Le Diode laser monomode \u00e0 fibre coupl\u00e9e 980nm<\/strong> est le c\u0153ur des communications optiques modernes et des instruments m\u00e9dicaux de pr\u00e9cision. Alors que d'autres longueurs d'onde sont choisies pour leur absorption sp\u00e9cifique dans les tissus ou leur transparence dans la silice, la longueur d'onde 980 nm est d\u00e9finie de mani\u00e8re unique par son efficacit\u00e9 en tant que source de pompage. Dans le domaine des t\u00e9l\u00e9communications, elle fournit l'\u00e9nergie pr\u00e9cise n\u00e9cessaire pour exciter les ions Erbium ($Er^{3+}$) \u00e0 l'\u00e9tat $^4I_{11\/2}$, ce qui permet une amplification \u00e0 faible bruit.<\/p>\n\n\n\n D'un point de vue technique, la transition vers un Module laser \u00e0 fibre monomode coupl\u00e9<\/a><\/strong> \u00e0 cette longueur d'onde pr\u00e9sente un ensemble distinct de d\u00e9fis par rapport aux variantes multimodes. La diff\u00e9rence fondamentale r\u00e9side dans la densit\u00e9 de puissance. L'obtention d'une puissance de 500 mW \u00e0 800 mW \u201csans n\u0153ud\u201d dans un c\u0153ur de fibre de 6 microm\u00e8tres repousse les limites de la physique des semi-conducteurs et de l'alignement optique. Pour un fabricant, l'objectif n'est pas simplement d'atteindre une puissance maximale, mais de maintenir un mode transversal stable sur toute la plage de courant de fonctionnement, en veillant \u00e0 ce que la lumi\u00e8re reste focalisable et que le couplage reste efficace sur une dur\u00e9e de vie de 25 ans.<\/p>\n\n\n\n La performance d'un 980 nm diode laser<\/a><\/strong> commence au niveau \u00e9pitaxial. La plupart des diodes de haute puissance \u00e0 980 nm utilisent une structure de puits quantique (QW) d\u00e9form\u00e9e en ars\u00e9niure de gallium indien (InGaAs), g\u00e9n\u00e9ralement cultiv\u00e9e sur un substrat d'ars\u00e9niure de gallium (GaAs).<\/p>\n\n\n\n L'introduction d'une \u201cd\u00e9formation\u201d dans le puits quantique est un choix technique d\u00e9lib\u00e9r\u00e9. En faisant varier la constante de r\u00e9seau de la couche d'InGaAs par rapport au substrat de GaAs, la structure de la bande de valence est modifi\u00e9e. Cela r\u00e9duit la masse effective des trous et supprime la \u201crecombinaison Auger\u201d, un processus non radiatif qui g\u00e9n\u00e8re de la chaleur au lieu de la lumi\u00e8re.<\/p>\n\n\n\n Cependant, la d\u00e9formation est une arme \u00e0 double tranchant. Une d\u00e9formation excessive peut entra\u00eener des dislocations (d\u00e9fauts dans le r\u00e9seau cristallin) qui sont \u00e0 l'origine d'un endommagement catastrophique du miroir optique (COMD). Pour att\u00e9nuer ce ph\u00e9nom\u00e8ne, les conceptions \u00e9pitaxiales avanc\u00e9es int\u00e8grent des couches de \u201ccompensation de la d\u00e9formation\u201d, g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 base de GaAsP. Cela permet d'augmenter la teneur en indium (pour atteindre l'objectif de 980 nm) tout en maintenant l'int\u00e9grit\u00e9 structurelle du cristal. Pour l'utilisateur final, cela se traduit par une diode qui peut supporter des densit\u00e9s de courant \u00e9lev\u00e9es sans d\u00e9gradation interne.<\/p>\n\n\n\n Dans les sp\u00e9cifications techniques d'un mode unique Module laser \u00e0 fibre optique<\/a><\/strong>, Le terme \u201cpuissance sans coude\u201d est primordial. Un \u201ccoude\u201d dans la courbe de puissance en fonction du courant (L-I) se produit lorsque la diode laser passe du mode transversal fondamental \u00e0 un mode d'ordre sup\u00e9rieur ou lorsque la distribution spatiale des porteurs (Spatial Hole Burning) entra\u00eene une l\u00e9g\u00e8re d\u00e9viation du faisceau.