Collaboration Frédéric Grillot-John Bowers sur la réalisation de nouvelles sources lasers en photonique intégrée

John Bowers et les membres de l’équipe GTO lors de sa visite à Télécom ParisTech en décembre 2018

Depuis 2017, une partie de l’équipe GTO dont Frédéric Grillot, travaille conjointement avec le groupe de John Bowers (Université de Californie à Santa Barbara – UCSB). Cette collaboration porte sur l’étude et la réalisation de nouvelles sources lasers pour les futures technologies photoniques intégrées sur silicium (interconnexions optiques, centre de données, super-calculateurs par exemple). L’équipe GTO apporte son expertise scientifique en étudiant notamment les propriétés dynamiques et non-linéaires de ces nouveaux émetteurs de lumière. Une collaboration qui pour l’heure s’est matérialisée par la publication de trois articles journaux, trois  conférences internationales invitées ainsi que plusieurs visites régulières de Frédéric Grillot (~ 2 par an) et une pour John Bowers en décembre 2018. Cette collaboration a par ailleurs vocation à se renforcer dans l’avenir avec potentiellement des échanges d’étudiants.

Visite de John Bowers en décembre 2018

L’article paru en janvier 2019 dans  IEEE Photonics Technology Letters et intitulé « 1.3-μm Reflection Insensitive InAs/GaAs QuantumDot Lasers Directly Grown on Silicon » est le troisième d’une série entamée en juin 2018. Frédéric Grillot et John Bowers y traitent de la possibilité de réaliser un transmetteur optique intégré sur silicium sans isolateur optique. L’isolation optique est couramment employée dans les réseaux télécoms fibrés et même dans les lecteurs CD/DVD afin de protéger la diode laser des réflexions parasites qui peuvent fortement dégrader son fonctionnement. Aidés de leurs équipes respectives, ils ont trouvé une nouvelle manière de rendre l’émetteur de lumière complètement insensible au retour de la lumière. Cette découverte permet d’envisager la conception de liens optiques opérant sans isolateur optique, ce dernier bien qu’étant indispensable dans les systèmes actuels s’avère particulièrement onéreux car plus cher que le coût du laser lui-même. L’insensibilité du laser ayant en plus été validée dans un environnement système, des industriels (Hewlett Packard, Scintil Photonics, Intel, etc) ont déjà manifesté leur intérêt par rapport à cette avancée. Avec certains d’entre eux, des échanges se sont même déjà initiés voire formalisés.  A noter que cet article complète les travaux publiés en 2018 dans Applied Physics Letters sur la mise au point de ces sources lasers compatibles avec la technologie CMOS de la microélectronique.

Yves Jaouen et John Bowers, TPT décembre 2018
John Bowers et Ali Kabalan (chercheur pour la SNCF en mission de recherche longue durée au LTCI sur les capteurs optiques)

Une nouvelle phase d’activités s’amorce actuellement : étudier la robustesse de cette insensibilité au retour optique en fonction de la géométrie du laser. Pour ce faire, UCSB prépare de nouvelles structures afin que TPT puisse étudier l’influence du design du laser. A moyen terme, d’autres études connexes sont envisagées. Exploiter la puissance d’intégration de ces nouveaux composants afin de réaliser des horloges tout optique sur silicium, dont les fréquences surpasseront celles des circuits intégrés actuels. Une phase de recherche qui devrait prendre 12 à 18 mois. Auparavant, les deux équipes présenteront conjointement un papier invité à la conférence ECIO 2019 (European Conference on Integrated Optics) qui aura lieu fin avril en Belgique.

Conférence de Frédéric Grillot à UCSB en février 2019