La spectroscopie d’absorption dans la gamme spectrale du moyen infrarouge est une technique permettant de détecter et de quantifier la concentration de substances chimiques dans un milieu donné. Les dispositifs optiques dans cette gamme de longueur d’onde sont souvent basés sur des configurations en espace libre, les rendant encombrants et coûteux. L'intégration sur circuits intégrés photoniques de systèmes spectroscopiques complets aurait un impact majeur sur le développement de capteurs efficaces, portables et répandus. En particulier, les longueurs d'onde entre 5 et 12 μm sont d'un grand intérêt, car de nombreuses molécules importantes pour la santé ou pour la surveillance de la pollution (ex. ozone, alcanes) ont de fortes raies d'absorption dans cette bande spectrale.
Dans ce contexte, le développement de modulateurs électro-optiques intégrés (EOM) fonctionnant dans cette gamme de longueurs d'onde est un élément essentiel, permettant par exemple d’amélioration la sensibilité de détection, via des systèmes de détection synchrone.
Des chercheurs du C2N, en collaboration avec le Politecnico Di Milano, ont démontré expérimentalement un modulateur électro-optique intégré, basé sur une plate-forme photonique SiGe à gradient d'indice. L’effet de dispersion des porteurs libres est utilisé pour moduler les propriétés de l’onde optique guidée. La modulation électro-optique est obtenue dans une large gamme spectrale allant de 6,4 à 10,7 μm de longueur d'onde. Par ailleurs un fonctionnement allant jusqu'à 225 MHz a pu être démontré. Ces résultats ouvrent la voie au développement de systèmes spectroscopiques compacts sur puce.
Reference
Mid-infrared Integrated Electro-optic Modulator Operating up to 225 MHz between 6.4 and 10.7 μm Wavelength
Miguel Montesinos-Ballester1, Lucas Deniel1, Natnicha Koompai1, Thi Hao Nhi Nguyen1, Jacopo Frigerio2, Andrea Ballabio2, Virginia Falcone2, Xavier Le Roux1, Carlos Alonso-Ramos1, Laurent Vivien1, Adel Bousseksou1, Giovanni Isella2, and Delphine Marris-Morini1
ACS Photonics 2022, 9, 1, 249–255
doi : 10.1021/acsphotonics.1c01449
Affiliations
1Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris-Saclay, CNRS, 91120 Palaiseau, France
2L-NESS, Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano, Polo di Como, Via Anzani 42, 22100 Como, Italy
Contact : Delphine Marris-Morini
Figure : Vue MEB d’un modulateur électro-optique intégré fonctionnant dans le moyen infra rouge.
