffraction ou le déflecteur que peuvent comporter ces lasers. Dans l'exemple décrit en faisant référence aux figures 1 A à 1 H, on procède de la façon suivante pour réaliser les rubans enterrés selon une
architecture radiale.
On réalise un masquage de l'hétérostructure obtenue 2, au moyen d'une résine photosensible, de façon à former, sur la couche de protection 10, un
motif 12 de cette résine.
Ce motif de résine 12 comprend une pluralité de segments rectilignes 14 qui ont une extrémité en commun. L'axe du laser de puissance, dont on explique la fabrication, est perpendiculaire à la surface de la couche 10 et passe par l'extrémité commune à ces segments. On comprend que l'on va pouvoir ainsi former un ruban, à partir de La couche active 8, en-dessous de
chaque segment 14.
Le nombre de rubans formés est égal au nombre
de segments 14 du motif 12.
Après avoir formé ce motif 12, on réalise une gravure sèche, par exemple de type RIBE, de l'hétérostructure 2 ainsi masquée, jusqu'à la première
couche de confinement 6.
On obtient alors un réseau de rubans actifs 16 (figure l B) à partir de la couche active 8 ainsi gravée. Cette gravure est réalisée dans un bâti équipé d'une source d'ions de type Kaufman ou d'une source d'ions cyclotronique, ou source ECR (pour "Electron Cyclotronic Resonance"),
ou d'une source RF.
En tant que gaz de gravure, on utilise par exemple un mélange d'argon, d'hydrogène et de méthane, ce mélange permettant de graver In P, Ga As et des
composés de ces derniers.
On sait que tout procédé de gravure par voie sèche est caractérisé par la création, dans le matériau gravé, de défauts induits par le faisceau ionique accéléré et que l'épaisseur de matériau perturbé est
proportionnelle à l'énergie de ce faisceau.
C'est pourquoi, après la gravure de l'hétérostructure 2, on réalise une attaque chimique légère, c'est-à-dire de courte durée (de l'ordre de 5 secondes), de la structure ainsi gravée, dans une solution non sélective dont les proportions en volume sont: i Br( 1)H Br( 17)H O ( 35)I( 1):H 0 ( 2), à 20 C.
2 2
On effectue ensuite un contrôle de la photoluminescence des rubans obtenus pour s'assurer de
la bonne qualité de la gravure.
On enlève ensuite le masque 12 de résine.
L'enlèvement de ce masque pose un problème.
En effet, l'utilisation d'un gaz réactif à base d'un hydrocarbure, comme par exemple le méthane, permet de graver un matériau semiconducteur tel que In P. En contre partie, lors de la gravure, un dépôt de polymère se produit sur tout matériau autre que In P ou les dérivés de celui-ci, notamment sur le masque de résine, ce qui rend ce masque difficile à enlever avec des solvants usuels comme l'acétone par
exemple.
L'utilisation d'un plasma d'oxygène pour l'enlèvement permet de résoudre ce problème mais, malheureusement, une perte de photoluminescence de In P et du composé quaternaire In Ga As P à été constatée chaque fois qu'un tel procédé d'enlèvement de la résine
a été utilisé.
Pour remédier à cet inconvénient et enlever de façon simple le masque de résine 12, sans endommager la surface de l'hétérostructure gravée, on utilise, dans l'exemple décrit, une solution d'acide ftuorhydrique dans un bac à ultrasons et ce, pendant
deux minutes.
On procède ensuite à un nettoyage, à l'aide de techniques classiques, de la surface de
l'hétérostructure gravée.
Pour ce faire, on réalise d'abord un nettoyage à chaud de cette surface, successivement dans le trichloréthylène, l'acétone et l'isopropanol et ce, pendant deux minutes pour chacun de ces produits, puis on réalise une légère gravure (pendant une minute) de cette surface dans de l'acide sulfurique et l'on fait suivre cette gravure d'une désoxydation dans de l'acide
fluorhydrique pendant 30 secondes.
On réalise ensuite un deuxième cycle d'épitaxie, appelé "reprise d'épitaxie", par exemple par une technique de dépôt en phase vapeur aux organométalliques (ou MOCVD, pour "Metal Organic Chemical Vapour Deposition") pour faire croître sur la structure gravée: une deuxième couche de confinement 18 en
18 -3
In P dopé p (par exemple à 2 x 10 cm -par des atomes de zinc), ce qui enterre les rubans actifs, puis une couche de contact 20 en In Ga As dopé p sur cette deuxième couche de confinement 18
(figure 1 C).
