KASHMIR — Sources moyen-infrarouge Silicium par intégration hybride de verres de chalcogénures dopés aux ions de terre rare

Le projet KASHMIR vise le développement de sources larges et de lasers Moyen-InfraRouge (MIR) accordables grâce à l’intégration hybride de verres de chalcogénures (ChG) dopés par des ions de terre rare (TR) et de dispositifs intégrés avancés en photonique Silicium. Ce projet comblera ainsi certaines lacunes des sources MIR actuelles développées en photonique Si comme le fonctionnement à basse température (GeSn), la nécessité d’un pompage externe avec un laser fs (source supercontinuum) ou encore l’obligation de procédures complexes de report de substrat ou d’hétéroépitaxie (laser à cascade quantique). Le pompage des TR sélectionnées aux longueurs d’onde télécoms, où existe une large variété de composants photoniques en Si, permet de générer une émission entre 2 et 5 µm (Pr3+, Dy3+) voire jusqu’à 8 µm (Sm3+, Tb3+). L’intégration de verres de ChG est réalisée de façon simple en dernière étape du procédé technologique de fabrication de structures photoniques Si. L’émission MIR pourra ensuite être traitée en exploitant la vaste gamme de fonctions et dispositifs électro-optiques de la photonique Si. Pour pallier à l’absorption de la silice à partir de 3.6 µm, le projet tirera profit de l’ingénierie de structures photoniques intégrées originales (guides membranaires et à réseau sous longueur d’onde). Celles-ci permettent d’étendre la gamme de transmission de la photonique Si vers le MIR en s’affranchissant de la silice et d’autoriser de nouveaux degrés de liberté dans la conception de cavités et structures de couplage innovantes entre les plateformes Si et ChG. La mise en œuvre de cette plateforme hybride associant la maturité de la photonique Si et des matériaux émettant dans le MIR permettra de surpasser les propriétés des deux plateformes isolées et favorisera l’essor de sources larges et lasers accordables MIR sur Si à même de relever les défis applicatifs dans les domaines de l’amplification sur puce, de la communication en espace libre, des capteurs biochimiques