ANR NEWAVE

Coordinateur du projet : Thierry Guillet, Laboratoire Charles Coulomb, Montpellier

Objectif du projet : explorer de nouveaux modes de fonctionnement pour les micro- et nano-lasers en photonique intégrée, basés sur des fluides quantiques polaritoniques de lumière.

Partenaires :

L2C, Montpellier
CRHEA, Sophia Antipolis
C2N, Saclay
Institut Pascal, Clermont-Ferrand

Durée : 2022-2026

Ce projet vise à étudier des microlasers basés sur des guides d’ondes polaritoniques (GaN), un milieu actif « tout-en-un » très différent des couches actives semi-conductrices habituelles, ce qui nous amène à revisiter en profondeur les mécanismes de fonctionnement d’un laser semiconducteur.

Ils offrent un gain très élevé, de faibles pertes d’absorption et une non-linéarité auto-focalisante permettant la formation de solitons brilants de cavité.

Le défi est de contrôler la dynamique du laser en structurant des guides d’ondes en cristaux photoniques afin de réaliser des sources laser en émission continue ou pulsée (avec une énergie par impulsion extrêmement faible), et par la suite un laser topologique incluant un isolateur optique intra-cavité.

Ce projet devrait ouvrir de nouvelles perspectives à moyen terme pour des applications importantes dans la photonique intégrée, la photonique topologique et les simulateurs quantiques photoniques.

Le projet Newave a déjà atteint des objectifs importants :

La démonstration du premier laser ruban à polaritons, à base de GaN, dans des cavités Fabry-Perot gravée. Ce travail a amené à une comparaison détaillée avec les lasers ruban conventionnels. Phys. Rev. Applied 18, 044029 (2022)
La conception et la validation de deux dispositifs de lasers à polaritons topologiques:
- Un cristal photonique 2D avec une couche structure de TiO2 sur un guide d’onde ZnO, conçu pour un effet laser sur des modes d’interface Physical Review B 107 (15), pp.155304 (2023)
- Un cristal photonique 2D avec une couche structure de TiO2 sur un guide d’onde GaN, conçu pour un effet laser sur un état lié dans le continuum (BIC) Phys. Rev. B 109, 205302 (2024)
La démonstration du premier laser à polaritons à blocage de modes, à base de GaN, fonctionnant jusqu’à 300K Optica 11, 967 (2024)
Focus dans le journal Photoniques p15 (July 2024) de la Société Française d’Optique