Spontaneous emission enhancement at a photonic wire miniband edge

International audienceIn a multimode photonic-crystal waveguide, we observe strong enhancement of the photoluminescence of embedded quantum dots at the edges of the so-called mini-stopband that were opened by Bragg diffraction between two guided modes. Taking into account light collection, we relate this observation to the singular photon density of states that is characteristic of a one-dimensional photon system. Furthermore, we quantify by how much the radiation losses smooth the divergence. For the first time to our knowledge, a clear account of the control of spontaneous emission in a one-dimensional system is thus demonstrated

Compact wavelength monitoring by lateral outcoupling in wedged photonic crystal multimode waveguides

International audienceA device concept for laterally extracting selected wavelengths from an optical signal traveling along a waveguide, for operation in metropolitan area networks, is presented. The signal on the fundamental mode of a multimode photonic crystal waveguide is coupled to a higher-order mode, at a center frequency that spatially depends on the slowly varying guide parameters. The device is compact, intrinsically fault tolerant, and can split any desired fraction of the signal for monitoring purpose. Characterizations by the internal light source technique validate the optical concept whereas an integrated device with four photodiodes qualifies its potential with respect to real-world applications

Propagation et Emission dans des guides multimodes à cristaux photoniques bidimensionnels

Jury composé de : M. L.C. Andreani Rapporteur M. J.Zyss Rapporteur- Président du jury M. P. Delaye M. G.-H.Duan Mme E. Giacobino M.H. Benisty Directeur de thèseThe physics of a Fabry Perot cavity with grating mirrors, substantiated here by a multimode 2D photonic crystal waveguide, is investigated from a mainly experimental point of view. Applications in the field of optical telecommunications around 1.55µm, as well as more fundamental issues are addressed. The guide walls consist of a periodic grating of air holes etched through a InP-based heterostructure. They are completely reflecting within the photonic band gap for any wave impinging within the periodicity plane. The periodicity along the guide couples through Bragg diffraction guided modes, with "ordinary" group velocity, with very slow modes, analogous to resonant modes. The new feature about this coupling is that it occurs only within small frequency and wavevector windows, remaining silent elsewhere. This coupling is firstly used to design a wavelength multiplexer/demultiplexer, extracting, laterally with respect to the guide direction and selectively, all or part of the guided optical signal. The following and more fundamental parts of this manuscript investigate the potential impact of the spectral regions nearby these coupling windows in order to control the spontaneous emission of photons within these confining and diffractive structures. We present a striking experimental spontaneous emission enhancement, related to a peaked photon density of states. The last part deals with a measurement of the modal gain spectrum: the consequence of the slowing of a guided mode around the coupling window onto the optical amplification of a propagating signal is discussed.Cette thèse, à dominante expérimentale, explore la physique d'une cavité Fabry Pérot dont les miroirs sont des réseaux, en l'occurrence un guide multimode à cristal photonique bidimensionnel, autour de thèmes appliqués, aux télécommunications optiques autour de 1,55µm, et fondamentaux. Les parois d'un tel guide sont constituées d'un réseau périodique de trous d'air gravés au travers d'une hétérostructure semi-conductrice à base d'InP et sont, dans la bande interdite photonique, parfaitement réfléchissantes pour toute onde incidente dans le plan de périodicité. La périodicité le long du guide couple par diffraction de Bragg, des modes guidés de vitesse de groupe "ordinaire" et des modes guidés très lents, analogues à des modes résonnants. L'originalité essentielle de ce couplage est qu'il n'intervient que pour des fenêtres de fréquences et de vecteur d'onde étroites, restant pratiquement silencieux ailleurs. Ce couplage est tout d'abord exploité pour la conception d'un coupleur/découpleur de longueurs d'onde, à extraction latérale et sélective de tout ou partie du signal optique guidé. La suite de la thèse, plus fondamentale, explore les potentialités des régions spectrales autour de ces fenêtres de couplage pour l'émission et le contrôle de photons dans ces structures confinantes et diffractives. Nous présentons un effet expérimental spectaculaire d'exaltation de l'émission spontanée, associé à une augmentation locale de la densité d'états photoniques. Le dernier volet aborde la mesure du spectre ed gain modal: l'effet du ralentissement du mode guidé aux abords de la fenêtre de couplage sur l'amplification ressentie par un signal se propageant sur ce mode y est discutée

