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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes
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740documents trouvés

18412
14/12/2018

Bismuth content dependence of the electron spin relaxation time in GaAsBi epilayers and quantum well structures

S.AZAIZIA, A.BALOCCHI, S.MAZZUCATO, F.CADIZ, S.BEATO DE LE SALLE, H.LEHEC, D.LAGARDE, A.ARNOULT, C.FONTAINE, H.CARRERE, X.MARIE, T.AMAND

LPCNO, TEAM, PHOTO

Revue Scientifique : Semiconductor Science and Technology, Vol.33, N°11, Décembre 2018 , N° 18412

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01944345

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Abstract

Time-resolved optical orientation experiments have been performed in dilute bismide structures. Bulk layers with bismuth fractions in the range 1%–3.8% and quantum wells with bismuth fractions in the range 2.4%–7% were investigated. A clear decrease of the electron spin relaxation time is evidenced in both cases when the bismuth content increases. These results can be well interpreted by the increased efficiency of the spin relaxation mechanisms due to the bismuth induced larger spin-orbit interaction in these alloys.

145602
18418
11/12/2018

Highly-resonant two-polarization transmission guided-mode resonance filter

L.MACE, O.GAUTHIER-LAFAYE, A.MONMAYRANT, S.CALVEZ, H.CAMON, H.LEPLAN

PHOTO, Safran Reosc

Revue Scientifique : AIP Advances, Vol.8, N°11, 115228p., Décembre 2018 , N° 18418

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01942206

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Abstract

We theoretically demonstrate a mid-infrared polarization-independent guided-mode-resonance transmission filter. We designed a structure based on a deeply-etched 2D grating above a thin slab of the same material respectively supporting transverse magnetic and transverse electric fundamental modes with identical effective index, which propagate along orthogonal directions. This device relates to multi-resonant guided-mode-resonance filters, and more particularly to the concept of zero-contrast gratings (ZCG), which can operate either as wideband reflectors [R. Magnusson, Optics Letters 39, 4337 (2014)] or bandpass filters [M. Niraula, J. W. Yoon, and R. Magnusson, Optics Letters 40, 5062 (2015)]. However, contrary to the latter, this new generation of filters is not bound by stringent material requirements inherent to conventional ZCGs. In particular, ZCGs are demonstrated with high to low refractive index ratio below 2, using germanium as high-index material over a low-index zinc sulfide substrate. These filters exhibit a transmission peak with a full-width at half-maximum of about 30 pm, and a maximum transmission close to 100 % lying in a 46-nm-wide rejection window.

145552
18390
07/12/2018

A Nanosatellite Optoelectronic Payload Dedicated to Radiation-Induced Degradation Measurement in Erbium-Doped Fiber

A.FERNANDEZ , O.LLOPIS, C.VIALLON, N.NOLHIER, J.N.PERIE, M.COMPIN

MOST, ESE, ISAE

Manifestation avec acte : European CubeSat Symposium 2018 du 05 décembre au 07 décembre 2018, Toulouse (France), Décembre 2018, 2p. , N° 18390

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01925595

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Abstract

Radio over optical fiber (RoF) technologies appears as good candidates to address flexible payload requirements of the next generation of telecommunication satellites operating in Ku and Ka bands. In this context we have started the assembly of a 3U nanosatellite dedicated to the qualification of several erbium-doped fibers by using an optoelectronic metrology technique. The objective is hence to quantify the gain and noise figure degradation of the erbium-doped fiber amplifier (EDFA) due to cosmic ray exposure during a two years mission at a low earth orbit (LEO). This educational project is called NIMPH for "Nanosatellite to Investigate Microwave Photonics Hardware". It started in 2013 and involves students from the University of Toulouse with the support of Thales Alenia Space and CNES, the French national space agency.

