Ultra-fast amplitude modulation of mid-IR free-space beams at room-temperature

Applications relying on mid-infrared radiation (Mid-IR, $\lambda\sim$ 3-30 $\mu$m) have progressed at a very rapid pace in recent years, stimulated by scientific and technological breakthroughs. Mid-IR cameras have propelled the field of thermal imaging. And the invention of the quantum cascade laser (QCL) has been a milestone, making compact, semiconductor-based mid-IR lasers available to a vast range of applications. All the recent breakthrough advances stemmed from the development of a transformative technology. In addition to the generation and detection of light, a key functionality for most photonics systems is the electrical control of the amplitude and/or phase of an optical beam at ultra-fast rates (GHz or more). However, standalone, broadband, integrated modulators are missing from the toolbox of present mid-IR photonics integrated circuits and systems developers. We have developed a free-space amplitude modulator for mid-IR radiation ($\lambda\sim$ 10 $\mu$m) that can operate up to at least 1.5 GHz (-3dB cut-off at $\sim$ 750 MHz) and at room-temperature. The device relies on a semiconductor hetero-structure enclosed in a judiciously designed metal-metal optical resonator. At zero bias, it operates in the strong light-matter coupling regime up to 300K. By applying an appropriate bias, the device transitions to the weak coupling regime. The large change in reflectivity due to the disappearance of the polaritonic states is exploited to modulate the intensity of a mid-IR continuous-wave laser up to speeds of more than 1.5 GHz

Strain-induced Pockels effect in silicon waveguides

International audienc

High speed characteristics of strained-induced Pockels effect in silicon

International audienceWith the fast growing demand of data, current chip-scale communication systems based on electrical links suffer rate limitations and high power consumptions to address these new requirements. In this context, Silicon Photonics has proven to be a viable alternative by replacing electronic links with optical ones while taking advantage of the well-established CMOS foundries techniques to reduce fabrication costs. However, silicon, in spite of being an excellent material to guide light, its centrosymmetry prevents second order nonlinear effects to exist, such as Pockels effect an electro-optic effect extensively used in high speed and low power consumption data transmission. Nevertheless, straining silicon by means of stressed thin films allows breaking the crystal symmetry and eventually enhancing Pockels effect. However the semiconductor nature of silicon makes the analysis of Pockels effect a challenging task because free carriers have a direct impact, through plasma dispersion effect, on its efficiency, which in turn complicates the estimation of the second order susceptibility necessary for further optimizations. However, this analysis is more relaxed working in high-speed regime because of the frequency limitation of free carriers-based modulation. In this work, we report experimental results on the modulation characteristics based on Mach-Zehnder interferometers strained by silicon nitride. We demonstrated high speed Pockels-based optical modulation up to 25 GHz in the C-band

Human dermal CD14⁺ cells are a transient population of monocyte-derived macrophages.

Dendritic cells (DCs), monocytes, and macrophages are leukocytes with critical roles in immunity and tolerance. The DC network is evolutionarily conserved; the homologs of human tissue CD141(hi)XCR1⁺ CLEC9A⁺ DCs and CD1c⁺ DCs are murine CD103⁺ DCs and CD64⁻ CD11b⁺ DCs. In addition, human tissues also contain CD14⁺ cells, currently designated as DCs, with an as-yet unknown murine counterpart. Here we have demonstrated that human dermal CD14⁺ cells are a tissue-resident population of monocyte-derived macrophages with a short half-life of <6 days. The decline and reconstitution kinetics of human blood CD14⁺ monocytes and dermal CD14⁺ cells in vivo supported their precursor-progeny relationship. The murine homologs of human dermal CD14⁺ cells are CD11b⁺ CD64⁺ monocyte-derived macrophages. Human and mouse monocytes and macrophages were defined by highly conserved gene transcripts, which were distinct from DCs. The demonstration of monocyte-derived macrophages in the steady state in human tissue supports a conserved organization of human and mouse mononuclear phagocyte system

Проблемы увеличения продуктивности АПК в Украине и пути повышения его потенциала

Целью статьи является изучение причин снижения показателей продуктивности в агропромышленном комплексе и путей повышения продуктивности сельскохозяйственных культур

GM-CSF Controls Nonlymphoid Tissue Dendritic Cell Homeostasis but Is Dispensable for the Differentiation of Inflammatory Dendritic Cells

