FR2737353A1 - Laser a reflecteur de bragg distribue et a reseau echantillonne, tres largement accordable par variation de phase, et procede d'utilisation de ce laser - Google Patents

Laser a reflecteur de bragg distribue et a reseau echantillonne, tres largement accordable par variation de phase, et procede d'utilisation de ce laser Download PDF

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Abstract

Laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, très largement accordable par variation de phase, et procédé d'utilisation de ce laser. Ce laser comprend une section active (32) et deux sections à réseau échantillonné (34; 36) respectivement placées de part et d'autre de la section active, chaque section à réseau échantillonné comprenant des parties de phase (48, 52) qui alternent avec des parties de réseau (50, 54) et, pour chaque section à réseau échantillonné, des moyens (62, 64, 70, 72) d'injection de courant dans les parties de phase et, indépendamment, dans les parties de réseau. Application aux télécommunications par fibres optiques.

Description

LASER A REFLECTEUR DE BRAGG DISTRIBUE ET A RESEAU
ECHANTILLONNE, TRES LARGEMENT ACCORDABLE PAR VARIATION
DE PHASE, ET PROCEDE D'UTILISATION DE CE LASER
DESCRIPTION
Domaine technique L'invention concerne un laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné ("Sample Grating Distributed Bragg Reflector Laser"), ainsi
qu'un procédé d'utilisation de ce laser.
Il s'agit d'un laser mono-fréquence très
largement accordable.
L'invention s'applique notamment au domaine
des télécommunications par fibres optiques.
Etat de la technique antérieure Diverses structures de lasers ont été proposées et réalisées en vue d'obtenir des lasers mono-fréquences à semiconducteurs accordables en
longueur d'onde.
La structure à réflecteur de Bragg distribué ("Distributed Bragg Reflector") permet une accordabilité discontinue (par sauts) sur une plage de nm. A ce sujet, on consultera le document (1) qui, comme les autres documents cités par la suite, est
mentionné à la fin de la présente description.
Cette structure à réflecteur de Bragg distribué comprend une section active (partie amplificatrice) couplée à une section passive guidante
o le réseau de Bragg, qui permet l'émission mono-
fréquence, est gravé.
L'accordabilité d'un tel laser s'obtient par injection de courant dans la section o se trouve
le réseau de Bragg.
La variation du nombre de porteurs contribue à modifier l'indice de réfraction de cette
section et donc la longueur d'onde de Bragg du laser.
On connaît par les documents (2) et (3) d'autres structures avec des réseaux ou des guides plus complexes et permettant d'obtenir une plus grande accordabilité discontinue (par sauts) sur une plage de
l'ordre de 60 à 100 nm.
On connait en particulier, par les documents (4) et (5), une structure laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné qui permet
un accord discontinu sur environ 60 nm.
Pour toutes ces structures, l'accordabilité en longueur d'onde est fondée sur la variation de l'indice de réfraction par injection de porteurs dans une section guidante qui comprend un réseau plus ou
moins complexe.
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un laser connu à réflecteur
de Bragg distribué et à réseau échantillonné.
Ce laser connu de la figure 1 comprend une première section à réseau échantillonné 2, une deuxième section à réseau échantillonné 4 et une section active
6 disposée entre les sections 2 et 4.
On voit également sur la figure 1 une couche active 8 qui se trouve dans la section active 6 et, de part et d'autre de cette couche active, une couche de guidage 10 située dans la section 2 et une
couche de guidage 12 située dans la section 4.
Le réseau échantillonné 14 de la section 2 est formé sur la couche de guidage 10 et le réseau échantillonné 16 de la section 4 est formé sur la
couche de guidage 12.
La face supérieure du laser porte des couches de contact 18, 20 et 22 respectivement dans les sections 2, 4 et 6, ces couches de contact étant elles- mêmes respectivement surmontées d'électrodes de
commande 24, 26 et 28.
Sur sa face inférieure, le laser de la figure 1 comprend également une électrode 30 comme on
le voit sur la figure 1.
La période du réseau échantillonné de la section 2 est notée Z0 tandis que la période du réseau échantillonné de la section 4 est notée Z1 et cette
période Z1 est différente de la période Z0.
La figure 2 représente les variations de la réflectivité en puissance R du réseau échantillonné 14 de la section 2 en fonction d'un paramètre A3 qui est
exprimé en cm-1 et dont la définition est rappelée ci-
après. La figure 3 représente les variations de la réflectivité en puissance R du réseau échantillonné 16 de la section 4 en fonction de ce paramètre A0 qui est une fonction de la longueur d'onde X. On rappelle que ce paramètre est donné par la formule suivante: A3 = 2X(1/X - 1/ko) dans laquelle ko représente la longueur d'onde de Bragg
du réseau de diffraction considéré (exprimée en cm).