145301
18546
07/12/2018

Jonctions tunnel à très hautes performances à base d'hétérostructures de type II sur GaAs pour les cellules solaires multijonction

K.LOUARN, Y.CLAVEAU, C.FONTAINE, A.ARNOULT, L.MARIGO-LOMBART, I.MASSIOT, F.PIQUEMAL, N.CAVASSILAS, A.BOUNOUH, G.ALMUNEAU

PHOTO, IM2NP, TEAM, LNE, CEA LIST

Affiche/Poster : Journées Nationales du Photovoltaïque ( JNPV ) 2018 du 04 décembre au 07 décembre 2018, Dourdan (France), Décembre 2018 , N° 18546

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01980237

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Abstract

Les jonctions tunnel (JT) constituent des éléments essentiels dans la conception de cellules solaires à multijonction, puisqu'elles assurent les interconnexions permettant de mettre en série les cellules élémentaires et ce, sans perte de performances. Les cellules élémentaires absorbant différentes gammes du spectre solaire peuvent être empilées de façon monolithique par épitaxie sur un substrat. Les cellules multijonction couvrent ainsi plus efficacement le spectre solaire et peuvent atteindre, grâce à la réduction des pertes par thermalisation, des rendements élevés, le record étant actuellement de 46% [1]. Les JT assurent donc les interconnexions électriques et doivent satisfaire plusieurs critères pour minimiser les pertes dans la multijonction : une capacité de conduction (évaluée par le courant tunnel pic) bien supérieure au courant photogénéré par la cellule multijonction ; une très faible résistance ; une absorption optique minimale pour assurer la transmission sans perte dans la bande spectrale de la (ou des) cellule(s) sous-jacente(s) ; ces JT doivent enfin présenter d'excellentes qualités structurales et ne pas contenir de dislocations dans le composant qui seraient générées par la relaxation des contraintes paramétriques

146418
18389
26/11/2018

Anisotropic lateral oxidation of Al-III-V semiconductors: inverse problem and circular aperture fabrication

S.CALVEZ, A.ARNOULT, A.MONMAYRANT, H.CAMON, G.ALMUNEAU

PHOTO, TEAM

Revue Scientifique : Semiconductor Science and Technology, Novembre 2018, DOI : 10.1088/1361-6641/aaf2f1 , N° 18389

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01933226

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Abstract

The lateral wet oxidation of aluminum-containing III-V-semiconductors is a technological process which converts a buried (thin) cristalline material into an amorphous insulator and, as such, tends to exhibit an anisotropic behavior. As a result, the shape of the interface between the semiconductor and the insulator, often referred as the oxide aperture, differs from the etched mesa contour from which the oxidation proceeds. This, in turn, complicates the design of the devices relying on this process especially when specific oxide patterns are needed.
 In this paper, we introduce a method based on a morphological dilatation to determine the shape of the mesas which will lead to a specific targetted contour upon an anisotropic oxidation over a modest extent. The approach is experimentally validated by demonstrating the fabrication of circular oxide apertures which are inherently difficult to make because of their high degree of symmetry but which also turn out to be of critical importance in obtaining efficient single-mode vertical-cavity surface-emittting lasers

145299
18375
23/11/2018

Acoustic flat lensing using an indefinite medium

M.DUBOIS, J.PERCHOUX, A.VANEL, C.TRONCHE, Y.ACHAOUI, G.DUPONT, K.BERTLING, A.D.RAKIC, T.ANTONAKAKIS, S.ENOCH, R.ABDEDDAIM, R.V.CRASTER, S.GUENNEAU

Fresnel, OSE, Imperial College, I2C, FEMTO-ST, IRPHE, QUT, Multiwave Technologie

Rapport LAAS N°18375, Novembre 2018, 5p.

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01917261

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Abstract

Acoustic flat lensing is achieved here by tuning a phononic array to have indefinite medium behaviour in a narrow frequency spectral region along the acoustic branch in the irreducible Brillouin zone (IBZ). This is confirmed by the occurrence of a flat band along an unusual path in the IBZ and by interpreting the intersection point of isofrequency contours on the corresponding isofrequency surface; coherent directive beams are formed whose reflection from the array surfaces create lensing. Theoretical predictions using a mass-spring lattice approximation of the phononic crystal (PC) are corroborated by time-domain experiments, airborne acoustic waves generated by a source with a frequency centered about 10.6 kHz, placed at three different distances from one side of a finite PC slab, constructed from polymeric spheres, yield distinctive focal spots on the other side. These experiments evaluate the pressure field using optical feedback interferometry and demonstrate precise control of the three-dimensional wave trajectory through a sonic crystal.

