BRIGHT — Laser Brillouin basé sur des guides optomécaniques silicium sub-longueurs d’onde

Le projet BRIGHT porte sur l’étude et la démonstration de structures photonique silicium aux propriétés optomécaniques remarquables, permettant d’augmenter de plus de 2 ordres de grandeur l’efficacité d’interaction photon-phonon dans les guides d’onde. Les résultats obtenus permettront la conception de sources optiques aux propriétés remarquables. En effet, la diffusion Brillouin stimulée (SBS) a un immense potentiel pour le traitement photo-acoustique du signal surpassant les approches électro-optiques et tout-optiques conventionnelles, par exemple en terme de régénération de signal optique à faibre bruit. Bien que l’effet SBS ait été largement développé dans les fibres optiques, son utilisation en optique intégrée et plus particulièrement en photonique silicium présente des verrous fondamentaux liés aux propriétés mécaniques des guides silicium sur isolant (SOI) . Ce n’est que très récemment qu’une nouvelle génération de guides d’onde silicium a permis les démonstrations (i) de l’effet SBS surpassant les effets Kerr et Raman (2013), (ii) d’une bande-gap complète pour les phonons (2014), (iii) d’une amplification net (2016) et (iv) du premier laser Brillouin sur la plateforme silicium (2017). Cette dernière démonstration, bien que très prometteuse, nécessite des guides d’onde de plusieurs centimètres de long, qui limite son impact. La principale limitation porte sur le faible gain dû à la difficulté d’avoir un bon compromis entre le temps de vie des photons et un bon recouvrement photon-phonon dans les structures photoniques silicium. Dans ce contexte, le projet BRIGHT est basé sur une approche innovante pour la réalisation de laser Brillouin silicium. L’idée originale porte sur l’exploitation des degrés de liberté offerts par les structures sub-longueurs d’onde pour le contrôle des propriétés de propagation des modes photoniques et phononiques permettant de maximiser l’effet Brillouin. Cette approche donne accès à un nouveau champ d’étude autour du traitement du signal sur puce à base de l’effet Brillouin et sur les interactions entre photons et phonons. L’objectif final du projet est la démonstration d’un laser Brillouin compact et efficace sur la plateforme photonique silicium. Ce projet pluridisciplinaire permettra de réelles percées technologiques et scientifiques sur l’effet Brillouin silicium en alliant de la photonique, de l’optomécanique et de la nanotechnologie. Le projet BRIGHT sera un tremplin pour le coordinateur, Carlos Alonso-Ramos (CRCN depuis octobre 2017), afin de prendre son indépendance scientifique sur un sujet émergeant à fort impact.