Nouveaux système optique de couplage laser/circuits photoniques pour applications capteurs et LIDARs

Le développement de la technologie photonique sur silicium a permis l’intégration sur une même puce de nombreuses fonctions photoniques au plus proche des fonctions électroniques, permettant la miniaturisation des composants dans les domaines des datacom, télécoms et capteurs optiques. Cependant, qu’il s’agisse du cas de fonctions non encore intégrables sur silicium ou d’un besoin architectural au niveau système, la communication optique de puce à puce (dans le cas, par exemple, d’une liaison source laser vers un circuit photonique) reste un point clé à développer.

Aujourd’hui, les solutions proposées font appel à des technologies, de type micro-optiques, qui ne permettent pas de répondre aux besoins des applications émergentes (LIDAR, High Performance Computing …)

L’objectif de cette thèse est de développer une ou plusieurs solutions de couplage optique, associant « optique guidée » et packaging optique (assemblage de puces ou composants optiques sur puce) en faisant appel à la conception conjointe des interfaces de couplage (optiques à gradient d’indice, optiques freeform, méta-optiques…) et des puces photoniques elles-mêmes. Pour cela des études de design assisté par logiciel de calcul de propagation de front d’onde, calculs par éléments finis (COMSOL, Optic Studio…) et simulations de Monte Carlo seront réalisées dans un premier temps. Les concepts proposés seront alors développés à partir de technologies issues de la microélectronique associées à des briques émergentes dans le domaine de la photonique (nano-imprint, fabrication additive …) pour être ensuite évalués afin de juger de leur pertinence.

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