Les dernières décennies ont montré limpact croissant* des nouvelles technologies optiques sur lenvironnement technologique et social. Les exemples abondent dans de nombreux domaines : télécommunications (la fibre optique, par son immense capacité à transporter linformation, a été un des moteurs technologiques essentiels de linternet), médical (utilisation des lasers dans de nombreux traitements ophtamologiques), métrologie, contrôle de fabrication. Dans ce vaste champ détude, le pôle QUANTUM PHOTONICS a choisi daxer ses recherches sur quatre technologies optiques à fort potentiel scientifique et technique : – télécommunications quantiques : les systèmes actuels de télécommunications nutilisent pas encore le caractère quantique de la lumière (sa granularité). Le contrôle de photons individuels, qui a permis la réalisation dexpériences spectaculaires comme la téléportation dun photon, rend possible la création de systèmes dont la sûreté contre lespionnage est garantie par la mécanique quantique – nouvelles sources optiques : le nombre de sources optiques cohérentes na cessé daugmenter depuis linvention du laser il y a environ quarante ans ; néanmoins il reste à explorer des larges bandes spectrales dans lesquelles des applications demandent la mise au point de nouvelles sources : par exemple, lutilisation dun émetteur terahertz qui remplacerait les rayons X dans les soins dentaires – sondes photoniques : lobjectif est de développer des microscopes qui allient sensibilité et résolution spatiale et temporelle extrême et permettent, par exemple, dobserver le mouvement des atomes pendant une réaction chimique – dispositifs de télécommunication : laugmentation continue du débit dinformations dans les réseaux de communication amène lélectronique aux limites de ses possibilités. Dans ce contexte le projet de recherche consiste à développer des nouveaux dispositifs qui rendent possible un routage entièrement optique des faisceaux lumineux.
• La participation de lInstitut de Physique de luniversité de Neuchâtel sera centrée sur la conception et la fabrication de lasers à cascades basés sur les transitions – appelées intersousbandes – entre des états formés par le confinement quantique dans la bande de conduction dun "sandwich" de semiconducteur dépaisseur ultrafine (quelques monocouches atomiques). Comparés aux lasers semiconducteurs conventionnels, ces lasers sont unipolaires : lémission est générée seulement par des électrons et non par la recombinaison entre des électrons et des trous au travers dune bande interdite. De cette manière, la distance énergétique entre les états responsables de la longueur donde démission est fixée par la géométrie des couches et non par la nature chimique du matériau. Et il est possible de fabriquer des sources de très hautes performances émettant dans linfrarouge moyen : longueur donde entre 3.5 et 12 œm. Dans le cadre de ce projet, des sources à des longueurs donde nouvelles seront développées (en particulier dans la gamme des terahertz), tandis que les sources existantes seront améliorées (lasers à cascade fonctionnant en continu à température ambiante).
• Les lasers à cascade, émettant dans linfrarouge moyen, sont particulièrement performants pour la détection despèces chimiques ; celles-ci ont, en effet, leur mode de vibration fondamentale dans cette gamme spectrale. Les lasers à cascade permettront le développement dune nouvelle génération de sondes chimiques portables et sélectives.
• Un autre type dapplications est lutilisation de telles sources pour les télécommunications optiques à travers les fenêtres de transparence de latmosphère dans linfrarouge moyen. Dans ces fenêtres de transparence, la lumière a un pouvoir de pénétration important même au travers du brouillard et permet, notamment, le transfert des données à haut débit pour la distribution internet.
Les dernières décennies ont montré limpactcroissant* des nouvelles technologies optiques sur lenvironnementtechnologique et social. Les exemples abondent dans de nombreuxdomaines : télécommunications (la fibre optique, par son immensecapacité à transporter linformation, a été un des moteurstechnologiques essentiels de linternet), médical (utilisation deslasers dans de nombreux traitements ophtamologiques), métrologie,contrôle de fabrication.
Dans ce vaste champ détude, le pôle QUANTUMPHOTONICS a choisi daxer ses recherches sur quatre technologiesoptiques à fort potentiel scientifique et technique :
-télécommunications quantiques : les systèmes actuels detélécommunications nutilisent pas encore le caractère quantiquede la lumière (sa granularité). Le contrôle de photonsindividuels, qui a permis la réalisation dexpériencesspectaculaires comme la téléportation dun photon, rend possiblela création de systèmes dont la sûreté contrelespionnage est garantie par la mécanique quantique
-nouvelles sources optiques : le nombre de sources optiquescohérentes na cessé daugmenter depuis linvention du laser il ya environ quarante ans ; néanmoins il reste à explorer des largesbandes spectrales dans lesquelles des applications demandent la miseau point de nouvelles sources : par exemple, lutilisation dunémetteur terahertz qui remplacerait les rayons X dans les soinsdentaires
-sondes photoniques : lobjectif est de développer desmicroscopes qui allient sensibilité et résolution spatiale ettemporelle extrême et permettent, par exemple, dobserver lemouvement des atomes pendant une réaction chimique
-dispositifs de télécommunication : laugmentation continuedu débit dinformations dans les réseaux de communication amènelélectronique aux limites de ses possibilités. Dans ce contextele projet de recherche consiste à développer des nouveauxdispositifs qui rendent possible un routage entièrement optique desfaisceaux lumineux.
Jérôme Faist
Institut de Physique
Université de Neuchâtel
Tél. 41 32 718 29 22 – Fax 41 32 718 29 01
jerome.faist@unine.ch