<\/p>\n\n\n\n \u00c0 mesure que le courant d'injection augmente, la densit\u00e9 de photons au centre de la cavit\u00e9 laser devient extr\u00eamement \u00e9lev\u00e9e, ce qui \u00e9puise les porteurs dans cette r\u00e9gion sp\u00e9cifique. Cela cr\u00e9e un gradient d'indice de r\u00e9fraction qui agit comme une \u201clentille\u201d, focalisant davantage le faisceau. S'il n'est pas g\u00e9r\u00e9, cet effet de lentille peut entra\u00eener le d\u00e9couplage du faisceau de la fibre monomode ou d\u00e9clencher un saut de mode.<\/p>\n\n\n\n Concevoir un syst\u00e8me vraiment sans contrainte Diode laser 980 nm<\/strong> n\u00e9cessite une conception pr\u00e9cise du \u201cguide d'ondes \u00e0 cr\u00eate\u201d. La largeur de la cr\u00eate doit \u00eatre suffisamment \u00e9troite pour supprimer les modes d'ordre sup\u00e9rieur (typiquement <4 \u03bcm) mais suffisamment large pour que la densit\u00e9 de puissance optique au niveau de la face soit inf\u00e9rieure au seuil de COMD. L'\u00e9quilibre entre la g\u00e9om\u00e9trie de l'ar\u00eate et le profil de dopage des couches de rev\u00eatement d\u00e9termine la stabilit\u00e9 finale du module.<\/p>\n\n\n\n Le couplage de la lumi\u00e8re dans une fibre monomode (SMF) est un exercice de stabilit\u00e9 m\u00e9canique extr\u00eame. Le diam\u00e8tre du champ de mode (MFD) d'une fibre standard de 980 nm (comme HI980) est d'environ 6,5 \u03bcm. Pour maintenir l'efficacit\u00e9 du couplage 70-80%, l'alignement de la puce laser sur la fibre doit \u00eatre stable \u00e0 \u00b10,1 \u03bcm sur une large plage de temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n La sortie brute d'un Laser 980 nm<\/a> diode<\/strong> est tr\u00e8s divergente. Pour combler l'\u00e9cart entre la puce et la fibre, on utilise un syst\u00e8me \u00e0 deux lentilles ou un syst\u00e8me asph\u00e9rique sp\u00e9cialis\u00e9 :<\/p>\n\n\n\n Dans les secteurs \u00e0 fort enjeu tels que les t\u00e9l\u00e9communications sous-marines ou les lasers chirurgicaux, le \u201cprix par watt\u201d n'est pas pertinent par rapport \u00e0 la \u201cprobabilit\u00e9 de d\u00e9faillance\u201d. La fiabilit\u00e9 est assur\u00e9e par le respect rigoureux de normes telles que Telcordia GR-468-CORE.<\/p>\n\n\n\n Le principal mode de d\u00e9faillance des diodes 980nm de haute puissance est le COMD. Sur la facette de sortie (miroir), la forte densit\u00e9 de photons peut provoquer un \u00e9chauffement localis\u00e9. Cet \u00e9chauffement r\u00e9duit la bande interdite, ce qui entra\u00eene une plus grande absorption, qui entra\u00eene un \u00e9chauffement plus important - un processus d'emballement thermique qui fait fondre la facette cristalline en quelques nanosecondes.<\/p>\n\n\n\nPhysique des semi-conducteurs : La conception du puits quantique InGaAs<\/h2>\n\n\n\n
Compensation des d\u00e9formations et confinement des porteurs<\/h3>\n\n\n\n
Le d\u00e9fi de l'op\u00e9ration \u201cKink-Free<\/h2>\n\n\n\n
Spatial Hole Burning (SHB) et Stabilit\u00e9 des Modes<\/h3>\n\n\n\n
Ing\u00e9nierie du couplage optique : Pr\u00e9cision submicronique<\/h2>\n\n\n\n
Le r\u00f4le des optiques asph\u00e9riques et cylindriques<\/h3>\n\n\n\n
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Fiabilit\u00e9 et contr\u00f4le de la qualit\u00e9 : Au-del\u00e0 de la fiche technique<\/h2>\n\n\n\n
Pr\u00e9vention des dommages optiques catastrophiques aux miroirs (COMD)<\/h3>\n\n\n\n