FR2720556A1 - Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable. - Google Patents
Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un dispositif à laser à semiconducteurs dont la longueur d'onde est accordable. Selon l'invention, il comprend un substrat semiconducteur (1) d'un premier type de conductivité, une couche active (6) en semi-conducteur au-dessus du substrat (1) qui produit de la lumière en réponse à un courant injecté, une couche d'accord (8) en semi-conducteur au-dessus du substrat (1) dont l'indice de réfraction (100) change en réponse au champ électrique une couche d'espacement (7) en un semiconducteur d'un second type de conductivité, interposée entre la couche (6) et la couche (8), des facettes opposées avant et arrière de résonateur aux deux extrémités des couches (6) et (8) et ayant des réflectivités différentes, une électrode côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche (8), une électrode côté première conductivité (10) pour injecter du courant dans la couche (6) et une électrode (11) côté seconde conductivité commune aux électrodes d'application du champ et d'injection de courant, électriquement connectée à la couche (7). L'invention s'applique notamment aux lasers.
Description
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La présente invention se rapporte à des dispositifs à laser à semiconducteurs et, plus particulièrement, à un dispositif à laser à semiconducteurs dont à la longueur d'onde d'oscillation est accordable, employé dans des systèmes de communication optiques cohérents. Ces dernières années, les lasers à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable ont été attendus en tant que sources de lumière ou oscillateurs locaux dans des récepteurs dans des systèmes optiques cohérents ou dans des systèmes de multiplexage par division de longueur d'onde o des lumières à des longueurs d'ondes différentes sont multiplexées pour augmenter la capacitance de transmission. Parmi les divers types de lasers à longueur d'onde accordable, des lasers à contre- réaction distribué (DFB) et des lasers à réflecteur de Bragg distribués (DBR) qui n'emploient pas de réflecteurs externes mais comprennent des grillages de diffraction ont
été intensément développés.
La figure 19 est une vue en perspective illustrant un laser à semiconducteurs à longueur d'onde accordable de l'art antérieur révélé par exemple dans IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, vol. 5 No. 3, Mars 1993 pages 273-275, "Tunable Twin-Guide Lasers with Improved Performance Fabricated by Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy" T. Wolf, S. Illek, J. Rieger, B. Borchert, and W. Thulke. La figure 20 est une vue en coupe perpendiculaire à la direction de la
longueur du résonateur du laser montré à la figure 19.
Sur ces figures, le chiffre de référence 201 désigne un substrat en InP du type p. Une couche tampon 202 en InP du type p ayant une portion de crête en forme de raie est disposée sur le substrat 201 en InP du type p. Une couche d'accord 203 est disposée sur la portion de crête et la couche tampon 202. La couche d'accord 203 comprend InGaAsP à un rapport de composition équivalent à une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes kg de 1,3 pm. Une couche d'espacement 204 en InP du type n est disposée sur la couche d'accord 203. Une couche active 205 est disposée sur la couche d'espacement 204. La couche active 205 se compose de
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InGaAsP à un rapport de composition équivalent à une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes Xg de 1,55 pm. Une couche de guidage 206 en InP du type p est disposée sur la couche active 205. Une couche formant grillage de diffraction 207 est disposée sur la couche de guidage 206. Une couche 209 en InP du type p est disposée sur la couche tampon 202, contactant les deux côtés de la structure en crête comprenant les couches 202 à 207 ci-dessus décrites. Des couches tampon en InP du type p 208b sont disposées sur la structure en crête et sur la couche 209 en InP du type n à l'exception d'une région en forme de raie sur la couche 209 en InP du type n. Des couches de contact 210 en InGaAsP du type p sont disposées sur les couches tampon 208b en InP du type p. Un film isolant 211 est disposé à la surface de la structure. Le film isolant 211 a une ouverture 211a sur la couche de contact et une ouverture 211b sur la couche 209 en InP du type n. Une électrode 213 côté p pour fonctionnement en laser contacte la couche de contact 210 par l'ouverture 211a du film isolant 211 et une électrode commune 212 côté n contacte la couche 209 en InP du type n par l'ouverture 211b du film isolant 211. Une électrode 214 côté p pour l'accord de la longueur d'onde est disposée sur la surface arrière du substrat 201. Une flèche 220 montre un courant injecté de l'électrode 213 côté p et effectuant l'émission laser. Une flèche 221 montre un courant réactif qui n'effectue pas l'émission laser. Une flèche 222 montre un courant d'accord de la longueur d'onde injecté à partir de l'électrode 214 côté p. Ce laser à semi-conducteurs accordable à la longueur d'onde selon l'art antérieur est appelé une structure TTG (Guide double accordable). Parmi les lasers TTG, un laser TTG dans lequel le courant est injecté dans une couche d'accord (que l'on appellera ci-après TTG du type o le courant est injecté) donne la plus large gamme d'accord continu des
longueurs d'onde, théoriquement.
Une description sera donnée d'une méthode de
fabrication de ce laser de l'art antérieur.
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Initialement, la couche tampon 202 en InP du type p, la couche d'accord 203 en InGaAsP, la couche d'espacement 204 en InP du type n, la couche active 205 en InGaAsP, la couche de guidage 206 en InP du type p et la couche formant grillage de diffraction 207 sont tirées en succession sur le substrat 201 en InP du type p en utilisant une épitaxie en phase vapeur métal-organique (MOVPE). Alors, la couche formant grillage de diffraction 207 reçoit un motif par photolithographie et attaque pour former un certain nombre de raies agencées périodiquement dans ce qui devient la direction de la longueur du résonateur du laser, i.e., la direction de propagation de la lumière. Ensuite, la couche 208a formant tampon en InP du type p est tirée pour noyer les raies périodiques. Ensuite, un film en SiO2 est disposé sur la couche formant tampon 208a en InP du type p en pulvérisant et en formant un motif en forme de raie s'étendant dans la direction de la longueur du résonateur en utilisant une photolithographie et une attaque ionique réactive (RIE). En utilisant ce film de SiO2 en forme de raie comme masque, des portions de la structure stratifiée de semi-conducteurs de la couche 208a formant tampon en InP du type p à la couche 202 formant tampon en InP du type p sont attaquées par RIE, formant un guide d'onde en forme de crête (que l'on appellera ci-après guide d'onde) en crête o la largeur de la couche active est de 1,2 pm. En utilisant le film en SiO2 en forme de raie comme masque pour la croissance sélective, la couche 209 en InP du type n est tirée sur la couche formant tampon 202 en InP du type p sur les côtés opposés du guide d'onde en crête. Après élimination du film en SiO2, la couche formant tampon 208b en InP du type p est tirée sur la couche 209 en InP du type n et sur la couche formant tampon 208a en InP du type p et successivement, la couche de contact 210 en InGaAsP est tirée sur la couche formant tampon 208b. Ensuite, des portions de la couche de contact 210 et de la couche tampon 208b sont sélectivement éliminées jusqu'à ce que la surface de la couche 209 en InP du type n soient exposées, avec ensuite dépôt d'un film isolant 211 tel que SiO2 sur toute la
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surface de la structure. Alors, l'ouverture 211a est formée dans le film isolant 211 pour exposer la surface de la couche de contact 210 en InGaAsP du type p opposée au guide d'onde en crête et l'ouverture 211b est formée dans le film 211 pour exposer la surface de la couche 209 en InP du type n. L'électrode supérieure côté p 213 est formée en contact avec la surface exposée de la couche de contact 210 en InGaAsP du type p et l'électrode côté n 212 est formée en contact avec la surface exposée de la couche 209 en InP du type n. Enfin, l'électrode inférieure côté p 214 est formée sur la surface arrière du substrat 201 en InP du type p pour compléter la
structure du laser TTG que l'on peut voir à la figure 19.
On décrira le principe de fonctionnement.
Comme le montre la figure 20, le courant 220 contribuant à la production de la lumière laser est fourni par l'électrode 213 côté p et il s'écoule à travers la couche de contact 210 en InGaAs du type p. la couche formant tampon 208 en InP du type p, la couche de guidage 206 en InP du type p, la couche active 205, la couche d'espacement 204 en InP du type n et la couche 209 en InP du type n jusqu'à l'électrode 212 côté n. D'autre part, le courant d'accord à la longueur d'onde 222 est fourni à partir de l'électrode 214 côté p et il s'écoule à travers le substrat 201 en InP du type p, la couche formant tampon 202 en InP du type p. la couche d'accord 203, la couche d'espacement 204 en InP du type n et la couche 209 en InP du type n jusqu'à l'électrode 212 côté n. De cette manière, dans la structure TTG du type o le courant est injecté, la couche active 205 et la couche d'accord 203, lesquelles couches maintiennent en sandwich la couche d'espacement 204 en InP du type n sont individuellement contrôlées. Par ailleurs, dans la structure TTG, une portion principale du champ électrique de la lumière laser produite dans la couche active 205 s'étend vers la couche 207 formant grillage de diffraction et la couche d'accord 203. Par conséquent, quand le courant d'accord appliqué à la couche d'accord 203 est changé tout en maintenant constant le courant d'attaque du laser appliqué à
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la couche active 205, i.e. tout en maintenant constant le gain de la lumière laser, l'indice de réfraction de la couche d'accord 203 varie du fait de l'effet de plasma et l'indice de réfraction équivalent capté par le photon varie, donc la longueur d'onde d'oscillation de la lumière laser est accordée. En supposant maintenant que la longueur d'onde d'oscillation de la lumière laser est X et que l'indice de réfraction équivalent est neff, la relation entre X et neff est représentée par: k = 2 neff A
o A est la période du grillage de diffraction.
Quand la variation de l'indice de réfraction équivalent du fait de l'injection de courant dans la couche d'accord 203 est Aneff, la variation de la longueur d'onde AX est représentée par: AR = 2AneffA Dans la littérature ci-dessus décrite, quand le courant d'attaque du laser appliqué à la couche active 205 est de 120 mA et que le courant d'accord appliqué à la couche d'accord 203 est de 50 mA, on obtient une variation de la longueur d'onde de 4,7 nm tout en maintenant la sortie maximale du laser de 3 mW. Quand le courant d'attaque du laser est de 60 mA et que le courant d'accord est de 70 mA,
on obtient une plus large gamme d'accord continu de 5,1 nm.
