Circuits photoniques intégrés HISOPE – HIPIC

Le niobate de lithium (NL) est un matériau très exploité pour les circuits photoniques (générateur de fréquences optiques, modulateurs d’intensité ou de phase, générateurs d’état quantiques…) en laboratoire et jusqu'à bord de satellites.
Les couches minces de NL (LNOI) ont révolutionné l’optique intégrée : diminution de plusieurs ordres de grandeur des tensions de contrôle et accroissement des fréquences dans les modulateurs d’intensité, augmentation d’efficacité dans les convertisseurs de fréquence. Cependant, le coût élevé des wafers, le nombre et la complexité d'étapes technologiques nécessaires à la fabrication des circuits, ainsi que la compatibilité limitée avec les dispositifs fibrés standards (pertes typiques de plusieurs décibels) sont des freins au développement de cette technologie.
Dans ce projet, nous proposons de combiner des techniques connues et maîtrisées par les membres du de l'équipe afin de combler cet écart entre les puces photoniques standard sur NL massif et les puces sur LNOI. Le but sera de réaliser un substrat et des composants dont les performances approcheront celles des puces LNOI en simplifiant significativement les procédés de fabrication, par le biais de techniques bon marché : une couche d’indice de réfraction accru sera créée à la surface d’un wafer de NL standard par le biais de techniques mises au point à l’INPHYNI depuis 2013. Plusieurs techniques de réalisations des guides ridge ou rib seront mises en œuvre : attaques du substrat, ou d’une couche guidante, par action mécanique ou par plasma.
Nous utiliserons les compétences numériques et technologiques afin de conserver une bonne compatibilité des guides d’onde produits avec les composants fibrés.
L’originalité du projet reposant sur la compatibilité des procédés plutôt que sur leur technicité, les risques sont relativement faibles, et les solutions de repli en cas de défaillance de chacune des étapes sont nombreuses.