Contrat de recherche : COMB-ON-GAN
Coordinateur du projet : Thierry Guillet, Laboratoire Charles Coulomb, Montpellier
Objectif du projet : Démonstration de trois dispositifs nanophotoniques innovants :
- Un laser à polaritons pulsé
- Un peigne de fréquences visible
- Un isolateur optique à polaritons
Partenaires :
- L2C, Montpellier
- CRHEA, Sophia Antipolis
- C2N, Saclay
- Institut Pascal, Clermont-Ferrand
- Thales-TRT, Palaiseau
- Inphyni, Nice
- INL, Lyon
Les dispositifs prévus exploitent les non-linéarités optiques à faible nombre de photons, en se basant sur une forte non-linéarité optique dans la gamme de transparence (entière gamme visible et proche IR) et sur les polaritons près des résonances d’exciton (bleu-violet). Ces photons interactifs donnent lieu à ce que l’on appelle des « fluides de lumière ». Cela se traduit par une réduction de l’encombrement du dispositif (échelle de longueur non-linéaire de 10 à 100 µm / taille du résonateur), compatible avec la photonique intégrée.
La conception et la démonstration de tels dispositifs nanophotoniques seront basées sur certains des nombreux « blocs de construction » développés au sein du consortium au cours des dix dernières années (résonateurs à haute Q, SHG, lasers à microdisques, couplage critique à un guide d’ondes), ainsi que sur des concepts originaux à la frontière de la conversion de fréquence, de la physique des solitons, de la photonique topologique et des peignes de fréquences.
La génération de peignes de fréquences dans la gamme spectrale visible devrait avoir un fort impact sur la métrologie, la spectroscopie et la détection optique. Actuellement, cela est principalement exploré à partir d’un laser de pompage proche IR en raison de la gamme de transparence des résonateurs en verre et en SiN étudiés. Ici, nous proposons des résonateurs plus petits directement pompés dans la gamme spectrale visible, en exploitant la transparence des guides d’ondes en AlN et GaN, et en ingénierie de leur dispersion modale. Cela conduirait à une source compacte de peignes de fréquences visibles. Nous explorons également la possibilité de construire des lasers à polaritons pulsés injectés électriquement basés sur la géométrie du guide d’ondes, et de les combiner avec un design photoniques topologique pour réaliser un laser topologique (en lien avec le programme ANR Newave, 2022-2025).
Dans l’ensemble, nous réaliserons des dispositifs photoniques non linéaires compacts couvrant des applications de l’UV au NIR et susceptibles d’être intégrés sur une même plateforme basée sur des matériaux à nitrure.