Sources à diode laser auto-organisables - Nonlinearités dans des nanostructures semi-conductrices

La premiere partie du manuscrit est consacree au fonctionnement de sources a diode laser en montage de type cavite etendue et qui integre un filtre holographique. Ce filtre intra-cavite est dynamique est constitue de l'association d'un materiau photorefractif et d'un reflecteur. Nous montrons que ce filtre est equivalent a un filtre Fabry-Perot dont l'un des miroirs est constitue par un reseau de Bragg photorefractif enregistre par la structure de modes du laser. Ses caracteristiques sont decrites en detail. Une breve analyse de stabilite d'un laser auto-organisable illustre le processus de selection entre les modes, induit par le filtre Fabry-Perot photorefractif. Nous avons alors etudie des fonctionnements de sources a diode laser montee en cavite etendue utilisant comme reflecteur distant un filtre Fabry-Perot photorefractif. Dans le cas des diodes laser qualifiees de limitee par diffraction, ou l'emission laser est supportee par un seul mode transverse, cette configuration originale force l'oscillation de la source sur un seul mode longitudinal et ce, sur une large plage de courant d'injection. Ce comportement a ete demontre pour des longueurs d'onde de fonctionnement allant de 630 a 1550 nm et des puissances de sortie variant de quelques dizaines de milliWatt au Watt. Enfin, nous avons demontre qu'un tel filtre dynamique utilise avec des diodes laser a ruban large, supportant plusieurs modes transverse, introduit egalement des pertes selectives sur la structure transverse des modes. L'application dans ce dernier cas est l'amelioration de la brillance de sources a diode laser de puissance. Enfin, nous presentons le fonctionnement original d'une source a diode laser accordable dont la longueur d'onde de fonctionnement est fixee par l'injection optique temporaire d'un faisceau issu d'un laser maitre. Cette source presente la particularite de disposer dans sa cavite d'un milieu holographique dynamique de type photorefractif qui lui permet, apres arret de l'injection, de conserver un fonctionnement a la longueur d'onde prealablement imposee par le laser maitre. En utilisant un laser maitre accordable en longueur d'onde, nous avons realise l'adressage optique d'une telle source suivant un peigne de longueurs d'onde quasi periodique. La seconde partie du manuscrit traite des etudes sur le renforcement des interactions nonlineaires dans des milieux micro-structures en semi-conducteurs. La premiere etape a necessite le developpement complet d'une source OPO accordable en longueur d'onde et delivrant des impulsions picosecondes. Nous rapportons la premiere demonstration experimentale et quantitative sur le lien entre la propagation d'une impulsion en regime de lumiere lente et l'exaltation des nonlinearites. Nous avons en particulier etudie les phenomenes d'absorption a deux photons (TPA) et d'auto-modulation de phase induits par les effets Kerr optique et de refraction par les porteurs libres (FCR) generes par TPA. Par un ajustement de nos courbes experimentales, sans parametre ajustable (en s'appuyant sur la valeur de la vitesse de groupe mesuree en regime de propagation lineaire), nous avons demontre de maniere quantitative l'effet de l'exaltation des nonlinearites par l'effet du ralentissement de la lumiere. Parallelement, nous avons initie une etude consacree a la diffusion Raman stimulee dans des nano-structures semi-conductrices. Nous avons demontre, dans des nanoguides de silicium sur isolant, une saturation du facteur d'amplification Raman par l'elargissement spectral des impulsions pompe par des effets d'automodulation de phase nonlineaire. Enfin, nous presentons nos resultats experimentaux sur le fonctionnement d'une microcavite doublement resonnante en regime de diffusion Raman stimulee.