Propagation et émission dans des guides multimodes à cristaux photoniques bidimensionnels

Cette thèse, à dominante expérimentale, explore la physique d'une cavité Fabry Pérot dont les miroirs sont des réseaux, en l'occurrence un guide multimode à cristal photonique tridimensionnel, autour de thèmes appliqués, aux télécommunications optiques autour de 1,55[mu]m, et fondamentaux. Les parois d'un tel guide sont constituées d'un réseau périodique de trous d'air gravés au travers d'une hétérostructure semi-conductrice à base d'inP et sont, dans la bande interdite photonique, parfaitement réfléchissantes pour toute onde incidente dans le plan de périodicité. La périodicité le long du guide couple par diffraction de Bragg, des modes guidés de vitesse de groupe "ordinaire" et des modes guidés très lents, analogues à des modes résonnants. L'originalité essentielle de ce couplage est qu'il n'intervient que pour des fenêtres de fréquences et de vecteur d'onde étroites, restant pratiquement silencieux ailleurs. Ce couplage est tout d'abord exploité pour la conception d'un coupleur/découpleur de longueurs d'onde, à extraction latérale et sélective de tout ou partie du signal optique guidé. La suite de la thèse, plus fondamentale, explore les potentialités des régions spectrales autour de ces fenêtres de couplage pour l'émission et le contrôle de photons dans ces structures confinantes et diffractives. Nous présentons un effet expérimental spectaculaire d'exaltation de l'émission spontanée, associé à une augmentation locale de la densité d'états photoniques. Le dernier volet aborde la mesure du spectre de gain modal: l'effet du ralentissement du mode guidé aux abords de la fenêtre de couplage sur l'amplification ressentie par un signal se propageant sur ce mode y est discutée.The physics of a Fabry Perot cavity with grating mirrors, substantiated here by a multimode 2D photonic crystal waveguide, is investigated from a mainly experimental point of view. Applications in the field of optical telecommunications around 1.55 [mu]m, as well as more fundamental issues are addressed. The guide walls consist of a periodic grating of air holes etched through a InP-based heterostructure. They are completely reflecting within the photonic band gap for any wave impinging within the periodicity plane. The periodicity along the guide couples through Bragg diffraction guided modes, with "ordinary" group velocity, with very slow modes, analogous to resonant modes. The new feature about this coupling is that it occurs only within small frequency and wavevector windows, remaining silent elsewhere. This coupling is firstly used to design a wavelength multiplexer/demultiplexer, extracting, laterally with respect to the guide direction and selectively, all or part of the guided optical signal. The following and more fundamental parts of this manuscript investigate the potential impact of the spectral regions nearby these coupling windows in order to control the spontaneous emission of photons within these confining and diffractive structures. We present a sinking experimental spontaneous emission enhancement, related to a peaked photon density of states. The last part deals with a measurement of the modal gain spectrum: the consequence of the slowing of a guided mode around the coupling window onto the optical amplification of a propagating signal is discussed.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Numérique, pour une politique industrielle | La 5G dans les chaines de valeur des données – Un défi technologique et industriel devant nous

Si l’essentiel du défi technologique et industriel reste à venir, la 5G constitue une voie d’accès privilégiée à la plateformisation numérique pour les entreprises industrielles. Sans décisions politiques urgentes, fondées sur une compréhension des enjeux techniques, la 5G renforcera le pouvoir de marché et la supériorité technologique des hyperscalers déjà dominants au détriment des entreprises françaises et européennes du même domaine. Nous exposons l’analyse technoéconomique qui permet d’aboutir à ce constat, nous interrogeons les modalités de diffusion de la 5G dans les chaînes de valeur des données, et pointons des pistes d’orientation aussi bien politiques que stratégiques