Contexte :

Le développement technologique des appareils de communication, les utilisations nouvelles et futures telles que la vidéoconférence, le streaming, l’Internet des objets (IOT), la 6G, l’IA, continuent d’augmenter encore la pression sur les systèmes de télécommunications pour réduire la latence tout en augmentant simultanément les débits de données et le nombre de données. des appareils connectés. Ce problème récurrent dans le monde des télécommunications entraîne différentes générations de communications (3G,4G, 5G…). Les bandes de fréquences actuellement utilisées pour les télécommunications couvrent déjà une grande partie du spectre, y compris les bandes expérimentales à 60 GHz dans la norme 5G. Pour résoudre ce problème, la 6G prévoit d’utiliser des fréquences sub-térahertz (>100 GHz) et la feuille de route européenne prévoit de lancer des produits commerciaux dès 2030. Les systèmes fonctionnant à de telles fréquences sont difficiles à concevoir car ils ne sont pas compatibles avec les architectures standards. Les techniques optiques offrent des solutions compétitives pour atteindre ces bandes, voire des fréquences plus élevées. Une telle réalisation présente également un intérêt pour un large éventail d’applications, notamment la spectroscopie, la détection, les radars…

La solution idéale s’appuierait sur des dispositifs intégrés hautes performances, compatibles avec les systèmes de communication actuels et capables d’évoluer pour répondre à la demande des besoins futurs. Au laboratoire CROMA, nous avons récemment démontré l’utilisation de lasers co-intégrés sur verre pour des systèmes de communication et la génération de porteuses continues à des fréquences allant jusqu’au térahertz (300 GHz) avec des propriétés spectrales exceptionnelles.

Objectifs :

Les travaux de thèse seront réalisés dans le cadre d’un projet de recherche national, impliquant des partenaires académiques et industriels. Notre objectif est de fabriquer un module multi-puces co-intégré pour la génération et la modulation à grande vitesse de signaux térahertz. Le candidat se concentrera sur la conception, la fabrication, la caractérisation et la simulation des modules laser. Les puces laser intégrées seront produites à l’aide des installations technologiques disponibles au CROMA, notamment une salle blanche dédiée, avec l’aide d’un support technique, et des systèmes de caractérisation avancés (microscopie à force atomique, bancs optiques dédiés…).

La puce laser sera interfacée optiquement et mécaniquement avec une puce Lithium Niobate réalisée par un partenaire industriel, spécifiquement pour ce projet. Par conséquent, le demandeur sera impliqué dans la co-conception des deux structures et dans la définition de la solution d’interconnexion des deux puces. Le module sera packagé pour être caractérisé et testé par différents partenaires. Le candidat sera impliqué dans des expérimentations sur les différents sites au cours du projet.

Travaux attendus : 

• Modélisation et simulation du procédé de fabrication, incluant la fabrication de guides d’ondes par techniques d’échange d’ions et la réalisation de réseau de Bragg par procédé photolithographique.
• Fabrication laser, y compris le processus en salle blanche, la liaison moléculaire, le découpage en dés et le polissage
• Caractérisation des composants, y compris évaluation géométrique (AFM) et optique (profil de mode, gain/perte, mesures spectrales…)
• Caractérisations avancées : le bruit d’intensité optique, la largeur de raie optique et RF seront estimés à l’aide de caractérisations opto-RF. Des expériences préliminaires de communication seront réalisées au laboratoire CROMA en utilisant des modulations avancées, notamment des formats optiques cohérents.
• Collaboration avec des partenaires industriels et académiques de la conception à la validation expérimentale.

Candidats:

Nous recherchons des candidats enclins à développer des compétences avancées dans la fabrication et la caractérisation de dispositifs optiques et laser intégrés. Une formation théorique en électromagnétisme et physique des lasers est fortement recommandée, voire indispensable. Le doctorant bénéficiera d’un environnement reconnu tant pour son niveau scientifique (dans le top 5 des villes innovantes mondiales, 25.000 chercheurs, 65000 étudiants…) que pour son environnement (Alpes françaises).

Les installations du laboratoire étant situées dans des zones sécurisées, la décision finale dépend également de l’acceptation du dossier par un agent de sécurité.