Heming Huang consacre ses recherches aux non-linéarités optiques dans les lasers à boîtes quantiques

Titre de la thèse

« Non-linéarités optiques dans les lasers à boîtes quantiques pour les communications à haut-débit »

Résumé

L’évolution actuelle des systèmes de communications optiques n’est plus exclusivement limitée par les transmissions longues-distances, mais aussi par les liens courtes-distances associés au transport massif de données (Big Data). Afin de répondre à ces problématiques notamment en termes de coût et consommation énergétique, le déploiement de nouveaux composants d’extrémités performants est nécessaire. Grâce au très fort confinement des porteurs, les lasers à boites quantiques constituent une classe d’oscillateurs présentant des caractéristiques remarquables notamment en termes de courant de seuil et de stabilité thermique.

Ce travail de thèse montre que l’application d’une perturbation optique externe permet d’exploiter les non-linéarités optiques des boîtes quantiques pour la réalisation de convertisseurs en longueur d’onde performants ou de transmetteurs à haut-débit fonctionnant sans isolateur optique. Ce dernier point est particulièrement critique dans les réseaux courtes-distances où l’utilisation de sources modulées directement reste une solution technologique importante.

Par ailleurs, le déploiement massif des systèmes cohérents mais également la conception des futures horloges atomiques sur puces nécessite l’utilisation de sources optiques à faible largeur de raie et ce afin de limiter la sensibilité de la réception au bruit de phase du transmetteur et de l’oscillateur local et induire un taux d’erreur binaire important. La conception de laser à faible largeur spectrale constitue un autre objectif de ce travail thèse. Les avantages de la technologie boites quantiques ont été mis à profit pour d’atteindre une largeur spectrale de 160 kHz (100 kHz en présence de rétroaction optique) ce qui est de première importance pour les applications susmentionnées.