La spectroscopie optique dans la gamme spectrale du moyen infra-rouge est un moyen universel d'identifier les substances chimiques et biologiques et d'effectuer des diagnostics non invasifs. Au cours des dernières années, il y a eu beaucoup d'efforts vers la miniaturisation et/ou l'intégration de ces spectromètres, ce qui permettrait non seulement de réduire la taille, le coût et le poids des systèmes mais également d'ouvrir de nouvelles opportunités basées sur l'intégration de fonctions optiques complexes. Des applications sont prévues dans un large éventail de domaines, allant de l'analyse des réactions biochimiques ou de l'étude de l'univers, jusqu’à la commercialisation à grande échelle de capteurs compacts, que ce soit pour la détection de fuites de substances toxiques, la quantification de la concentration de gaz à effet de serre, ou dans le domaine de la santé pour l’analyse de l’air exhalé par les patients permettant l’analyse de leurs pathologies.
Dans le cadre du projet ELECTROPHOT, en collaboration avec Politecnico Di Milano, nous allons aborder de nouvelles voies pour la réalisation de systèmes spectroscopiques intégrés, basés sur la spectroscopie à double peigne de fréquence, en développant des sources de peigne de fréquence innovantes. La stratégie qui sera développée dans le projet est basée sur les propriétés uniques des circuits photoniques silicium-germanium (SiGe) à gradient d'indice, notamment le fonctionnement à large bande spectrale de ces circuits photoniques, et l’exploitation simultanée des effets électro-optiques par variation de densité de porteurs libres et des effets non-linéaires de type effet Kerr, permettant d’explorer simultanément la génération de peignes de fréquences par effets optiques non linéaires et électro-optiques. Le projet s’appuiera fortement sur la centrale de technologie du C2N (réseau Renatech).
Figure : Les modulateurs optoélectroniques intégrées seront un des éléments de base pour la réalisation des spectromètres à double peigne de fréquence. La caractérisation d’un échantillon fabriqué dans la salle blanche du C2N illustre le fonctionne haute fréquence dans une grande gamme de longueur d’onde du moyen infra rouge.
Delphine Marris-Morini est professeur à l’Université Paris Saclay. Ingénieure de Télécom Paris, elle réalise sa thèse à l’Université Paris Sud portant sur les modulateurs électro-optiques en silicium. Compte tenu de l'impact de ces travaux dans le domaine des communications optiques, elle a ensuite développé les composants optoélectroniques en photonique silicium, avec de nombreux partenaires académiques mais aussi industriels. En parallèle elle a développé une nouvelle thématique de recherche autour de la photonique intégrée dans le moyen infra rouge, et a montré l’intérêt de la plateforme Silicium-Germanium pour la réalisation de fonctions optiques innovantes dans le moyen infra rouge.
Elle a reçu la médaille de bronze du CNRS en 2013, le prix Fabry De Gramont en 2017. Elle a obtenu le financement d’un projet ERC starting grant (2015-2020), et a été membre de l’Institut Université de France (2013-2018).
