Verres de chalcogénures dopés aux ions de terres rares pour des concentrateurs de lumière et des sources moyen infrarouge intégrées sur silicium

Résumé

Les gammes spectrales du proche et du moyen infrarouge représentent deux domaines clés du spectre électromagnétique, en plein essor technologique. Le proche infrarouge (NIR/SWIR) est particulièrement intéressant pour l’imagerie active, car il permet une observation fiable même en conditions de faible luminosité ou d’obscurité totale, un atout majeur pour les secteurs de la sécurité et de la défense. Toutefois, l’imagerie active nécessite des sources lumineuses à la fois puissantes et à forte luminance, ce que les sources actuelles ne parviennent pas toujours à satisfaire pleinement. Les concentrateurs de lumière offrent une solution particulière permettant la redirection de l’émission spontanée dans une direction préférentielle, répondant ainsi aux contraintes de puissance et de luminance requises par l’imagerie active. Dans cette optique, les verres de chalcogénures dopés aux ions de terres rares se positionnent idéalement.

Un deuxième axe majeur de cette thèse concerne le développement de sources moyen infrarouge intégrées sur silicium, également à base de verres de chalcogénures dopés aux ions de terres rares. L’une des applications clés de cette technonlogie concerne les capteurs moyen infrarouge qui permettent un accès direct aux bandes d’absorption fondamentales, ce qui rend possible la détection de faibles concentrations de diverses substances avec une grande spécificité et une interférence minimale. Les plateformes photoniques sur silicium comptent parmi les technologies les plus largement utilisées en photonique intégrée. Les approches actuellement développées pour cette intégration atteignent leurs limites dans le moyen infrarouge. Ainsi, l’intégration des verres de chalcogénures dopés terres rares sur silicium permettrait de relever les défis actuels liés aux sources moyen infrarouge intégrées, en raison de leur large transparence dans le moyen infrarouge et de leur faible énergie de phonon.