Cependant, quand l'indice de réfraction de la couche d'accord 203 est modifié en utilisant l'effet de plasma provoqué par l'injection du courant dans la couche d'accord 203 comme on l'a décrit ci-dessus, les porteurs injectés se recombinent au hasard, et la concentration en porteurs fluctue, avec pour résultat une augmentation de la largeur spectrale de la lumière du laser. Bien que la largeur spectrale doive être plus faible que plusieurs MHz dans des systèmes de multiplexage par division de la longueur d'onde, la largeur spectrale augmente défavorablement avec
l'augmentation de la gamme accordable des longueurs d'onde.
Par exemple, dans le laser à semi-conducteurs à longueur
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d'onde accordable de l'art antérieur décrit dans la littérature, la largeur spectrale varie entre 5,4 MHz et MHz en réponse à la gamme de longueurs d'onde accordable et la largeur spectrale devient de 26,5 MHz quand la gamme accordable est de 3 nm. Afin d'empêcher l'augmentation non voulue de la largeur spectrale, un champ électrique inverse est appliqué à la couche d'accord pour changer l'indice de réfraction de la couche d'accord par effet de Franz-Keldysh quand la couche d'accord est une couche volumineuse ou bien par effet de Stark confiné au quantum quand la couche d'accord est une couche à puits multiquantique. Par exemple, Applied Physics Letters 59(21), 18 Novembre 1991, pages 2721-2723 "Optical modulation characteristics of a twin-guide laser by an electric field" et Applied Physics Letters 60(20), 18 Mai 1992, pages 2472 à 2474 "Tunable twin-guide lasers with flat frequency modulation response by quantum confined Stark effect" révèlent de tels lasers à semi-conducteurs TTG du
type à champ électrique appliqué.
La figure 21 est un schéma expliquant le fonctionnement du laser à semiconducteurs TTG du type à champ électrique appliqué. La structure de ce laser à semi-conducteurs TTG à champ électrique appliqué est identique à la structure du laser à semi-conducteurs TTG du type à courant injecté montré à la figure 19. La figure 21 est une vue en coupe de la partie de guide d'onde du laser TTG du type à champ électrique appliqué dans la direction de la longueur du résonateur. Sur la figure, les mêmes chiffres de référence que sur la figure 19 désignent des pièces identiques ou correspondantes. Le chiffre de référence 50 désigne une alimentation en énergie pour fournir un courant d'attaque du laser à la couche active 205. Une résistance 51 est connectée
entre la source d'énergie 50 et l'élément de laser en série.
Le chiffre de référence 40 désigne une source d'énergie variable pour fournir un champ électrique à la couche d'accord 203. Une résistance 41 est connectée entre la source d'énergie 40 et l'élément de laser en parallèle. Les bornes
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d'alimentation en énergie connectées à la couche d'espacement 204 sur la figure 21 sont en réalité connectées à l'électrode
212 côté n que l'on peut voir à la figure 19.
On décrira le fonctionnement.
Dans le laser TTG du type à champ électrique appliqué, un courant d'attaque du laser de l'alimentation en énergie 50 est appliqué par la résistance 51 à la couche active 205 pour produire une lumière laser et simultanément une tension de polarisation inverse est appliquée entre l'électrode 212 côté n et l'électrode inférieure 214 côté p par l'alimentation en énergie variable 40 et la résistance 41 pour appliquer un champ électrique inverse à la couche d'accord 203, pour ainsi changer l'indice de réfraction de la couche d'accord 203 en utilisant l'effet de Franz-Keldysh ou l'effet de Stark confiné au quantum. De cette manière, la longueur d'onde de
la lumière laser est accordée.
Dans ce laser TTG du type à champ électrique appliqué, comme la fluctuation de la concentration en porteurs du fait de la recombinaison statistique des porteurs dans la couche d'accord ne se produit pas, les problèmes ci-dessus décrits
du laser TTG du type à courant injecté sont évités.
Cependant, dans le laser TTG du type à champ électrique appliqué tel que mentionné dans la littérature ci-dessus décrite, i.e., Applied Physics Letters 59(21), 18 Novembre 1991, pages 2721 à 2723 et Applied Physics Letters 60(20), 18 Mai 1992, pages 2472 à 2474, on ne peut obtenir une large gamme d'accord des longueurs d'onde pour les raisons décrites ciaprès. En effet, dans la structure montrée à la figure 21, quand un champ électrique inverse est appliqué à la couche d'accord 203, l'indice de réfraction de la couche d'accord
203 varie comme le montre la courbe k' sur la figure 22(b).
Simultanément avec la variation de l'indice de réfraction, la grandeur de l'absorption de la lumière dans la couche d'accord 203 varie comme cela est montré par la courbe k sur
la figure 22(a) du fait des relations de Kramers-Kronig.
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Sur la figure 22(b), à proximité de la longueur d'onde d'oscillation du laser de 1,55 pm, la variation de l'indice de réfraction Anl du fait de l'application du champ électrique inverse à la couche d'accord 203 est plus grande que 0, c'est-à-dire que la variation de l'indice de réfraction augmente. D'autre part, quand la grandeur de l'absorption dans la couche d'accord 203 augmente de Ac2 comme le montre la figure 22(a), le courant de seuil requis pour l'oscillation du laser est augmenté, c'est-à-dire que la concentration en porteurs requise pour l'oscillation du laser est augmentée et donc cela augmente la concentration en porteurs dans le résonateur du laser. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction An2 (An2 < 0) dans laquelle l'indice de réfraction diminue est provoquée par l'effet de plasma. Cette variation négative de l'indice de réfraction An2 annule la variation positive ci-dessus décrite de l'indice de réfraction Anl du fait de l'application du champ électrique inverse donc la variation d'indice de réfraction de tout le résonateur du laser est réduite. Par suite, la gamme de longueurs d'onde accordables
obtenue est réduite.
Comme on l'a décrit ci-dessus, bien que le laser TTG du type o le courant est injecté de l'art antérieur donne une large gamme de longueurs d'onde accordables, l'injection de courant provoque du bruit. Par conséquent, il est difficile d'obtenir un spectre net. Par ailleurs, comme la largeur spectrale augmente avec l'augmentation de la gamme des longueurs d'onde accordables, des spectres adjacents s'affectent quand la lumière laser est mutiplexée et transmise, avec pour résultat une mauvaise performance de
transmission et une mauvaise possibilité d'utilisation.
D'autre part, quand un champ électrique est appliqué à la couche d'accord du laser TTG ci-dessus décrit afin d'empêcher l'augmentation non voulue de la largeur du spectre, la variation de l'indice de réfraction est réduite par suite d'une augmentation de la grandeur d'absorption dans la couche d'accord provoquée par l'application du champ
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électrique. Par conséquent, on ne peut obtenir une large
gamme de longueurs d'onde accordables.
La présente invention a pour objet de procurer un dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable qui émet de la lumière laser avec une faible largeur spectrale et qui offre une large plage accordable de
longueurs d'onde d'oscillation de la lumière laser.
Selon un premier aspect de la présente invention, un dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable comprend un substrat semi-conducteur d'un premier type de conductivité; une couche active en semi-conducteur placée au-dessus du substrat semi-conducteur et produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche
active; une couche d'accord en semi-conducteur placée au-
dessus du substrat semi-conducteur, ayant un indice de réfraction qui est changé en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord et accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction du fait de l'application du champ électrique; une couche d'espacement en semi-conducteur d'un second type de conductive, opposé au premier type de conductivté, interposée entre la couche active et la couche d'accord; des facettes opposées avant et arrière de résonateur qui sont placées aux deux extrémités de la couche active en semi-conducteur et de la couche d'accord en semi-conducteur et ayant des réflectivités différentes; une électrode côté première conductivité fournissant un champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur et divisée en un certain nombre de portions dans la direction de la longueur du résonateur; une électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur; et une électrode côté seconde conductivité commune à l'électrode appliquant le champ électrique côté première conductivité et à l'électrode d'injection de courant côté première conductivité et qui est électriquement connectée à la couche d'espacement en semi-conducteur. Par conséquent, le champ électrique total appliqué à la couche d'accord peut être
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augmenté tout en maintenant la perte d'absorption de tout le résonateur en contrôlant les champs électriques appliqués aux régions de la couche d'accord opposées aux électrodes d'application du champ électrique divisées, ainsi une variation positive de l'indice de réfraction du fait de l'application des champs électriques à la couche d'accord peut être obtenue sans être diminuée par une variation négative de l'indice de réfraction. Par suite, la longueur d'onde de la lumière produite dans la couche active peut être accordée à une large gamme d'accord sans augmenter la largeur spectrale. Selon un deuxième aspect de la présente invention, le dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable ci-dessus décrit comprend de plus une alimentation en tension variable connectée entre chacune des électrodes d'application de champ électrique côté première conductivité
et électrode commune côté seconde conductivité.
L'alimentation en tension variable fournit une tension à la structure du laser de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur, provoquée par l'application du champ électrique, soit maintenue constante quelle que soit la grandeur totale des champs électriques appliqués par les électrodes d'application du champ électrique côté première conductivité. Par conséquent, une variation positive de l'indice de réfraction due à l'application des champs électriques à la couche d'accord peut être obtenue sans être diminuée par une variation négative de l'indice de réfraction. Par suite, la longueur d'onde de la lumière produite dans la couche active peut être accordée dans une
large gamme d'accord sans augmenter la largeur spectrale.
