Projets de maîtrise/doctorat à combler en optique, 2015 Communications optiques, photonique sur silicium et peignes de fréquence

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1 Projets de maîtrise/doctorat à combler en optique, 2015 Communications optiques, photonique sur silicium et peignes de fréquence Professeur et secteur de recherche Jean Daniel Deschênes Jean Peignes de fréquences optiques Sophie Larochelle Fibres optiques et technologies photoniques Wei Shi Dispositifs photoniques sur silicium Courte description Le Professeur Deschênes cherche des étudiants motivés du premier cycle et des cycles supérieurs qui sont intéressés à joindre le groupe d'instrumentation optique et participer aux projets suivants : 1) Développement d un système laser robuste et compact à peigne de fréquences 2) Contrôle numérique rapide des peignes de fréquences 3) Développement d algorithmes d estimation de phase optique optimaux 4) Techniques de photodétection avancées appliquées aux peignes de fréquences 5) Mesures de haute précision et caractérisation/élimination des sources de bruit 6) Applications des peignes de fréquences en métrologie optique Pour plus d informations, voir les descriptions jointes. Dans le cadre de la chaire de recherche du Canada sur les technologies photoniques d avant garde pour les communications, la Professeure Larochelle cherche à combler les positions suivantes aux niveaux maîtrise et doctorat : 1) Développement de nouvelles fibres optiques pour les communications de demain 2) Perfectionnement des filtres optiques intégrés dans les fibres optiques et les guides d onde 3) Lasers à fibres optiques ultra rapides pour le traitement de l information Pour plus d informations, voir les descriptions jointes. Le Professeur Shi recherche deux étudiants motivés et engagés pour prendre part à l un des projets suivants dans le cadre de leur maîtrise/doctorat : 1) Conception et caractérisation de composants photoniques de base (réseaux de Bragg, résonateurs, etc.) par procédés photoniques compatibles CMOS. 2) Développement de circuits intégrés électroniques et photoniques pour systèmes sur micropuce 3) Mise au point de modulateurs et de transmetteurs optiques intégrés pour la prochaine génération de communication sans fil. 4) Élaboration de nouvelles solutions de sources optiques sur silicium. Pour plus d informations, voir les descriptions jointes. Pour postuler: faites parvenir au professeur votre C.V. ainsi que votre relevé de notes par courriel Pour plus d informations sur le COPL, visitez

2 Opportunités de recherche disponibles au Centre d optique, photonique et laser (COPL) Nous sommes à la recherche d'étudiants motivés du premier cycle et des cycles supérieurs qui sont intéressés à joindre le groupe d'instrumentation optique du département de génie électrique et de génie informatique. Les activités de recherche se situent à l'intersection de la technologie des lasers, de la métrologie de fréquence, du traitement de signal et du contrôle par électronique numérique. Plus spécifiquement, la recherche porte sur le développement de lasers à peignes de fréquences ultrarobustes pour diverses applications en instrumentation optique. Le peigne de fréquence optique est un type de laser émettant des impulsions brèves avec des temps d'émission de précision inégalée. Cette avancée a été l'objet du prix Nobel de physique de 2005 octroyé en partie à Theodor Hänsch et John Hall. Cette invention a apporté une révolution dans le domaine de la métrologie de fréquence, soit la mesure de fréquence et de temps avec extrême précision. Le caractère central que joue le roule du temps dans la définition des autres quantités physique, adjoint au fait que le temps est de loin la quantité qu'on mesurer avec la plus grande précision, implique que souvent, la façon la plus précise de mesurer une quantité donnée est de transformer l'information désirée en un intervalle de temps, ou une fréquence. Par exemple, pour mesurer une distance, il suffit de mesurer précisément le temps de propagation de la lumière entre deux points, qui est la technique de base utilisée pour le RADAR et le LIDAR (LIght Detection And Ranging). En plaçant un composant à mesurer dans un oscillateur, plusieurs mesures de quantités électriques (telles que la capacité et l'inductance d'un composant, ou le champ électrique ou magnétique ambiant), ou encore mécaniques peuvent être réduite à une mesure de fréquence. Les peignes de fréquences utilisés en laboratoire sont encore trop fragiles, trop complexes et trop peu robustes pour être couramment utilisés pour la plupart des mesures de précision. Bien qu'il y ait eu de nombreuses démonstrations d'utilisation de peignes dans différentes applications en laboratoire, il reste encore énormément de travail à faire pour rendre cette technologie accessible à de plus larges applications. Le groupe de recherche en instrumentation optique du département de génie électrique et de génie informatique se situe dans une position inégalée pour apporter la robustesse nécessaires aux peignes de fréquence. Le but ultime est le développement d'un peigne de fréquence ultra-robuste pour utilisation dans une horloge optique, établissant une échelle de temps cohérente à partie de l'oscillation lumineuse. Plus spécifiquement, les aspects suivants sont visés par les recherches:

