• Citer

Localized structures in surface-emitting lasers: vectorial character and delay-induced motion

par Averlant, Etienne
Président du jury Stiens, Johan J.
Promoteur Tlidi, Mustapha ;Panajotov, Krassimir
Publication Non publié, 2017-01-20

Thèse de doctorat

• Accès en ligne
• Détails
• Contenu
• Statistiques

Résumé :

Dans cette thèse de doctorat, nous menons des investigations théoriques et expérimentales relatives aux structures localisées dans des lasers à cavité verticale émettant par la surface (VCSELs), aussi appelées solitons de cavité. Elles consistent en des pics d'intensité lumineuse dans le plan transverse à la propagation du faisceau lumineux. Ils ont été notoirement proposés pour deux applications : stockage tout optique de l'information, et le traitement de l'information optique.Dans la première partie de cette thèse, nous investigons les aspects théoriques des structures localisées dans un VCSEL à grande surface d'émission soumis à une injection optique et à un retour retardé. Nous dérivons une équation de Swift-Hohenberg généralisée à retard, d'application lorsque le système est proche du régime de bistabilité optique. En premier lieu, nous caractérisons les structures localisées stationnaires, en construisant leur diagramme de bifurcation en serpentage, typique de leur regroupement dans la zone d'accrochage des paramètres. Ensuite, nous montrons que le retour retardé peut induire un mouvement spontané de structures localisées à deux dimensions dans une direction arbitraire du plan transverse. Nous caractérisons ces structures mobiles en estimant le seuil de ce mouvement, ainsi que sa vitesse.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous rapportons la formation spontanée de structures localisées dans un VCSEL de 80 micromètres de diamètre, pompé au delà de son seuil d'émission laser, et soumis à une injection optique. Ces structures sont bistables en la puissance du faisceau d'injection, ainsi qu'en le courant électrique. Nous étudions expérimentalement leur formation pour différents décalages en fréquence avec le faisceau de pompe optique. Nous rapportons la première mesure expérimentale mettant en évidence le caractère vectoriel des structures localisées générées dans un laser à grande surface d'émission: la polarisation de la structure localisée n'est pas celle de l'injection optique, dans la mesure où cette dernière est elliptique. Nous apportons un éclairage théorique sur cette expérience, en prenant en compte la dynamique de retournement de spin propre aux VCSELs à puits quantique. Ces résultats laissent entrevoir la possibilité de multiplexer l'information transmise en utilisant les propriétés de polarisation des structures localisées, utilisées comme pixels à la surface du VCSEL.