Selon un troisième aspect de la présente invention, dans le laser à semiconducteurs à longueur d'onde accordable ci-dessus décrit, la couche d'accord en semi-conducteur est placée au-dessus de la couche active en semi-conducteur. Par conséquent, un dispositif à laser à semi- conducteurs dont la longueur d'onde est accordable, qui peut accorder la longueur d'onde de la lumière produite dans la couche active sur une
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large gamme d'accord sans augmenter la largeur spectrale, est réalisé dans la structure o la couche d'accord est placée
au-dessus de la couche active.
Selon un quatrième aspect de la présente invention, un dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable comprend un substrat semi-conducteur d'un premier type de conductivité; une couche active en semi-conducteur placée au-dessus du substrat semi-conducteur et produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche
active; une couche d'accord en semi-conducteur placée au-
dessus du substrat semi-conducteur, ayant un indice de réfraction qui est modifié en réponse au champ électrique appliqué à la couche d'accord, et accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction due à l'application du champ électrique; une couche d'espacement en semi-conducteur d'un second type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, interposée entre la couche active et la couche d'accord; des facettes opposées avant et arrière de résonateur placées aux deux extrémités de la couche active en semi-conducteur et de la couche d'accord en semi- conducteur et ayant des réflectivités différentes; une électrode côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur; une électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur et qui est divisée en un certain nombre de portions dans la direction de la longueur du résonateur; et une électrode côté seconde conductivité commune à l'électrode d'application du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode d'injection de courant côté première conductivité et qui est électriquement connectée à la couche d'espacement en semi-conducteur. Par conséquent, la grandeur du courant injecté par les électrodes respectives d'injection de courant peut être contrôlée selon le champ électrique appliqué à la couche d'accord de manière que la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur soit maintenue constante, ce qui permet d'éviter une variation négative de
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l'indice de réfraction du fait d'une augmentation de la perte d'absorption dans la structure TTG du type à champ électrique appliqué. Par suite, on obtient des spectres nets dans une
large gamme de longueurs d'onde.
Selon un cinquième aspect de la présente invention, le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ci- dessus décrit comprend de plus une alimentation en énergie connectée entre chacune des électrodes d'injection de courant côté première conductivité
et l'électrode commune côté seconde conductivité.
L'alimentation en énergie fournit une tension à la structure du laser de manière que la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur soit maintenue constante quelle que soit la grandeur de la perte d'absorption de tout le résonateur provoquée par l'application du champ électrique par l'électrode appliquant le champ électrique. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une augmentation de la perte d'absorption dans la structure TTG du type à champ électrique appliqué peut être
évitée, avec pour résultat un dispositif à laser à semi-
conducteurs dont la longueur d'onde est accordable qui offre
des spectres nets sur une large gamme de longueurs d'onde.
Selon un sixième aspect de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ci- dessus décrit, la couche d'accord en semi-conducteur est placée en dessous de la couche active en semi-conducteur. Par conséquent, un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable, qui donne des spectres nets sur une large gamme de longueurs d'onde est réalisé dans la structure du laser o la couche
active est placée au-dessus de la couche d'accord.
Selon un septième aspect de la présente invention, un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable comprend un substrat semi-conducteur d'un
premier type de conductivité; une couche active en semi-
conducteur placée au-dessus du substrat semi-conducteur et produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans
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la couche active; une couche d'accord en semi-conducteur placée au- dessus du substrat semi-conducteur et comprenant un certain nombre de régions agencées dans la direction de la longueur du résonateur du laser, lesquelles régions produisent des variations différentes de l'indice de réfraction et de la grandeur d'absorption lorsqu'un champ électrique est appliqué, laquelle couche d'accord accorde la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction due à l'application du champ électrique; une couche d'espacement en semi-conducteur d'un second type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, interposée entre la couche active et la couche d'accord; des facettes opposées avant et arrière de résonateur placées aux deux extrémités de la couche active en semi-conducteur et de la couche d'accord en semi- conducteur et ayant des réflectivités différentes; une électrode côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur qui est divisée en un certain nombre de portions correspondant aux régions respectives de la couche d'accord; une électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur; et une électrode côté seconde conductivité commune à l'électrode d'application du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode d'injection de courant côté première conductivité et qui est
électriquement connectée à la couche d'espacement en semi-
conducteur. Par conséquent, la perte d'absorption de la lumière produite dans la couche active provoquée par l'application du champ électrique à une région de la couche d'accord peut être contrôlée de manière que l'absorption de tout le résonateur ne change pas en contrôlant la force du champ électrique appliqué à l'autre région de la couche d'accord, ce qui permet d'éviter une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une variation de la grandeur d'absorption. Par suite, on peut maintenir une large gamme de longueurs d'onde accordables par suite d'une variationpositive de l'indice de réfraction provoquée par
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l'application du champ électrique à une région de la couche d'accord, ce qui permet de réaliser un accord des longueurs
d'onde sur une large gamme.
Selon un huitième aspect de la présente invention, le dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable ci-dessus décrit comprend de plus une alimentation en tension variable connectée entre chacune des électrodes d'application du champ électrique côté première conductivité
et l'électrode commune côté seconde conductivité.
L'alimentation en tension variable fournit une tension à la structure du laser de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur, provoquée par l'application d'un champ électrique, soit maintenue constante quelle que soit la grandeur totale des champs électriques fournis par les électrodes d'application de champ électrique côté première conductivité. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une variation de la grandeur d'absorption est évitée, et cela permet de maintenir une large gamme de longueurs d'onde accordables par suite d'une variation positive de l'indice de réfraction provoquée par l'application du champ électrique à une région de la couche
d'accord, avec pour résultat un dispositif à laser à semi-
conducteurs à longueur d'onde accordable qui permet
d'accorder la longueur d'onde sur une large gamme.
Selon un neuvième aspect de la présente invention, un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable comprend une couche active en semi-conducteur produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active; une couche d'accord en semiconducteur ayant un indice de réfraction qui varie en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord et accordant la longueur d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction; une couche en semi-conducteur formant un grillage de diffraction périodique dans la direction de la longueur du résonateur; une électrode côté première conductivité pour appliquer un premier champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur; une
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électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur; une électrode côté première conductivité pour appliquer un second champ électrique à la couche en semi-conducteur formant le grillage de diffraction de manière que le second champ électrique augmente la constante de couplage du grillage de diffraction et compense la perte d'absorption provoquée par l'application du premier champ électrique à la couche d'accord; et une électrode côté seconde conductivité commune à la première électrode d'application du champ électrique côté première conductivité, à l'électrode d'injection de courant côté première conductivité et à la seconde électrode d'application du champ électrique côté première conductivité. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une variation de la grandeur d'absorption peut être
évitée, avec pour résultat un dispositif à laser à semi-
conducteurs dont la longueur d'onde est accordable, qui
permet d'accorder la longueur d'onde sur une large gamme.
Selon un dixième aspect de la présente invention, le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ci- dessus décrit comprend de plus un substrat semi-conducteur du premier type de conductivité sur lequel est disposée la couche active en semi- conducteur et une couche d'espacement disposée sur la couche active. La couche d'accord en semi-conducteur est disposée sur la couche d'espacement et la couche en semi-conducteur formant le grillage de diffraction est disposée en contact avec la couche d'accord en semi- conducteur. L'électrode commune côté seconde conductivité est électriquement connectée à la couche d'espacement en semi- conducteur. La première électrode d'application du champ électrique côté première conductivité sert également de seconde électrode d'application du champ électrique côté première conductivité. Par conséquent, un dispositif à laser à semi-conducteurs TTG qui permet d'accorder la longueur d'onde sur une largeur gamme peut être réalisé.
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Selon un onzième aspect de la présente invention, le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ci-dessus décrit comprend de plus un substrat semi-conducteur d'un second type de conductivité et ayant des surfaces avant et arrière opposées. La couche active en semi- conducteur, la couche d'accord en semi-conducteur et la couche en semi-conducteur formant le grillage de diffraction sont placées sur la surface avant du substrat semi-conducteur en étant placées en série dans la direction de la longueur du résonateur. La première électrode d'application du champ électrique côté première conductivité, l'électrode d'injection de courant côté première conductivité et la seconde électrode d'application de champ électrique côté première conductivité sont placées en série et face à la
couche d'accord, à la couche active et à la couche en semi-
conducteur formant le grillage de diffraction, respectivement. L'électrode commune côté seconde conductivité
est disposée à la surface arrière du substrat semi-
conducteur. Par conséquent, un dispositif à laser semi-
conducteurs DBR qui permet d'accorder la longueur d'onde sur
une large gamme peut être réalisé.
Selon un douzième aspect de la présente invention, un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable comprend une couche active en semi-conducteur produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active; une couche d'accord en semiconducteur ayant un indice de réfraction qui varie en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord et accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction; une électrode côté première conductivité pour appliquer un champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur; une électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur; une électrode côté seconde conductivité commune à l'électrode d'application du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode d'injection de courant côté première conductivité; et un modulateur de lumière
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contrôlant la quantité de lumière produite dans et transmise par la couche active de manière que la perte d'absorption provoquée par l'application d'un champ électrique à la couche d'accord soit compenssée. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une variation de la grandeur d'absorption peut être évitée, avec pour résultat un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable, qui permet d'accord la longueur d'onde
sur une large gamme.
Selon un treizième aspect de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs à longueur d'onde accordable ci-dessus décrit, le modulateur de lumière et la couche active sont disposés sur des substrats différents. Par conséquent, une variation négative de l'indice de réfraction du fait d'une variation de la grandeur d'absorption peut être évitée, avec pour résultat un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur est accordable qui permet d'accorder la longueur d'onde sur une
large gamme.
Selon un quatorzième aspect de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ci-dessus décrit, le modulateur de lumière et la couche active sont intégrés sur
le même substrat.
