Axe 3 : photonique et nanooptique

Responsable : Gilles Lérondel

Membres :

Permanents : Gilles Lérondel (PU), Sylvain Blaize (MdC), Aurélien Bruyant (MdC), Christophe Coureau (ECC), S. Mc Murtry (IR), Renaud Bachelot (PU), Pascal Royer (ECC HDR)

Doctorants : Chenxing Pang, Baptiste Berenguier, Grégory Leblond, Felice Gesuele (co-tutelle Université de Naples) Ilan Stefanon (thèse,soutenue Déc. 2006), Aurélien Bruyant (thèse soutenue Déc. 2004), Sebastien Aubert (thèse soutenue Nov. 2003)

Anciens membres et visiteurs : Sophie Fasquel (postdoctorat Nov. 2006 – Août 2007 bouse CNRS / CRCA), A. Monmeyrant (LAAS) Juin 2007, Emiliano Descrovi (Politecnico di Torino) Sept. 2006, Emilie Pougeoise (CEA/LETI) Juin 2006, Stéphanie Gaugiran Nov. 2004 (CEA/LETI),  Pr. Cho (CBNU) Février 2006 , Dr. Anisha Gokarna (CBNU) Février 2006 et 2007 et Juillet 2005

Collaboration(s) :

axe Nanofab, IMEP-INPG (Grenoble), GEEO (Grenoble), CEA/LETI (Grenoble), INSA (Lyon), Laboratoire d’Optronique (Lannion), LIRIS (Versailles), LAOG (Grenoble), LAAS (Toulouse), Nanovation, GEMaC, GeorgiaTech Lorraine, University of New South Wales, Université de Trento (Italie), Chungbuk National University (Corée), Université de Naples (Italie), Politecnico di Torino (Italie)

Activité :

Le « tout optique » basé initialement sur le transport de l’information par les photons repose sur l’élaboration de structures de plus en plus complexes pouvant combiner à la fois confinement électronique (structures quantiques) et optique (réseaux d’indice). Parallèlement au développement de structures et composants (photonique), il est nécessaire de développer de nouveaux outils de caractérisation (microscopie optique de champ proche) et de simulation qui, combinés, permettent d’observer directement l’interaction lumière-structure et par la même les effets physiques associés.  Axée dans un premier temps sur le transport de l’information, la photonique concerne aujourd’hui de nombreux secteurs, allant de la biologie (substrats à réponse optique amplifiée), la sensorique (capteurs optiques ultrasensibles), l’énergie (cellules photovoltaïques) et l’éclairage solide (LEDs).

L’activité menée au sein du groupe se situe à l’interface entre la photonique et l’optique de champ proche, domaine des ondes évanescentes. Elle peut se décomposer en trois sous thèmes :

  • caractérisation de composants (guides d’ondes, cristaux photoniques, VECSEL) [1-4],
  • développement de composants (spectromètres intégrés et capteurs associés)  [5-6],
  • matériaux (couches minces nanostructurées pour le contrôle ultime des propriétés optiques) [7-8].

Cette activité repose sur un ensemble de compétences complémentaires à la fois en

  • instrumentation optique : microscopie optique en champ proche à détection hétérodyne [2], cartographie multi-échelles [9],
  • simulation numérique : FDTD, RCWA, FEM,
  • nanostructuration (en coll. avec l’équipe Nanofab) et élaboration (chimie douce).
resultats axe 3
Photonique et nanoptique: a) Cartographie d’amplitude et de phase réalisées à la surface d’une structure MMI (technologie SOI) à l’aide d’un SNOM « hétérodyne » b) Exemple de composant : spectromètre intégré SWIFTS c) Miroirs omnidirectonnels tout silicium b) simulation de la réfraction négative dans un cristal photonique.

Publications (sélection) :

[1] BLAIZE, S., AUBERT, S., BRUYANT, A., BACHELOT, R., LERONDEL, G., ROYER, P., MINIER, V., et BROQUIN, J. Apertureless scanning near-field optical microscopy for ion exchange channel waveguide characterization. Journal of microscopy, 2003, vol.209, n° 1-4, p. 588-593.

[2] STEFANON, I., BLAIZE, S., BRUYANT, A., AUBERT, S., LERONDEL, G., BACHELOT, R., et ROYER, P. “Heterodyne detection of guided waves using a scattering-type optical near-field microscope” Optics Express, 2005, vol.13, n° 14, p. 5554-5564.

[3] BRUYANT, A., STEFANON, I., LERONDEL, G., BLAIZE, S., AUBERT, S., BACHELOT, R., ROYER, P., PIRASTEH, P., CHARRIER, J., et JOUBERT, P. “Light propagation in a porous silicon waveguide: an optical modes analysis in near-field” Physica status solidi. A, Applied research, 2005, vol.202, n° 8, p. 1417-1421.

[4] BRUYANT, A., LERONDEL, G., BLAIZE, S., STEFANON, I., AUBERT, S., BACHELOT, R., et ROYER, P. Local complex reflectivity in optical waveguides. Physical review. B, Condensed matter and materials physics, 2006, vol. 74, p. 075414- 075430.

[5] LE COARER, E., BLAIZE, S., BENECH, P., STEFANON, I., MORAND, A., LERONDEL, G., LEBLOND, G., KERN, P., FEDELI, J.-M., et ROYER, P. Wavelength-scale stationary-wave integrated Fourier-transform spectrometry . Nature Photonics, 2007, vol.1, n° 8, p. 473-478.

[6] LE COARER, E., LERONDEL, G., MORAND, A., BLAIZE, S., KERN, P., et BENECH, P. CONTRA-PROPAGATIVE WAVE SPECTROGRAPH. WO2007017588 15 Février 2007.

[7] BRUYANT, A., LERONDEL, G., REECE, P., et GAL, M. All-silicon omnidirectional mirrors based on one-dimensional photonic crystals. Applied physics letters, 2003, vol.82, n° 19, p. 3227-3229.

[8] L. Divay, D. J. Rogers, A. Lusson, S. Kostcheev, S. Mc Murtry, G LERONDEL and F. Hosseini Téhérani “Studies of Optical Emission in the High Intensity Pumping Regime of Top-Down ZnO Nanostructures and Thin Films Grown on c-Sapphire Substrates by Pulsed Laser Deposition
Physica Statu Solidi in press

[9] SINNO, A., RUAUX, P., CHASSAGNE, L., TOPCU, S., ALAYI, Y., LERONDEL, G., BLAIZE, S., BRUYANT, A., et ROYER, P. Enlarged atomic force microscopy scanning scope: Novel sample-holder device with millimeter range. Review of scientific instruments, 2007, vol.78, n° 095107, p. 1-7.