Chacun des graphes des figures 2 et 3 a la forme d'un peigne qui est centré sur la longueur d'onde de Bragg Xo du réseau de diffraction correspondant, puisque A = 0 si X = Xo L'espacement entre les pics de chaque peigne dépend de la période du réseau échantillonné correspondant. Dans le cas de la figure 2, cet espacement ApO vaut:
ApO = Xo2/(2ng. ZO).
Dans le cas de la figure 3 cet espacement Apl vaut:
Apl = ko2/(2ng. Z1).
Dans les deux formules précédentes le
paramètre ng représente l'indice de groupe.
Dans l'exemple de la figure 1 les deux peignes ont des espacements entre pics différents mais
la même longueur d'onde de Bragg.
A injection nulle dans les sections à réseau échantillonné 2 et 4, le laser de la figure 1 fonctionne à la longueur d'onde de Bragg, du fait de la coïncidence, à cette longueur d'onde, du pic central de chacun des peignes, la lumière n'étant pas réfléchie
aux autres longueurs d'onde.
Pour accorder ce laser de la figure 1, il suffit de déplacer l'un des peignes (par injection d'un courant approprié dans la section correspondante, par l'intermédiaire de l'électrode de commande associée à cette section), de façon à obtenir une coïncidence entre deux autres pics des peignes à une autre longueur d'onde. Cette accordabilité est appelée "accordabilité grossière" et ne permet d'obtenir l'accès qu'à un nombre réduit de longueurs d'onde
différentes (7 canaux sur une plage d'accord de 60 nm).
En supposant ZO>Z1, ce qui implique que ApO est inférieur à Apl, on précise que si l'on injecte du courant dans l'électrode de commande correspondant à la section 2, alors le peigne correspondant se déplace bien entendu vers les faibles longueurs d'onde et la coïncidence est obtenue pour des pics situés vers les faibles longueurs d'onde par rapport à Xo. Au contraire, si l'on injecte un courant dans l'électrode de commande de la section 4, le peigne correspondant se déplace encore vers les faibles longueurs d'onde mais la coïncidence est obtenue pour des pics situés vers les grandes longueurs d'onde par
rapport à Xo.
On rappelle que l'électrode 28 de la section active 6 sert à l'injection de courant dans
cette section pour avoir l'effet laser.
Il est possible d'accéder à une accordabilité appelée "accordabilité fine" en déplaçant
de concert les deux peignes des figures 2 et 3.
Dans ce cas, tout au long de l'accord, les
mêmes pics doivent rester en coïncidence.
Il est alors théoriquement possible de couvrir une plage d'accordabilité discontinue du même ordre de grandeur que celle qui est mesurée sur un laser à réflecteur de Bragg distribué soit environ nm. Cette valeur limite est liée à la variation d'indice maximale obtenue par injection de courant dans le matériau constituant la région dans laquelle se
trouve le réseau correspondant.
De ce fait, en couplant les deux effets, il est en principe possible, avec l'accordabilité fine, de couvrir la plage de longueurs d'onde qui sépare deux canaux et qui est obtenue par accordabilité grossière, et donc d'accéder à un grand nombre de longueurs d'onde
sur la plage d'accordabilité de 60 nm.
Les lasers à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné présentent les inconvénients suivants: Un premier inconvénient est l'influence de la variation des pertes par absorption dans les régions contenant les réseaux quand un courant y est injecté
pour changer la longueur d'onde d'émission.
Cette influence conduit à une réduction de l'efficacité des réseaux sous injection et à des variations importantes de puissance optique et du taux de réjection des modes secondaires ("Side Mode
Suppression Ratio").
Un deuxième inconvénient est la complexité des relations liant les courants injectés dans les deux sections à réseau échantillonné pour obtenir
l'accordabilité fine.
Ces relations, qui diffèrent pour chacun des canaux obtenus par accordabilité grossière, ne sont
pas linéaires.
Un troisième inconvénient réside dans le fait que l'accordabilité totale accessible est limitée au mieux par l'accordabilité fine (environ 10 nm) multipliée par le nombre de canaux accessibles par
accord grossier.
En fait, jusqu'à présent, une accordabilité
fine de seulement 3 nm a été mesurée.
A ce sujet, on se reportera au document (5). Exposé de l'invention La présente invention vise un laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné qui est très largement accordable et qui ne présente
aucun des inconvénients ci-dessus.
