Circuits Electro-Photoniques hybrides par usinAge, manipulation et assemblaGe dynamiquEs – CEPAGE

Alors que la photonique se substitue à l’électronique pour nombres d’applications allant des transmissions haut-débits à la détection ou au traitement du signal, il existe un besoin d’architectures très spécifiques et difficilement accessibles à la fabrication en salle blanche. Des verrous majeurs sont à lever, tels que la production de guides dans des matériaux électro-optiques non standards ou l’intégration de lames minces à contrôle de polarisation dans les guides. Le projet CEPAGE relève ces défis par deux innovations dans le but de réaliser des circuits électro-photoniques 3D miniatures.
La première innovation est le développement de technologies d’usinages génériques de substrats aux formats "exotiques" pour la production d’une nouvelle gamme de guides et micro-résonateurs électro-photoniques confinant la lumière dans des sections de 1 µm2. Le projet s'intéresse particulièrement aux matériaux électro-optiques cubiques (BSO, BGO, ZnTe...), qui ont un comportement isotrope en l'absence de champs électrique externe, ce qui est très attractif pour certaines applications de détection.
La deuxième innovation repose sur l'assemblage dynamique de briques de bases photoniques (guides photoniques, résonateurs, lames à contrôle de polarisation) tout en contrôlant in-situ des performances, pour la démonstration de nouveaux circuits électro-photoniques hybrides 3D. Cette approche rend possible l'intégration de lames métamatériaux fines pour contrôle de la polarisation, et donne l'opportunité de faire le meilleur choix de matériaux et de technologie pour chacun des éléments photoniques. Par ailleurs, l'assemblage actif des éléments photoniques permet de limiter les rebuts tout en optimisant les performances des circuits.
Deux applications industrielles complémentaires sont ciblées pour démonstration : la détection vectorielle sensible et large bande des champs électriques pour des applications en Compatibilité Electromagnétique, et les gyroscopes optiques résonants intégrés pour la navigation inertielle des drones ou la stabilisation 3D des véhicules. Outre les perspectives de valorisation liées aux propriétés attractives des matériaux et configurations étudiées, le projet ouvre la voie à un champ de recherche interdisciplinaire à la frontière entre micro-optique, photonique et robotique pour la préhension, la manipulation et l’alignement des éléments photoniques. La collaboration avec l'institut FEMTO-ST d’industriels-clés des secteurs concernés (iXBlue PSD, Kapteos et Kylia) et d'une fondation partenariale (FEMTO-engineering) garantit valorisation et transfert et un fort impact sociétal des recherches.
Le projet alimente également la formation du Cursus Master Ingénieurie (CMI) PICS Photonique, mIcro-nanoteChnologies et tempS-fréquence et le collégium SMYLE (Smart sYstems for a better LifE) d'exemples pédagogiques innovants.