Par conséquent, on peut réaliser un dispositif à laser à semi- conducteurs intégré dont la longueur d'onde est accordable, qui permet d'accorder la longueur d'onde sur une
large gamme.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement dans la description explicative
qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs
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dont la longueur d'onde est accordable selon un premier mode de réalisation de la présente invention; - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 3 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 4 est un graphique montrant la relation entre la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur et le rapport du courant d'attaque du laser If appliqué à une région d'une couche active adjacente à un revêtement AR et le total du courant d'attaque du laser injecté dans la couche active, selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en perspective du dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le deuxième mode de réalisation de l'invention; - la figure 6 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un troisième mode de réalisation de la présente invention; - les figures 7(a) et 7(b) sont des graphiques illustrant les variations de la grandeur de l'absorption et les variations de l'indice de réfraction, respectivement, lorsqu'un champ électrique est appliqué aux première et seconde couches d'accord dans la structure selon le troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 8 est une vue en perspective du dispositif à laser à semi- conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le troisième mode de réalisation de l'invention; - la figure 9 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs
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dont la longueur d'onde est accordable selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 10 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 11 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un sixième mode de réalisation de la présente invention; - la figure 12 est une vue en perspective illustrant un exemple d'un modulateur externe incorporé dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le sixième mode de réalisation de l'invention; - la figure 13 est une vue en perspective illustrant un autre exemple du modulateur externe incorporé dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le sixième mode de réalisation de l'invention; - la figure 14 est une vue en coupe du modulateur externe montré à la figure 13, faite dans la direction du guide d'onde optique; - la figure 15 est une vue en perspective illustrant un autre exemple du modulateur externe incorporé dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le sixième mode de réalisation de l'invention; - la figure 16 est une vue en coupe du modulateur externe montré à la figure 15, faite dans la direction du guide d'onde optique; - la figure 17 est une vue en perspective illustrant un laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un septième mode de réalisation de la présente invention;
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- la figure 18 est une vue en coupe du laser à semi-
conducteurs montré à la figure 17, fait suivant une ligne F-F de la figure 17; - la figure 19 est une vue en perspective illustrant un dispositif à laser à semi-conducteurs TTG selon l'art antérieur; - la figure 20 est un schéma expliquant le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs TTG du type o le courant est injecté selon l'art antérieur; - la figure 21 est un schéma expliquant le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi- conducteurs TTG du type à champ électrique appliqué selon l'art antérieur; - les figures 22(a) et 22(b) sont des graphiques expliquant les problèmes posés par le dispositif à laser à semi-conducteurs TTG du type o le champ électrique est
appliqué, montré à la figure 21.
On décrira d'abord le premier mode de réalisation.
La figure 1 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est une vue en perspective du dispositif à laser à semiconducteurs dont la longueur d'onde est accordable. La figure 1 montre une section transversale faite suivant la ligne A-A de la
figure 2.
Sur ces figures, le chiffre de référence 1 désigne un substrat en InP du type p. Une première couche formant tampon 2 en InP du type p est disposée sur le substrat 1. La première couche en InP du type p 2 a une portion de crête en forme de raie. Une couche active en InGaAsP ayant une structure MQW (puits multiquantique) et une longueur d'onde d'oscillation de 1,55 Mm est disposée sur la portion de crête de la couche tampon 2. Une couche d'espacement 7 en InP du type n est disposée sur la couche active 6. Une couche d'accord 8 comprenant InGaAsP en une composition équivalente à une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes kg de 1,4 pm est disposée sur la couche d'espacement 7. Une couche de
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guidage 4a en InP du type p est disposée sur la couche d'accord 8. Un grillage de diffraction 5 en InGaAsP comprenant un certain nombre de raies est disposé sur la couche de guidage 4a. Une seconde couche tampon 4b en InP du type p est disposée sur la couche de guidage 4a en InP du type p pour noyer les raies du grillage de diffraction 5. Une troisième couche tampon 4c en InP du type p est disposée sur la deuxième couche tampon 4b en InP du type p et sur le grillage de diffraction 5. Une couche de contact 13 en InGaAsP du type p est disposée sur la couche tampon 4c en InP du type p. Des électrodes côté p pour appliquer un champ
électrique à la couche d'accord 8 (que l'on appellera ci-
après également électrodes d'accord) 12a et 12b sont disposées sur la couche de contact 13. Une portion de la couche de contact 13 entre les électrodes d'accord 12a et 12b est retirée pour isoler électriquement ces électrodes. Une électrode 10 côté p pour attaquer le laser est disposée sur la surface arrière du substrat 1. Une couche de revêtement AR 14 ayant une forte réflectivité est disposée sur une
facette avant du laser, i.e. une facette d'émission du laser.
Une couche de revêtement HR 15 ayant une forte réflectivité
est disposée sur une face arrière du laser.
On décrira le procédé de production.
Initialement, la première couche tampon 2 en InP du type p, la couche active 6 en InGaAsP, la couche d'espacement 7 en InP du type n, la couche d'accord 8 en InGaAsP, la couche de guidage 4a en InP du type p et la couche formant grillage de diffraction 5 en InGaAsP sont tirées en succession sur le substrat 1 en InP du type p en utilisant MOVPE. Alors, la couche du grillage de diffraction 5 reçoit un motif en un certain nombre de raies agencées périodiquement dans ce qui deviendra la direction de la longueur du résonateur, i.e. la direction de propagation de
la lumière, en utilisant la photolithographie et l'attaque.
Apres, la deuxième couche tampon 4b en InP du type p est tirée sur la couche du grillage de diffraction 5 avec motif, pour noyer les raies. Alors, un film de SiO2 (non représenté)
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est déposé sur la deuxième couche tampon 4b en InP du type p par pulvérisation et formation d'un motif en une forme de raies s'étendant dans la direction de la longueur du résonateur du laser, en utilisant la photolithographie et RIE. En utilisant le film en SiO2 en forme de raies comme masque, la structure stratifiée en semi-conducteurs est sélectivement attaquée à partir de la deuxième couche tampon 4b en InP du type p jusqu'à la couche tampon 2 en InP du type p. pour former un guide d'onde en forme de crête (que l'on appellera ci-après guide d'onde en crête) o la largeur de la couche active est de 1,2 Mm. En utilisant le film de SIO2 en forme de raies comme masque pour la croissance sélective, la couche 3 en InP du type n est tirée sur la première couche tampon 2 en InP du type p, contactant les côtés opposés du guide d'onde en crête. Après enlèvement du masque en SiO2, la troisième couche tampon 4c en InP du type p est tirée sur la couche 3 en InP du type n et sur la couche tampon 4b en InP du type p et en succession la couche de contact 13 en InGaAsP
du type p est tirée sur la couche tampon 4c.
Ensuite, des portions prescrites de la couche de contact 13 et de la troisième couche tampon 4c en InP du type p sont retirées pour exposer la surface de la couche 3 en InP du type n. Alors, une portion de la couche de contact 13 opposée au guide d'onde en crête est retirée pour séparer électriquement une région o la première électrode d'accord 12a sera ultérieurement formée à partir d'une région o la
seconde électrode d'accord 12b sera ultérieurement formée.
Alternativement, cette séparation électrique entre ces régions peut être obtenue en formant une gorge en une portion prescrite de la couche tampon 4c en attaquant et en
remplissant la gorge au moyen de InP dopé de Fe ou analogue.
Ensuite, un film isolant 9 comprenant SiO2 est déposé sur toute la surface de la pastille et il reçoit un motif pour former une ouverture 9a exposant la surface de la couche de contact 13 en InGaAsP du type p qui est opposée au guide d'onde en crête et une ouverture 9b exposant la surface de la couche 3 en InP du type n. Alors, les électrodes d'accord 12a
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et 12b sont formées en contact avec la surface exposée de la couche de contact 210 en InGaAsP du type p et l'électrode 11 côté n est formée en contact avec la surface exposée de la couche 3 en InP du type n. De plus, l'électrode 10 côté p pour attaquer le laser est formée sur la surface arrière du substrat 1 en InP du type p. Enfin, les facettes du laser sont formées par clivage, et la couche de revêtement AR 14 et la couche de revêtement HR 15 sont formées sur les facettes avant et arrière opposées respectivement, pour compléter un élément de laser du laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon le premier mode de réalisation de l'invention.
On décrira le fonctionnement.
Dans la structure montrée à la figure 1, un courant d'attaque du laser est injecté dans la couche active 6 quand une tension de polarisation en direction directe par rapport à une jonction pn est appliquée à partir de l'alimentation en énergie 50 d'attaque du laser à travers l'électrode 11 côté n et l'électrode 10 côté p d'attaque du laser. D'autre part, un champ électrique Ef est appliquée à une région de la couche d'accord 8 adjacente à la facette avant du laser ayant la couche de revêtement AR 14 lorsqu'une tension est appliquée de la première alimentation en tension variable 41a à travers l'électrode 11 côté n et l'électrode d'accord 12a. Un champ électrique Er est appliqué à une région de la couche d'accord 8 adjacente à la facette arrière ayant la couche de revêtement HR 15 quand une tension est appliquée de la seconde alimentation en tension variable 41b à travers
l'électrode 11 côté n et l'électrode d'accord 12b.
Par ailleurs, dans un laser à semi-conducteurs avec des revêtements AR/HR asymétriques, la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur diffère entre le cas o la perte d'absorption est du côté revêtement AR et le cas o la perte d'absorption est du côté revêtement HR. En général, la concentration en porteurs de seuil est plus basse dans le cas o la perte d'absorption est du côté revêtement AR que dans le cas o la perte d'absorption est du côté revêtement HR. La
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raison en est la suivante. En effet, la lumière se déplaçant vers la facette ayant le revêtement AR est à peine réfléchie à la facette avant d'être émise par la facette donc la lumière est soumise à une absorption une fois seulement du côté revêtement AR. Cependant, la plus grande partie de la lumière se déplaçant vers la facette ayant le revêtement HR est réfléchie à la facette, donc la lumière est soumise deux fois à l'absorption du côté revêtement HR. Par conséquent, la perte d'absorption est plus importante à la facette avec le
revêtement HR qu'à la facette avec le revêtement AR.
