L’équipe de recherche du Joint Quantum Institute a réussi à développer une nouvelle puce photonique capable de convertir passivement un laser d’une seule couleur en plusieurs longueurs d’onde différentes.

Cette puce photonique utilise un réseau de résonateurs spécialement conçu qui génère de manière stable les harmoniques deuxième, troisième et quatrième sans contrôle actif externe. L’équipe a testé six puces fabriquées sur la même plaquette : toutes ont réussi à convertir un laser d’entrée à 190 THz en sortie lumineuse rouge, verte et bleue. Le premier auteur de l’article, Mahmoud Jalali Mehrabad, déclare : « Nous avons considérablement atténué ces problèmes d’alignement, et de manière passive. Nous n’avons pas besoin de chauffages ; nous n’en avons même pas. Elles fonctionnent simplement. »

Cette conception innovante, basée sur une structure de résonateurs à double échelle temporelle, résout efficacement le problème de longue date de l’accord de phase de fréquence dans la photonique intégrée. Comparée aux solutions traditionnelles, la puce maintient un fonctionnement stable sur une large plage de fréquences d’entrée sans recourir à des procédés de fabrication de très haute précision ni à des mécanismes de compensation actifs. Le chercheur du JQI Mohammad Hafezi souligne : « L’un des principaux obstacles à l’utilisation de la photonique intégrée comme source lumineuse sur puce était le manque de polyvalence et de reproductibilité. Notre équipe a franchi une étape importante pour surmonter ces limitations. »

Cette technologie offre de nouvelles solutions pour les applications de photonique intégrée dans le calcul quantique, la métrologie de précision, etc. Les chercheurs indiquent que cette méthode passive de conversion de fréquence favorisera les applications pratiques des puces photoniques en métrologie et en calcul optique.