Les dernières décennies ont montré l’impact croissant* des nouvelles technologies optiques sur l’environnement technologique et social. Les exemples abondent dans de nombreux domaines : télécommunications (la fibre optique, par son immense capacité à transporter l’information, a été un des moteurs technologiques essentiels de l’internet), médical (utilisation des lasers dans de nombreux traitements ophtamologiques), métrologie, contrôle de fabrication. Dans ce vaste champ d’étude, le pôle QUANTUM PHOTONICS a choisi d’axer ses recherches sur quatre technologies optiques à fort potentiel scientifique et technique : – télécommunications quantiques : les systèmes actuels de télécommunications n’utilisent pas encore le caractère quantique de la lumière (sa granularité). Le contrôle de photons individuels, qui a permis la réalisation d’expériences spectaculaires comme la téléportation d’un photon, rend possible la création de systèmes dont la sûreté contre l’espionnage est garantie par la mécanique quantique – nouvelles sources optiques : le nombre de sources optiques cohérentes n’a cessé d’augmenter depuis l’invention 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, l’utilisation d’un émetteur terahertz qui remplacerait les rayons X dans les soins dentaires – sondes photoniques : l’objectif est de développer des microscopes qui allient sensibilité et résolution spatiale et temporelle extrême et permettent, par exemple, d’observer le mouvement des atomes pendant une réaction chimique – dispositifs de télécommunication : l’augmentation continue du débit d’informations dans les réseaux de communication amène l’électronique 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 l’Institut de Physique de l’université 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 d’un "sandwich" de semiconducteur d’épaisseur ultrafine (quelques monocouches atomiques). Comparés aux lasers semiconducteurs conventionnels, ces lasers sont unipolaires : l’émission est générée seulement par des électrons et non par la recombinaison entre des électrons et des trous au travers d’une bande interdite. De cette manière, la distance énergétique entre les états responsables de la longueur d’onde d’émission 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 l’infrarouge moyen : longueur d’onde entre 3.5 et 12 œm. Dans le cadre de ce projet, des sources à des longueurs d’onde 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 l’infrarouge moyen, sont particulièrement performants pour la détection d’espèces chimiques ; celles-ci ont, en effet, leur mode de vibration fondamentale dans cette gamme spectrale. Les lasers à cascade permettront le développement d’une nouvelle génération de sondes chimiques portables et sélectives.
• Un autre type d’applications est l’utilisation de telles sources pour les télécommunications optiques à travers les fenêtres de transparence de l’atmosphère dans l’infrarouge 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 l’impactcroissant* des nouvelles technologies optiques sur l’environnementtechnologique et social. Les exemples abondent dans de nombreuxdomaines : télécommunications (la fibre optique, par son immensecapacité à transporter l’information, a été un des moteurstechnologiques essentiels de l’internet), médical (utilisation deslasers dans de nombreux traitements ophtamologiques), métrologie,contrôle de fabrication.
Dans ce vaste champ d’étude, le pôle QUANTUMPHOTONICS a choisi d’axer ses recherches sur quatre technologiesoptiques à fort potentiel scientifique et technique :
-télécommunications quantiques : les systèmes actuels detélécommunications n’utilisent pas encore le caractère quantiquede la lumière (sa granularité). Le contrôle de photonsindividuels, qui a permis la réalisation d’expériencesspectaculaires comme la téléportation d’un photon, rend possiblela création de systèmes dont la sûreté contrel’espionnage est garantie par la mécanique quantique
-nouvelles sources optiques : le nombre de sources optiquescohérentes n’a cessé d’augmenter depuis l’invention 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, l’utilisation d’unémetteur terahertz qui remplacerait les rayons X dans les soinsdentaires
-sondes photoniques : l’objectif est de développer desmicroscopes qui allient sensibilité et résolution spatiale ettemporelle extrême et permettent, par exemple, d’observer lemouvement des atomes pendant une réaction chimique
-dispositifs de télécommunication : l’augmentation continuedu débit d’informations dans les réseaux de communication amènel’électronique 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
