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Projet ANR17-CE24-0019 (ANR)

ORPHEUS : secOnd oRder oPtical pHenomEna in gallium phopshide microdisks on Silicon

octobre 2018 – décembre 2021

Les phénomènes d’optique non-linéaire au 2nd ordre dans les microrésonateurs intégrés sont fortement contraints par la double conservation de l’énergie et de l’impulsion. Introduire un caractère aléatoire dans l’orientation cristalline du matériau non-linéaire permet de relâcher cette contrainte et multiplie les possibilités de conversion de fréquence de ces dispositifs. Le projet ORPHEUS explore ainsi ces phénomènes non-linéaires dans des microdisques de GaP sur silicium.

Contexte

La croissance des flux de données et la sobriété énergétique repoussent les technologies de l’information dans leurs retranchements. L’intégration de circuits photoniques (PICs) au sein des microprocesseurs représente une option intéressante face à ces évolutions, du fait de leur grande bande passante et de leur coût énergétique faible, mais aussi parce que la lumière constitue un medium intéressant pour le développement de paradigmes de calcul alternatifs comme le calcul quantique. La démonstration de briques photoniques élémentaires de ces PICs est, de fait, essentielle à l’essor de cette nouvelle technologie. Parmi ces composants de base, les oscillateurs paramétriques optiques (OPO) ont depuis longtemps démontré leur intérêt comme convertisseur de longueur d’onde, amplificateurs ou sources de photons intriqués. La miniaturisation de ces dispositifs est aujourd’hui une thématique de recherche particulièrement vivante.

Objectifs

La plateforme GaP/Si présente de nombreux avantages dans ce domaine : le GaP présente une plus grande susceptibilité du 2nd ordre que le LiNbO3 et ses propriétés optiques autorisent une plus grande compacité des dispositifs et une gamme spectrale étendue. Le GaP peut être intégré sur Si de manière monolithique et bénéficie de la maturité des procédés technologiques III-V. Mais au-delà, le caractère aléatoire de l’orientation cristalline des dispositifs photoniques GaP/Si pourrait être utilisé pour réaliser une conversion de fréquence plus accessible et à large bande. Ceci réside dans l’apparition de défauts structuraux appelés domaines d’antiphase (APDs) lors de la croissance de GaP sur Si. L’objectif du projet ORPHEUS est donc la démonstration d’un OPO large bande basé sur nos microdisques à base de GaP/Si. Différents régimes de fonctionnement de l’OPO seront testés depuis la conversion au sein de la bande télécom jusqu’à la conversion entre la bande datacom (850nm) et la bande télécom.

Production scientifique

Voir dans la collection Foton sur HAL

Partenaires

(groupes Foton : OHM - SP/CO - SP/PLA)

Coordinateur

Yoan LÉGER

Financements

ANR (214 k€)

Voir en ligne :