Modulateurs ultra-rapides dans l’infrarouge moyen (H/F)

Description du Poste

Les Missions

Nous proposons une position de post-doc sur deux ans (initialement) à l'Université Paris Saclay (France) et au CNRS, au sein du Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N).
Vous intégrerez l'équipe Dispositifs Quantiques Moyen-IR/THz, spécialisée dans le développement de dispositifs optoélectroniques exploitant les effets d'électrodynamique quantique dans la gamme spectrale du moyen infrarouge [1][2].
Située au sud de Paris, l'Université Paris Saclay s'étend sur un vaste territoire et est classée parmi les meilleures universités de France. Le niveau de salaire est négociable en fonction de l'expérience du candidat. Le projet est soutenu par une bourse ERC Advanced Grant (projet SMART-QDEV).

L’objectif du projet est developper et ameliorer des modulateurs mid-IR ultra-rapides. Au niveau du dispositif, cela implique d’optimiser la vitesse de modulation jusqu’à plusieurs GHz en intégrant la technologie RF aux dispositifs.


1. P.-B. Vigneron, S. Pirotta, I. Carusotto, N.-L. Tran, G. Biasiol, J.-M. Manceau, A. Bousseksou, and R. Colombelli, "Quantum well infrared photo-detectors operating in the strong light-matter coupling regime," Appl. Phys. Lett. 114, 131104 (2019).
2. M. Lagrée, M. Jeannin, G. Quinchard, O. Ouznali, A. Evirgen, V. Trinité, R. Colombelli, and A. Delga, "Direct polariton-to-electron tunneling in quantum cascade detectors operating in the strong light-matter coupling regime," Phys. Rev. Appl. 17, 44021 (2021).
3. S. Pirotta, N.-L. Tran, A. Jollivet, G. Biasiol, P. Crozat, J.-M. Manceau, A. Bousseksou, and R. Colombelli, "Fast amplitude modulation up to 1.5 GHz of mid-IR free-space beams at room-temperature," Nat. Commun. 12, 799 (2021).
4. M. Malerba, S. Pirotta, G. Aubin, L. Lucia, M. Jeannin, J.-M. Manceau, A. Bousseksou, Q. Lin, J.-F. Lampin, E. Peytavit, S. Barbieri, L. H. Li, A. G. Davies, E. H. Linfield, and R. Colombelli, "Ultrafast (≈10 GHz) mid-IR modulator based on ultrafast electrical switching of the light–matter coupling," Appl. Phys. Lett. 125, 41101 (2024).
5. A. Schliesser, N. Picqué, and T. W. Hänsch, "Mid-infrared frequency combs," Nat. Photonics 6, 440–449 (2012).
6. A. Parriaux, K. Hammani, and G. Millot, "Electro-optic frequency combs," Adv. Opt. Photonics 12, 223 (2020).
7. M. Hakl, Q. Y. Lin, S. Lepillet, M. Billet, J.-F. Lampin, S. Pirotta, R. Colombelli, W. J. Wan, J. C. Cao, H. Li, E. Peytavit, and S. Barbieri, "Ultra-fast quantum-well infared photodetectors operating at 10{\mu}m with flat response up to 70GHz at room temperature," (2020).

L'Activité

Les applications reposant sur le rayonnement infrarouge moyen (MIR, 3-12 um) ont connu un essor extrêmement rapide ces dernières années.
Une fonctionnalité cruciale pour la plupart des systèmes photoniques est la capacité de moduler électriquement l’amplitude ou la phase d’un faisceau à des vitesses de l’ordre du GHz ou plus. Cette capacité est précieuse pour de nombreuses applications en photonique MIR, telles que la stabilisation de lasers, la détection cohérente, la spectroscopie et les communications optiques.
Une stratégie pour concrétiser cette vision consiste à développer des réseaux de microcavités actives dont les propriétés optiques peuvent être modulées de manière ultra-rapide (GHz) via une entrée électrique. Ces antennes dites « patch », couramment utilisées dans le domaine des ondes radio, sont ici transposées aux longueurs d’onde optiques, en l’occurrence dans le MIR. Pour les modulateurs, cela signifie concevoir une surface nanostructurée capable d’appliquer une modulation radiofréquence (RF) ultra-rapide à un faisceau laser se propageant en espace libre, que ce soit en réflexion ou en transmission.
Nous avons développé un démonstrateur de modulateur [3] et amélioré ses performances avec une deuxième génération de dispositifs [4].

L’objectif du projet est d’amener cette idée à maturité. Au niveau du dispositif, cela implique d’optimiser la vitesse de modulation jusqu’à plusieurs GHz en intégrant la technologie RF aux dispositifs. Cette activité nécessite une conception judicieuse de la région active, basée sur des hétérostructures semiconductrices, en utilisant des techniques de conception similaires à celles employées pour les lasers à cascade quantique, ainsi qu’une conception électromagnétique des réseaux de microcavités (un réseau de résonateurs métal-isolant-métal) pour optimiser les propriétés optiques. Une fois que les dispositifs fonctionneront avec des performances raisonnablement élevées, il sera possible de démontrer des applications spécifiques, notamment la spectroscopie rapide à haute résolution par génération de bandes latérales et la génération électronique de peignes de fréquences IRM [5][6].

Votre Profil

Compétences

Profil du candidat et modalités de candidature :
Le travail est expérimental, mais une part importante est consacrée aux simulations quantiques et électromagnétiques pour la conception de dispositifs. Nous recherchons des candidats motivés et expérimentés dans certains (pas nécessairement tous) les domaines suivants : physique et technologie des dispositifs semi-conducteurs ; modélisation électromagnétique ; fabrication en salle blanche ; physique des lasers ; techniques de caractérisation optoélectronique ; conception d’hétérostructures quantiques.

Le/La candidat(e) retenu(e) devra être titulaire d’un doctorat expérimental en physique, optique ou ingénierie. Le poste est à pourvoir immédiatement.

Votre Environnement de Travail

Consortium et financement :
Le financement est assuré par une bourse ERC Advanced Grant.
Ce projet bénéficiera de collaborations avec les laboratoires LPL/Paris 13, Universite de Leeds (UK), IES (Montpellier).

Le travail se déroulera au Centre de Nanosciences et de Nanotechnologie, sur le Plateau de Saclay.
Le Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l'Université Paris Saclay et de l'Université Paris Cité. Le C2N, composé d'environ 410 personnels, est situé en Ile de France à Palaiseau (91) au cœur du campus Paris Saclay.
Le C2N est composé de quatre départements scientifiques (photonique, matériaux, nanoélectronique, microsystèmes nanobiofluidique). Ce poste est affecté au sein du département photonique. Ce poste requiert un accès à la salle blanche.

Contraintes et risques

N/A

Rémunération et avantages

Rémunération

entre 3081.22 Euros et 4291.70 Euros brut / mois

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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