Semiconductor Lasers – Foton Institut

Correspondants: Christophe LEVALLOIS et Cyril PARANTHOËN

La thématique de recherche “Lasers à semiconducteurs” s’inscrit dans les axes “Capteurs photoniques” et “Photonique hyperfréquence et THz − Communications optiques” de l’Institut FOTON

Depuis 40 ans les diodes lasers semiconductrices ont envahi de nombreux secteurs : l’industrie, le médical, le stockage de l’information, la défense, l’automobile, sans oublier évidemment les communications par fibre qui ont d’abord été le moteur principal du développement de ce type de laser. Aujourd’hui les diodes lasers font toujours l’objet d’une recherche soutenue, et du fait de leurs tailles très réduites, ce type de lasers s’invitent de plus en plus dans notre environnement quotidien au sein de produits électroniques sans qu’on s’en rende compte. A titre d’exemple, on peut citer les systèmes de reconnaissance faciale de nos smartphones qui embarquent aujourd’hui des VCSEL.

L’équipe FOTON-OHM mène une activité de recherche sur ces dispositifs laser à base de semiconducteurs III-V, abordant à la fois des aspects fondamentaux comme le design des zones actives, mais aussi des aspects plus orientés sur des développements technologiques avec pour objectif principal de développer de nouvelles fonctionnalités. Dans le cadre de projets collaboratifs, l’équipe OHM en lien avec des laboratoires français (LAAS, C2N, IMT Atlantique, IES) et étrangers (EPFL, Tampere univ., Politecnico di Torino) a ainsi réalisé des lasers semiconducteurs innovants à émission verticale (VCSEL ou VECSEL) intégrant des nanostructures quantiques de la filière InP (boites et fils quantiques). L’équipe a également contribué à développer une technologie originale permettant d’implémenter de nouvelles fonctionnalités d’accordabilité en longueur d’ondes. FOTON-OHM étudie aussi en étroite collaboration avec l’équipe DOP les propriétés optiques non linéaires inhérentes aux zones actives de ces lasers à des fins applicatives liées aux émetteurs bi-fréquence et aux lasers à faible bruit d’intensité.

En parallèle de ces activités sur les dispositifs verticaux de type VCSEL, l’équipe OHM a également toujours maintenu des liens avec l’industrie, et notamment ces dernières années avec l’entreprise 3SP Technologies, productrice de diodes lasers pour le marché des communications optiques. Cette collaboration a d’ailleurs amené en 2022 à la construction d’un laboratoire commun entre l’entreprise et l’Institut FOTON qui a été baptisé SMART-FACETS. Cette collaboration vise dans un premier temps à développer des technologies innovantes de passivation des facettes laser émettant à 980 nm qui seront utiles aux nouvelles générations de composants déployées dans les réseaux de communication optique pour les 5 à 15 années à venir. Ce type de collaboration sera aussi un moteur pour faire émerger de nouveaux sujet d’intérêt commun entre 3SP Technologies et l’Institut FOTON.