En particulier, la présente invention permet: - de diminuer fortement les variations de puissance optique et de maintenir le taux de réjection des modes secondaires à une valeur élevée dans toute la plage de longueurs d'onde d'accord du laser, - de simplifier la maîtrise des divers courants nécessaires à l'accord en longueur d'onde de ce laser, et enfin d'atteindre une accordabilité en longueur d'onde supérieure à celle d'un laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné classique et d'avoir accès de façon quasi-continue à toute les
longueurs d'onde dans la plage d'accord du laser.
Le principe de la présente invention réside dans la séparation de l'injection du courant, dans les sections à réseau échantillonné, entre les parties de phase et les parties de réseau qui constituent ces sections. De ce fait, il est possible: - de diminuer l'importance des pertes optiques par absorption sous injection, - de simplifier la maîtrise des courants nécessaires à l'obtention de l'accordabilité fine, d'obtenir une plage d'accordabilité totale très élevée (90 nm), et d'avoir accès de façon quasi-continue à toutes les longueurs d'onde dans cette plage, contrairement à ce qui a été mesuré dans le cas des lasers à réflecteur de Bragg distribué et à réseau
échantillonné classiques.
De façon précise, la présente invention a pour objet un laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, ce laser comprenant une section active et deux sections à réseau échantillonné qui sont respectivement placées de part et d'autre de la section active, chaque section à réseau échantillonné comprenant des parties de phase qui alternent avec des parties de réseau, ce laser étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chaque section à réseau échantillonné, des moyens d'injection de courant dans les parties de phase et, indépendamment, dans les
parties de réseau.
Selon un mode de réalisation préféré du laser objet de l'invention, ces moyens d'injection de courant comprennent deux électrodes séparées l'une de l'autre et respectivement formées en regard de l'ensemble des parties de phase et en regard de l'ensemble des parties de réseau de cette section à
réseau échantillonné.
De préférence, ces électrodes forment des peignes dont les dents sont placées au-dessus de la partie guidante du laser, les dents de l'électrode associée à l'ensemble des parties de phase étant placées au- dessus de ces parties de phase tandis que les dents de l'électrode associée à l'ensemble des parties de réseau sont placées au-dessus de ces parties
de réseau.
La présente invention concerne aussi un procédé d'utilisation du laser objet de l'invention, caractérisé en ce qu'on injecte un courant dans les parties de réseau de l'une au moins des sections à
réseau échantillonné.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier du procédé objet de l'invention on injecte en outre un courant dans les parties de phase de l'une au moins des
sections à réseau échantillonné.
Brève description des dessins
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 faisant référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un laser connu à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné et a déjà été décrite, - les figures 2 et 3 sont des diagrammes de la réflectivité en puissance respectivement pour les deux réseaux échantillonnés du laser de la figure 1 et ont déjà été décrites, - la figure 4 est une vue en perspective schématique partiellement coupée d'un mode de réalisation particulier du laser objet de la présente invention, et - les figures 5A à 5F illustrent schématiquement différentes étapes d'un procédé de
fabrication d'un laser conforme à l'invention.
Exposé détaillé de modes de réalisation particuliers Comme on l'a vu plus haut, le principe de la présente invention repose sur la séparation de l'injection du courant, dans les sections à réseau échantillonné, entre les parties de phase et les parties de réseau qui constituent ces sections, dans un laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné. Ce principe est illustré par la figure 4 qui est une vue en perspective schématique
partiellement coupée d'un laser conforme à l'invention.
Le laser de la figure 4 comprend, de façon connue, une section active 32 et deux sections à réseau échantillonné 34 et 36 qui sont respectivement placées
de part et d'autre de la section active.
On voit sur la figure 4 la couche active 38 du laser de part et d'autre de laquelle on trouve une couche de guidage de lumière 40 dans la section 34 et
une couche de guidage de lumière 42 dans la section 36.
Un réseau échantillonné 44 est formé, dans
la section 34, sur la couche de guidage 40.
Un autre réseau échantillonné 46 est formé,
dans la section 36, sur la couche de guidage 42.
Dans la section à réseau échantillonné 34, on distingue les parties de phase 48 qui sont des zones de cette section sans réseau et les parties de réseau , zones dans lesquelles se trouve le réseau proprement dit et qui alternent avec les parties de
phase 48.
De même, dans la section à réseau échantillonné 36, on distingue les parties de phase 52 qui sont des zones sans réseau et les parties de réseau 54, zones dans lesquelles se trouve le réseau proprement dit et qui alternent avec les parties de
phase 52.
