Laser QCL moyen infra rouge intégré sur plateforme Germanium – LIGHTUP

L’utilisation de la photonique silicium pour la réalisation de circuits photoniques dans la gamme spectrale du moyen infrarouge présente des atouts majeurs, liés à l’utilisation de technologies de fabrication matures, à grand volume, déjà développées pour les circuits intégrés microélectroniques. Parmi les verrous à lever avant le développement d’applications pratiques, le couplage de la lumière issue d’une source laser vers les circuits photoniques passifs est un enjeu majeur. Dans ce contexte, le projet LIGHT UP est dédié à l’intégration de Lasers à Cascades Quantiques (QCL) InAs/AlSb sur circuit intégré photonique à base de Germanium (Ge) dans le moyen infra rouge. Le point clef du projet porte sur la croissance épitaxiale de structures QCL sur les circuits photoniques Ge, permettant une fabrication simplifiée des systèmes, à l’échelle du substrat. La région active du QCL et le guide d’onde Ge seront conçus pour optimiser les propriétés des matériaux tout en prenant en compte les stratégies d’intégration. L’objectif sera de préserver des guides d’onde à faible pertes, et un fort gain optique dans la région active, tout en concevant un couplage efficace entre la région active et le guide Ge. Le démonstrateur du projet LIGHT UP est formé d’un QCL émettant à la longueur d’onde de 7.4µm, couplé dans un circuit photonique Ge. Le choix de cette longueur d’onde correspond à des applications potentielles pour la détection des alcanes, ce qui peut permettre d’évaluer rapidement l’impact du travail réalisé. Les résultats qui seront obtenus dans le projet LIGHT UP permettront de conclure sur les possibilités et l’opportunité de développer une plateforme hybride ambitieuse, basée sur l’intégration de lasers QCL InAs/AlSb sur circuits intégrés photonique à base de Ge. A plus long terme, les résultats obtenus pourront ouvrir de nombreuses perspectives pour la réalisation de composants innovants, aux propriétés uniques, citons par exemple une source intégrée large bande et accordable, qui peut être couplée à un modulateur optique intégré, un photodétecteur ou à un spectromètre intégré. Une telle plateforme ouvrira de large champs d'applications allant de l’analyse de polluants en temps réels aux télécommunications en espace libre, en passant par le diagnostic et l’analyse médicale.