Université Laval

Objet publié

Ce projet vise à répondre au besoin critique de synchronisation et de chronométrage ultraprécis dans les domaines de positionnement, de navigation et de synchronisation (PNS), en développant une nouvelle génération de lasers à semi-conducteurs capables de produire des peignes de fréquences optiques et des états quantiques de lumière comprimée. Une synchronisation et un chronométrage de haute précision sont essentiels pour les systèmes de navigation, de communication, de défense et de métrologie industrielle. Les synchroniseurs optiques à peigne actuels, bien qu’atteignant une précision de l’ordre de la femtoseconde, sont limités par le bruit de grenaille, particulièrement sur les liaisons par fibre optique sur longue distance. La lumière quantique comprimée peut surmonter ces limites avec une précision de synchronisation encore plus élevée. Toutefois, les sources de lumière comprimées actuelles demeurent peu pratiques pour un déploiement sur le terrain en raison de leur taille, complexité, fragilité et incompatibilité avec l’intégration à grande échelle. Le projet propose d’intégrer un milieu amplificateur à points quantiques InAs/InP dans des structures de cavité laser spécialement conçues. Ces matériaux offrent une dynamique de porteurs ultrarapide et un bruit de phase intrinsèquement faible, essentiels pour générer des effets optiques non linéaires tels que le mélange à 4 ondes et la formation de peignes induite par l’effet Kerr. Pour optimiser les performances, des revêtements en couches minces multifonctionnels seront conçus sur les facettes du laser, contrôlant la réflectivité et la gestion de la dispersion. Cette dispersion contrôlée favorise l’adaptation de phase, permettant la génération efficace de peignes de fréquences avec une lumière à quadrature comprimée sur une puce. En s’appuyant sur l’expertise du CNRC en lasers à peigne cohérent à points quantiques et sur les avancées du professeur Grillot de l’Université Laval en photonique non linéaire et génération de lumière non classique, le projet vise à démontrer un prototype. Les bénéficiaires potentiels incluent les fournisseurs de services de navigation et de réseaux sécurisés par technologie quantique, les systèmes de véhicules autonomes et de défense nécessitant une télémétrie précise, ainsi que les domaines de la surveillance industrielle et environnementale exigeant des capteurs compacts et multiparamétriques. Ce projet catalysera le passage de l’optique quantique en laboratoire à des applications omniprésentes et à fort impact (NMT 6), contribuant à la stratégie nationale quantique du Canada et renforçant son leadership en métrologie de nouvelle génération et innovation quantique.