3 Le développement de système laser à peigne de fréquence compact et insensible à l'environnement. Le contrôle numérique rapide des peignes de fréquences à l'aide de plate-forme FPGA. L'étude et le développement d'algorithmes de traitement de signal optimaux pour l'estimation de phase optique. Le développement de techniques de photodétection avancées appliquées aux peignes de fréquences (photodétecteur résonant à haute puissance, photodétection commutée à faible bruit thermique, détection électro-optique). L'étude des techniques de mesure de haute précision à l'aide des peignes de fréquences, la caractérisation et élimination des sources de bruits (bruit thermique, bruit de photons, émission spontanée amplifiée). Les applications des peignes de fréquences en métrologie optique, plus particulièrement pour le transfert de temps et fréquence de précision inégalée. Les étudiants intéressés doivent contacter le professeur Jean-Daniel Deschênes, par courriel : jean-daniel.deschenes@gel.ulaval.ca

4 Nouvelles fibres optiques pour les communications de demain La fibre optique est bien plus qu un conduit permettant de transmettre la lumière, c est un canal de communication sans pareil. La fibre optique standard se distingue par sa grande linéarité et son extrême transparence qui permettent la transmission de plus de 1 Tbs d information sur des milliers de km. Malgré cette très grande capacité, les scientifiques envisagent un avenir prochain où la bande passante de la fibre optique atteindra ses limites. Il convient de chercher dès à présent des technologies qui permettront d augmenter la quantité d information transmise dans une fibre. Dans le cadre de ce projet, l équipe étudie la transmission de canaux d information sur plusieurs modes d une fibre optique conçue spécifiquement pour diminuer l interférence entre les modes. Nous sommes à la recherche d un étudiant désireux de contribuer à la conception de ces nouvelles fibres optiques et d étudier la propagation de signaux transmis simultanément sur plusieurs modes. Le travail comprendra un aspect de modélisation et un aspect expérimental de caractérisation. Le travail s effectuera au sein du Laboratoire de communications optiques du COPL, sous la direction de la Professeure Sophie LaRochelle. Ce projet s inscrit dans le cadre d une collaboration internationale sous l égide d un projet Horizon 2020 financé par la Commission Européenne qui implique plusieurs partenaires étrangers. Une bourse est disponible : $an au PhD et $an à la maîtrise. Prof. Sophie LaRochelle, OSA Fellow Chaire de recherche du Canada APTEC Technologies photoniques d avant garde pour les communications

5 Filtres optiques intégrés dans les fibres optiques et les guides d onde Les filtres à réseaux de Bragg inscrits dans les fibres optiques sont des outils exceptionnels pour modifier la phase et l amplitude des signaux optiques. Les applications de ces dispositifs sont nombreuses que ce soit dans le domaine des communications optiques, des capteurs ou des lasers à fibre. Ces filtres peuvent être très simples, constituant par exemple un réflecteur pour une cavité laser, ou encore très complexes, par exemple pour sculpter les impulsions optiques ou corriger les distorsions des signaux de communications. Le Laboratoire de communications optiques du COPL possède une expertise reconnue mondialement dans ce domaine. L équipe travaille en partenariat avec de nombreuses entreprises pour développer de nouveaux dispositifs poussant la technologie à ses limites. Le projet proposé vise à concevoir, fabriquer et tester des filtres à réseaux de Bragg pouvant améliorer les performances des lasers à fibre à impulsions courtes en offrant un mécanisme permettant d ajuster le taux de répétition et la largeur des impulsions. Les filtres étudiés seront réalisés par photo inscription dans des fibres optiques ou par photolithographie et gravure dans des guides de silicium. Nous sommes à la recherche d un étudiant désireux de contribuer aux aspects expérimentaux et de modélisation de ce projet. Le travail s inscrit dans le cadre d une collaboration internationale entre le COPL et le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy CNRS Université Joseph Fourier) situé à Grenoble en France. Une bourse est disponible : $an au PhD et $an à la maîtrise. Prof. Sophie LaRochelle, OSA Fellow Chaire de recherche du Canada APTEC Technologies photoniques d avant garde pour les communications

