DOSSIER
OPTRONIQUE & infrarouge
ICP comme système à faibles pertes pour les circuits photoniques mid-IR. Les étapes de désoxydation jouent un rôle clé, notamment pour la polarisation TE.
La figure 3b montre les mesures des facteurs de qualité des résonateurs de type « racetrack » à une longueur d’ onde de 4,6 µ m, obtenues à partir de mesures de transmission de guides d’ onde couplés aux résonateurs, en polarisation TM. Les mesures ont été réalisées en ajustant spectralement l’ émission d’ un laser à cascade quantique DFB par le courant d’ injection. La largeur à mi-hauteur( FWHM) de la résonnance mesurée n’ est que de 101 MHz, ce qui correspond à un facteur de qualité chargé de 6,4 × 10⁵( ce qui correspond à un facteur de qualité intrinsèque de 7,4 × 10⁵).
Il s’ agit d’ une valeur record pour des résonateurs à ultra-haut facteur de qualité sur une plateforme semi-conductrice III-V. De plus, cela correspond à des pertes dans le guide d’ onde de 0,24 dB / cm, en excellent accord avec les mesures obtenues par la méthode de Fabry-Perot.
Des marges d’ amélioration existent encore pour réduire les pertes de propagation, notamment via un dopage au fer. En effet, contrairement à d’ autres travaux de la littérature, la gaine supérieure en InP et le cœur en InGaAs n’ ont pas été dopés au fer dans cette étude, ce qui laisse entrevoir un potentiel d’ optimisation supplémentaire.
Figure 3. Circuits photoniques intégrés utilisant des matériaux semiconducteurs III-V, le système de matériaux InGaAs / InP sur un substrat d’ InP.( a) Résultats obtenus sur des guides passifs pour la mesure des pertes de propagation linéique à des longueur de 8.5 µ m et 4.6 µ m.( b) Résultats des cavités en anneaux avec des hauts facteurs de qualité utilisant des coupleurs évanescents.
CONCLUSION Trois approches complémentaires pour le développement de circuits photoniques dans l’ infrarouge moyen ont été présentées. La photonique silicium « classique » utilise les techniques déjà développées industriellement pour couvrir la bande spectrale jusqu’ à 7 µ m de longueur d’ onde. L’ utilisation du germanium et des alliages SiGe permet d’ étendre la plage de fonctionnement jusque 10- 12 µ m, et notamment de couvrir les gammes spectrales autour de 8 µ m où les lasers QCL sont très performants. Enfin les circuits photoniques à base de matériaux III-V fonctionnent dans la même gamme de longueur d’ onde et présentent une compatibilité naturelle avec les sources QCL.
Ces trois approches sont actuellement développées dans les laboratoires, avec de très bonnes performances en terme de pertes de propagation et de développement de fonctions optiques. L’ application principale de cette gamme spectrale concerne la spectroscopie optique. Parmi les challenges à résoudre avant de voir le développement de solutions commerciales, on peut retenir des challenges techniques et technologiques( intégration des sources lasers, développement d’ outils de caractérisation dans ces gammes de longueur d’ onde, etc …), mais on peut aussi noter un challenge plus applicatif, lié à la diversité des applications potentielles( détection de gaz, analyse de polluants dans des liquides, etc …), avec chacune des spécifications différentes en terme de longueur d’ onde, gamme spectrale ou résolution. Il est probable que de grandes applications « phares » doivent être définies pour diriger le développement de futurs systèmes intégrés pour la spectroscopie dans l’ infrarouge moyen.
RÉFÉRENCES
[ 1 ] T. T. D. Dinh et al., Opt. Lett. 47, 810( 2022)
[ 2 ] V. Turpaud et al., APL Photonics 10, 090804( 2025)
[ 3 ] H. Dely et al., Opt. Express 33, 39715( 2025)
[ 4 ] A. Bricout et al., Laser Photon. Rev. 20, e01485( 2025)
[ 5 ] J. Huertas-Pedroche et al., Opt. Express 33, 42408( 2025)
[ 6 ] L. Lucia et al., APL Photonics 11, 036108( 2026)
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