145253
18426
05/11/2018

Vertical integration of an electro-absorption modulator onto a VCSEL for high-speed communications

L.MARIGO-LOMBART

PHOTO

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 5 Novembre 2018, 192p., Président: O.LLOPIS, Rapporteurs: I.SAGNES, L.CERUTTI, Examinateurs: H.OTTEVAERE, Directeurs de thèse: G.ALMUNEAU, K.PANAYOTOV , N° 18426

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01975484

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Résumé

Dans cette thèse nous décrivons l’étude expérimentale et théorique d’un modulateur à électro-absorption (EAM) en vue de son intégration verticale sur un VCSEL (Laser à Cav- ité Verticale Emettant par la Surface) pour des communications optiques à très hautes fréquences. La modulation externe de la lumière émise par le VCSEL, alimenté en con- tinu, permet de s’affranchir de la limite physique due à la dynamique des porteurs et devrait donc permettre d’augmenter la bande passante comparé à un VCSEL à modu- lation directe. Notre approche permet de considérablement diminuer la surface utile de par son intégration monolithique verticale et ainsi la consommation électrique. La première partie est consacrée au design du composant EAM-VCSEL. Tout d’abord nous expliquerons l’effet d’électro-absorption et comment le modéliser, sa combinai- son avec la méthode de transfert matricielle, et son implémentation pour optimiser les paramètres physiques des puits quantiques tels que : l’épaisseur, la concentration d’aluminium dans les barrières et le champ électrique à appliquer. Ensuite, basé sur l’état de l’art des modulateurs verticaux, nous présenterons la conception d’une struc- ture Fabry-Pérot asymétrique pour augmenter l’effet d’absorption dans la cavité. Cette structure optimisée du modulateur sera ensuite intégrée sur une structure standard de VCSEL tout en considérant le découplage optique entre ces cavités. Je présenterai ensuite la fabrication de ces composants complexes. Nous aborderons la croissance des structures EAM et EAM-VCSEL avec notamment l’optimisation de la calibration des cellules et les caractérisations après croissance. Ensuite nous présentons un procédé lift-off innovant visant à faciliter le procédé complet. Ce procédé sera utilisé pour fabriquer le modulateur afin de le caractériser en régime statique. Nous démontrons ainsi son fonctionnement en mesurant la réflectivité en fonction de la température et de la tension appliquée ce qui nous permet d’avoir une validation du modèle précédent. Nous présentons enfin la caractéristique LIV du modulateur-VCSEL ainsi que son spectre en longueur d’onde. Les deux derniers chapitres seront consacrés à la partie fabrication et caractérisa- tion hyper-fréquence du composant. Nous avons conçu, à partir de nos caractérisations du BCB, des accès optimums pour diminuer les pertes électriques lors de l’injection. Nous présenterons ensuite un procédé innovant pour la planarisation du BCB en vue de l’injection électrique hyper-fréquence. Nous décrirons le procédé de fabrication com- plet du modulateur-VCSEL étape par étape. Enfin, nous montrerons les résultats hyper- fréquence du modulateur seul et intégré sur le VCSEL. Nous avons ainsi atteint une modulation de 29 GHz, comparable a l’état de l’art actuel des VCSELs.

Abstract

In this PhD thesis, we describe experimental and theoretical studies on Electro-Absorption Modulator (EAM) for its vertical integration onto a Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) to reach high-speed modulation for optical communications. The exter- nal modulation of the emitted light by the VCSEL, biased in continuous-wave, avoids the physical limitation due to the carrier dynamics encountered in directly-modulated lasers and thus enables very high frequency bandwidth. Furthermore, this fully monolithic integrated approach decreases the footprint and thus the energy consumption. In the first part of the manuscript, we describe the design of the EAM-VCSEL device. First, we explain the electro-absorption effect and its modelling; its combination with the transfer matrix method, and the implementation of the combined model for optimization of the quantum well parameters: thickness, barrier Al-content and applied electric field. Then, based on the state-of-the-art of the vertical modulators, we design an Asymmet- ric Fabry-Perot modulator structure to improve the electro-absorption in the top cavity. This EAM structure is integrated onto a standard VCSEL device while considering the decoupling between the two cavities. I present afterwards the fabrication of these complex devices. The epitaxial growth of EAM and EAM-VCSEL structures is presented as an implementation of pre-growth calibration routine to achieve the expected characteristics and the post-growth charac- terization of the wafers. Then, we present an innovative technological solution used to facilitate the global process. We used a double resist stack for a self-aligned process for the modulator, useful for the mesa etch, the sidewalls passivation and the metallization, all realized with only one single photolithography step. This process is used for the static characterization of the EAM. We demonstrate the feasibility of these devices by carrying out static reflectivity measurements as a function of the temperature and the applied EAM voltage. This allows to validate the previous absorption model. We also present the static characterization of the EAM-VCSEL with LIV curves and spectrum measurements. Finally, the last two chapters present the high-frequency aspect of the project. Based on BCB on an innovative planarization process about the use of a nano-imprint tool to ensure a perfect flat BCB layer surface, we present the global process flow step by step. Then, thanks to our BCB electrical characterization we compared two access line designs to decrease as much as possible the parasitic capacitance. Finally, we characterize the modulator cut-off frequency as a proof of concept and demonstrate a modulation of 29 GHz after its integration onto the VCSEL, comparable to the best results in the VCSEL litterature.