Le dopage de la couche de contact 20 est par
19 -3
exemple réalisé avec des atomes de zinc à x 10 cm Ensuite, on amincit la semelle du substrat 4 puis on métallise les côtés "p" et "n" de la structure obtenue: on dépose sur la couche de contact 20 une couche de platine 22 puis, sur cette dernière, une couche d'or 24, après un recuit à 450 C pendant 2 mn, et on dépose, sur la face "arrière" du substrat aminci 4 (face qui est opposée à celle qui porte la première couche de confinement 6) une couche de titane 26 puis, sur cette dernière, une couche d'or 28. On forme ensuite, sur la surface de la structure formée (c'est-à- dire sur la couche d'or 24 déposée sur la couche de platine 22) un masque 30 de résine photosensible, ou un masque tricouche (figure 1 D), qui comporte les motifs suivants: un disque 32 de faible diamètre, qui correspond au réflecteur conique formé par la suite et dont l'axe X est perpendiculaire à la surface de la structure sur laquelle on forme le masque 30 et passe par L'extrémité commune aux rubans- lasers 16 antérieurement formés, et une couronne 34 dont L'axe est L'axe X de ce disque 32, et qui est délimitée par un cercle intérieur et par un cercle extérieur dont les projections respectives, sur Le plan des rubans-lasers
16, parallèlement à l'axe X, rencontrent ces rubans-
lasers. Le cercle intérieur et le cercle extérieur correspondent respectivement à la face-miroir interne et à La face- miroir externe du laser de puissance,
faces dont on va maintenant expliquer L'obtention.
Après avoir formé Le masque 30, on grave jusqu'au substrat 4 et à travers ce masque 30: La couche d'or 24, la couche de platine 22 sous- jacente et les couches semiconductrices qui se
trouvent en-dessous de cette couche de platine 22.
Pour ce faire, on met en oeuvre la technique IBE, avec un gaz neutre tel que l'argon, ou la technique RIBE, sur un porte-échantillon rotatif (nonreprésenté) sur lequel on place bien entendu le substrat sur lequel est formé, par épitaxie, la double hétérostructure, cette dernière portant le masque 30, et l'on oriente ce porte- échantillon de façon que le faisceau d'ions intervenant dans la technique utilisée fasse un angle d'incidence permettant l'obtention de faces gravées "verticales" (c'est-à-dire parallèles à l'axe X de la structure) et homogènes sur tout
l'échantillon gravé.
On obtient ainsi une structure comportant (figure 1 E): une partie centrale 36 qui épouse la forme d'un cylindre de révolution autour de l'axe X, et une partie 38 de forme torique, à section rectangulaire, dont l'axe est également l'axe X et qui est délimitée par une face 40 "horizontale" (perpendiculaire à l'axe X), une face cylindrique interne 42 (parallèle à l'axe X) et une face
cylindrique externe 44 (parallèle à l'axe X).
On enlève ensuite le masque 30 comportant le
disque 32 et la couronne 34.
Ensuite (figure 1 F), on forme, sur les motifs que l'on vient de graver, un autre masque 46 de résine photosensible, ou un autre masque tricouche, cet autre masque 46 comportant: un motif 48 en forme de disque dont l'axe est l'axe X et qui recouvre partiellement la face supérieure de ladite partie centrale 36 obtenue par la gravure précédente, et un motif 50 qui recouvre ladite face "horizontale" 40 en forme de couronne, ladite face interne 42 et ladite face externe 44 obtenues par cette gravure précédente, comme on le voit sur la figure 1 F. On réalise ensuite une gravure de la structure ainsi masquée, par la technique IBE ou par la technique RIBE, suivant un angle d'incidence de faisceau ionique permettant de transformer la partie centrale cylindrique 36 en une partie 52 (figure 1 G) sensiblement en forme de cône de révolution dont le demiangle au sommet est égal à 45 (et qui fait donc également -vu en coupe un angle égal à 45 avec Le
plan des rubans-lasers 16).
Bien entendu, ceci est réalisé en faisant tourner la structure sur le porte-échantillon rotatif (non représenté), afin d'obtenir la partie 52
sensiblement en forme de cône.