Dans ce premier mode de réalisation de l'invention, lorsque l'accord de la longueur d'onde est accompli en appliquant un champ électrique à la couche d'accord 8, initialement, une tension est appliquée de la seconde alimentation en tension variable 41b à travers l'électrode 11 côté n et l'électrode d'accord 12b pour appliquer le champ électrique Er à la région de la couche d'accord 8 adjacente à la couche de revêtement HR 15 et, ensuite, une tension est appliquée de la première alimentation en tension variable 41 à travers l'électrode 11 côté n et l'électrode d'accord 12a pour appliquer le champ électrique Ef à la région de la
couche d'accord 8 adjacente à la couche de revêtement AR 14.
A ce moment, le champ électrique Er est graduellement réduit avec une augmentation du champ électrique Ef donc la perte
d'absorption dans tout le résonateur est maintenue constante.
Ainsi, une variation négative de l'indice de réfraction due à une augmentation de la perte d'absorption provoquée par l'application du champ électrique comme cela est décrit dans Applied Physics Letters 59(21), 18 Novembre 1991 et Applied
Physics Letters 60(20), 18 Mai 1992, peut être évitée.
Comme on l'a décrit ci-dessus, quand les champs électriques Er et Ef sont appliqués à la couche d'accord 8 tout en contrôlant de façon appropriée le rapport du champ électrique Er du côté couche de revêtement HR 15 au champ électrique Ef du côté couche de revêtement AR 14, la force totale des champs électriques (Er + Ef) appliqués à la couche d'accord 8 peut être augmentée sans changer la perte
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d'absorption dans tout le résonateur, ce qui permet de supprimer la variation de la concentration en porteurs de seuil du fait de l'application du champ électrique. Par conséquent, la variation négative de l'indice de réfraction à cause de l'effet de plasma est supprimée, et la variation positive de l'indice de réfraction à cause de l'application des champs électriques Er et Ef à la couche d'accord 8 n'est pas annulée par la variation négative de l'indice de réfraction avec pour résultat une large gamme de longueur
d'onde accordable.
Comme on l'a décrit ci-dessus, selon le premier mode de réalisation de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs TTG du type à champ électrique appliqué, dans lequel la couche active 6 et la couche d'accord 8 sont individuellement contrôlées et o un champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8 pour accorder la longueur d'onde, la structure de revêtement asymétrique des facettes est employée, i.e. la couche de revêtement AR 14 et la couche de revêtement HR 15 sont disposées sur les facettes opposées avant et arrière du laser, respectivement et une électrode pour appliquer un champ électrique à la couche d'accord 8 est divisée en première et seconde électrodes d'accord 12a et 12b donc des champs électriques différents Ef et Er sont séparément appliqués à la région côté revêtement AR de la couche d'accord et à la région côté revêtement HR de la couche d'accord à partir de ces électrodes 12a et 12b, respectivement. Par conséquent, en contrôlant les champs électriques appliqués aux régions respectives de la couche d'accord 8, le champ électrique total appliqué à la couche d'accord est augmenté tout en maintenant constante la perte d'absorption de tout le résonateur, et donc la variation positive de l'indice de réfraction du fait de l'application du champ électrique à la couche d'accord 8 peut être obtenue sans être diminuée par la variation négative de l'indice de réfraction. Par suite, la longueur d'onde de la lumière produite dans la couche active
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peut être accordée sur une large gamme sans augmenter la
largeur spectrale.
Tandis que dans le premier mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'électrode d'accord est divisée en deux, elle peut être divisée en trois ou plus pour un contrôle plus précis.
Tandis que dans le premier mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'accentuation a été placée sur un laser à semiconducteurs employant un substrat en InP, une structure similaire employant un substrat en GaAs et comprenant d'autres semi- conducteurs des composés III-V fait partie du
cadre de l'invention.
La figure 3 est un schéma expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue en perspective du dispositif à laser à semi- conducteurs dont la longueur d'onde est accordable. Plus particulièrement, la figure 3 montre une section transversale faite suivant la ligne B-B de la figure 5. Sur ces figures, les mêmes chiffres de références que sur les figures 1 et 2 désignent des pièces identiques ou correspondantes. Une première électrode 10a côté p attaquant le laser est placée face à une région de la couche active 6 adjacente à la facette avant du laser ayant une couche de revêtement AR 14 et une seconde électrode 10b côté p attaquant le laser est placée face à une région de la couche active adjacente à la facette arrière du laser ayant la couche de revêtement HR 15. Une électrode d'accord 12 est
disposée sur la surface arrière du substrat 1.
Dans ce second mode de réalisation, la couche active 6 et la couche d'accord 8 du premier mode de réalisation de l'invention sont remplacées l'une par l'autre et une électrode côté p attaquant le laser est divisée en deux électrodes qui appliquent individuellement du courant à la région côté facette avant de la couche active et à la région
côté facette arrière de la couche active.
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Le procédé de fabrication du dispositif à laser à semi-
conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon ce deuxième mode de réalisation est fondamentalement identique au procédé de fabrication déjà décrit pour le premier mode de réalisation, à l'exception que les couches en semi-conducteur sont tirées en succession sur le substrat 1 dans l'ordre de la couche tampon 2, la couche d'accord 8, la couche d'espacement 7, la couche active 6, la couche de guidage 4a et la couche formant grillage de diffraction 5 tandis que ces couches sont tirées dans l'ordre de la couche tampon 2, la couche active 6, la couche d'espacement7, la couche d'accord 8, la couche de guidage 4a et la couche formant grillage de diffraction 5 dans le premier mode de réalisation de l'invention. On décrira le fonctionnement. Un courant d'attaque du laser If est appliqué de la première alimentation en énergie a à la région de la couche active 6 à proximité de la facette avant du laser ayant la couche de revêtement AR 14 et un courant d'attaque Ir du laser est appliqué par la seconde alimentation en énergie 50b à la région de la couche active 6 adjacente à la facette arrière du laser ayant la couche 15 de revêtement HR. Un champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8 comprenant InGaAsP en une composition équivalente à une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes Xg de 1,4 Mm lorsqu'une tension est appliquée de l'alimentation en tension variable 40 à travers l'électrode 11 côté n et
l'électrode d'accord 12.
Dans le dispositif à laser à semi-conducteurs ayant les revêtements asymétriques AR/HR, il est possible de changer la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur en changeant le rapport du courant If d'attaque du laser appliqué à la région côté revêtement AR de la couche active au courant Ir d'attaque du laser appliqué à la région côté revêtement HR de la couche active. La figure 4 est un graphique illustrant la relation entre la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur et le rapport du courant If d'attaque du laser appliqué à la région côté
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revêtement AR de la couche active au courant d'attaque total du laser If + Ir appliqué à toute la couche active. Comme on peut le voir sur la figure 4, la concentration en porteurs de seuil peut être réduite en réduisant le rapport de If à If + Ir. En conséquence, quand le rapport des courants d'attaque du courant du laser If et Ir injectés dans la couche active 6 change pour réduire le rapport des courants injectés If/If + Ir tandis que le champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8, l'augmentation de la concentration en porteurs de seuil avec l'augmentation de la perte d'absorption du fait de l'application du champ électrique à la couche d'accord 8 est empêchée et ainsi la variation négative de l'indice de réfraction à cause de l'effet de plasma est évitée. Par conséquent, la variation positive d'indice de réfraction provoquée par l'application du champ électrique à la couche d'accord 8 est obtenue sans être diminuée par la variation négative de l'indice de réfraction, avec pour résultat une large gamme de longueurs d'onde
accordable.
Comme on l'a décrit ci-dessus, selon le deuxième mode de réalisation de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs TTG du type à champ électrique appliqué dans lequel la couche active 6 et la couche d'accord 8 sont individuellement contrôlées et o un champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8 pour accorder la longueur d'onde, une structure asymétrique des revêtements des facettes est employée, i.e. la couche 14 de revêtement AR et la couche 15 de revêtement HR sont disposées sur les facettes avant et arrière du laser, respectivement, et une électrode pour appliquer du courant à la couche active 6 est divisée en première et seconde électrodes 10a et lO0b côté p attaquant le laser de façon que des courants différents If et Ir soient appliqués séparément à la région de la couche active 6 adjacente à la couche 14 de revêtement AR et à la région de la couche active 6 adjacente à la couche 15 de revêtement HR, respectivement. Par conséquent, lorsque l'on effectue
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l'émission du laser et l'accord de la longueur d'onde de manière que le rapport du courant appliqué à la région côté revêtement AR 14 de la couche active 6 au courant d'attaque du laser appliqué à toute la couche active 6 soit réduit tandis que la champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8, la variation négative de l'indice de réfraction du fait de l'augmentation de la perte d'absorption de la structure TTG du type à champ électrique appliqué peut être évitée avec pour résultat un dispositif formant laser dont la longueur d'onde est accordable qui offre des spectres raides
dans une large gamme de longueurs d'onde.
Tandis que dans le deuxième mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'électrode d'attaque du laser est divisée en deux, i.e. les première et seconde électrodes 10a et 10b côté p, elle peut être divisée en trois ou plus dans la direction
de la longueur du résonateur pour un contrôle plus précis.
Tandis que dans le deuxième mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'accentuation a été placée sur un laser à semiconducteurs employant uns substrat en InP, une structure similaire employant un substrat en GaAs et comprenant d'autres semi- conducteurs des composés III-V fait partie du
cadre de l'invention.
La figure 6 est un diagramme expliquant la structure et le fonctionnement d'un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 8 est
une vue en perspective du dispositif à laser à semi-
conducteurs dont la longueur d'onde est accordable. Plus particulièrement, la figure 6 montre une section transversale faite suivant la ligne C-C de la figure 8. Sur ces figures, les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 et 2 désignent des pièces identiques ou correspondantes. Le chiffre de référence 8a désigne une première couche d'accord comprenant InGaAsP en une composition équivalente à une longueur d'onde Xg de l'intervalle entre bandes de 1,4 Mm et le chiffre 8b désigne une seconde couche d'accord comprenant
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InGaAsP en une composition équivalente à une longueur d'onde
de l'intervalle entre bandes Xg de 1,5 pm.