La période du réseau échantillonné de la section 34 (c'est-à-dire la longueur d'un motif du réseau échantillonné de cette section 34) est notée ZO et la période du réseau de la section 36 (c'est-à-dire la longueur d'un motif du réseau échantillonné de cette
section 36) est notée Z1.
On voit également, sur la face supérieure du laser, une électrode 56 de commande de la section active 32, cette électrode étant formée sur une couche
de contact 58.
On voit également sur la face inférieure du
laser une électrode 60.
Conformément à l'invention, dans le laser de la figure 4, les électrodes de commande des sections 34 et 36 sont scindées en deux parties. Plus précisément, la section 34 est pourvue de deux électrodes de commande 62 et 64 séparées l'une
de l'autre.
L'électrode 62 est une électrode de phase qui est formée en regard de l'ensemble des parties de
phase de la section 34.
L'électrode 64 est une électrode de réseau qui est formée en regard de l'ensemble des parties de
réseau de cette section 34.
On voit que chacune des électrodes 62 et 64 présente la forme d'un peigne et que les dents 63 de l'électrode 62 alternent avec les dents 65 de
l'électrode 64 tout en étant séparées de celles-ci.
Les dents 63 de l'électrode 62 se trouvent au-dessus des parties de phase 48 et, plus précisément, au-dessus des parties de la couche de guidage 40 o il
n'y a pas de réseau.
Les dents 65 de l'électrode 64 se trouvent au contraire au-dessus des parties de réseau 50 et, plus précisément, au-dessus des parties de la couche de
guidage 40 o se trouve le réseau proprement dit.
Sur la figure 4, les références 66 et 68 correspondent à des couches de contact qui sont séparées l'une de l'autre et sur lesquelles sont respectivement formées les électrodes 62 et 64 en forme
de peigne.
De la même façon, la section 36 est pourvue de deux électrodes de comande 70 et 72 séparées l'une
de l'autre.
L'électrode 70 est une électrode de phase qui est formée en regard de l'ensemble des parties de
phase de la section 36.
L'électrode 72 est une électrode de réseau qui est formée en regard de l'ensemble des parties de
réseau de cette section 36.
On voit que chacune des électrodes 70 et 72 présente la forme d'un peigne et que les dents 71 de l'électrode 70 alternent avec les dents 73 de
l'électrode 72 tout en étant séparées de celles-ci.
Les dents 71 de l'électrode 70 se trouvent au-dessus des parties de phase 52 et, plus précisément, au-dessus des parties de la couche de
guidage 42 o il n'y a pas de réseau.
Les dents 73 de l'électrode 72 se trouvent au contraire au-dessus des parties de réseau 54 et, plus précisément, au-dessus des parties de la couche de
guidage 42 o se trouve la réseau proprement dit.
Sur la figure 4, les références 74 et 76 correspondent à des couches de contact qui sont séparées l'une de l'autre et sur lesquelles sont respectivement formées les électrodes 70 et 72 en forme
de peigne.
Bien entendu, des zones électriquement isolantes 78 sont formées de part et d'autre des
couches de guidage 40 et 42.
Ces zones 78 sont destinées à limiter à ces couches de guidage les injections de courant que l'on peut effectuer à partir des électrodes 48, 50, 52 et 54. On précise que les deux extrémités de la figure 4 correspondent à des coupes transversales du laser représenté sur cette figure: en réalité les réseaux échantillonnés de ce laser peuvent comprendre un bien plus grand nombre de périodes que ce que l'on voit sur la figure, par exemple une dizaine de périodes chacun. Dans le cas d'un laser conforme à l'invention, comme par exemple celui de la figure 4, il est toujours possible d'accorder grossièrement ce laser en déplaçant l'un des peignes des diagrammes de réflectivité en puissance qui sont respectivement
associés aux sections à réseau échantillonné 34 et 36.
Pour déplacer ce peigne, au lieu d'injecter un courant dans la section à réseau échantillonné correspondante, le courant est maintenant uniquement injecté dans les parties de réseau de cette section à
réseau échantillonné.
La variation des pertes optiques par absorption est directement proportionnelle à la longueur de la section dans laquelle le courant est injecté, ainsi qu'à la variation des porteurs qui sont
directement créés par ce courant.
Dans un réseau échantillonné, la contribution de la partie de phase est prédominante, cette partie de phase ayant par exemple une longueur de pm pour une partie de réseau ayant seulement une
longueur de 3 pm (voir le document (5) par exemple).
Dans ce cas, l'utilisation d'un laser conforme à l'invention, à la place d'un laser classique à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, permet, de par l'injection de courant limitée à une longueur de 3 pinm au lieu de 33 pm, de réduire de 90 % la variation des pertes optiques sous injection de courant et donc de réduire les influences
de ces pertes.