On notera que La fabrication simultanée d'une face "verticale" et d'une autre face inclinée comme cela est expliqué dans le document ( 12) n'est pas possible dans l'exemple que l'on est en train de décrire, étant donné que la symétrie de révolution (autour de L'axe X) du composant à graver impose que celui-ci soit placé sur un porte- échantillon tournant
autour de son axe pendant la gravure.
Après avoir obtenu la partie 52 sensiblement
en forme de cône, on enlève le masque de résine 46.
Pour réaliser lesdites faces interne 42 et externe 44 ainsi que la partie 52 sensiblement en forme de cône, on peut utiliser, au lieu de deux gravures successives qui nécessitent, comme on vient de le voir, deux masquages successifs, la technique de gravure par faisceau ionique focalisé (ou FIBE, pour "Focused Ion
Beam Etching").
Cette technique FIBE a l'avantage de ne pas
nécessiter de masquage.
De plus, avec cette technique FIBE, on obtient simultanément: La partie 52 sensiblement en forme de cône qui correspond au réflecteur du laser de puissance que l'on est en train de réaliser, et la face interne 42 et la face externe 44 qui correspondent aux miroirs de contre-réaction des lasers élémentaires (respectivement associés aux rubans 16). De manière précise, lorsqu'on utilise cette technique FIBE: on grave d'abord la partie 52 sensiblement en forme de c 8 ne et, simultanément, la face interne 42, et on grave ensuite la face externe 44, en faisant tourner le porte-échantillon autour de son axe (parallèle à l'axe X), le porte-échantillon étant orienté de façon que cet axe fasse un angle de 45 avec
l-x du faisceau ionique.
Dans le cas o l'on utilise la technique FIBE, on peut bien entendu inverser l'ordre des opérations: on forme d'abord la face externe 44 et on forme ensuite, simultanément, la partie
52 sensiblement en forme de cône et la face interne 42.
On achève ensuite la formation du laser.
Pour ce faire, on dépose une couche diélectrique 54 puis une couche métallique 56 sur la face externe 44 (électriquement isolée de la couche
d'or 24 grâce à la couche diélectrique 54).
Après quoi, on dépose également une couche diélectrique 58 puis une couche métallique 60 sur la
paroi de la partie 52 sensiblement en forme de cône.
On peut procéder dans l'ordre inverse en déposant: la couche diélectrique 58 puis la couche métallique 60 sur la paroi de la partie 52 sensiblement en forme de cône puis la couche diélectrique 54 et ensuite la
couche métallique 56 sur la face externe 44.
La métallisation de cette face externe 44 permet d'en augmenter la réflectivité et d'améliorer ainsi les moyens de contre-réaction des lasers élémentaires. La métallisation de la paroi de la partie 52 sensiblement en forme de cône permet: d'augmenter la réflectivité de cette paroi (qui forme le réflecteur du laser), et également de diminuer les effets d'échauffement thermique qui se produisent lorsque ce laser fonctionne. Les couches diélectriques 54 et 58 peuvent être: des couches de silice ou
des couches de nitrure de silicium.
Les couches métalliques 56 et 60 peuvent être: des couches d'or ou
des couches d'aluminium.
De plus, l'épaisseur des couches diélectriques 54 et 58 est choisie égale à e, avec: e = L/( 4 N) o L est la longueur d'onde d'émission du laser de puissance formé, et N est l'indice de réfraction du matériau des rubans 16 des lasers élémentaires que comporte ce laser. Les dépôts des couches diélectriques 54 et 58 et des couches métalliques 56 et 60 peuvent être réalisés par pulvérisation par canon à électrons, par
exemple.
On voit sur la figure 1 H que le laser de puissance obtenu comprend un ensemble de lasers élémentaires à rubans, ces rubans étant adjacents et disposés autour de l'axe X, dans un plan perpendiculaire à cet axe X. Cet ensemble de lasers est délimité par une face interne, parallèle à l'axe X, et par une face externe, parallèle à cet axe X. Dans chacun des lasers élémentaires, la contre-réaction est obtenue par une cavité résonnante, les cavités résonnantes étant délimitées par lesdites
faces interne et externe (qui sont parallèles).
Les faisceaux lasers tels que les faisceaux 62 et 64, qui sont simultanément émis par Les Lasers élémentaires, sont réfléchis vers La surface du Laser de puissance, suivant une direction perpendiculaire au plan des rubans, grâce au réflecteur conique 66 qui a été gravé au centre du laser et vers lequel convergent tous les faisceaux lumineux engendrés par les lasers élémentaires (lorsqu'une tension électrique convenable est appliquée entre les électrodes que constituent les
couches d'or 24 et 28).
