L’Institut Foton vous convie à la présentation des travaux de thèse de doctorat :
Développement de la photonique intégrée à base d’Al2O3 pour l‘affinement spectral de diodes laser dans le bleu et le proche ultraviolet
Ronan Kervazo
sous la direction de Joël Charrier, Loïc Bodiou et Stéphane Trebaol
Cette soutenance publique aura lieu le mercredi 10 décembre 2025 à 14h00 à l’Enssat en salle 020G.
Rapporteurs avant soutenance :
Sophie Bouchoule Directrice de Recherche, C2N, Université Paris-Saclay
Nicolas Le Thomas Professeur des Universités, IMEC, Université de Gand
Composition du Jury :
Examinateurs : Christelle Monat Professeure des Universités, INL, Ecole Centrale Lyon
Jesús Zúñiga Pérez Directeur de Recherche, Majulab/CRHEA, SPMS Singapour
Dir. de thèse : Joël Charrier Professeur des Universités, Institut Foton, Université de Rennes
Encadrants : Loïc Bodiou Professeur des Universités, Institut Foton, Université de Rennes
Stéphane Trebaol Maître de Conférences, Institut Foton, Université de Rennes
Résumé :
Ces dernières années, un intérêt scientifique croissant s’est manifesté pour le développement de circuits photoniques intégrés dans la gamme du visible et proche ultraviolet (UV) pour adresser des applications telles que la détection sous-marine, l’optogénétique ou encore celle liées à la quantique. Elles nécessitent également des sources lasers monomodes compactes à faible largeur de raie pouvant être obtenues en exploitant le principe de la contre-réaction optique. La conception de fonctions de filtrage intégrées est donc nécessaire pour développer ce type de sources compactes. Ces fonctions doivent être fabriquées à partir de matériaux transparents dans la gamme d’étude. L’oxyde d’aluminium présente un grand potentiel pour la conception de tels circuits grâce notamment à sa large fenêtre de transparence allant du proche ultraviolet au moyen infrarouge. Ce travail est dédié au développement de fonctions optiques intégrées pour le bleu et le proche-UV à partir d’oxyde d’aluminium. Les circuits optiques intégrés sont d’abord conçus par simulation, fabriqués par un intervenant extérieur dans le cadre d’une collaboration, puis caractérisés grâce à un banc optique adapté pour la gamme spectrale d’étude. Des composants tels que des interféromètres multimodes ou des micro-résonateurs en anneau sont présentés. Le développement d’un système de contre-réaction basé sur une diode intégrée et un réseau de Bragg fibré est également étudié et a permis d’affiner spectralement le mode principal de la diode.
Development of Al2O3-based integrated photonics for spectral narrowing of laser diodes in the blue and near-ultraviolet spectral ranges
Abstract:
In recent years, scientific interest has increasingly focused on the development of photonic integrated circuits operating in the visible and near-ultraviolet (UV) spectral ranges, driven by applications such as underwater communication, optogenetics, and quantum technologies. These applications also require compact, single-mode laser sources with narrow linewidths, which can be achieved by exploiting the principle of optical feedback. The design of integrated filtering functions is therefore essential for the realization of such compact sources. These functions must be fabricated from materials that are transparent within the wavelength range of interest. Aluminum oxide (alumina) shows great potential for the design of such circuits, notably due to its wide transparency window extending from the near-ultraviolet to the mid-infrared. This work focuses on the development of integrated optical functions for the blue and near-UV spectral regions using aluminum oxide. The integrated optical circuits are first designed through numerical simulations, then fabricated through a collaborative effort with an external partner, and finally characterized using an optical setup specifically adapted to the spectral range under study. Components such as multimode interferometers and ring microresonators are presented. The development of an optical feedback system based on an integrated diode and a fiber Bragg grating is also described, enabling laser linewidth narrowing.