MuSTANG : μ-résonateurs à base de phosphure de gallium pour l’intégration photonique

Propriétés optiques non linéaires de résonateurs microdisques et lasers à phosphure de gallium en vue de leur intégration future sur des puces de silicium compatibles CMOS.

Contexte

Alors que la demande au niveau du traitement de l’information ne cesse de croitre, les limites des microprocesseurs (MPs) sont progressivement atteintes. Cela ne vient pas des cœurs des MPs eux-mêmes mais plutôt des pertes d’énergie dans les interconnexions électriques. La photonique pourrait répondre à cette problématique avec le développement de MPs hybrides où la lumière est utilisée pour transférer des informations au sein même des MPs. Pour l’heure, l’un des éléments essentiels de ces nouveaux MPs reste inaccessible: des micro-lasers intégrés sur silicium, compatibles CMOS et énergétiquement sobres. Un enjeu majeur de ce domaine réside dans le choix du matériau pour leur réalisation. Contrairement à la plupart des laboratoires de recherche qui se concentrent sur des dispositifs à base de silicium ou sur l’intégration photonique hétérogène, le projet Mustang propose d’explorer les propriétés optiques de microrésonateurs réalisés par intégration III-V pseudomorphique sur silicium. Nous allons étudier plus précisément les non-linéarités optiques de microdisques de phosphure de gallium (GaP) épitaxié sur silicium pour leur application potentielle comme sources laser, mémoires optiques, portes, filtres accordables, etc.

Objectifs

Le projet Mustang a deux objectifs principaux :

• Le premier objectif consiste au développement technologique de microdisques à base de GaP. Plusieurs voies seront abordées telles que l’optimisation du confinement optique dans ces structures, l’accord des modes optiques, le développement de solutions de couplage intégrées et adaptées à bande interdite large de GaP et bien sûr l’optimisation des microdisques de GaP crus sur silicium.
• Le deuxième objectif consiste à l’investigation des non-linéarités optiques de second ordre tels que la génération de seconde harmonique et la conversion paramétrique dans les microdisques GaP. A cette fin, un dispositif expérimental sera développé pour coupler les résonateurs à des fibres effilées pour l’injection et la détection de signaux optiques à des fréquences différentes. La maîtrise des non-linéarités optiques dans les microdisques de GaP, couplées avec des propriétés d’émission laser, pourrait alors conduire au développement de nouvelles fonctionnalités photoniques sur silicium.

Production scientifique

Partenaires

Foton-OHM – Foton-SP

Coordinateur

Yoan LEGER (Foton-OHM)

Responsable scientifique Foton-SP: Yannick DUMEIGE

Financement

Rennes Métropole (40 k€)