Diagnostic de défaillances de systèmes optoélectroniques émissifs pour applications de télécommunication : caractérisations électro-optiques et simulations thermomécaniques

Abstract

Ce mémoire présente les travaux de conception et de réalisation d'un banc de mesures de paramètres électriques et optiques dédié au diagnostic de défaillances de systèmes optoélectroniques émissifs infrarouge (880 - 1550 nm). Les performances du banc comprenant des mesures courant-tension, puissance optique et spectre optique en température ont permis la discrimination de dégradations relatives au composant ou à l'alignement optique de diodes électroluminescentes ou têtes optiques. Les niveaux de contraintes apportées par des vieillissements, appliquées à des têtes optiques émissives 1310 nm à cavité Fabry-Pérot ont induit une chute de puissance optique de plus de 10% après un nombre réduit de cycles. L'origine de cette diminution de puissance optique peut être initiée par une défaillance au sein de la puce ou une instabilité du couplage avec la fibre optique. Les dérives du courant de seuil et du spectre optique ont confirmé des dégradations de la zone active. En revanche, les analyses électro-optiques ne permettent pas de déterminer l'origine de la défaillance dans le cas d'une dérive du couplage optique. Les tolérances submicroniques des éléments passifs d'alignement optique étant fréquemment à l'origine des défaillances, des simulations physiques non-linéaires par éléments finis ont été également effectuées afin de déterminer la susceptibilité thermomécanique d'un module optoélectronique émissif complet DFB 1550 nm. Cette étude a démontré l'accumulation de contraintes résiduelles après les tirs YAG, utilisés pour souder les sous parties entre elles, susceptibles de provoquer une déviation de l'axe optique théorique de 0,03° responsables d'une chute de 15 % de la puissance optique. Un macromodèle, tenant compte des différentes étapes de fabrication et des caractéristiques expérimentales des matériaux en présence, a été développé, en accord avec le fabricant, pour optimiser les règles de conception de nouvelles générations de têtes optiques robustes.