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ENS Cachan - Laboratoire de photonique quantique et moléculaire

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Composants actifs et passifs pour les télécommunications optiques et capteurs sans marqueur fluorescentes et capteurs

Equipe Composants et Technologie pour la photonique

  
De la molécule au composants: des dispositifs efficaces et à bas coût

Les composants polymères permettent d'améliorer considérablement le débit de fonctions optoélectroniques stratégiques pour les réseaux optiques du futur (au delà de 40Gbit/s) tout en proposant des technologies de fabrication plus simples et moins coûteuses. L'équipe développe une filière de mise au point de composants photoniques à base de polymères en optique intégrée, allant de l'optimisation du matériau (ingénierie moléculaire) à divers dispositifs pour les télécommunications optiques. Il bénéficie de la centrale de technologie de l'Institut d'Alembert spécialement dédiée à l'élaboration de microstructures polymères pour l'optique intégrée et la microfluidique.

Montage d'un modulateur électro-optique à base de polymères
Montage d'un modulateur électro-optique à base de polymères

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Réponse d'un modulateur Mach-Zehnder push-pull à base de polymère électro-optique PMMA-DR1/70-30 greffé. La tension de commande : Vpi = 1,92 V. Le facteur de mérite: Vpi.L = 3,84 V.cm

Un autre axe de recherche porte sur la réalisation d'amplificateurs intégrés et de sources lasers aux longueurs d'onde télécoms  dans  le proche infra-rouge par l'insertion dans un polymère non linéaire d'ions de terres rares (erbium) ou de nanoparticules semiconductrices (PbSe). Les édifices moléculaires offrent ainsi la possibilité d'associer facilement propriétés optiques non linéaires et laser dans les mêmes matériaux.

Image MEB d'ampli optique
Image MEB d'un amplificateur optique guidé à base de nanocristaux PbSe/PbS dopés dans la matrice PMMA
Réponse de l'amplificateur optique
Réponse spectrale de l'amplificateur optique guidé (nanocristaux PbSe/PbS dopés dans PMMA) à une puissance de pompage de 4,8 mW à 980 nm.


Depuis 2008, en collaboration avec les laboratoires LBPA et PPSM au sein de l'Institut d'Alembert, le groupe développe également un nouvel axe de recherche sur les capteurs opto-fluidiques à base de polymères pour la bio-détection sans marqueur dont l'objectif est de proposer des composants "Lab-on-chip" pour la détection en parallèle et/ou en multiplexage.
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Image sous microscope d'un micro-anneau polymère en couplage vertical
destiné à la biodétection sans marqueur.

Ces capteurs opto-fluidiques à base de polymères pour la bio-détection sans marqueur, développés au laboratoire, présentent des excellentes performances. La détection limite, réalisée par la détection surfacique des molécules TAMRA-cadavérine, immobilisées sur la surface d'un micro-résonateur, est égale à 0,22 attogrammes, ce qui est équivalente à environ 250 molécules sur la surface du micro-résonateur. La réponse du capteur pour des mesures en flux continu d'analyte, avec la mesure simultanée de deux polarisations croisées TE et TM, est égale à 1 seconde.

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Image d'un capteur opto-fluidique à base de micro-résonateur optique en polymère, destiné à la biodétection sans marqueur


Collaborations

ENS Cachan :
  • SATIE - Institut d'Alembert (convertisseurs opto-microonde électro-optiques, oscillateurs OE)
  • LBPA - Institut d'Alembert (bio-détection sans marqueur)
  • PPSM - Institut d'Alembert (détection des ions de métaux lourds sans marqueur)

En France :
  •  IEF - (Eric Cassan, Elisabeth Dufour-Gergam)

A l'international :
  • Technion Institute, Haifa, Israël (Efrat Lifshitz) : nanoparticules semiconductrices pour l'amplification optique IR
  • Georgia Institute of Technology : (Joe Perry, Bernard Kippelen)
  • Saint-Petersburg State University of Information Technology, Mechanics and Optics (Igor Yu Denisyuk)

Contrats
  • Fondation EADS (LPQM et SATIE)
  • Contrat d'action d'incitation avec le LNE (LPQM et LBPA)
  • Réseau d'excellence européen PHOREMOST
  • Contrat CNano Ile-de-France (LPQM, LBPA, LNE)
  • Contrat ANR « MIRODE » (LPQM, LBPA, PPSM)


Membres impliqués

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