Un laser conforme à l'invention est toujours accordable finement en déplaçant de concert les peignes relatifs aux diagrammes de réflectivité associés aux sections à réseau échantillonné du laser, mais en injectant un courant dans ce laser uniquement dans les parties de réseau de ces sections à réseau échantillonné. Comme dans le cas de l'accordabilité grossière, les mêmes avantages sont observés, et le bénéfice est encore plus important dans ce type d'accordabilité. En effet, dans ce cas de l'accordabilité fine, des courants sont injectés dans les deux sections à réseau échantillonné et donc dans une longueur encore
plus élevée.
Le fait de limiter l'injection du courant aux seules parties de réseau de chacune des sections à réseau échantillonné permet de réduire d'autant plus l'influence des pertes optiques liées à l'injection de courant. Néanmoins, dans cette utilisation d'un laser conforme à l'invention, les autres inconvénients de la structure laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, tels que la complexité du contrôle des courants d'accord, ne sont toujours pas éliminés. Mais l'avantage d'un laser conforme à l'invention réside aussi dans la possibilité d'accorder grossièrement ou finement le laser par injection de courant dans les parties de phase des sections à réseau échantillonné. Dans ce cas, une injection de courant dans les parties phases d'une section à réseau échantillonné contribue à créer une variation d'indice entre ces parties de phase et les parties de réseau de cette section à réseau échantillonné, variation qui conduit à un déphasage AV de l'onde lumineuse se propageant dans
la section à réseau échantillonné.
Ce déphasage correspond directement à un décalage en longueur d'onde du peigne du diagramme de réflectivité correspondant par rapport à la longueur
d'onde de Bragg.
Un déphasage AO( de 2n correspond à un décalage de longueur d'onde égal à l'espacement qui
sépare deux pics du peigne.
Il est aisé de mesurer alors l'intérêt de cette accordabilité par phase: la variation maximale de longueur d'onde accessible par cette méthode ne dépend pas uniquement de la variation maximale d'indice accessible comme dans le cas d'un laser classique à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné. En effet, l'accordabilité maximale s'obtient pour une variation de phase maximale de 2x, variation qui conduit à une accordabilité maximale dépendant directement de la période du réseau échantillonné (Z0 ou Zl sur la figure 4) de la section à réseau échantillonné dans les parties de phase de
laquelle un courant est injecté.
Par exemple, dans le cas de lasers réalisés dans le système de matériaux InP/InGaAsP, la variation maximale d'indice effectif An vaut environ 4 x 10-2 et AX s'exprime par la formule suivante: AD = 27 Lp.An /(A.n) o Lp est longueur de la partie de phase de la période du réseau échantillonné, A est le pas du réseau (et vaut par exemple 0,240 pm) et n est l'indice effectif
(et vaut par exemple 3,25).
Pour obtenir une variation de 2x, Lp doit
être supérieure à n A / An, soit environ 20 nm.
Dans le cas d'une période Z0 de 30 pim,
l'espacement entre pics est alors de 10,8 nm.
Dans le cas d'une période Z0 de 25 pm, il
devient égal à 13 nm.
Il est ainsi possible d'atteindre une accordabilité totale de 91 nm, en additionnant l'accordabilité par phase obtenue sur chacun des 7 canaux atteints grâce à l'accordabilité grossière, elle- même réalisée par injection de courant dans les
parties de réseau des sections à réseau échantillonné.
De plus, l'avantage prépondérant d'un laser conforme à l'invention est d'utiliser la même relation (relation linéaire) entre les courants injectés dans les parties de phase des deux sections à réseau échantillonné, relation qui est nécessaire à l'accord fin par phase du laser entre les canaux obtenus par accord grossier, quel que soit le canal grossier sélectionné. Contrôler les courants pour accorder un tel laser devient alors très simple: un courant injecté dans les parties de réseau de l'une des sections à réseau échantillonné permet de sélectionner un canal grossier parmi les différents canaux accessibles; ensuite, deux courants sont injectés dans les parties de phase des deux sections à réseau échantillonné, ces courants étant liés par une relation linéaire indépendante du canal sélectionné, de façon à déplacer de concert les peignes relatifs aux diagrammes de réflectivité des deux sections à réseau échantillonné et d'accéder ainsi à toutes les longueurs d'onde
situées entre les canaux grossiers.
Au contraire, dans le cas d'un laser classique à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, pour sélectionner un canal grossier quelconque, il est nécessaire d'injecter un courant
dans l'une des deux sections à réseau échantillonné.
