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CSAO/Opto : Composants et Systèmes Acousto-Optiques Optoélectronique

Coordonnateur : Jean-Claude KASTELIK

Permanents : Elhadj DOGHECHE, Joseph GAZALET, Samuel DUPONT, Michel POMMERAY

Doctorants : Bandar ALSHEHRI, Ousmane TIEMEGO, Ali Ahmed AL SHERI, Abdallah EL SOUSSI

L’équipe CSAO/Opto du DOAE Valenciennes fait partie du groupe Opto de l’IEMN (Axe 3 Micro/nano et opto-électronique). Les activités de recherche consistent en l’étude, la conception et la réalisation de composants optiques, les matériaux pour l’énergie photonique, opto-hyper pour la modulation, la déflection ou le filtrage de la lumière, pour des applications dans le domaine des télécommunications, de la visualisation et de l’instrumentation.

Mots-clés : Acousto-optique, Electro-optique, Optoélectronique, Photonique, Télécommunications optiques, Restitution d’images

Thématiques de recherche

L'effet photo-élastique ou électro-optique, avec l'apparition de biréfringence dans un matériau sous contrainte permet le contrôle des faisceaux lumineux: amplitude, fréquence, direction de propagation. Ces effets sont étudiés en optique libre et guidée, dans le domaine visible et infrarouge et dans différents matériaux (Dioxyde de Tellure, Niobate de Lithium, Oxyde de Zinc nouveaux matériaux semi-conducteurs grand gap InN, InGaN, GaN…)

Dans le cas de l’interaction acousto-optique, les travaux portent sur l’étude de configurations d'interaction spécifiques, de la propagation d’ondes acoustiques en milieu anisotrope et de la conception de composants acousto-optiques originaux et l’élaboration de systèmes intégrant ces dispositifs. En électro-optique, les travaux portent sur l’étude, la caractérisation de nouveaux matériaux semi-conducteurs faibles et larges bandes interdites (III-Nitrures), les ondes plasmoniques de surface et la conception de composants : modulateur plasmonique intégré fibré, commutateur électro-optique.

Faits marquants

» Egaliseur acousto-optique pour la transmission par fibre optique multiplexée en longueur d’onde.
   Collaboration Institut Lomonosov de l’Université de Moscou

  • Jean-Claude Kastelik, Konstantin B. Yushkov, Samuel Dupont, and Vitaly B. Voloshinov, "Cascaded acousto-optical system for modulation of unpolarized light," Opt. Express 17, 12767-12776 (2009)
  • Konstantin B. Yushkov, Samuel Dupont, Jean-Claude Kastelik, and Vitaly B. Voloshinov, "Polarization-independent imaging with an acousto-optic tandem system," Opt. Lett. 35, 1416-1418 (2010)

Banc expérimentalLa technique de multiplexage en longueurs d’ondes est établie dans les réseaux de télécommunications. L’augmentation du nombre de porteuses optiques est facilitée par l’utilisation de lasers accordables simplifiant la reconfigurabilité dynamique d’où le besoin en composants optiques accordables. Un égaliseur à 4 canaux optiques pour le multiplexage étalé « Coarse Wavelength Division Multiplexing » CWDM 1300-1600 nm a été conçu et réalisé permettant de contrôler indépendamment la puissance lumineuse de chacune des porteuses optiques. Les performances de ce dispositif sont principalement l’insensibilité aux variations de polarisation lumineuse et l’accordabilité sur une bande spectrale très large (100 nm).

 

 

» Projecteur de franges d’interférences à pas variables

  • S. Dupont, J.C. Kastelik and M. Pommeray “Structured light fringe projector set up using optimized acousto-optic deflectors” IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 15(4), p.557, (2010)

InterférencesPour des applications de profilo-métrie basée sur l’analyse des déformations d’une mire de lignes alternativement brillantes et sombres projetée sur la surface à analyser, nous avons conçu un dispositif interférentiel permettant une variation électronique du pas et la position de la mire. Chacun des bras de l’interféromètre comporte un déflecteur acousto-optique, les déviations s’effectuant en sens opposé. Le contrôle de l’angle de déviation par la fréquence d’interaction modifie l’écart entre les 2 sources lumineuses, le pas d’interférences est ainsi modifié.

 

 

» Réalisation d’un modulateur plasmonique de lumière ultra-rapide en technologie intégrée
   
Programme Recherche Exploratoire Innovation DGA REI, Thalès System Airborne, Univ. Pierre et Marie Curie

  • A. Gokarna, A. Gauthier-Brun , W. Liu , Y. Androussi , E. Dumont , E. Dogheche, J. H. Teng, S. J. Chua, D. Decoster, Applied Physics Letters, Vol. 96, Issue 19, pp. 1909-1911 (2010)
  • Stolz, E. Dogheche, Y. Androussi, D. Troadec, D. Decoster, E. Cho, D. Pavlidis, Low loss GaN structure for optical waveguiding using prism coupling, Applied Physics Letter (in press 2011)

Ce modulateur est basé sur la génération d’ondes plasmon par couplage réseau face arrière (métal à plasmon de surface : Or Argent ITO, contact Schottky : Couche active GaN et Substrat Si n+) permettant la modulation d’un signal optique dans un guide intégré. les caractéristiques sont une faible tension de commande (~ 1V),une bonne stabilité mécanique, une grande dynamique potentielle et une bande passante de quelques GHz.

 

 

» ZnO nanowires based Hydrothermal Technology for low cost White LEDs
   Programme Hubert Curien PHC Star, KAIST Daejeon, Nanovation Ltd

Collaborations internationales

  • Programmes d’échanges Hubert Curien (2008/2009) matériaux SC nitrurés
  • Singapour – A*Star Institute Materials Engineering (IMRE)
  • Singapour - Nanyang Technological University (NTU) - UMI CNRS Cintra
  • Daejon Corée - Korean Advanced Inst. of Science and Technology (KAIST)
  • Ibaraki Japon - National Institute for Materials Science (NIMS) : MoU
  • Darmstadt Allemagne- Technishe Universitad Darmstadt (TUD)
  • Plymouth Angleterre- Centre for Research in Information Storage Technol (CRIST)
  • Jeddah Arabie Saoudite - Center of Nanotechnology - King Abdullah Univ (KAU)
  • Sétif Algérie- Faculté des Sciences, Dept Physique Univ Ferhat Abbas
  • Institut Lomonosov Moscow, Dpt of Physics
  • Moscow Steel and Alloys Institute, Acoustooptics Science and Technology Center

Projets, contrats en cours

  • ANR PhoXcry (2009/2012): Structure photonique et phononique Niobate de Lithium www.phoxcry.org/
  • Programme Recherche Exploratoire Innovation DGA REI, Thalès System Airborn System, Univ. Pierre et Marie Curie

 Sujets de stage ou de thèse