SummaryGM-CSF (Csf-2) is a critical cytokine for the in vitro generation of dendritic cells (DCs) and is thought to control the development of inflammatory DCs and resident CD103+ DCs in some tissues. Here we showed that in contrast to the current understanding, Csf-2 receptor acts in the steady state to promote the survival and homeostasis of nonlymphoid tissue-resident CD103+ and CD11b+ DCs. Absence of Csf-2 receptor on lung DCs abrogated the induction of CD8+ T cell immunity after immunization with particulate antigens. In contrast, Csf-2 receptor was dispensable for the differentiation and innate function of inflammatory DCs during acute injuries. Instead, inflammatory DCs required Csf-1 receptor for their development. Thus, Csf-2 is important in vaccine-induced CD8+ T cell immunity through the regulation of nonlymphoid tissue DC homeostasis rather than control of inflammatory DCs in vivo

Dispositifs semiconducteurs en pompage électrique pour laser en cavité verticale externe émettant à 1,55 micromètres

Nous avons élaboré dans ce travail des dispositifs semiconducteurs pompés électriquement (lI2VCSEL) qui représentent la partie semiconductrice d'U1 laser en cavité verticale externe (VECSEL). Ces structures comportent un miroir de Bragg, une zone active à base de puits quantiques et une jonction tunnel. Elles sont épitaxiées sur un substrat d'InP afin de pouvoir s'accorder avec une zone active émettant à une longueur d'onde de 1,55Ilm. Le confmement du courant d'injection est assuré par l'implantation protonique ou par la gravure latérale de la jonction tunnel. Nous avons observé pour 1li première fois à notre connaissance l'effet laser sous pompage électrique continu et à température ambiante d'un V.ECSEL opérant à 1,551lm pour des diamètres de surface d'injection allant jusqu'à 50llm dans une cavité de géométrie plan-concave. Nous avons montré une émission monomode transverse (TEMoo) et multimode longitudinale dans une cavité de 10mm de longueur, les densités de courant de seuil sont de l'ordre de 1,8kA1cm2la puissance maximale récoltée en sortie est de 0,5mW à une température ambiante. Nous avons également montré une émission laser sur un seul mode longitudinal avec une accordabilité de la longueur d'onde émise grâce à l'ajustement de la longueur de la cavité sur 15nm en régime d'injection contin et de 25nm en régime pulsé. La puissance de sortie reste limitée par une mauvaise dissipation thermique dans le 1I2VCSEL du fait de l'utilisation de matériaux quaternaires dans le miroir de Bragg. L'amélioration de ces dispositifs en terme de puissance de sortie peut être atteinte par l'utilisation de miroirs de Bragg de meilleures conductivités thermiques.The subject ofthis PHD work is the realisation of an InP based semiconductor devices for electrically pumped vertical-extamal cavity surface-emitting lasers (VECSEL) operating at a wavelength of 1.55 Ilm. We have developped in this work a new electrically pumped semiconductor devices with large emission diameters (up to 50llm). We have tested ion implanted and burried tunneljunction as two confinement scheme for electrical injection. We have obesved the fist time in our knowlege a laser emission in continous wave at room temperature. We have tested two kinds of cavity lenght, a short cavity configuration with single longitudinal tunneled emission over 15 nm and a long cavity configuration with external miroir wih radius of curvatun of 10 mm with a maximum output power close to 0.5 mW at room temperature in continous wave operation. Increasing of output power can be achieve by a better control of the thermal effect in the structure.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Génération et détection de rayonnement aux fréquences térahertz à partir d'antennes photo-conductrices en InGaAs sur InP