Le laser de puissance émet ainsi un faisceau circulaire, sensiblement monolobe, qui est constitué par la réunion des différents faisceaux lumineux
réfléchis par le réflecteur 66.
On notera que le choix du nombre de rubans dépend, entre autres, de la puissance lumineuse totale
que l'on souhaite engendrer.
La figure 2 illustre schématiquement, en vue de dessus, l'un des Lasers élémentaires, qui porte La
référence 68.
Ce laser élémentaire est délimité par une
face-miroir externe 70 et une face-miroir interne 72.
Comme on l'a vu, la réunion des faces-miroirs externes des divers lasers élémentaires constitue Ladite face externe du laser de puissance et la réunion des faces-miroirs internes constitue ladite face
interne de ce laser.
Aucune de ces faces-miroirs n'est plane.
Chaque face-miroir interne est courbée vers l'intérieur du laser élémentaire correspondant tandis que chaque face-miroir externe est courbée vers
l'extérieur de ce laser élémentaire.
Les caractéristiques de chaque laser élémentaire, en particulier le courant de seuil et le rendement optique, dépendent essentiellement du rayon de courbure rn de la face-miroir externe et du rayon de courbure r 2 de la face-miroir interne de ce laser élémentaire. On peut étudier l'influence du profil des faces-miroirs sur le courant de seuil du laser élémentaire. On désigne: par R 1, la réflectivité de la face-miroir de rayon de courbure rl, par R 2 la réflectivité de la face-miroir de rayon de courbure r 2 et par RO, la réflectivité d'une face-miroir
qui serait plane.
On peut écrire: Ri/RO = Ai + Bi (i= 1 ou 2) avec Ai = u O(x) cos( 2 bi(x))dx)2 -oe
2 2
Bi = u O(x) sin( 2 bi(x))dx) -1/4 /w)2 u O(x) = (pi w) exp(-0,5 (x/w) 2
2 2 1/2
fi(x) = ri( 1-( 1-(x /ri))1/2) Dans les formules ci-dessus: u O(x) est la distribution du mode fondamental, supposée gaussienne, b est la constante de propagation du mode, w est la largeur à mi-hauteur du faisceau lumineux issu du laser élémentaire ("spot size"), et pi représente le nombre bien connu valant
approximativement 3,14.
Sur la figure 2, L'axe z est l'axe de propagation de la lumière du laser élémentaire 68 et l'axe x est perpendiculaire à L'axe z et situé dans le
plan des rubans des lasers élémentaires.
Sur la figure 3, on a tracé les variations du rapport R 1/RO (courbe I) et les variations du rapport R 2/RO (courbe II) en fonction du rayon de courbure correspondant (rl ou r 2). On a considéré un laser élémentaire dont la
largeur LA (voir figure 2) est égale à 2 micromètres.
On constate que la réflectivité R 1 est supérieure à celle de la face-miroir plane, devient maximale lorsque le rayon de courbure rl tend vers O et diminue en tendant vers RO lorsque le rayon de courbure
rl tend vers l'infini.
La plage de variation de la réflectivité R 1 reste cependant suffisamment faible (de l'ordre de 3 à 4 %), pour n'entraîner qu'une faible variation des pertes par la face-miroir correspondante -1
(quelques cm) et donc du courant de seuil.
Un comportement strictement inverse est observé pour la réflectivité R 2, qui est inférieure à RO et qui devient minimale lorsque le rayon de courbure r 2 tend vers O. On constate donc que la face-miroir externe du laser élémentaire, de profil convexe, a une réflectivité R 1 supérieure à RO et que la face-miroir interne, de profil concave, a une réflectivité R 2
inférieure à RO.
Pour des longueurs classiques de lasers élémentaires (de l'ordre de 300 micromètres), r 2 est supérieur à rl, R 2 est beaucoup plus proche de RO que ne l'est R 1 et la réflectivité équivalente Req des deux
faces-miroirs est faiblement inférieur à RO.
A titre d'exemple, lorsque rl est égal à 25 micromètres et r 2 est égal à 325 micromètres, l'écart
relatif entre R 2 et R 1 est de l'ordre de 2 %.
