février 2023 – février 2028
Projet PEPR Électronique
cofinancement:
Réaliser le premier peigne de fréquence sur puce avec un recours moindre aux matériaux stratégiques.
Contexte
Récompensé par le prix Nobel de Physique en 2005, les travaux sur les peignes de fréquences optiques ont bouleversé le champ applicatif de l’optique avec l’essor de la spectroscopie à haute résolution pour les domaines de la santé, de l’environnement, de la sécurité ou des technologies de l’information. Cependant les peignes de fréquence restent encore aujourd’hui limités à des applications de niches du fait de leur mise en oeuvre difficile. Très récemment, les premières démonstrations de peignes de fréquences sur puce (microcombs) ont ouvert la voie à l’utilisation future des peignes de fréquence dans notre vie quotidienne : la détection de virus par nos téléphones portables, des capteurs autonomes scrutant la qualité de l’air, sans parler des applications industrielles, spatiales et de défense. Dans OFCOC, nous proposons de réaliser la première source microcomb intégrée, large bande, robuste, fiable et miniaturisée sur une plateforme entièrement semi-conductrice. Pour ce faire, nous travaillerons à la co-intégration de deux filières d’excellence françaises : les ICLs (interband cascade lasers) à base d’antimoine et la plateforme non-linéaire GaP, afin de garantir à la France une position stratégique dans ce secteur concurrentiel. Ces deux filières sont les mieux placées au niveau mondial pour assurer les fonctionnalités de pompage optique intégré des peignes de fréquence et de conversion de fréquence très large bande. La montée en puissance de ces deux filières sera soutenue par des technologies de pointe (SiGe et SiNOI), à l’état de l’art pour la génération de supercontinuum et de peignes de fréquence dans l’infrarouge (NIR).
Objectifs
Peignes de fréquence intégrés, large bande, robustes, fiables et miniaturisés sur une plateforme entièrement à base de semi-conducteurs pour des capteurs autonomes scrutant par exemple, la qualité de l’air, la présence de virus
Production scientifique
Articles dans une revue
- Adam Biegański, Marko Perestjuk, Rémi Armand, Alberto Della Torre, Capucine Laprais, et al.. Sb2S3 as a low-loss phase-change material for mid-IR photonics. Optical Materials Express, 2024, 14 (4), pp.862. ⟨10.1364/OME.511923⟩. ⟨hal-04625953⟩
- V. Reboud, J. M. Hartmann, S. Serna, K. Stoll, C. Monat, et al.. Photonic ge-based platforms for mid-infrared applications. Photoniques, 2024, 125, pp.50-57. ⟨10.1051/photon/202412552⟩. ⟨hal-04589889⟩
- Rémi Armand, Marko Perestjuk, Alberto Della Torre, Milan Sinobad, Arnan Mitchell, et al.. Mid-infrared integrated silicon–germanium ring resonator with high Q-factor. APL Photonics, 2023, 8, pp.071301. ⟨10.1063/5.0149324⟩. ⟨hal-04205554⟩
- Konstantinos Pantzas, Sylvain Combrie, Yoan Léger, Grégoire Beaudoin, Luc Le Gratiet, et al.. Orientation-patterned gallium phosphide for integrated nonlinear photonics. Photoniques, 2023, 122, pp.64-69. ⟨10.1051/photon/202312264⟩. ⟨hal-04314963⟩
Communications dans un congrès
- Lise Morice, Brieg Le Corre, Antoine Lemoine, Abdelmounaim Harouri, Grégoire Beaudoin, et al.. Gallium Phosphide Platforms for Integrated Photonics. 36th International Conference on the Physics of Semiconductors (ICPS 2024), Jul 2024, Ottawa, Canada. ⟨hal-04710080⟩
- L Morice, B Le Corre, A Lemoine, A Harouri, G Beaudoin, et al.. Gallium Phosphide Platforms for Integrated Photonics. Optica Advanced Photonics Congress, Jul 2024, Québec (CA), Canada. ⟨10.1364/IPRSN.2024.ITh2B.3⟩. ⟨hal-04710291⟩
- A Lemoine, B Le Corre, L Morice, A Harouri, L Le Gratiet, et al.. Linear and Nonlinear Characterization of Vertical Orientation-Patterned Gallium Phosphide Waveguides for Second Harmonic Generation. Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics (IPR), Optica, Jul 2024, Québec, Canada. ⟨10.1364/IPRSN.2024.ITh2B.4⟩. ⟨hal-04709976⟩
- A Lemoine, B Le Corre, L Morice, A Harouri, L Le Gratiet, et al.. Linear and nonlinear characterization of vertical orientation-patterned gallium phosphide waveguides for second harmonic generation. International Confererence on the Physics of Semiconductors, Jul 2024, Ottawa (Ontario), Canada. ⟨hal-04709964⟩