Les figures 7(a) et 7(b) sont des graphiques illustrant les variations de la grandeur de l'absorption et de l'indice de réfraction respectivement, quand un champ électrique est
appliqué aux première et seconde couches d'accord 8a et 8b.
Comme le montre ces figures, par suite de l'application du champ électrique, la première couche d'accord 8a a une variation relativement grande d'indice de réfraction An (I' sur la figure 7(b)) et une variation relativement petite de grandeur d'absorption a (I sur la figure 7(a)) par rapport à la lumière d'une longueur d'onde de 1,55 Mm. D'autre part, par suite de l'application du champ électrique, la seconde couche d'accord 8b a une variation relativement petite de l'indice de réfraction An (m' sur la figure 7(b)) et une variation relativement grande de la grandeur de l'absorption Au (m sur la figure 7(a)) par rapport à la lumière d'une
longueur d'onde de 1,55 pm.
Une description sera donnée du fonctionnement. Un
courant d'attaque du laser est fourni par l'alimentation 50 en courant d'attaque du laser et il est injecté dans la couche active 6 par l'électrode 11 côté n et l'électrode 10 côté p d'attaque du laser. Un champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8a par application d'une tension de la première alimentation en tension variable 41a à travers l'électrode 11 côté n et l'électrode d'accord 12a. D'autre part, un champ électrique est appliqué à la couche d'accord 8b par application d'une tension de la seconde alimentation en tension variable 41b à travers l'électrode 11 côté n et
l'électrode d'accord 12b.
* Initialement, un champ électrique prescrit est appliqué à la couche d'accord 8b tandis qu'aucun champ électrique n'est appliqué à la couche d'accord 8a et à cet état, un courant est injecté dans la couche active 6 pour faire
osciller le laser à une longueur d'onde de 1,55 Mm.
Comme la seconde couche d'accord 8b a la caractéristique montrée par la ligne m en pointillé sur la
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figure 7(a), la lumière laser ayant une longueur d'onde de 1,55 pm est absorbée à un certain degré dans la seconde
couche d'accord 8b.
Alors, en utilisant la première alimentation en tension variable 41a, un champ électrique est appliqué à la première couche d'accord 8a. En réponse à la force du champ électrique appliqué à la première couche d'accord 8a, la force du champ électrique appliquée à la seconde couche d'accord 8b est diminuée de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur à la lumière laser produite dans la couche active 6 ne change pas. Ainsi, la variation négative d'indice de réfraction due à une augmentation de la perte d'absorption provoquée par l'application du champ électrique comme cela est décrit dans Applied Physics Letters 59(21), 18 Novembre 1991 et Applied Physics Letters 60(20), 18 Mai 1992, peut
être évitée.
Comme la seconde couche d'accord 8b a une caractéristique de variation de l'indice de réfraction qui est montrée par la ligne m' en pointillé sur la figure 7(b), la réduction de la force du champ électrique appliqué à la seconde couche d'accord 8b provoque à peine une variation négative de l'indice de réfraction de la seconde couche
d'accord 8b à la longueur d'onde de 1,55 Mm.
En conséquence, la variation positive de l'indice de réfraction An qui se produit à la longueur d'onde d'oscillation de 1,55 pm du fait de l'application du champ électrique à la première couche d'accord 8a ayant la caractéristique de variation d'indice de réfraction montrée par la ligne continue 1' sur la figure 7(b) est obtenue sans être annulée, et une réduction non voulue de la gamme dont la
longueur d'onde est accordable est supprimée.
Comme on l'a décrit ci-dessus, selon le troisième mode de réalisation de la présente invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs TTG du type o un champ électrique est appliqué dans lequel la couche active et la couche d'accord sont individuellement contrôlées et un champ électrique est appliqué à la couche d'accord pour accorder la
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longueur d'onde, la couche d'accord comprend la première couche d'accord 8a et la seconde couche d'accord 8b ayant des caractéristiques différentes et ces couches d'accord 8a et 8b sont pourvues de première et seconde électrodes 12a et 12b côté p qui sont séparées, respectivement. Par conséquent, quand la perte d'absorption de la lumière laser produite dans la couche active 6 provoquée par l'application du champ électrique à la première couche d'accord 8a est contrôlée en réponse à la force du champ électrique appliqué à la seconde couche d'accord 8b de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur ne change pas, la variation négative de l'indice de réfraction du fait de la variation de la grandeur d'absorption est évitée, et une large gamme de longueurs d'onde accordables est maintenue par suite de la variation positive de l'indice de réfraction de la première couche
d'accord 8a. En résultat, un dispositif à laser à semi-
conducteurs à longueur d'onde accordable qui permet d'accorder la longueur d'onde à un spectre raide sur une
large gamme peut être réalisé.
Les première et seconde couches d'accord 8a et 8b peuvent se composer de couches en volume ou de couches MQW tant que la première couche d'accord 8a a, par suite de l'application du champ électrique, une variation relativement grande de l'indice de réfraction An et une variation de grandeur d'absorption relativement petite Ac vis-à-vis de la lumière produite dans la couche active et que la seconde couche d'accord 8b a, par suite de l'application du champ électrique, une variation relativement petite de l'indice de réfraction An et une variation relativement grande de la grandeur d'absorption Aa vis-à-vis de la lumière produite
dans la couche active.
Comme on l'a décrit ci-dessus, les première et seconde couches d'accord 8a et 8b doivent avoir des caractéristiques différentes. Ces couches sont fabriquées par croissance de deux couches de compositions différentes de matière dans des étapes séparées de croissance cristalline. Alternativement, les couches d'accord 8a et 8b en MQW peuvent être tirées
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simultanément dans une croissance sélective en utilisant un motif d'un masque o le rapport de la portion masquée à la portion non masquée o la couche d'accord sera ultérieurement développée diffère entre la région o la première couche d'accord 8a sera développée ultérieurement et la région o la
seconde couche d'accord 8b sera développée ultérieurement.
Dans ce dernier cas, comme les épaisseurs des couches développées constituant la structure MAQ diffèrent entre la couche d'accord 8a et la couche d'accord 8b, les caractéristiques de ces couches d'accord 8a et 8b sont différentes.
Tandis que dans le troisième mode de réalisation ci-
dessus décrit, on place l'accentuation sur un laser à semi-
conducteurs dont la longueur d'onde est accordable comprenant deux couches d'accord qui sont individuellement contrôlées, une structure similaire comprenant trois couches d'accord ou plus, qui sont individuellement contrôlées, fait partie du
cadre de la présente invention.
Tandis que dans le troisième mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'accentuation a été placée sur un laser à semiconducteurs employant un substrat en InP, une structure similaire employant un substrat en GaAs et comprenant d'autres semi-conducteurs de composés III-V fait partie du
cadre de l'invention.
La figure 9 est un diagramme expliquant un dispositif à laser à semiconducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure 9, les mêmes chiffres de référence que sur les figures 1 et 3 désignent des pièces identiques ou correspondantes. Le chiffre de référence 5a désigne une couche formant grillage de diffraction ayant une composition équivalente à une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes Xg de 1,4 pm et un pas de 240 nm. La couche formant grillage de diffraction 5a est fabriquée sur la première couche tampon 2 en InP du type p et ensuite la couche d'accord 8 est tirée par dessus. La couche 5a formant
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grillage de diffraction peut être une couche en volume ou une
couche MQW.
On décrira le principe de fonctionnement.
Dans les dispositifs à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon ce quatrième mode de réalisation de l'invention, un champ électrique est appliqué à la couche formant grillage de diffraction 5a en même temps
que l'application du champ électrique à la couche d'accord 8.
Quand un champ électrique est appliqué à la couche 5a, l'indice de réfraction de la couche 5a augmente et la
constante de couplage k du grillage de diffraction augmente.
Comme la réflectivité de la lumière par la couche 5a augmente avec l'augmentation de la constante de couplage k, la perte de réflexion due au miroir du grillage de diffraction est réduite. En conséquence, dans ce quatrième mode de réalisation, l'augmentation de la perte d'absorption du fait de l'application du champ électrique à la couche d'accord 8 est annulée par la réduction de la perte de réflexion du fait de l'application simultanée du champ électrique à la couche
5a formant grillage de diffraction.
Comme on l'a décrit ci-dessus, selon ce quatrième mode de réalisation de l'invention, dans le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable qui accorde la longueur d'onde d'oscillation en appliquant un champ électrique à la couche d'accord à proximité de la couche active, l'augmentation de la perte d'absorption dans la couche d'accord 8 du fait de l'application du champ électrique est annulée par la réduction de la perte de réflexion due à l'application du champ électrique à la couche 5a formant grillage de diffraction, donc on peut obtenir un dispositif à laser à semi- conducteurs dont la longueur d'onde est accordable ayant une large gamme de longueurs d'onde accordables.
Tandis que dans le quatrième mode de réalisation ci-
dessus décrit, on a placé l'accentuation sur un laser à semi-
conducteurs employant un substrat en InP, une structure similaire employant un substrat en GaAs et comprenant
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d'autres semi-conducteurs des composés III-V fait partie du
cadre de l'invention.
La figure 10 est un diagramme expliquant un dispositif à laser à semiconducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure, le chiffre de référence 101 désigne un substrat semi-conducteur du type p. Une couche tampon 102 en semi-conducteur du type p est disposée sur le substrat 101. Une couche formant grillage de diffraction 105, une couche active 106 et une couche d'accord 108 sont
disposées sur des régions prescrites de la couche tampon 102.
Une couche tampon 109 en semi-conducteur du type n est
disposée sur les couches 105, 106 et 108 ci-dessus décrites.