* Les figures 4 A à 4 D illustrent schématiquement diverses étapes d'un procédé permettant d'obtenir un deuxième mode de réalisation particulier
du laser objet de l'invention.
Comme on le voit sur la figure 4 A, on part d'une demi-double hétérostructure 74 que l'on fabrique en déposant successivement par épitaxie sur un substrat + 76 en In P dopé N: une première couche de confinement 78 en In P dopé n, une couche active 80 en: In Ga As I p xl 1 l -xl 1-yl Pyl une couche de guidage 82 en: In Ga As _y Py x 2 1-x 2 1-y 2 Py 2 Les valeurs x 2 et y 2 sont choisies, par rapport aux valeurs xl et yl, de façon que l'indice de réfraction de la couche de guidage 82 soit inférieur à
L'indice de réfraction de la couche active 80.
On réalise ensuite, dans la couche de guidage 82, un réseau de diffraction circulaire central 84 (figure 4 B), en utilisant une gravure sèche (masquage
électronique ou technique FIBE).
Ensuite, on enlève toute la partie de la couche de guidage 82 qui entoure le réseau de
diffraction circulaire 84 que l'on vient de former.
Pour ce faire, on peut procéder par voie chimique (et il faut alors masquer le réseau de
diffraction circulaire 84 formé).
On fait ainsi apparaître la couche active 80
autour du réseau de diffraction circulaire 84.
On forme ensuite Les rubans-lasers 86 (figure
354 C) par gravure sèche de cette couche active 8.
4 C) par gravure sèche de cette couche active 80.
On obtient ainsi un ensemble de rubans 86 en forme de segments issus d'un disque 88 de couche active, qui est situé sous le réseau de diffraction
circulaire formé 84.
L'axe de ce disque est l'axe X du Laser que
L'on est en train de former.
Tous les rubans 86 sont situés sur des droites qui se rencontrent sur cet axe X. De préférence, les rubans 86 sont réalisés de façon qu'aucun d'entre eux ne soit dans le prolongement d'un autre ruban et à cet effet on peut
utiliser un nombre impair de rubans.
Après avoir formé les rubans, on fait une reprise d'épitaxie en déposant sur toute la surface de La structure obtenue une couche 90 de In P dopé p et, sur cette dernière, une couche de contact 92 en In Ga As
dopé pi.
On fait ensuite réapparaître le réseau de diffraction circulaire 84 par une technique de gravure par voie chimique en solution ou par une technique de gravure sèche de La couche 90 en In P dopé p et de la
couche de contact 92.
Ensuite, on grave les couches semiconductrices jusqu'au substrat 76 par voie sèche (figure 4 D) de façon à former, autour du réseau 84, une structure 94 de forme torique dont l'axe est l'axe X du réseau 84 et qui est délimitée extérieurement par une face externe 96 "verticale" c'est-à-dire parallèle à cet axe X. Cette face externe 96 formera, comme on le verra par La suite, la face-miroir externe des lasers élémentaires du laser que l'on est en train de fabriquer, assurant ainsi, avec le réseau de diffraction circulaire 84, la contre-réaction de ces
lasers élémentaires.
Dans chaque laser élémentaire, la contre-
réaction est donc obtenue par une partie de cette face-
miroir et par une partie du réseau 84.
Bien entendu, la gravure conduisant à la face externe 96 est réalisée de façon que cette face externe 96 rencontre tout les rubans- lasers 86 que l'on a
préalablement formés.
Ensuite, on dépose, comme on l'a déjà indiqué plus haut, une couche diélectrique 98 puis une couche
métallique 100 sur cette face externe 96.
On procède ensuite de la façon suivante on amincit la semelle du substrat, on dépose, sur La face supérieure 102 en forme de couronne de la structure torique 94 précédemment formée, une couche de platine 104 puis une couche d'or 106 et on dépose aussi sur la face inférieure du substrat 76 (face opposée à celle qui porte la structure torique 94) une couche 108 de titane puis une
couche d'or 110.
Le dépôt des couches 104 et 106 est fait de telle manière que ces couches 104 et 106 ne soient pas
en contact avec la couche métallique 100.
On obtient ainsi un laser de puissance conforme à l'invention que L'on voit sur la figure 4 D. Le faisceau lumineux 112, qui est produit par un tel laser, est circulaire et constitué par La superposition des faisceaux lumineux issus des divers
Lasers élémentaires.