Ensuite, pour déplacer de concert les peignes, il faut encore injecter du courant dans les deux sections à réseau échantillonné. Du fait du courant déjà injecté dans l'une des sections à réseau échantillonné, les relations, qui lient les courants responsables de l'accord fin, sont donc différentes pour chaque canal grossier, et l'accord fin accessible diffère d'un canal grossier à l'autre. En effet, le courant utilisé pour le déplacement du peigne conduisant à l'accord grossier est à retrancher du courant utilisable pour le
déplacement du peigne conduisant à l'accord fin.
Pour réaliser un laser conforme à l'invention, il suffit de modifier un laser classique quelconque à réflecteur de Bragg distribué, à réseau échantillonné, lors de la réalisation des électrodes du laser, afin de pouvoir injecter du courant dans chaque réseau échantillonné, séparément dans toutes les
parties de phase et dans toutes les parties de réseau.
La figure 4 déjà décrite illustre un exemple de la forme que l'on peut donner aux
électrodes.
Pour la séparation souhaitée des électrodes on peut employer une gravure sèche par faisceau d'ions utilisant l'argon, associée à un masquage par une
résine photosensible.
Nous avons modélisé la structure laser suivante pour démontrer les avantages de l'invention et
présenter ses caractéristiques.
Dans l'exemple modélisé, la longueur de la zone active est égale à 600 D/m, la longueur de chacune des parties de phase des deux sections à réseau échantillonné est de 20 pm et les périodes ZO et Zl des réseaux échantillonnés valent respectivement 25 pn et
24 pm.
La longueur d'onde de Bragg du réseau vaut 1550 nim. L'espacement entre les pics est de 13 nm pour la période de 25 gm et de 13,53 nm pour la période
de 24 pm.
En ce qui concerne l'accordabilité grossière obtenue par injection de courant dans les sections à réseau échantillonné, sept modes sont accessibles et la variation du gain au seuil est alors
de 30 cm-1.
Le gain au seuil indique l'amplification optique minimale que doit fournir la section active du laser pour obtenir une émission stimulée de lumière: plus ce gain au seuil est élevé et plus le courant injecté dans la section active pour obtenir l'amplification optique correspondante doit être
important.
Enfin, plus ce gain au seuil fluctue quand le laser est accordé en longueur d'onde et plus la puissance optique du laser fluctue: la variation de cette puissance optique en fonction des courants traduit directement l'influence de la variation des
pertes optiques.
Dans le cas d'une injection de courant limitée aux parties de réseau des sections à réseau échantillonné, les sept mêmes modes sont accessibles et
la variation de gain au seuil est alors de 20 cm-1.
Cette variation de gain au seuil est beaucoup plus faible avec ce typed'injection limitée aux parties de réseau et confirme l'avantage de l'invention pour limiter l'importance des pertes
optiques sur l'accordabilité du laser.
En ce qui concerne l'accordabilité fine liée à l'injection de courant dans les parties de phase des sections à réseau échantillonné, pour le premier mode grossier sélectionné par un courant nul injecté dans les parties de réseau de la section de période ZO, une accordabilité de 13, 53 nm est observée avec 24
canaux accessibles.
En ce qui concerne l'accordabilité fine liée à l'injection de courant dans les parties de phase des sections à réseau échantillonné, pour le troisième mode grossier sélectionné par un courant de 1 mA injecté dans les parties de réseau de la section de période Z0, l'accordabilité dans ce cas est aussi de
13,53 nm avec 24 canaux accessibles.
On décrit ci-après un procédé de fabrication d'un laser conforme à l'invention en
faisant référence aux figures 5A à 5F.
On utilise un substrat 79 en InP dopé n+
(figure 5A).
On dépose successivement par épitaxie sur ce substrat 79: - une couchetampon 80 en InP dopé n+, - une couche active 82 conçue de façon à obtenir par exemple une émission à 1,55 tm, et - une couche de protection 84 en InP dopé p. Dans une deuxième étape schématiquement illustrée par la figure 5B, on grave la couche de protection 84 et la couche active 82 pour délimiter la
partie active 86 du laser.
Ensuite, comme l'illustre schématiquement la figure 5C, on fait croitre par épitaxie sélective les couches suivantes dans les parties de la structure obtenue autres que la partie active 86: - une couche-guide 88 transparente à 1,55 gm, par exemple en InGaAsP 1,3 pm, - une couche 90 en InP dopé n, - une couche 92 en InGaAsP, - une couche 94 en InP dopé p+, ces trois dernières couches 90, 92 et 94 étant destinées à la réalisation du réseau de diffraction du laser. L'étape suivante, qui est schématiquement illustrée par la figure 5D, consiste à graver le réseau de diffraction dans les parties de réseau des deux sections à réseau échantillonné du laser, à travers un masque approprié 96 destiné à protéger les zones sans réseau, à savoir: la section active, les parties phases des deux sections à réseau échantillonné ainsi que la section de phase éventuelle (que ne comprend pas le laser dont la fabrication est illustrée par les
figures 5A à 5F).
