Physique de la déflexion picoseconde par réseaux photoinduits dans les semiconducteurs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1996

Physique de la déflexion picoseconde par réseaux photoinduits dans les semiconducteurs

Résumé

This work is in the scope of the present research concerning all-optical data processing in high-speed telecommunication networks. One possible way to provide all-optical data routing is spatial switching by holographic deflection. The deflection of picosecond laser pulses by the spatial modulation of the density of a photogenerated electron-hole plasma (due to the interference of two optical beams) is theoretically and experimentally studied. After describing the experimental setup and characterizing its performances, we present the results of diffraction experiments on two II-VI samples, CdZnTe (at a wavelength of 0,8micron) and HgCdTe (at a wavelength of 1,55micron). The first order diffraction efficiency amounts up to seven percent in the spectral domain of the Urbach tail of the two investigated semiconducting alloys. The experimental results are explained by a model based on the static screening of local electrical microfields inside the crystal due to LO phonons. Furthermore, diffraction in InGaAs / InGaAsP multiquantum wells embedded in a Fabry-Pérot cavity is investigated. The results are analyzed by a model which takes into account the cavity effects. These give rise to a diffraction enhancement, the limits of which are discussed. Finally, we present results of optical transmission modulation experiments on CdTe / CdZnTe multiquantum wells with an applied external electric field. It is shown that the photogenerated carriers screen the electric field. This gives rise to an absorption variation due to the extinction of the Stark effect in the multiquantum wells. Defining figures of merit, diffraction properties of all studied structures are compared.
Notre travail s'intègre dans les recherches actuelles sur la continuité optique du traitement et du transport de l'information. Une des techniques visant à assurer cette continuité optique consiste à réaliser une commutation de voies par déflexion holographique. Nous avons étudié théoriquement et expérimentalement la déflexion d'impulsions laser d'une durée voisine de 20 picosecondes par des réseaux photoinduits dans les semiconducteurs. Après avoir décrit et caractérisé les dispositifs expérimentaux, nous présentons les performances de deux matériaux massifs II-VI, CdZnTe (à la longueur d'onde 0,8micron) et HgCdTe (à la longueur d'onde 1,5micron). Dans le domaine spectral de la queue d'Urbach, l'efficacité de diffraction au premier ordre atteint sept pour cent pour les deux matériaux. L'ensemble des résultats expérimentaux est expliqué par un modèle basé sur l'écrantage statique des microchamps électriques locaux dus aux phonons LO. Dans un second temps, nous étudions les réseaux plasma photogénérés dans des puits quantiques InGaAs / InGaAsP inclus dans une cavité de Fabry-Pérot. Les résultats sont comparés à une modélisation prenant en compte les effets de cavité. Ceux-ci induisent une amplification du signal diffracté dont les limites sont discutées. Nous présentons enfin des résultats de modulation de transmission optique dans des puits quantiques CdTe / CdZnTe sous polarisation externe. Nous montrons que les porteurs photogénérés écrantent le champ électrique appliqué produisant ainsi une variation d'absorption par disparition de l'effet Stark dans les puits. Après avoir introduit des coefficients de mérite, nous comparons les performances des différentes structures.
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Dates et versions

tel-00139835 , version 1 (03-04-2007)

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  • HAL Id : tel-00139835 , version 1

Citer

Rodolphe Grac. Physique de la déflexion picoseconde par réseaux photoinduits dans les semiconducteurs. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. INSA de Toulouse, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00139835⟩
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