- Brieg Le Corre, Antoine Lemoine, Abdelmounaim Harouri, Luc Le Graciet, Bruno Gérard, et al.. C-Band Translation by Second-Harmonic Generation in an Orientation-Patterned Gallium Phosphide Waveguide. Optica Advanced Photonics Congress, OPTICA, Jul 2024, Québec (Canada), Canada. ⟨hal-04711999⟩
- A Lemoine, A Letoublon, A Naïm, T Batte, C. Cornet, et al.. Characterization of zinc sulfide waveguides for nonlinear photonics. Integrated Photonic Research, Optica, Jul 2024, Quebec (Canada), Canada. ⟨hal-04710010⟩
- Antoine Lemoine, Antoine Letoublon, Alex Naïm, Thomas Batte, Mathieu Perrin, et al.. Characterization of polycrystalline zinc sulfide waveguides for nonlinear photonic. International Confererence on the Physics of Semiconductors, Jul 2024, Ottawa (Ontario), Canada. ⟨hal-04709949⟩
- Marko Perestjuk, Rémi Armand, Julien Lumeau, Antonin Moreau, Arnan Mitchell, et al.. Optical bistability in high-Q silicon-germanium ring resonators in the mid-infrared. Optique Normandie 2024, Jul 2024, Rouen, France. ⟨hal-04695607⟩
- Lise Morice, Baptiste Routier, Leopold Virot, Quentin Wilmart, Christelle Monat, et al.. Optimisation de coupleurs en poulie pour la génération de peignes de fréquences dans des micro-résonateurs de Nitrure de Silicium. Optique Normandie 2024, Jul 2024, Rouen, France. ⟨hal-04710255⟩
- Lise Morice, Antoine Lemoine, Brieg Le Corre, Abdelmounaim Harouri, Grégoire Beaudoin, et al.. Evaluation de différentes plateformes à base de Phosphure de Gallium et mesures de pertes à 800 nm. Optique Normandie 2024, Jul 2024, Rouen, France. ⟨hal-04709967⟩
- Marko Perestjuk, Adam Bieganski, Anas Chalak, Rémi Armand, Alberto Della Torre, et al.. Comparison of GST and Sb2S3 Phase Change Materials for Reconfigurable Integrated Mid-Infrared Supercontinuum Sources. Mid-Infrared Coherent Sources, Optica High-brightness Sources and Light-driven Interactions Congress 2024, EUVXRAY, HILAS, MICS, 2024, Vienna, Austria. pp.MTu5C.4, ⟨10.1364/MICS.2024.MTu5C.4⟩. ⟨hal-04695567⟩
- Brieg Le Corre, Alice Marceau, Konstantinos Pantzas, Sylvain Combrié, Francesco Rinaldo Talenti, et al.. Génération de seconde harmonique dans un guide d’onde en phosphure de gallium à orientation structurée aux longueurs d’onde télécom. Journées Nationales d'Optique Guidée (JNOG'40), Jul 2023, Lyon, France. ⟨hal-04196334⟩
- Antoine Lemoine, Antoine Letoublon, Alex Naïm, Thomas Batte, Yannick Dumeige, et al.. Caractérisation de couches minces de ZnS et design de guides d'ondes en ZnS pour la photonique non linéaire. Journée nationale de l'optique guidée, Jul 2023, Lyon, France. ⟨hal-04197066⟩
- Maud Jullien, Tony Rohel, Nicolas Chevalier, Anthony Rambaud, Rozenn Gautheron-Bernard, et al.. EQUIPEX NANOFUTUR : IMPLANTATION D'UN CLUSTER DE CROISSANCE POUR LES MATÉRIAUX ET COMPOSANTS III-V EPITAXIES A L'INSTITUT FOTON. MATEPI 2023, Jul 2023, Paris, France. ⟨hal-04225150⟩
Poster de conférence
- Antoine Lemoine, Lise Morice, Brieg Le Corre, Antoine Létoublon, Alex Naïm, et al.. Fabrication and characterization of zinc sulfide nanowaveguides for 2nd-order nonlinear photonics. 36th International Confererence on the Physics of Semiconductors 2024, Jul 2024, Ottawa, Canada. ⟨hal-04745344⟩
- Yoan Léger, Christian Grillet, Vincent Reboud, Quentin Wilmart. Résultats marquants 2023 - Projet ciblé OFCOC: Optical Frequency Combs On a Chip. Journées Scientifiques Nationales 2024 du PEPR électronique, Mar 2024, Grenoble, France. ⟨hal-04696982⟩
- Lise Morice, Christian Grillet, Alberto Della Torre, Jean-Pierre Landesman, Christelle Monat, et al.. Design de microrésonateurs intégrés à base de phosphure de gallium pour la génération de peignes de fréquences dans le proche et moyen-infrarouge. Journées Nationales de l'Optique guidée 2023, Jul 2023, Lyon, France. ⟨hal-04196110⟩
- Yoan Léger, Christian Grillet, Vincent Reboud, Quentin Wilmart. L’électronique pour la conversion - Projet ciblé OFCOC: Optical Frequency Combs On a Chip. Lancement et première journée scientifique annuelle du PEPR Électronique, Mar 2023, Poitiers, France. ⟨hal-04388180⟩
Documents récupérés de l'archive ouverte HAL 
Partenaires
Foton-OHM – C2N – INL – CEA-Leti – IES
Coordinateur
Yoan LEGER (Foton-OHM)
Financement
ANR (3.114 M€, FOTON: 570 k€)
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