L'étape suivante consiste à graver le ruban du laser perpendiculairement aux traits du réseau de diffraction. Ensuite (figure 5E), on effectue une reprise d'épitaxie de façon à enterrer le ruban dans une couche de confinement 100 en InP dopé p+ et l'on forme sur cette couche 100 une couche de contact 102 en
InGaAs dopé p+.
Pour limiter l'injection de courant au ruban du laser, on utilise une implantation de protons dans les zones situées de part et d'autre de ce ruban
pour rendre ces zones électriquement isolantes.
Ensuite, on forme sur cette couche 102 une électrode métallique 104 par des évaporations successives de platine, de titane et d'or sur toute la
surface de la structure obtenue.
Ensuite, pour la séparation des contacts souhaitée, on utilise une gravure sèche par faisceau d'ions utilisant l'argon, cette gravure étant associée
à un masquage approprié par une résine photosensible.
Ce masquage permet de délimiter non seulement la section active ainsi que l'éventuelle section de phase et les sections à réseau échantillonné 106 et 108 (figure 5F), mais encore les parties de phase et les parties de réseau de chacune des sections à réseau échantillonné, grâce à un sillon gravé dans les couches métalliques, la couche de contact en InGaAs et, partiellement, dans la couche de confinement en InP dopé p+, la profondeur gravée dans cette dernière
couche étant de l'ordre de 0,1 pmn.
Ensuite une électrode inférieure 110 est
formée sur la face inférieure du substrat 79.
Les documents cités dans la présente
description sont les suivants:
(1) Y. KOTAKI et al.: "Wavelength Tunable DFB and DBR Lasers For Coherent Optical Fibre Communications", IEE Proceedings-J, Vol. 138, N 2, avril 1991 (2) Y. TOHMORI et al.: "Broad-Range Wavelength Tunable Superstructure Grating (SSG) DBR Lasers", IEE Journal Of Quantum Electron., Vol. 29, N 6, juin (3) R.C. ALFERNESS et al. "Broadly Tunable InGaAsP/InP Laser Made Based On Vertical Coupler Filter With 57 nm Tuning Range", Appl. Phys. Letters, vol. 60, N 26, 29 juin 1992 (4) V. JAYARAMAN et al.: "Continuous-Wave Operation Of Sampled Grating Tunable Lasers With 10 mW Output Power, > 60 nm Tuning, And Monotonic Tuning Characteristics", Proceedings IPRM' 94, Santa Barbara, USA, 27-31 mars 1994, papier MC2, pages 33-36
(5) V. JAYARAMAN et al.: "Widely Tunable Continuous-
Wave InGaAsP/InP Sampled Grating Lasers", Electron.
Lett., Vol. 30, N 18, pages 1492-1494, septembre 1994.

Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Laser à réflecteur de Bragg distribué et à réseau échantillonné, ce laser comprenant une section active (32) et deux sections à réseau échantillonné (34; 36) qui sont respectivement placées de part et d'autre de la section active, chaque section à réseau échantillonné (34; 36) comprenant des parties de phase (48, 52) qui alternent avec des parties de réseau (50, 54), ce laser étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chaque section à réseau échantillonné, des moyens (62, 64, 70, 72) d'injection de courant dans les parties de phase et, indépendamment, dans les parties
de réseau.
2. Laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces moyens d'injection de courant comprennent deux électrodes (62, 64; 70, 72) séparées l'une de l'autre et respectivement formées en regard de l'ensemble des parties de phase et en regard de l'ensemble des parties de réseau de cette section à
réseau échantillonné.
3. Laser selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces électrodes (62, 64; 70, 72) forment des peignes dont les dents (63, 65, 71, 73) sont placées au-dessus de la partie guidante du laser, les dents de l'électrode associée à l'ensemble des parties de phase étant placées au-dessus de ces parties de phase tandis que les dents de l'électrode associée à l'ensemble ds parties de réseau sont placées au- dessus
de ces parties de réseau.
