Photonique@SUPELEC
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International Travelling Summer School on Microwaves and Lightwaves, SUPELEC, Metz, 03-09 Juillet 2010.

OPTEL animera des stands pédagogiques sur les applications du LASER, dans le cadre de l’événement « 50 ans du Laser dans la Ville Lumière », à Paris les 22 et 23 juin 2010.

Séminaire du Prof. Majid TAKI (Lab. CNRS PhLAM, Univ Lille 1) le 04-03-2010 14h30.

Remise du prix du Chercheur en Région Lorraine à Marc SCIAMANNA le 04-02-2010 09h30 (Conseil Régional de Lorraine, Place Gabriel Hocquard Metz)

OPTEL co-organise la conférence SPIE Photonics Europe, Bruxelles (Belgique), 12-16 avril 2010

L’ANR finance les projets CONTINUUM, MARSUPILAMI et VERTIGAN à partir du 01-01-2010

Marc SCIAMANNA reçu par Mme la Ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Valérie Pécresse le 22-10-2009, parmi les lauréats ERC StG 2009

 

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Design de composants photoniques

Rappels sur les VCSELs :
Dans un laser à cavité verticale (VCSEL), la radiation stimulée se propage dans la direction perpendiculaire au plan des couches. Pour obtenir l’effet laser, les 2 miroirs de Bragg entourant la cavité doivent donc généralement présenter un pouvoir réflecteur supérieur à 99,5%, ce qui nécessite un grand nombre de paires de couches. De plus, l’épaisseur de chaque couche au sein des miroirs de Bragg étant proportionnelle à la longueur d’onde de fonctionnement du VCSEL, plus celle-ci va être élevée, plus l’épaisseur totale du composant va être grande. Une des limitations principales des performances des VCSELs émettant aux grandes longueurs d'onde provient donc de l’épaisseur totale du composant (par ex. t=16µm pour λ =2.7 µm) qui lorsqu’elle devient trop importante nuit à ses performances thermiques, électriques et optiques. Un second handicap des VCSELs, inhérents à leur structure, est que le contrôle de la polarisation de la lumière émise est souvent déficient (saut de polarisation inopinés). La mise au point de miroirs très réfléchissants avec une épaisseur limitée et sensibles à la polarisation de la lumière permettrait donc une optimisation des caractéristiques des VCSELs émettant aux grandes longueurs d’onde (λ > 2 µm).

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Représentation schématique d'un miroir SGM
 

Miroir Sub-longueur d’onde :
Dans le cadre du projet ANR MARSUPYLAMI (Miroir A Réseau SUb-longueur d’onde Pour LAser à cavité verticale émettant dans Moyen Infra-rouge), nous travaillons ainsi à la conception d’un nouveau type de miroir à base d'un réseau sub-longueur d'onde gravé en surface. L’utilisation d’un tel miroir dans un VCSEL, permettrait de résoudre à la fois les problèmes d’épaisseur, puisque ce miroir n’est fabriqué qu’à partir d’un empilement de 2 couches différentes, ainsi que les problèmes de contrôle de polarisation puisque ce type de miroir n’est très réfléchissant que pour une seule polarisation. La structure générale de ce type de miroir est décrite sur la figure ci-contre. La longueur d’onde de fonctionnement du miroir dépend des différents paramètres géométriques et optiques, comme la différence d’indices entre les 2 matériaux, l’épaisseur des couches, le pas du réseau, …. De plus, ce type de miroir ne réfléchit efficacement la lumière que lorsque celle-ci est polarisée perpendiculairement aux lignes du réseau. Il devient donc possible de contrôler la polarisation de la lumière émise par le laser. La figure suivante représente des simulations réalisées à SUPELEC pour un empilement SiO2/Si en fonction des différents paramètres de conception. Pour ces simulations, l’épaisseur de la couche gravée (tg) et le rapport entre la zone non gravée et la zone gravée au sein d’une période λ ont été fixées respectivement à 0,73 µm et 0,75.

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Nouveaux miroirs de Bragg nitrurés pour l’UV

(en cours)

Dissipation thermique dans les composants à semi-conducteur et leur module
   
Aujourd’hui, la conception de tout nouveau produit doit respecter de nouvelles normes liées au développement durable. Outre la fin de vie du produit que l’on doit considérer  (démantèlement, recyclage, …) on doit prendre en compte en plus la consommation électrique des appareils fabriqués. C’est vrai en particulier dans le domaine de l’électronique.
    Ce projet vise à étudier le compromis à utiliser pour un amplificateur optique en termes de puissance consommée et de performance obtenue. Un tel amplificateur consommera d’autant plus de courant que l’on voudra atteindre des performances en gain élevées. L’objectif est donc de trouver un compromis entre performance et consommation électrique. Cette étude est réalisée en collaboration avec le laboratoire 3 – 5 lab commun à Alcatel et Thalès.
    La modélisation utilisée est basée sur la résolution de l’équation de propagation de la chaleur par une méthode aux éléments finis. Les paramètres matériaux ont évidemment une importance capitale sur les résultats et les recommandations dans le choix de ceux peuvent être faites grâce à nos investigations. Les paramètres de la structure peuvent aussi jouer un rôle non négligeable. Les simulations permettent de proposer les meilleures solutions en termes de guides optiques et de faire les choix les plus pertinents dans la conception des composants. Ce travail peut aller jusqu’à influencer la composition ou le nombre de puits quantiques dans une structure. Enfin l’ensemble du module incluant les éléments de montage ‘supports) et de contrôle (thermistance, effet Peltier, …) sont pris en compte dans les simulations. Le choix du Peltier, la position de la thermistance ainsi que la forme et la composition du module sont

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Exemple de calcul de profil de dissipation de température dans une structure laser de type Ridge