Le développement de systèmes optiques dans le domaine spectral du moyen infrarouge présente de nombreux intérêts pour des applications allant de la détection de substances chimiques ou biologiques à l’imagerie ou aux télécommunications. Un enjeu important concerne la possibilité de réaliser des systèmes optiques compacts, portables et compatibles avec des applications en dehors des laboratoires. Dans ce cadre, le développement de circuits photoniques intégrés dans le moyen infra-rouge présenterait un impact majeur sur le développement de capteurs efficaces, portables et répandus.
Dans ce contexte, des chercheurs du C2N en collaboration avec Politecnico Di Milano ont obtenus des avancées majeures concernant des composants optoélectroniques intégrés fonctionnant dans le moyen infra rouge.
Tout d'abord, un modulateur optique basé sur l’effet de dispersion de plasma de porteurs libres dans un guide d'onde en silicium-germanium a été développé. Les principaux défis pour obtenir une modulation rapide de l’intensité optique ont été relevés, permettant de démontrer un fonctionnement allant jusqu’à 1 GHz dans un dispositif intégré fonctionnant de 5 à 9 µm de longueur d'onde [1].
Ensuite, un photodétecteur intégré a été réalisé dans une gamme de longueurs d'onde similaire [2]. Une sensibilité atteignant jusqu'à 0,1 mA/W a été obtenue à température ambiante, ce qui ouvre de fortes perspectives pour le développement de systèmes spectroscopiques compacts et performants exploitant la détection synchrone ou pour le monitoring sur puce.
Références :
[1] Room temperature integrated photodetector between 5 µm and 8 µm wavelength
Advanced Photonics Research, 2200237 (2022)
T.H.N. Nguyen1, N. Koompai1, V. Turpaud1, M. Montesinos-Ballester1, J Frigerio2, S. Calcaterra2, A. Ballabio2, X. Le Roux1, J-R. Coudevylle1, C. Villebasse1, D. Bouville1, C. Alonso-Ramos1, L. Vivien1, G. Isella2, D. Marris-Morini1
1 Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay, 91120 Palaiseau, France
2 L-NESS, Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Polo di Como, Via Anzani 42, 22100 Como, Italy
DOI : http://doi.org/10.1002/adpr.202200237
GHz electro-optical silicon-germanium modulator in the 5-9 μm wavelength range
Optics Express, 30, (26), 47093 (2022)
T.H.N. Nguyen1, N. Koompai1, V. Turpaud1, M. Montesinos-Ballester1, J. Peltier2, J Frigerio2, A. Ballabio2, R. Giani2, J-R. Coudevylle1, C. Villebasse1, D. Bouville1, C. Alonso-Ramos1, L. Vivien1, G. Isella2, D. Marris-Morini1
1 Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay, 91120 Palaiseau, France
2 L-NESS, Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Polo di Como, Via Anzani 42, 22100 Como, Italy
DOI : https://doi.org/10.1364/OE.476164
Contact : Delphine Marris-Morini
Légende : gauche : Vue schématique d’un modulateur intégré (encart : vue au microscope optique du composant fabriqué), droite : caractérisation du composant : taux de modulation en dB en fonction de la tension appliquée pour différentes longueurs d’onde incidentes.