Ces faisceaux sont envoyés parallèlement à l'axe X par le réseau de diffraction circulaire 84 qui participe non seulement à la contreréaction dans les lasers élémentaires mais encore au renvoi du faisceau lumineux 112 parallèlement à L'axe X. Un autre laser conforme à l'invention est
schématiquement représenté sur la figure 5.
Il utilise encore un réseau de diffraction circulaire central 84 dont l'axe est l'axe X de cet autre laser, pour Le renvoi parallèlement à cet axe X, du faisceau lumineux engendré par cet autre laser et pour la contre-réaction des lasers élémentaires que
comporte cet autre laser.
Dans Le cas de la figure 5, La contre-
réaction est en outre obtenue grâce à un réseau de diffraction circulaire périphérique 114 en forme de couronne, dont l'axe est L'axe X du réseau de
diffraction circulaire central 84.
Ainsi on n'utilise plus, pour La contre-
réaction, une face-miroir "verticale" périphérique comme cela se faisait dans le cas du laser de la figure 4 D. Pour fabriquer le laser représenté sur la figure 5, on utilise un procédé qui est proche du procédé décrit en faisant référence aux figures 4 A à
4 D.
On part de la même demi-double
hétérostructure 74.
On réa Lise ensuite, dans la couche de guidage, Le réseau de diffraction circulaire central 84, en forme de disque d'axe X, ainsi que le réseau de diffraction circulaire périphérique 114, en forme de
couronne, ces réseaux étant coaxiaux.
On enlève ensuite Le reste de La couche de
guidage 82 (en dehors de ces réseaux 84 et 114).
On réalise les rubans 86 par gravure sèche de La couche active 80, d'o un reste de couche active composé d'un disque centra L 88, d'une couronne périphérique 116 et des rubans 86 qui relient le disque 88 à la couronne 116 et qui sont situés sur des droites passant par L'axe X. Comme précédemment, il est préférable qu'aucun de ces rubans ne soit aligné avec un autre ruban. On effectue ensuite La reprise d'épitaxie puis on dégage les deux réseaux 84 et 116. Enfin, on amincit la semelle du substrat 76, on dépose sur la face supérieure, en forme de couronne, de la structure torique obtenue, une couche de platine 104 puis une couche d'or 106 et L'on dépose sur la face "inférieure" du substrat une couche de titane 108 puis
une couche d'or 110.
Sur la figure 6, on a représenté schématiquement un autre laser de puissance conforme à l'invention. Dans le laser de la figure 6, La réflexion parallèlement à l'axe X est assurée grâce à un réflecteur sensiblement en forme de cône d'axe X, dont
le demi-angle au sommet vaut 450.
La contre-réaction est assurée: par une face-miroir interne 118 et par un réseau de diffraction circulaire 114
en forme de couronne, situé à la périphérie du laser.
Dans ce laser, chacun des rubans des lasers élémentaires peut être aligné avec un autre ruban, comme c'était le cas sur la figure 1 H. Pour réaliser Le laser de la figure 6, on procède de la façon suivante: on part de la demi-double hétérostructure 74, on fabrique le réseau de diffraction circulaire périphérique 114 en forme de couronne, on enlève la partie de la couche de guidage qui est entourée par ce réseau 114, on fabrique les rubans 120 des lasers élémentaires de façon qu'ils se rencontrent tous sur l'axe X du laser que l'on est en train de former et qu'ils partent radialement de cet axe X pour aboutir au reste 116 de la couche active, en forme de couronne, situé sous le réseau de diffraction circulaire périphérique 114, on effectue la reprise d'épitaxie sur toute la surface de la structure obtenue, on réalise la face-miroir interne 118 en forme de cylindre de révolution autour de l'axe X, on réalise une partie 122 sensiblement en forme de cône d'axe X et de demi-angle au sommet égal à , en regard des rubans 120, on dépose sur cette partie 122 une couche diélectrique puis une couche métallique, d'o le réflecteur sensiblement en forme de cône, et on fait réapparaître le réseau de diffraction circulaire périphérique 114 en éliminant les couches situées au-dessus de lui par gravure sèche, ce qui fait apparaître une structure 124 sensiblement torique autour de l'axe X, cette structure entourant le réflecteur et étant entourée par le réseau 114 et étant ainsi délimitée par la paroi 118 et par une paroi externe 126, on amincit la semelle du substrat 76, on dépose une couche de platine 98 puis une couche d'or 100 sur la face supérieure 127, en forme de couronne, de la structure 124 qui entoure le réflecteur et qui est entourée par le réseau de diffraction circulaire périphérique 114, on dépose sur la face inférieure du substrat 76 une couche de titane 108 puis une couche
d'or 110.
