par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS
Les diodes laser sur puce basées sur des matériaux semi-conducteurs à puits quantiques (QW) et à points quantiques (QD) sont devenues la technologie principale pour plusieurs applications en raison de leurs excellentes caractéristiques, notamment une efficacité énergétique élevée, un fonctionnement à haute température et de petits facteurs de forme. Bien que les QW aient été largement utilisés dans les produits commerciaux, les QD sont apparus comme une alternative intéressante en raison de leur densité d’états zéro dimensionnelle unique et de leur dégénérescence de type atome.
L’intégration hétérogène des lasers III-V avec des microrésonateurs SiN, aidée par le verrouillage de l’auto-injection, offre non seulement des avantages intrinsèques de compacité et de production à grand volume, mais améliore également la stabilité. Cette technologie permet d’obtenir des performances supérieures en termes de rétrécissement de la largeur de raie par rapport à celles des lasers III-V développés sur des plates-formes natives.
Une nouvelle étude publiée dans Lumière : science et applications est une étude paramétrique de la conception du milieu actif des lasers à cavité composite. L’équipe de chercheurs, dirigée par le professeur Yating Wan du laboratoire de photonique intégrée de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), Arabie saoudite, le Dr Weng W. Chow des laboratoires nationaux Sandia, Albuquerque, États-Unis, le professeur Frédéric Grillot de LTCI, Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, France, et le professeur John Bowers de l’Université de Californie à Santa Barbara, États-Unis, se sont concentrés sur les effets du confinement quantique des porteurs sur les caractéristiques dynamiques et spectrales du dispositif à cavité composite verrouillée.
Plus précisément, ils ont examiné le raffinement spectral d’émission atteignable, ou le rétrécissement de la largeur de raie, de l’intégration de lasers à rétroaction distribuée (DFB) III-V QW ou QD avec des résonateurs à micro-anneau SiN. « Lorsqu’il est correctement réglé et verrouillé sur un ou plusieurs des modes de galerie de chuchotement du micro-anneau, la rétroaction optique sous la forme de rétrodiffusion Rayleigh peut permettre des réductions drastiques de la largeur de raie laser d’une diode laser au niveau Hz », déclare Emad Alkhazraji, le premier auteur du papier.
L’investigation paramétrique a été conclue par une analyse d’optimisation de conception-opération multi-objectifs des dispositifs QW et QD via un algorithme génétique. Un algorithme à décisions multiples a ensuite été utilisé pour identifier les points de conception-opération optimaux pour chaque variable d’optimisation. « Ces résultats fournissent des orientations pour des études paramétriques plus complètes qui peuvent produire des résultats opportuns pour la conception technique », conclut le professeur Yating Wan.
Plus d’information:
Emad Alkhazraji et al, Rétrécissement de la largeur de raie dans les lasers sur puce verrouillés par auto-injection, Lumière : science et applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-023-01172-9
Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS