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Nanophotonique et semiconducteurs nitrures : optique non-linéaire et nouveaux microlasers
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Guillet, Thierry Sellés, Julien Lin, Zhen Brimont, Christelle Cassabois, Guillaume Guizal, Brahim Valvin, Pierre Gayral, B. Mexis, M. Semond, Fabrice Roland, Ibekwe Zeng, Yizhi Checoury, X. Boucaud, Philippe |
| Copyright Year | 2015 |
| Abstract | Dans le domaine de la nano-photonique, les materiaux semiconducteurs nitrures (GaN, AlN) presentent un interet grandissant en raison de leurs specificites, et de leur complementarite avec les filieres deja etablies. Ces materiaux presentent en effet une plage de transparence large, du moyen infra-rouge a l’ultra-violet ; ils presentent aussi des susceptibilites non-lineaires d’ordre 2 et 3 interessantes ; des emetteurs efficaces jusqu’a temperature ambiante peuvent etre integres dans les couches actives. Enfin, la filiere nitrure de l’industrie des semiconducteurs se developpe actuellement tres rapidement. Nous avons developpe au cours des dernieres annees plusieurs facettes exploitant ces avantages de la nano-photonique GaN. La maitrise des procedes specifique a GaN/AlN a permis de realiser des micro-resonateurs de haut facteur de qualite, atteignant dans l’ultra-violet Q=7000 dans des microdisques [1] et Q=4400 dans des cavites a cristaux photoniques membranaires [2], et Q=34000 dans l’infra-rouge [3]. Ces resonateurs sont desormais integres dans des circuits photoniques complexes [3]. Ces structures sont de plus realisees a partir de couches GaN/AlN sur substrat de silicium, de faible cout, ce qui ouvre des perspectives riches de couplage avec la photonique silicium. Nous presentons ici deux demonstrations recentes et originales. D’une part, nous avons exploite le confinement de la lumiere dans une cavite photonique membranaire pour exalter la generation de seconde harmonique (SHG). La structure est constituee d’un guide d’acces membranaire GaN/AlN de 345nm d’epaisseur, se terminant de maniere effilee pour optimiser le couplage de la lumiere via une fibre lentillee. Un cristal photonique est insere au centre du guide d’onde, avec un mode de cavite a 1577nm (Q=25000). Lorsque le laser continu d’injection est resonant avec ce mode, une emission de seconde harmonique est observee depuis la surface par un objectif de microscope couple a un capteur CCD (figure 1). Il est interessant d’observer que cette image possede une resolution comparable a la distance entre trous du cristal photonique. En particulier, la forme en X de l’image de second harmonique a permis d’identifier le processus non-lineaire d’ordre 2 le plus efficace pour generer la SHG, par comparaison avec des simulations FDTD. La perspective de ce travail est d’etendre vers le bleu/l’UV la plage spectrale de SHG, et de mieux profiter de la geometrie membranaire pour recolter la SHG. D’autre part, nous avons realise un laser a microdisques fonctionnant sous pompage optique impulsionnel dans une plage spectrale jusqu’ici inexploree pour des micro-resonateurs : il emet a 275nm, dans l’UV-C, grâce a une couche active a base de puits quantiques GaN/AlN de 2.8 monocouches d’epaisseur nominale sur substrat silicium (figure 2). Seules des couches actives beaucoup plus complexes avaient a ce jour permis d’atteindre une emission laser a ces longueurs d’ondes dans des lasers-rubans ; celles-ci etaient de plus incompatibles avec une integration en circuit photonique ou en microlaser. Le choix de puits quantiques sans alliages ternaires permet ici d’atteindre une bonne efficacite quantique a 300K, malgre une forte densite de dislocations (7 1010 cm-2). Le facteur beta de ce microlaser a ete estime a 3,5.10-4, toujours a 300K, ce qui est dans la plage basse des valeurs atteintes pour des microlasers emettant dans l’infra-rouge. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://sfp2015.sciencesconf.org/74254/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
