Offre de stage de master - Laboratoire Matériaux et Phénomènes

Offre de stage de master
Laboratory: Matériaux et Phénomènes Quantiques, UMR CNRS 7162
Director: Carlo Sirtori
Address: Université Paris 7, 10 rue Domon et Duquet, Paris 13e
Person in charge of the internship: Giuseppe Leo (Equipe DON)
Tel: [phone] e-mail: [email protected]
Oscillateur paramétrique optique pompé électriquement sur puce GaAs
Scientific project:
Ce stage s’inscrit dans un projet pilote du Laboratoire MPQ qui a pour but la démonstration de
sources paramétriques sur puce injectées électriquement. Au cœur de ces dispositifs basés sur la
conversion de fréquence optique intra-cavité, il y aura une pompe laser à boîtes quantiques (QD), et
cela afin d’éviter la recombinaison non-radiative dans une cavité de taille micrométrique gravée à
l’intérieur de la région active.
La non-linéarité que nous exploiterons est le χ(2) non résonant du GaAs au sein de guides
multicouches, lesquels contiennent des QD en InAs émettant à une longueur d’onde de pompe
autour de 1 µm et sont conçus pour atteindre la condition d’accord de phase dans un processus de
génération paramétrique de type II.
Grâce à nos récents résultats1,2, nous sommes très bien placés pour viser à un objectif ambitieux
attendu par la communauté de la photonique : un oscillateur paramétrique optique (OPO) sur puce.
Par rapport aux OPO guidés existant en niobate de lithium ainsi qu’en GaAs à retournement
périodique de χ(2), notre source apportera la perspective cruciale d’un OPO monolithique pompé
électriquement dans le proche infrarouge, avec un impact décisif sur l’utilisation pratique hors du
laboratoire, dans des applications à température ambiante allant des télécoms à la santé au
diagnostic environnemental.
Notre OPO aura un seuil d’oscillation pour la pompe autour de 100 mW en régime continu, qui
sera atteint par l’injection de courant d’une jonction p-n. Son accord de phase sera obtenu en
utilisant la largeur du guide comme paramètre de fabrication libre, car elle agit sur les indices
efficaces du signal, du complémentaire et de la pompe, sans aucun impact sur la longueur d’onde
laser de cette dernière. Le réglage fin en longueur d’onde se fera avec la température, car celle-ci
agit différemment sur la courbe de gain du laser (et donc sur la longueur d’onde de pompe) et sur la
longueur d’onde d’accord de phase.
En collaboration avec l’équipe de Jean-Michel Gérard (CNRS/CEA) et le III-V Lab, nous allons
rallier plusieurs compétences de pointe en épitaxie, techniques de salle blanche, caractérisation des
laser à QD, mesures optiques non linéaires et modélisation.
Methods and techniques:
Mesures optiques (laser, optique non linéaire guidée), Salle blanche (lithographie, gravure, dépôt de
multicouches diélectriques, microscopie électronique), Simulations numériques (Matlab, etc.).
Possibility to go on with a PhD ? OUI
Envisaged fellowship ? Bourse du Ministère, C’Nano IdF, ANR, DGA
1 A. Andronico et al., “Tunable quantum dot parametric source”, Opt. Express 21, 22367 (2013).
2 J. M. Gérard et al., “Source optique paramétrique sur puce pompée électriquement”, Brevet FR 13 54413 (2013).