Dynamique gain-pertes et hybridation dans des réseaux intégrés de nanolasers couplés – GODZILA

L’intégration ultra-dense des composants nanophotoniques permet aujourd’hui d’envisager l’élaboration de calculateurs tout-optiques moins énergivores et plus rapide que les solutions d’intelligence artificielle analogues, émulées sur des ordinateurs. Pour cela, il est nécessaire d’imaginer de nouveaux concepts et de les mettre en œuvre dans des dispositifs compacts et performants.
Le projet GODZILA a pour ambition d’explorer une approche basée sur le couplage de nanolasers à semiconducteurs III-V au sein de réseaux intégrés sur une circuiterie photonique en silicium. Dans ces systèmes, des travaux récents ont montré que la mise en compétition entre gain et pertes peut donner lieu à une grande richesse dynamique comprenant par exemple des régimes d’auto-pulsations et d’oscillations à des bande-passantes élevées (>10GHz). Nous étudierons expérimentalement ces régimes dynamiques dans des réseaux de complexité rendue modulable par l’interconnexion des nanolasers par un guide, permettant des couplages un-vers-tous généralement impossibles dans les réseaux de cavités existants. Afin d’exploiter cette complexité, nous mettrons en œuvre des méthodes expérimentales de contrôle des paramètres du réseaux – gains, couplages, fréquences d’émission – permettant ainsi d’en évaluer le potentiel pour la réalisation de calcul tout-optique.
Ce projet JCJC s’appuiera sur une combinaison d'outils analytiques, de simulations numériques, de fabrication en salle blanche, et de validations expérimentales. Il vise à initier une ligne de recherche la compréhension des dynamiques collectives nonlinéaires en photonique non-Hermitienne, tout en contribuant à la physique fondamentale et au développement de nouvelles technologies nanophotoniques intégrées.