Résumé
LĽarticle étudie la sélection de modes dľun laser Fabry-Pérot InGaAsP multimode à 1,5 µm par lľutilisation des absorptions atomiques de ľion Er3+, Cette nouvelle technique consiste à insérer des échantillons dopés Er3+ dans la cavité laser. Le processus de sélection de mode n’est pas lié à un effet Fabry-Pérot de ces échantillons, mais à lľabsorption linéaire entre niveaux Stark de lľion Er3+ dans la matrice. LĽétude comprend une partie théorique (modélisation) et une partie expérimental. On montre que lľon peut obtenir un taux de réjection de mode de 35 dB en combinant dans la cavité laser deux lames dopées Er3+, respectivement de LiYF4: Er3+ orientée de type π et de Er3 (Al, Ga)5O12- Le prototype dľun laser compact a été réalise avec une longueur totale de cavité de 450 µm. Ce procédé à la fois simple et economique permet dľ obtenir une réjection aussi bonne que celle fournie par la technique dfb (distributed feedback) mais à une fréquence qui peut être prédéterminée a 0,5 nm prés de maniére absolue par la transition de Er3+ dans sa matrice.
Abstract
This work aimed to study Fabry-Pérot InGaAsP laser mode selection at 1.5 µm by means of atomic absorptions of ion Er3+. This new mode selection technic is not linked with a Fabry-Pérot effect coming from geometrical properties of the doped samples, but is caused by linear absorption between Stark levels of Er3+ in its own matrix. The study is divided into two points: theoretical simulation and experiments. It is shown that a side mode rejection of 35 dB is obtained by combining a LiYF4:Er3+ crystal π oriented with a Er3 (Al, Ga)5O12 one inside the laser cavity. A compact laser prototype of an over all length of 450 µm as also been obtained. This mode selection method which is both simple and economic allows to obtain results about as good as with dfb (distributed feed-back) lasers but at a predetermined absolute wavelength (± 0.5 nm) fixed by Er3+ doped samples transitions.
Bibliographie
Lee (T. P.), Burrus (C. A.), Copeland (J. A.), Dentai (A. G.), Marcuse (D.). Short cavity InGaAsP injection lasers: dependance of mode spectra and single-longitudinal-mode power on cavity length.IEEE J. QE (1982),18, pp. 1101.
David (K.), Buus (J.), Baets (R. G.). Basic analysis of ARcoated, partly gain-coupled dfb lasers: the standing wave effect.IEEE J. QE (1992),28, p. 427.
Kawanishi (H.), Suematsu (Y.), Itaya (Y.), Arai (S.). GaxIn1_x AsyP1_yInP injection laser partially loaded with distributed Bragg reflector.Japan J. Appl. Phys. (1978),17, p. 1439.
Choi (H. K.), Chen (K. L.), Wang (S.). Analysis of two-section coupled cavity semiconductor lasers.IEEE J. QE (1984),20, p. 385.
Kobayashi (S.), Kimura (T.). Injection locking in AlGaAs semiconductor lasers.IEEE J. QE (1981),17, p. 681.
Auzel (F.). French-Israeli Workshop on solid state laser.SPIE (1988),1182, p. 59.
Ennen (H.), Schneider (J.), Pomrenke (G.), Axmann (A.). 1.54 µm luminescence of erbium-implanted III-V semiconductors and silicon.Appl. Phys. Lett. (1983),43, p. 943.
Tsang (W T.), Logan (R. A.). Observation of enhanced single longitudinal mode operation in 1.5 µm GalnAsP erbium-doped semiconductor injection lasers.Appl. Phys. Lett. (1986),49, p. 1686.
Van Der Ziel (J. P.), Oberg (M. G.), Logan (R. A.). Single longitudinal mode operation of Er-doped 1.5 µm InGaAsP lasers.Appl. Phys. Lett. (1987),50, p. 1313.
Auzel (E), Jean-Louis (A. M.), Toudic (Y). Oscillator strengths, quantum efficiencies, and laser cross sections of Yb3+ and Er3+ in III-V compounds.J. Appl. Phys. (1989),66, p. 3952.
Dietel (W), Kühlke (D.), Sander (H.). Mode selection by homogeneous broadening and non-linear absorption.Opt. and Quant. Electron. (1975),7, p. 345.
Sakai (Y), Sudo (S.), Ikegami (T.). Frequency stabilization of laser diodes using 1.51-1.55 µm absorption lines of12C2H2 and13C2H2.IEEE J. QE (1992),28, p. 75.
Auzel (E), Zhou (B. W.), Meichenin (D.), Jean-Louis (A. M.). Passive wavelength stabilization in the 1.5 µm region of wide gain spectrum lasers by Er3+ doped materials.J. Appl. Phys. (1991),69, p. 7310.
Gordon (I. E.). Optical maser oscillators and noise.Bell. Syst. Tech. J. (1964),43, p. 507.
Röss (D.). Laser, light, amplifiers and oscillators.Academic Press (1969).
Agrawal (G. P.),Dutta (N. K.). Long-wavelength semiconductor lasers. Van Nostrand Reinhold (1986), ch. 6.
Hubert (S.), Meichenin (D.), Zhou (B. W.), Auzel (E). Emission properties, oscillator strength and laser parameters of Er3+ in LiYF4 at 2.7 µm.J. Lum. (1991),50, p. 7.
Zhou (B. W.). Probabilités de transitions entre niveaux Stark de Er3+ et sélection de mode dďun laser à semi-conducteur à 1,5 µm.Thése, Univ. Paris VI (1992), p. 168.
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Zhou, B.W., Auzel, F. Sélection de modes dďun laser Fabry-Pérot InGaAsP à 1,5 µm par la transition I15/2 -→I13/2 de Er3+. Ann. Télécommun. 48, 546–556 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02995490
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