Photonique intégrée

La photonique non linéaire intégrée transforme la façon dont nous contrôlons la lumière. Elle permet une conversion de fréquence ultrarapide et économe en énergie, un élargissement spectral et un traitement des signaux optiques dans des dispositifs compacts à l’échelle de la puce. En exploitant les propriétés non linéaires uniques de matériaux tels que le niobate de lithium, ce domaine repousse les limites de la performance pour des applications allant des technologies quantiques aux communications avancées. Ces innovations redéfinissent les systèmes optiques, les rendant plus polyvalents, plus évolutifs et plus efficaces, tant pour la recherche que pour l’industrie.

Plate-forme de niobate de lithium à couche mince (TFLN) 

Le niobate de lithium en couche mince est au cœur de nos innovations, car il offre une combinaison unique de non-linéarité élevée, de transparence étendue et d’excellentes capacités d’adaptation de phase. En intégrant le TFLN à des guides d’ondes nanophotoniques, nous créons des dispositifs ultra-compacts d’une efficacité sans précédent pour les interactions optiques non linéaires. Le LTF se concentre sur deux aspects essentiels :

Conversion non linéaire efficace des fréquences
Nos recherches explorent des approches avancées de la conversion de fréquence, en se concentrant sur des techniques telles que la conversion paramétrique vers le bas via des solitons piégés par le gain, afin d’obtenir une efficacité élevée et une large accordabilité spectrale. En visant un fonctionnement à très faible puissance avec des énergies de pompe de l’ordre du picojoule, ces travaux visent à mettre au point des convertisseurs de fréquence compacts et pratiques pour les systèmes photoniques intégrés de la prochaine génération.

Ultrabroadband Supercontinuum Generation

Tirant parti des propriétés uniques du TFLN sur saphir, notre recherche se concentre sur l’avancement de la génération de supercontinuum (SCG) pour couvrir des gammes spectrales allant de l’ultraviolet à l’infrarouge moyen. En explorant la génération d’harmoniques à vitesse de groupe adaptée, nous visons à produire une lumière cohérente et à large bande à des énergies d’impulsion ultra-faibles. Ces travaux sont prometteurs pour des applications en spectroscopie, en métrologie et en stabilisation de peignes de fréquence.

Applications et orientations futures
Notre recherche exploite la génération de supercontinuum dans le TFLN pour stabiliser les lasers en permettant la détection directe du décalage porteuse-enveloppe beatnote. Cette approche améliore la précision des peignes de fréquence optiques, ce qui permet des avancées dans des applications telles que la spectroscopie, la métrologie et les technologies quantiques. En intégrant ces capacités dans des plateformes compactes, nous redéfinissons la manière dont la lumière est contrôlée et utilisée dans les systèmes photoniques de pointe.

Partenaires-clés :

Prof. Martin Fejer & Prof. Amir Safavi-Naeini, E.L. Ginzton Laboratory, Stanford University (USA)