Les documents dont il est question dans la
présente description sont les suivants:
( 1) Microcavity Ga Al As/Ga As surface-emitting laser with I = 6 m A,K IGA, S KINOSHITA, F KOYAMA, th Electronics Letters, 29 janvier 1987, vol 23, n O 3, p 134 à 136. ( 2) Grating coupled surface emitters, D F Welch, R. Parke, A Hardy, R Waarts, W Streifer et D R. Scifres, présenté à IOOC 89, KOBE, Japon, papier n
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US-A-4865684.
Claims (13)
1 Laser de puissance à émission par la surface, ce Laser comprenant, sur un substrat semiconducteur ( 4, 76), une pluralité de lasers semiconducteurs élémentaires à ruban ( 68), et des moyens ( 66, 84, 122) de renvoi, suivant une direction perpendiculaire au substrat, de la lumière engendrée par chacun des lasers élémentaires
( 68),
ce laser de puissance étant caractérisé par le fait que les rubans ( 16, 86, 120) des lasers élémentaires ( 68) sont disposés suivant des rayons d'un cercle dont l'axe (X) est parallèle à cette direction et en ce que les moyens de renvoi ( 66, 84, 122) sont prévus pour renvoyer, suivant cet axe (X), la lumière engendrée par
chacun des lasers élémentaires ( 68).
2 Laser de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renvoi comprennent un réflecteur ( 66) sensiblement en forme de cône de révolution dont le demi-angle au sommet vaut et dont l'axe est confondu avec l'axe (X) dudit cercle et en ce que les extrémités des rubans ( 16), qui sont situées du côté de cet axe (X), sont en regard du
réflecteur ( 66).
3 Laser de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble des lasers élémentaires ( 68) est délimité par une paroi interne ( 42) et par une paroi externe ( 44) qui sont sensiblement cylindriques de révolution autour dudit axe (X), en ce que la paroi interne ( 42) entoure le réflecteur ( 66) et en ce que chacun des lasers élémentaires ( 68) a des moyens de contre- réaction qui comprennent une partie de la paroi interne ( 42) et une
partie de la paroi externe ( 44).
4 Laser de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble des lasers élémentaires ( 68) est délimité par une paroi interne ( 118) et par une paroi externe ( 126), en ce que la paroi interne ( 118) est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe (X) et entoure le réflecteur ( 122), en ce que le laser de puissance comprend en outre un réseau de diffraction circulaire périphérique dont l'axe est l'axe (X) dudit cercle, qui entoure la paroi externe ( 126) et sous lequel se rejoignent les rubans ( 120) des lasers élémentaires ( 68), et en ce que chacun de ces lasers élémentaires ( 68) a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie de la paroi interne ( 118) et une partie du
réseau de diffraction circulaire périphérique ( 114).
Laser de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renvoi comprennent un réseau de diffraction circulaire central ( 84) dont l'axe est confondu avec l'axe (X) dudit cercle et sous lequel se rejoignent les rubans ( 86) des
lasers élémentaires ( 68).
6 Laser de puissance selon la revendication , caractérisé en ce que l'ensemble des lasers élémentaires ( 68) est délimité par une paroi interne et par une paroi externe ( 96), en ce que la paroi interne entoure le réseau de diffraction circulaire central ( 84), en ce que la paroi externe ( 96) est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe (X) et en ce que chacun des lasers élémentaires ( 68) a des moyens de contre-réaction qui comprennent une partie du réseau de diffraction circulaire central ( 84) et une partie de la
paroi externe ( 96).
7 Laser de puissance selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble des lasers élémentaires ( 68) est délimité par une paroi interne et par une paroi externe, en ce que Le laser de puissance comprend en outre un réseau de diffraction circulaire périphérique ( 114) dont l'axe est l'axe (X) dudit cercle, qui entoure la paroi externe et sous lequel se rejoignent les rubans ( 86) des lasers élémentaires ( 68), en ce que la paroi interne entoure le réseau de diffraction circulaire central ( 84) et en ce que chacun
des -lasers élémentaires ( 68) a des moyens de contre-
réaction qui comprennent une partie du réseau de diffraction circulaire central ( 84) et une partie du
réseau de diffraction circulaire périphérique ( 114).
