Le C2N en partenariat avec Thalès R&T développe un nouveau matériau pour l’optique non-linéaire intégrée.
L'optique non-linéaire a donné lieu à de nombreuses applications dans la conversion de fréquence de la lumière laser tout en préservant ses autres propriétés quantiques. Il devient maintenant de plus en plus important d’intégrer ces fonctions non-linéaires dans des circuits photoniques. La démonstration de circuits photoniques non linéaires compacts nécessite des matériaux qui présentent des rendements de conversion élevées, car la longueur du cristal non linéaire est inversement proportionnelle à la racine carrée de l'efficacité. Obtenir ces un méta-matériau qui peut être adapté pour faire correspondre la phase des fréquences des ondes impliquées dans l'interaction non linéaire.
Une équipe du C2N dirigée par Konstantinos Pantzas a récemment mis au point un tel matériau : le phosphure de gallium à orientation alternée (OP-GaP). En combinant l'épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (MOVPE), le collage moléculaire et la lithographie électronique, l'équipe a créé un méta-matériau constitué de domaines présentant des orientations cristallographiques alternées 001 et 00-1. Grâce à cette combinaison de techniques, les dimensions des domaines dans l'OP-GaP sont définies au niveau de la couche atomique individuelle. En utilisant cette nouvelle plateforme OP-GaP, l'équipe a démontré la conversion de la lumière télécom en lumière visible, avec un rendement record de 200%/Wcm2.
Références
Continuous-Wave Second-Harmonic Generation in Orientation-Patterned Gallium Phosphide Waveguides at Telecom Wavelenghts
Konstantinos Pantzas1, Sylvain Combrié2, Myriam Bailly1,2, Raphaël Mandouze2, Francesco Rinaldo Talenti2,3, Abdelmounaim Harouri1, Bruno Gérard4, Grégoire Beaudoin1, Luc Le Gratiet1, Gilles Patriarche1, Alfredo De Rossi2, Yoan Léger5, Isabelle Sagnes1 & Arnaud Grisard2
ACS Photonics (2022)
DOI : https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c00156
Affiliations
1Centre for Nanosciences and Nanotechnology, CNRS, Université Paris-Saclay, UMR 9001, Palaiseau, France
2Thalès R&T, Palaiseau, France
3Dipartimento di Ingengeria dell’Informzione, Elettronica e Telecomunicazioni, Sapienza University of Rome, Rome, Italy
4III-V Lab, Palaiseau, France
5Institut Foton, CNRS, Université de Rennes, INSA, Rennes, France
Figure : (a) Image HAADF-STEM d’un tranche d’OP-GaP; des domaine d’orientation cristallographique opposée s’y succèdent (b) guide OP-GaP en membrane suspendue (c) rendement non-linéaire du guide OP-GaP montrant un rendement record de 200%/Wcm2
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