Ecole publique d’ingénieurs
Membre fondateur du Groupe INSA
Habilitation maximale de la CTI
Label EUR-ACE

Institut FOTON : UMR CNRS 6082

La spécificité de l’Institut FOTON est de rassembler autour de programmes communs trois équipes et trois plates-formes couvrant des domaines ciblés de la photonique : la couche physique des télécommunications, des technologies liées aux applications industrielles et de défense (capteurs optiques, lasers, instrumentation pour la photonique) et le photovoltaïque. Cet institut regroupe des équipes et personnels de l’Université de Rennes 1, l’INSA Rennes, et du CNRS, tutelles de l’unité.

Ces équipes de recherches sont :

  • Systèmes Photoniques (sites ENSSAT Lannion, Université Rennes 1 – campus Beaulieu)
  • Optoélectronique Hétéroépitaxie et Matériaux (Site INSA Rennes)
  • Dynamique des lasers, Optique-hyperfréquence, Polarimétrie, terahertz, imagerie (Université Rennes 1 – campus Beaulieu)

L’équipe OHM étudie l’élaboration, les propriétés électro-optiques et électroniques de nouveaux matériaux et composants (principalement à base de semi-conducteurs) pour la photonique et le photovoltaïque. Pour satisfaire cet objectif, elle dispose en un même lieu de moyens techniques qui vont de la croissance de (nano-)structures par épitaxie par jets moléculaires (MBE) à la fabrication de composants en salle blanche en passant par la modélisation, l’étude des propriétés structurales, optiques, électriques, électro-optiques et fonctionnelles. Les activités de l’équipe vont donc de la compréhension du matériau à l’échelle atomique, jusqu’à la réalisation de démonstrateurs lasers ou photovoltaïques. Ces activités correspondent à quatre axes de recherche de l’institut FOTON, une description courte est proposée ci-après :

Thèmes de recherche de la composante FOTON-OHM (Site INSA Rennes)

Composants et fonctionnalités pour les communications optiques


L’équipe travaille en particulier sur le développement de sources laser à base de nanostructures de la filière InP (puits, fils ou boites quantiques), à émission par la tranche (lasers « edge ») ou par la surface (« VCSELs »). L’équipe étudie également l’intégration de composants photoniques actifs et passifs III-V sur silicium, via le GaP, afin d’exploiter en particulier les non-linéarités optiques directement sur substrat de silicium pour les interconnexions optiques ou la génération THz.

Matériaux émergents pour la photonique


L’équipe étudie en amont la possibilité de développer de nouveaux matériaux et nanostructures pour la photonique et le photovoltaïque. Ici, les propriétés structurales, électroniques et optiques de matériaux très divers sont explorées (e.g. Pérovskites hybrides, cristaux liquides pour la photonique, nanostructures carbonées, matériaux 2D ou 3D, avec ou sans confinement quantique). Ces études permettent d’évaluer ces matériaux pour le développement futur de composants photoniques ou photovoltaïques.

Optique hyperfréquence, capteurs optiques et imagerie cohérente


L’équipe développe principalement ici des sources lasers à émission verticale (de type VCSELs ou VECSELs), à base de nanostructures quantiques de la filière InP pour de l’émission laser bi-fréquence, de la conversion opto-hyper, la métrologie ou les capteurs. Des micro-cavités résonantes dans le moyen infra-rouge sont également développées pour la spectroscopie de gaz. Enfin, de manière prospective, l’utilisation du GaP pour la génération THz est étudiée.

Concepts avancés pour le photovoltaïque


L’équipe travaille expérimentalement et théoriquement au développement de nouveaux concepts de cellules photovoltaïques. En particulier, les pérovskites hybrides, matériaux en plein essor pour le photovoltaïque, sont très largement étudiées dans l’équipe. Mais d’autres concepts comme les cellules solaires III-V/Si, ou encore les cellules à porteurs chauds sont également développés expérimentalement et théoriquement.