Une couche de contact en semi-conducteur du type n 113 est disposée sur la couche tampon 109. Une électrode 11Oa côté n pour attaquer le laser, une électrode 110Ob côté n pour l'accord de la longueur d'onde et une électrode 11Oc côté n pour appliquer un champ électrique au grillage de diffraction sont disposées sur la couche de contact 113 face à la couche active 106, à la couche d'accord 108 et à la couche du grillage de diffraction 105, respectivement. Une électrode commune côté p 120 est disposée sur la surface arrière du
substrat 101.
Dans ce cinquième mode de réalisation de l'invention comme dans le quatrième mode de réalisation ci-dessus décrit, une augmentation de la perte d'absorption du fait de l'application du champ électrique à la couche d'accord est annulée par une réduction de la perte de réflexion du fait de l'application d'un champ électrique au grillage de diffraction. Cependant, le laser à semi-conducteurs selon ce cinquième mode de réalisation emploie, pour la structure du résonateur, non pas une structure TTG telle que décrite dans le quatrième mode de réalisation mais une structure DBR
(réflecteur Bragg distribué) montrée à la figure 10.
Plus particulièrement, les électrodes 110a, 11Ob et c côté n électriquement séparées sont disposées face à la couche active 106, à la couche d'accord 108 et à la couche du
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grillage de diffraction 105, respectivement. La longueur d'onde de la lumière produite dans la couche active 106 est modifiée selon la variation de l'indice de réfraction de la couche d'accord 108 du fait de l'application du champ électrique à la couche d'accord 108 et l'augmentation de la perte d'absorption due à l'application du champ électrique à la couche d'accord 108 est annulée par la réduction de la perte de réflexion du fait de l'application du champ électrique à la couche 105 du grillage de diffraction. Dans ce cinquième mode de réalisation également, une large gamme de longueurs d'onde accordables est obtenue comme dans le
quatrième mode de réalisation ci-dessus décrit.
La figure 11 est un schéma expliquant un dispositif à laser à semiconducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un sixième mode de réalisation de la présente invention. Sur la figure, le chiffre de référence désigne un laser à semi-conducteurs TTG ayant la même structure que le laser TTG de l'art antérieur montré à la figure 19. Plus particulièrement, le chiffre de référence 171 désigne un substrat en InP du type p. Une première couche
tampon 172 en InP du type p est disposée sur le substrat 171.
Une couche d'accord 178 est disposée sur la première couche tampon 172 en InP du type p. Une couche d'espacement 177 en InP du type n est disposée sur la couche d'accord 178. Une couche active 176 est disposée sur la couche d'espacement 177. Une couche de guidage 174a en InP du type p est disposée sur la couche active 176. Une couche formant grillage de diffraction 175 comprenant un certain nombre de raies est disposée sur la couche de guidage 174a. Une seconde couche tampon 174b en InP du type p est disposée sur la couche de guidage 174a afin de noyer les raies de la couche 175 du grillage de diffraction. Une troisième couche tampon 174c en InP du type p est disposée sur la seconde couche tampon 174b en InP du type p et sur la couche du grillage de diffraction 175. Une couche de contact 183 en InGaAs du type p est disposée sur la troisième couche tampon 174c en InP du type p. Une électrode côté p 182 d'attaque du laser est disposée
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en contact avec la couche de contact 183 et une électrode d'accord côté p 180 est disposée à la surface arrière du
substrat 171.
Le chiffre de référence 60 désigne un modulateur externe comprenant un modulateur de phase 60a et un modulateur 60b de l'intensité de la lumière. Une lumière laser émise par une facette du laser 100 dont la longueur d'onde est accordable est transmise à travers une fibre optique 70 jusqu'au modulateur 60. La lumière laser soumise à une modulation et une réflexion dans le modulateur 60 est retournée à la facette du laser à longueur d'onde accordable
par la fibre optique 70.
La figure 12 est une vue en perspective d'une structure spécifique du modulateur externe 60. Ce modulateur externe 60 se compose d'un substrat diélectrique 61, tel que LiNbO3, d'une couche de revêtement HR 65 disposée sur une facette du modulateur, d'un guide d'onde à Ti diffusé 62 ayant un motif prescrit sur le substrat diélectrique 61, d'une première électrode 63 pour le modulateur de phase 60a disposée sur le substrat 61 au côté borne d'entrée/sortie du guide d'onde et d'une seconde électrode 64 pour le modulateur d'intensité 60b
disposée sur le substrat 61 du côté revêtement HR 65.
La figure 13 est une vue en perspective illustrant un autre exemple du modulateur externe 60. La figure 14 est une vue en coupe faite suivant la ligne D-D de la figure 13. Sur ces figures, le chiffre de référence 131 désigne un substrat en InP du type p. Une couche tampon 132 en InP du type p est disposée sur le substrat 132. La couche tampon 132 a une crête en forme de raie au centre de la structure. Une couche de guidage de la lumière 133 est disposée sur la crête de la couche tampon 132. La couche 133 de guidage de la lumière a une structure à puits multiquantique (appelée ci-après MQW) comprenant InGaAsP et la structure MQW est conçue de manière qu'une portion 133a de la couche de guidage de la lumière dans la section de modulateur de phase 60a ait une longueur d'onde kg de l'intervalle entre bandes de 1,3 pm et une portion 133b de la couche de guidage de la lumière dans la
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section de modulation d'intensité 60b ait une longueur d'onde
Xg d'intervalle entre bandes de 1,5 pm. Une couche semi-
isolante 135 en InP est disposée sur la couche tampon 132, contactant les deux côtés de la crête. Une couche tampon 134 en InP du type n est disposée sur la couche 133 de guidage de la lumière et sur la couche semi-isolante 135 en InP. Des première et seconde couches de contact en InGaAs du type n 136a et 136b sont disposées sur la couche tampon 134 dans la section 60a de modulateur de phase et la section 60b de modulateur d'intensité respectivement. Un film isolant 157 ayant une ouverture en forme de raie opposée à la crête en forme de raie est disposé sur les couches de contact 136. Des première et seconde électrodes 138a et 138b côté n sont disposées en contact avec les couches de contact 136a et 136b dans la section 60a de modulateur de phase et la section 60b de modulateur d'intensité respectivement. Une électrode 139
côté p est disposée sur la surface arrière du substrat 131.
Une couche de revêtement HR 140 est disposée sur une facette
de la structure du laser.
La figure 15 est une vue en perspective illustrant un autre exemple du modulateur externe 60. La figure 16 est une vue en coupe faite suivant la ligne E-E de la figure 15. Le modulateur comprend une section 60a de modulateur de phase et une section 60b de modulateur d'intensité. Le chiffre de référence 151 désigne un substrat en InP du type p. Une première couche tampon 152 en InP du type p ayant une portion
de crête en forme de raie est disposée sur le substrat 151.
Une couche 161 en InP du type n est disposée au sommet de la crête de la première couche tampon 152 en InP du type p. Une couche de guidage de la lumière 153 est disposée sur la couche 161 en InP du type n. La couche 153 de guidage de la lumière est conçue de manière qu'une portion 153a dans la section 60a de modulateur de phase ait une longueur d'onde de l'intervalle entre bandes kg de 1,3 pm et qu'une portion 153b dans la section de modulateur d'intensité 60b ait une
longueur d'onde de l'intervalle entre bandes Xg de 1,5 Mm.
Une couche 155 en InP du type n est disposée sur la première
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couche tampon 152 en InP du type p, contactant les deux côtés de la crête. Une seconde couche tampon 154 en InP du type p est disposée sur la couche de guidage de la lumière 153 et sur la couche 155 en InP du type n. Des première et seconde couches de contact en InGaAs du type n 156a et 156b sont disposées sur la seconde couche tampon 154 en InP du type p dans la section 60a de modulateur de phase et la section 60b de modulateur d'intensité, respectivement. Un film isolant 157 est sélectivement disposé sur la structure. Une première électrode 158a côté p est disposée en contact avec la première couche de contact 156a dans la section 60a de modulateur de phase et une seconde électrode côté p 158b est disposée sur la seconde couche de contact 156b dans la section 60b de modulateur d'intensité. Une électrode 159 côté n est disposée en contact avec la couche 155 en InP du type n. Une couche de revêtement HR 160 est disposée sur une
facette de la structure du laser.
Le dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon ce sixième mode de réalisation de la présente invention comporte le laser à semi-conducteurs TTG à champ électrique appliqué 100 et le
modulateur externe 60 comme le montre les figures 12 à 16.
Une lumière laser émise par le laser TTG 100 est transmise à
travers la fibre optique 70 jusqu'au modulateur externe 60.
la lumière du laser est modulée et réfléchie dans le modulateur 60. L'intensité de la lumière du modulateur externe 60 est contrôlée avec une augmentation de la perte d'absorption due à l'application du champ électrique à la couche d'accord 178, ainsi l'intensité de la lumière laser réfléchie dans le modulateur externe 60 et qui retourne au laser TTG 100 est augmentée pour compenser la perte d'absorption dans la couche d'accord 178. Par suite, on
obtient une large gamme de longueurs d'onde accordables.
Tandis que dans le sixième mode de réalisation ci-
dessus décrit, l'accentuation a été placée sur un laser à semiconducteurs employant un substrat en InP, une structure similaire employant un substrat en GaAs et comprenant
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d'autres semi-conducteurs des composés III-V fait partie du
cadre de l'invention.
La figure 17 est une vue en perspective illustrant un dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable selon un septième mode de réalisation de la présente invention. La figure 18 est une vue en coupe faite suivant la ligne F-F de la figure 17. Sur ces figures, les mêmes chiffres de référence que sur les figures 11 et 15
désignent des pièces identiques ou correspondantes. Dans ce septième mode de réalisation de l'invention, le laser à semi-
conducteurs 100 dont la longueur d'onde est accordable et le modulateur externe 60 qui sont connectés l'un à l'autre par la fibre optique 70 dans le sixième mode de réalisation ci-dessus décrit sont intégrés sur le même
substrat.
