Propagation et interactions nonlinéaires en nanophotonique intégrée

par Meryem Ibnoussina (Akcali)

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Benoît Cluzel et de Aurélien Coillet.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) , en partenariat avec Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (laboratoire) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    La photonique intégrée sur puce bénéficie depuis quelques années de l'émergence de matériaux innovants hautement nonlinéaires compatibles avec les technologies de nanofabrication issues de la microélectronique. En particulier, des dispositifs intégrés tels que les cristaux photoniques, les guides intégrés ou les résonateurs à modes de galerie se fabriquent aujourd'hui en nitrure de silicium, en verres de chalcogénures ou en niobate de lithium ouvrant ainsi la voie à la réalisation de fonctionnalités nonlinéaires fortement miniaturisées (peignes de fréquences, oscillateur paramétrique optique, supercontinua…) et accessibles avec des puissances optiques modérées (quelques mW moyen). Ces composants possèdent également une complexité très élevée en termes de dispersion modale et intermodale, de non-transversalité et de brisure d'orthogonalité des modes ainsi que de biréfringence. L'ensemble de ces propriétés peuvent être ajustées par le design du composant nanophotonique avec un grand nombre de degrés de liberté et/ou par son matériau constitutif permettant ainsi d'explorer un vaste espace de paramètres pour étudier la propagation et les interactions nonlinéaires entre les modes L'objectif de cette thèse est d'analyser la dynamique spatio-temporelle de la propagation et des interactions nonlinéaires mises en jeu dans les composants nanophotoniques en vue d'intégrer sur une puce des fonctionnalités nonlinéaires telles que des sources secondaires (Laser Brillouin, Générateurs de Supercontinuua dans le moyen infrarouge) et des interféromètres nonlinéaires.

  • Titre traduit

    Nonlinear propagation and interactions in integrated nanophotonics


  • Résumé

    Since few years, integrated photonics has benefit from the rise of new materials with ultra-high optical nonlinearities and compatible with current nanofabrication technologies from micro and nanoelectronics industry. For instance, devices such as photonic crystals, metamaterials, integrated waveguides, and whispering gallery mode resonators can be fabricated in silicon nitride, chalcogenide glasses or lithium niobate which has opened new routes towards a large set of functionalities on a chip (frequency combs, optical parametric oscillators, supercontinua sources to name just a few) operating with a moderate power. Such kind of devices also show a very high complexity in terms of modal landscape, nonlinear interactions between optical modes, and birefringence. All these properties can tuned by the design as well as by the choice of the materials allowing for a large numbers of degrees of freedom to study the nonlinear propagation and interactions between optical modes. The objective of this PhD is to explore experimentally the spatio-temporal dynamics of nonlinear propagation and interactions of optical modes involved in such highly nonlinear integrated devices with the ultimate goal to develop on chip nonlinear functionalities such as secondary sources (Brillouin laser,Supercontinua sources) or nonlinear interferometers.