Mots-Clés / Keywords
Photonics; Semiconductor lasers; Optical communications; Photonique; Laser à semiconducteur; Communications optiques;

145675
18512
01/11/2018

Automatic Detection of Multi-Modality in Self-Mixing Interferometer

U.ZABIT, K.SHAHEEN, M.NAVEED, O.BERNAL, T.BOSCH

Riphah, OSE

Revue Scientifique : IEEE Sensors Journal, Vol.18, N°22, pp.9195-9202, Novembre 2018 , N° 18512

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01985281

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Abstract

Laser feedback-based self-mixing interferometry (SMI) has been demonstrated for diverse metric sensing applications. Typically, SMI sensors are based on such laser diodes (LDs) which provide mono-modal emission resulting in SMI signals in which each interferometric fringe occurs due to change in optical path length of λ/2, where λ is emission wavelength. However, in case multiple laser modes undergo SMI, then each mode contributes its own set of fringes. As LDs can emit multiple modes under variable operating conditions, so, non-detection of multiple SMI modes can cause drastic increase in measurement error due to wrong interpretation of fringes. Previously, the detection of multiple laser modes undergoing SMI was achieved by adding spectroscopic instruments to the SMI set-up. This, however, compromises the inherent simplicity of SMI sensing. In this paper, an automatic SMI-based multi-modality detection method is proposed which is able to detect if multiple modes of deployed LD are undergoing SMI and are contributing additional fringes within the SMI signal under variable sensing conditions. Such detection enables correct interpretation of SMI fringe count and can be used to signal occurrence of mode-hopping or secondary mode excitation. The method uses an artificial neural network, able to automatically identify uni-, bi-, or tri-modal SMI signals. Two different LDs (emitting at 637 and 650 nm) were used to acquire 131 experimental uni-, bi-, and tri-modal SMI signals for variable operating conditions and target vibration amplitude. The proposed system has achieved modality detection accuracy of 98.57% on 70 unseen experimental SMI signals.

146177
18413
31/10/2018

Contactless Conductivity Measurement for ITO Nanolayers on AsGa Substrats Over a Wide Frequency Range

F.LOETE, H.MAKHLOUFI, Y.LE BIHAN, D.MENCARAGLIA

Geeps, PHOTO

Affiche/Poster : IEEE SENSORS 2018 du 28 octobre au 31 octobre 2018, New Delhi (Inde), Octobre 2018 , N° 18413

Lien : https://hal-centralesupelec.archives-ouvertes.fr/hal-01944583

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145493
18535
25/10/2018

All photonic-gain Optoelectronic Oscillator at 10 GHz

O.LELIEVRE, V.CROZATIER, G.BAILI, P.BERGER, P.NOUCHI, D.DOLFI, L.MORVAN, O.LLOPIS, F.GOLDFARB, F.BRETENAKER, K.MEZKHANI, R.BRENOT, J.F.PARET, A.GARREAU, P.CHARBONNIER, F.DUPORT, F.VAN DIJK

Thales R&T, MOST, LAC, ALCATEL THALES III-V

Manifestation avec acte : International Topical Meeting on Microwave Photonics ( MWP ) 2018 du 22 octobre au 25 octobre 2018, Toulouse (France), Octobre 2018 , N° 18535

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01990902

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Abstract

We present a 10 GHz optoelectronic oscillator (OEO) based on optical amplification. The setup uses a 1-km of standard optical fiber at 1.5 μm and a semiconductor optical amplifier (SOA). The phase noise is -90 dBc/Hz at 100 Hz and 132 dBc/Hz at 10 kHz, currently limited by the oscillator noise floor.

146362
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