Dans ce septième mode de réalisation également, la perte d'absorption dans la couche d'accord 178 du laser 100 est compensée en contrôlant l'intensité de la lumière devant retourner au laser 100 avec le modulateur 60 avec pour
résultat une large gamme d'accord des longueurs d'onde.
Tandis que dans ce sixième mode de réalisation, l'accentuation a été imposée sur un laser à semi-conducteurs employant un substrat en InP, une structure similaire
employant un substrat en GaAs et comprenant d'autres semi-
conducteurs des composés III-V fait partie du cadre de l'invention.
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Claims (14)
1. Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semi-conducteur (1) d'un premier type de conductivité;
une couche active en semi-conducteur (6) placée au-
dessus du substrat semi-conducteur (1) et produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active (6);
une couche d'accord en semi-conducteur (8) placée au-
dessus du substrat semi-conducteur (1) et ayant un indice de réfraction qui change en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord (8), ladite couche (8) accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction du fait de l'application du champ électrique; une couche d'espacement (7) en semi-conducteur d'un second type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, interposée entre la couche active (6) et la couche d'accord (8); des facettes opposées avant et arrière de résonateur placées aux deux extrémités de la couche active (6) et de la couche d'accord (8) et ayant des réflectivités différentes; une électrode côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche d'accord (8), l'électrode côté première conductivité étant divisée en un certain nombre de portions (12a, 12b) dans la direction de la longueur du résonateur; une électrode côté première conductivité (10) pour injecter du courant dans la couche active (6); et une électrode côté seconde conductivité (11) commune à l'électrode (12a, 12b) d'application et du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode (10) d'injection de courant côté première conductivité, ladite électrode côté
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seconde conductivité (11) étant électriquement connectée à la
couche d'espacement (7).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une alimentation en tension variable (40a ou 40b) connectée entre chacune des électrodes d'application du champ électrique côté première conductivité (12a ou 12b) et l'électrode commune côté seconde conductivité (11), ladite alimentation en tension variable fournissant une tension à la structure du laser de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur du fait de l'application du champ électrique soit maintenue constante quelle que soit la grandeur totale des champs électriques appliqués par les électrodes d'application du champ électrique côté première conductivité.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche d'accord (8) en semi- conducteur est placée
au-dessus de la couche active (6) en semi-conducteur.
4. Dispositif à laser à semi-conducteur dont la longueur d'onde est accordable, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semi- conducteur (1) d'un premier type de conductivité;
une couche active (6) en semi-conducteur placée au-
dessus du substrat semi-conducteur (1) et produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active (6);
une couche d'accord en semi-conducteur (8) placée au-
dessus du substrat semi-conducteur (1) et ayant un indice de réfraction qui change en réponse au champ électrique appliqué à la couche d'accord (8), ladite couche d'accord accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction du fait de l'application du champ électrique; une couche d'espacement en semi-conducteur (7) d'un second type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, interposée entre la couche active (6) et la couche d'accord (8);
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des facettes opposées avant et arrière de résonateur placées aux deux extrémités de la couche active (6) et de la couche d'accord (8) et ayant des réflectivités différentes; une électrode (12) côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche d'accord (8); une électrode côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active en semi-conducteur, ladite électrode côté première conductivité étant divisée en un certain nombre de portions (10a, 10b) dans la direction de la longueur du résonateur; et une électrode (11) côté seconde conductivité commune à l'électrode (12) d'application du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode (10a, 10b) d'injection de courant côté première conductivité, ladite électrode (11) côté seconde conductivité étant électriquement connectée à la
couche d'espacement (7).
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une alimentation en énergie (50a ou b) connectée entre chacune des électrodes d'injection de courant côté première conductivité (10a ou 10b) et l'électrode commune (11) côté seconde conductivité, ladite alimentation en énergie fournissant une tension à la structure laser de manière que la concentration en porteurs de seuil de tout le résonateur soit maintenue constante quelle que soit la grandeur de la perte d'absorption de tout le résonateur provoquée par l'application du champ électrique
par l'électrode d'application du champ électrique.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche d'accord en semi-conducteur (8) est placée
en dessous de la couche active en semi-conducteur (6).
7. Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable, caractérisé en ce qu'il comprend: un substrat semi- conducteur (1) d'un premier type de conductivité;
une couche active (6) en semi-conducteur placée au-
dessus du substrat semi-conducteur (1) et produisant de la
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lumière en réponse au courant injecté dans ladite couche active (6); une couche d'accord en semi-conducteur placée au-dessus du substrat conducteur (1) et comprenant un certain nombre de régions (Sa, 8b) agencées dans la direction de la longueur du résonateur du laser, lesdites régions (8a, 8b) produisant des variations différentes de l'indice de réfraction et de la grandeur d'absorption quand un champ électrique est appliqué, ladite couche d'accord accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction du fait de l'application du champ électrique; une couche d'espacement (7) en semi-conducteur d'un second type de conductivité, opposé au premier type de conductivité, interposée entre la couche active (6) et la couche d'accord (8a, 8b); des facettes opposées avant et arrière de résonateur
placées aux deux extrémités de la couche active en semi-
conducteur (6) et de la couche d'accord (Sa, 8b) en semi-
conducteur et ayant des réflectivités différentes; une électrode côté première conductivité pour fournir un champ électrique à la couche d'accord en semi-conducteur, ladite électrode côté première conductivité étant divisée en un certain nombre de portions (12a, 12b) correspondant aux régions respectives (Sa, 8b) de la couche d'accord; une électrode côté première conductivité (10) pour injecter du courant dans la couche active (6); et une électrode côté seconde conductivité (11) commune à l'électrode (12a, 12b) d'application du champ électrique côté première conductivité et à l'électrode (10) d'injection de courant côté première conductivité, ladite électrode (11) côté seconde conductivité étant électriquement connectée à la
couche d'espacement en semi-conducteur (7).
8. Dispositif laser à semi-conducteurs selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une alimentation en tension variable (40a ou 40b) connectée entre chacune des électrodes d'application de champ électrique (12a ou 12b) côté première conductivité et l'électrode commune
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(11) côté seconde conductivité, ladite alimentation en tension variable fournissant une tension à la structure du laser de manière que la perte d'absorption de tout le résonateur provoquée par l'application du champ électrique soit maintenue constante quelle que soit la grandeur totale des champs électriques appliqués par les électrodes
d'application du champ électrique côté première conductivité.
9. Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable caractérisé en ce qu'il comprend: une couche active en semiconducteur (106) produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active (106); une couche d'accord en semi-conducteur (108) ayant un indice de réfraction qui varie en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord (108) et accordant la longueur d'onde de l'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction; une couche en semi-conducteur (105) formant un grillage de diffraction périodique dans la direction de la longueur du résonateur; une électrode (11Ob) côté première conductivité pour appliquer un premier champ électrique à la couche d'accord
(108);
une électrode (110la) côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active (106); une électrode (11Oc) côté première conductivité pour
appliquer un second champ électrique à la couche en semi-
conducteur (105) formant le grillage de diffraction de manière que le second champ électrique augmente la constante de couplage du grillage de diffraction et compense la perte d'absorption provoquée par l'application du premier champ électrique à la couche d'accord (108); et une électrode (120) côté seconde conductivité commune à la première électrode d'application du champ électrique (llOb) côté première conductivité, à l'électrode d'injection de courant (110a) côté première conductivité et à la seconde
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électrode d'application de champ électrique (11Oc) côté
première conductivité.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un substrat semi-conducteur (1) d'un premier type de conductivité sur lequel est disposée la couche active en semi- conducteur (6); une couche d'espacement (7) disposée sur la couche active; ladite couche d'accord en semi-conducteur (8) disposée sur la couche d'espacement (7); ladite couche en semi-conducteur (5a) formant le grillage de diffraction étant disposée en contact avec la couche d'accord (8); l'électrode commune côté seconde conductivité (12) étant électriquement connectée à la couche d'espacement (7); et la première électrode d'application du champ électrique côté première conductivité servant également de seconde électrode d'application du champ électrique côté première conductivité.
11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un substrat semi-conducteur (101) d'un second type de conductivité ayant des surface opposées avant et arrière; ladite couche active (106), ladite couche d'accord (108) et ladite couche en semiconducteur (105) formant le grillage de diffraction étant placées sur la surface avant du substrat semi-conducteur (101) en position en série dans la direction de la longueur du résonateur; ladite première électrode d'application du champ électrique (11Ob) côté première conductivité, ladite électrode d'injection de courant (110la) côté première conductivité et ladite seconde électrode d'application du champ électrique (11Oc) côté première conductivité étant placées en position en série et opposées à la couche d'accord
(108), à la couche active (106) et à la couche en semi-
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conducteur (105) formant le grillage de diffraction respectivement; et ladite électrode commune côté seconde conductivité
(120) étant disposée sur la surface arrière du substrat semi-
conducteur (101).
12. Dispositif à laser à semi-conducteurs dont la longueur d'onde est accordable caractérisé en ce qu'il comprend: une couche active en semi-conducteur (176) produisant de la lumière en réponse au courant injecté dans la couche active (176); une couche d'accord en semi-conducteur (178) ayant un indice de réfraction qui varie en réponse à un champ électrique appliqué à la couche d'accord et accordant la longueur d'onde d'oscillation du laser selon la variation de l'indice de réfraction; une électrode (180) côté première conductivité pour
appliquer un champ électrique à la couche d'accord en semi-
conducteur (178); une électrode (182) côté première conductivité pour injecter du courant dans la couche active (176); une électrode côté seconde conductivité commune à l'électrode d'application du champ électrique (180) côté première conductivité et à l'électrode d'injection de courant (182) côté première conductivité; et un modulateur de lumière (60) contrôlant la quantité de lumière produite dans et transmise par la couche active (176) de manière que la perte d'absorption provoquée par l'application du champ électrique à la couche d'accord (178)
soit compensée.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le modulateur de lumière (60) et la couche active
(176) sont disposés sur des substrats différents.
14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le modulateur de lumière et la couche active sont
intégrés sur le même substrat.
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