6 Lasers à fibres optiques ultra rapides pour le traitement de l information Les technologies photoniques permettent d acquérir des signaux à des vitesses surpassant largement l électronique. Grâce aux lasers à fibre à impulsions courtes, nous pouvons examiner le détail de la réponse des tissus biologiques ou encore visualiser les distorsions des signaux de communication avec une grande résolution. L information recueillie est utile au développement de nouveaux outils de mesure ayant des applications dans des domaines aussi variés que les sciences de la vie ou les transmissions à très haut débit. Parallèlement, les mêmes technologies permettent d encoder de l information au sein d une seule impulsion et de la reconnaître même en présence de bruit. Le projet proposé vise le développement de lasers à fibre à impulsions courtes qui possèderont des propriétés inédites en termes de taux de répétition, de durée d impulsion et de bruit. Plus particulièrement, la recherche vise à obtenir des sources laser plus polyvalentes permettant d accorder ces paramètres sur une plus large plage afin d offrir davantage de flexibilité aux utilisateurs. Nous sommes à la recherche d un étudiant désireux de contribuer au domaine de la science des lasers ultra rapides et de ses applications. Le travail s effectuera au sein du Laboratoire de communications optiques du COPL, sous la direction de la Professeure Sophie LaRochelle. Ce projet s inscrit dans le cadre d une collaboration internationale entre le COPL et le Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (LIPhy CNRS Université Joseph Fourier) situé à Grenoble en France. Une bourse est disponible : $an au PhD et $an à la maîtrise. Prof. Sophie LaRochelle, OSA Fellow Chaire de recherche du Canada APTEC Technologies photoniques d avantgarde pour les communications

7 !!! Nous sommes à la recherche d étudiants motivés du premier cycle et des cycles supérieurs qui sont intéressés à joindre notre équipe pour développer des dispositifs et systèmes photoniques sur silicium. Ces étudiants doivent aussi être intéressés à explorer les applications possibles de ces systèmes et dispositifs pour les domaines des télécommunications, du sans fil, du calcul haute performance et de la détection. La photonique sur silicium est une discipline émergente qui a le potentiel de révolutionner l industrie de la micro-électronique et les technologies de communications. Cette discipline porte sur l étude et l application de systèmes photoniques utilisant le silicium comme milieu optique. Grâce à elle, il est désormais possible de manipuler les photons et les électrons sur la même plateforme. Convaincus que cette discipline est un moyen de repousser les limites de la loi de Moore, les chefs de file du marché des semiconducteurs, Intel et IBM, ont investi considérablement dans le développement de circuits photoniques sur silicium pour accélérer le débit de transfert de données à l intérieur des micropuces et entre celles-ci. Les géants des communications optiques, Bell Labs et Cisco, fondent beaucoup d espoir sur la photonique sur silicium pour développer la prochaine génération de systèmes de communication. En réponse à la hausse de la demande de bande passante, les circuits intégrés photoniques sur silicium sont appelés à jouer un rôle innovateur dans le développement de centres de données au service d Internet, de systèmes de calcul haute performance et de micropuces au cours de la prochaine décennie. Bien qu il reste encore de grands défis à relever, d immenses possibilités de se démarquer se profilent à l horizon sur les plans de la recherche et de l innovation. L équipe de nanophotonique du Centre d optique, photonique et laser (COPL) met au point des dispositifs et systèmes intégrés de photonique sur silicium aux fins des communications optiques haute vitesse. Plus précisément, l équipe se concentre sur les activités suivantes : la conception et la caractérisation de composants photoniques de base (e.g. résonateurs à nano-/micro-cavité et réseaux de Bragg nanophotoniques) au moyen de procédés photoniques compatibles avec le CMOS, pour la manipulation de photons et d électrons sur la même plateforme; la mise au point à grande échelle de circuits intégrés électroniques et photoniques pour systèmes sur micropuce (e.g. interconnexions optiques sur puce pour calcul haute performance); la mise au point de modulateurs et de transmetteurs optiques intégrés pour formats de modulation avancés (e.g. QPSK et QAM) qui propulseront la prochaine génération de systèmes de communication sans fil; l élaboration de nouvelles solutions de sources optiques sur silicium Les étudiants intéressés sont priés d entrer en communication avec le professeur Wei Shi, par courriel : wei.shi@gel.ulaval.ca