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Nanophotonique non-linéaire sur puce

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Le laboratoire MPQ a mis en place un procédé de fabrication de couches d’arséniure de gallium et aluminium (AlGaAs) sur un substrat optique d’oxyde d’aluminium (AlOx) de bonne qualité. Cette percée technologique, débouchant sur une excellente tenue mécanique de l’interface AlGaAs-AlOx, nous a permis de fabriquer les premières nanoantennes optiques monolithiques AlGaAs et d’entrer dans le domaine très prometteur et compétitif de la nanophotonique à semiconducteur, avec la première réalisation de génération de second harmonique (SHG) dans une nanoantenne au sein d’une collaboration internationale.

La nanophotonique non plasmonique est en train de susciter un fort intérêt, parce que la réponse optique de nanoparticules diélectriques à haute permittivité dans un milieu à faible indice optique présente une dissipation négligeable et des fortes résonances multipolaires magnétiques dans le visible et le proche infrarouge. Alors que des résultats très intéressants ont été démontrés pendant ces deux dernières années dans la plateforme silicium-sur-isolant, le système monolithique AlGaAs-sur-AlOx constitue un choix idéal pour la nanophotonique en vertu des points forts de l’AlGaAs par rapport au silicium, dont la non-linéarité ainsi qu’un gap direct, plus large et variable avec la concentration d’aluminium. À égalité de conditions d’excitation, l’efficacité de la SHG des nanoantennes de MPQ dépasse de cinq ordres de grandeur le record des nanoantennes métalliques.

Figure :
Schéma de l’émetteur non linéaire

Contact :
giuseppe.leo@univ-paris-diderot.fr

Référence :
Monolithic AlGaAs second-harmonic nanoantennas, F. Gili, L. Carletti, A. Locatelli, D. Rocco, M. Finazzi, L. Ghirardini, I. Favero, C. Gomez, A. Lemaître, M. Celebrano, C. De Angelis, and G. Leo, Optics Express 24, 15965 (2016).