Le domaine de fréquence térahertz vit une fantastique accélération, motivée par l'exploration de nombreux processus physiques dont les fréquences caractéristiques tombent dans ce domaine. La réalisation d'émetteurs et de détecteurs efficaces, de faible coût, et fonctionnant à la température ambiante représente un enjeu pour les systèmes térahertz modernes. Les antennes photoconductrices en In0,53Ga0,47As et excitées avec des impulsions lasers de longueur d'onde 1550 nm sont une solution, grâce à la disponibilité de sources optiques relativement peu onéreuses, compactes et permettant de bénéficier de la technologie optique fibrée. L'irradiation ionique de la couche semiconductrice introduit des défauts qui jouent le rôle de pièges pour les porteurs libres rendant le composant ultra-rapide. Ce travail de thèse a été tout d'abord consacré à l'étude des paramètres physiques de l'In0,53Ga0,47As irradié par des ions Br+, comme la durée des vie et la mobilité des porteurs. La réponse électrique en obscurité et sous éclairement de photoconducteurs en In0,53Ga0,47As irradié a été également étudiée. Nous avons également démontré l'efficacité des antennes photoconductrices en In0,53Ga0,47As irradié pour la génération de façon impulsionnelle, mais aussi pour la détection, de rayonnement électromagnétique aux fréquences térahertz. Une autre voie de génération de rayonnement térahertz est la génération en continu. Pour cela, nous avons développé des photomélangeurs en In0,53Ga0,47As irradié et nous avons pu démontrer la potentialité de ces dispositifs pour la génération de rayonnement par mélange hétérodyne de deux faisceaux lasers continus de longueur d'onde autour de 1550 nm.Terahertz frequency domain lives a huge acceleration motivated by the exploration of a great number of physical processes, of which characteristic frequencies are in this domain. The conception of efficient and low cost emitters and detectors, operating at room temperature, is a real challenge for modern terahertz devices. In0.53Ga0.47As photoconductive antennas exciting with laser pulses at 1550 nm wavelength are a solution, because low cost and compact laser sources, providing fibre optic technology, are available. The ionic irradiation of the semiconductor layer introduces defects that act as traps for free carriers leading to an ultrafast device. This thesis work has been first devoted to the study of the Br+-ion-irradiated In0.53Ga0.47As physical parameters, as the lifetime and the mobility of the carriers. Dark and illuminated electrical responses of the irradiated In0.53Ga0.47As photoconductors have been also studied. We have also demonstrated that irradiated In0.53Ga0.47As photoconductive antennas are efficient for the impulsionnal generation, but also for the detection, of electromagnetic radiations at terahertz frequencies. Another way to generate terahertz radiations is the continuous generation. For that purpose, we have developed photomixers in irradiated In0.53Ga0.47As and we have demonstrated the potentiality of these devices for the generation of radiation by heterodyne mixing of two continuous laser beams at a wavelength around 1550 nm.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Echantillonnage électro-optique à 1,55 microns pour la mesure de circuits rapides sur InP

L'augmentation du débit des télécommunications nécessite la réalisation de circuits intégrés possédant des fréquences de coupure de plus en plus élevées. Le test et la caractérisation de ces composants atteignent les limites des outils de mesure classiques ( analyseur de réseau et oscilloscope à échantillonnage). Depuis quelques années, la technique d'échantillonnage électro-optique basée sur l'utilisation d'un laser femtoseconde s'avère une bonne solution pour répondre à ce problème. Dans notre cas, nous utilisons une couche d'InGaAs irradié par des ions pour déclencher la mesure. L'irradiation introduit des défauts structurels qui jouent le rôle de pièges pour les porteurs libres rendant ainsi le composant ultra-rapide. L'effet de l'irradiation ionique sur les propriétés " matériau " de l'InGaAs est tout d'abord étudié. Un modèle de répartition en paires de Frankel permet d'expliquer l'évolution de la mobilité et du temps de vie des électrons pour des matériaux irradiés par des protons. Des couches avec de très bonnes propriétés optiques et électriques ont été obtenues. Les photoconducteurs ultra-rapides utilisant les couches actives d'InGaAs irradiées génèrent des impulsions électriques de largeur à mi-hauteur 2,2 ps avec une amplitude de 0,65 V pour une polarisation de 3V. La mesure du champ électrique est réalisée grâce à une sonde électro-optique de tantalate de lithium (LiTaO3) miniature. De très bonnes performances sont obtenues pour le banc d'échantillonnage cequi a permis de tester divers composants comme des photodiodes de bandes passantes > à 65 GHz, des lignes coplanires et un amplificateur réalisé par Alcatel-Opto+ de bande passante de 60 GHz.The bit rate increase of modern telecommunications requires the realization of integrated circuits with higher cut-off frequencies. The test and the characterization of these components reach the limits of the standard measuring instruments (network analyzer and sampling oscilloscope). Few years ago, the electro-optic sampling techniques based on a femtosecond pulsed laser have proven to be a good solution to answer this problem. In our case, an ion irradiated InGaAs layer is used to trig the measurement. The irradiation introduces structural defects that act as traps for the free carriers making the component ultra-fast. The effect of the ionic irradiation on the material properties of InGaAs is studied. A Frankel pair distribution model allows to explain the evolution of mobility and the free carrier lifetime for proton-irradiated layers. Layers with very good optical and electrical caracteristics are obtained. The ultra-fast photoconductors based on irradiated InGaAs layers generate electrical pulses with a full width at half maximum close to 2,2 ps with an amplitude of 0,65 V for 3 V bias polarization. The measurement of the electrical field is performed thanks to a miniature electro-optic probe of lithium tantalite (LiTaO3). The performances of the electro-optic bench are very good and permit to test many components as photodiodes with bancwidth higher than 65 GHz, coplanar waveguides and an amplifier realized by AIcatel-Otpo+ with a bandwidth of 60 GHz.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF