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Laboratoire Pierre Aigrain

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Seminar February 15 2010

Propriétés dynamiques des cristaux photoniques en semi-conducteurs III-V

Alfredo De ROSSI, Thales Research and Technology

Depuis la démonstration en 2003 des nanocavities à grand facteur de qualité par l’équipe japonaise du prof S. Noda, les cristaux photoniques ont à nouveau attiré beaucoup d’intérêt, qui s’est particulièrement concentré autour de l’étude de l’interaction matière-énergie en matière condensée d’une part et la maitrise de la "lumière lente" de l’autre. En fait, les travaux de l’équipe japonaise avaient éliminés les doutes sur la faisabilité technique de ces structures optiques révolutionnaires. L’avancement essentiel ne se fondait pas tellement sur une prouesse technologique, mais plutôt sur la compréhension des mécanismes du confinement de la lumière dans les diélectriques nano-structurées. La particularité des nano-cavités à cristaux photoniques est le fait de concilier un volume modal comparable à la longueur d’onde avec des temps de vie du photon très longs. Par conséquent, il est possible d’atteindre des intensités optiques de l’ordre de plusieurs GW/cm^2 a’ partir de sources optiques compactes, par exemple des diodes lasers. Les effets non-linéaires sont facilement observables et peuvent être utilisés pour réaliser des fonctions logiques. Le verrou qui avait mis entre parenthèses l’idée du "transitor optique" proposée il y a 30 ans est en train de sauter... Ces cavités optiques sont réalisées sur des très fines membranes. Une autre conséquence de leur petite taille sont la très faible capacité thermique ainsi que l’existence des résonances mécaniques qui peuvent être couplées aux modes optiques.

Pour ces raisons, le domaine de recherche dans les cristaux photoniques s’est élargi considérablement dans les dernières années. Dans ce séminaire, on détaillera le travail mené à THALES en collaboration avec plusieurs instituts de recherche sur les propriétés dynamiques des cristaux photoniques en III-V visant, en particulier, au traitement tout-optique du signal. On détaillera aussi des résultats récents dans l’étude de l’impact du désordre dans la propagation des modes optiques et de ces implications pour les perspectives d’application des principes de la lumière lente.