4. Procédé d'utilisation du laser selon l'une quelconque des revendicatons 1 à 3, caractérisé en ce qu'on injecte un courant dans les parties de réseau (50, 54) de l'une au moins des sections à réseau
échantillonné.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on injecte en outre un courant dans les parties de phase (48, 52) de l'une au moins
des sections à réseau échantillonné.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6624000B1 (en) * 1999-09-02 2003-09-23 Agility Communications, Inc. Method for making a monolithic wavelength converter assembly
AUPQ300199A0 (en) * 1999-09-21 1999-10-14 University Of Sydney, The A grating design
JP4585168B2 (ja) * 2000-07-05 2010-11-24 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置
EP1172907B1 (fr) 2000-07-11 2006-05-31 Corning Incorporated Amplificateur optique à gain stabilisé et adjustable
US6728290B1 (en) * 2000-09-13 2004-04-27 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Current biased dual DBR grating semiconductor laser
GB2371920A (en) * 2001-02-02 2002-08-07 Marconi Caswell Ltd Sampled Gating Distribiuted Reflector Laser
US6574260B2 (en) 2001-03-15 2003-06-03 Corning Lasertron Incorporated Electroabsorption modulated laser
GB2377545A (en) * 2001-07-14 2003-01-15 Marconi Caswell Ltd Tuneable Laser
AU2002319490A1 (en) * 2001-07-30 2003-02-17 Bookham Technology Plc Tuneable laser
GB2378311A (en) * 2001-08-03 2003-02-05 Marconi Caswell Ltd Tunable Laser
US6987784B2 (en) * 2001-09-10 2006-01-17 San Jose Systems, Inc. Wavelength agile laser
US7653093B2 (en) * 2001-09-10 2010-01-26 Imec Widely tunable twin guide laser structure
US6690694B2 (en) 2001-11-08 2004-02-10 Intel Corporation Thermally wavelength tunable lasers
US6903379B2 (en) * 2001-11-16 2005-06-07 Gelcore Llc GaN based LED lighting extraction efficiency using digital diffractive phase grating
KR20040098421A (ko) * 2003-05-15 2004-11-20 한국전자통신연구원 광대역 파장 가변 추출 격자 분포 궤환 레이저 다이오드
US7567595B2 (en) * 2007-10-01 2009-07-28 Corning Incorporated Laser source with interdigital heater electrodes and underlying current confinement layer
CN104205533B (zh) 2012-03-26 2018-03-30 英特尔公司 包括抗谐振波导的混合激光器
US8861556B2 (en) * 2012-07-05 2014-10-14 Jds Uniphase Corporation Tunable Bragg grating and a tunable laser diode using same
KR101910551B1 (ko) * 2013-09-16 2018-10-22 인텔 코포레이션 광 도파관을 포함하는 하이브리드 광학 장치
US9312662B1 (en) 2014-09-30 2016-04-12 Lumentum Operations Llc Tunable laser source

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0559192A2 (fr) * 1992-03-06 1993-09-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Réflecteur distribué et laser à semi-conducteur à longeur d'onde accordable

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69115624T2 (de) * 1990-09-28 1996-05-15 Nippon Electric Co Schaltung und Elektrodenanordnung zur Erzeugung einer breitbandigen Frequenzmodulationscharakteristik in Halbleiterlasern
JP3142333B2 (ja) * 1991-12-17 2001-03-07 株式会社東芝 分布帰還型半導体レ−ザ及びその駆動方法
FR2690572B1 (fr) * 1992-04-24 1994-07-22 France Telecom Structure laser a retroaction repartie.
US5379318A (en) * 1994-01-31 1995-01-03 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Alternating grating tunable DBR laser
DE69505064T4 (de) * 1994-07-15 2000-02-24 Nec Corp Wellenlängenabstimmbarer Halbleiterlaser

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0559192A2 (fr) * 1992-03-06 1993-09-08 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Réflecteur distribué et laser à semi-conducteur à longeur d'onde accordable

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.K.GARDINER ET AL.: "Wavelength tuning in three section sampled grating DBR lasers", ELECTRONICS LETTERS, vol. 31, no. 15, 20 July 1995 (1995-07-20), STEVENAGE, GB, pages 1258 - 1260, XP000525778 *
JAYARAMAN V ET AL: "Continuous-wave operation of sampled grating tunable lasers with 10mW output power, >60nm tuning, and monotonic tuning characteristics", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDIUM PHOSPHIDE AND RELATED MATERIALS, SANTA BARBARA, MAR. 27 - 31, 1994, no. CONF. 6, 27 March 1994 (1994-03-27), INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, pages 33 - 36, XP000473872 *

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Publication number Publication date
GB2303739B (en) 1999-01-06
US5748660A (en) 1998-05-05
GB9614869D0 (en) 1996-09-04
GB2303739A (en) 1997-02-26
FR2737353B1 (fr) 1997-09-05
DE19629916A1 (de) 1997-01-30

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