8 Laser de puissance selon l'une quelconque
des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'aucun
ruban ( 86) de laser élémentaire ( 68) n'est aligné avec
un autre ruban de laser élémentaire.
9 Laser de puissance selon l'une quelconque
des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les
lasers élémentaires ( 68) sont des lasers
semiconducteurs à double hétérostructure.
Procédé de fabrication d'un Laser à émission par La surface, procédé dans lequel on forme, sur un substrat semiconducteur ( 4, 76): une pluralité de lasers semiconducteurs élémentaires à ruban ( 68), et des moyens ( 66, 84, 122) de renvoi, suivant une direction perpendiculaire au substrat, de la lumière engendrée par chacun des lasers élémentaires
( 68),
3 O ce procédé étant caractérisé par le fait qu'on forme les rubans ( 16, 86, 120) des lasers éLémentaires ( 68) par une technique de gravure sèche, suivant des rayons d'un cercle dont l'axe (X) est parallèle à cette direction, et en ce qu'on forme les moyens de renvoi ( 66, 84, 122) de façon qu'ils soient capables d'envoyer, suivant cet axe (X), la lumière engendrée
par chacun des Lasers élémentaires ( 68).
11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on forme d'abord les rubans ( 16) des lasers élémentaires ( 68) puis, par une technique de gravure sèche, des parois interne ( 42) et externe ( 44) qui sont sensiblement cylindriques de révolution autour dudit 0 axe (X), qui délimitent l'ensemble des lasers
élémentaires ( 68) et qui forment les moyens de contre-
réaction de ces lasers élémentaires, puis, également par une technique de gravure sèche, un réflecteur ( 66) sensiblement en forme de cône de révolution dont le demi-angle au sommet vaut , qui constitue les moyens de renvoi, dont l'axe est confondu avec l'axe (X) dudit cercle et qui est entouré
par la paroi interne ( 42).
12 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que on forme d'abord les rubans ( 16) des lasers élémentaires ( 68) puis, par une technique de gravure par faisceau d'ions focalisé, on forme d'une part une paroi interne ( 42) et un réflecteur ( 66) au cours d'une étape et d'autre part une paroi externe ( 44) au cours d'une autre étape, ces parois interne ( 42) et externe ( 44) étant sensiblement cylindriques de révolution autour dudit axe (X), délimitant l'ensemble des lasers
élémentaires ( 68) et formant les moyens de contre-
réaction de ces lasers élémentaires ( 68), le réflecteur ( 66) étant sensiblement en forme de cône de révolution dont le demi-angle au sommet vaut 45 , constituant les moyens de renvoi, ayant un axe confondu avec l'axe (X) c e et étant entouré par a paroi interne dudit cercle et étant entouré par la paroi interne
( 42).
13 Procédé selon l'une quelconque des
revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'on forme
en outre, respectivement sur le réflecteur ( 66) et sur ladite paroi externe ( 44), des couches diélectriques ( 58, 54) puis des couches métalliques ( 60, 56) qui sont prévues pour augmenter la réflectivité respectivement
de ce réflecteur ( 66) et de cette paroi externe ( 44).
14 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que on forme d'abord, sur le substrat ( 76), une couche de confinement ( 78) puis une couche active ( 80) puis une couche de guidage ( 82) dont l'indice de réfraction est inférieur à l'indice de réfraction de la couche active ( 80), on forme ensuite, à partir de la couche de guidage ( 82), un réseau de diffraction circulaire central ( 84) dont l'axe est confondu avec l'axe (X) dudit cercle, en ce qu'on forme ensuite, à partir de la couche active ( 80), les rubans ( 86) des lasers élémentaires ( 68) de façon que ces rubans ( 86) entourent le réseau de diffraction circulaire central ( 84), et on forme ensuite, par gravure, une paroi externe ( 96) qui délimite la périphérie de l'ensemble des lasers élémentaires ( 68), qui est sensiblement cylindrique de révolution autour dudit axe (X) et qui forme, avec le réseau de diffraction circulaire central ( 84), les moyens de contre-réaction de ces lasers
élémentaires ( 68).
Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'on forme en outre, sur ladite paroi externe, une couche diélectrique ( 98) puis
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