Silicon photonicsSilicon photonics is the study and application of photonic systems which use silicon as an optical medium. The silicon is usually patterned with sub-micrometre precision, into microphotonic components. These operate in the infrared, most commonly at the 1.55 micrometre wavelength used by most fiber optic telecommunication systems. The silicon typically lies on top of a layer of silica in what (by analogy with a similar construction in microelectronics) is known as silicon on insulator (SOI).
Optique intégréeL'optique intégrée concerne l'utilisation de technologies similaires à celles de la microélectronique pour la réalisation de composants optiques de très petite dimension. La réalisation des systèmes d'optique intégrée se fait par modification d'un substrat comme le phosphure d'indium. Ces technologies permettent de réaliser dans de faibles volumes des fonctions optiques élémentaires ou élaborées impossibles à réaliser par d’autres technologies. Leur géométrie générale est celle de plaquettes de quelques cm d'une épaisseur maximale de .
Photoniquevignette|Image de la lumière d'un laser ultra large-bande émergeant d'une fibre monomode de cristal photonique dont on voit la sortie à droite (point blanc).|alt=Sur fond noir une grande tache en forme d'étoile irisée à gauche et un petit point blanc à droite. La photonique est la branche de la physique concernant l'étude et la fabrication de composants permettant la génération, la transmission, le traitement (modulation, amplification) ou la conversion de signaux optiques.
Cristal photoniqueLes cristaux photoniques sont des structures périodiques de matériaux diélectriques, semi-conducteurs ou métallo-diélectriques modifiant la propagation des ondes électromagnétiques de la même manière qu'un potentiel périodique dans un cristal semi-conducteur affecte le déplacement des électrons en créant des bandes d'énergie autorisées et interdites. Les longueurs d'onde pouvant se propager dans le cristal se nomment des modes dont la représentation énergie-vecteur d'onde forme des bandes.
Arséniure de galliumL'arséniure de gallium est un composé chimique de formule brute GaAs appartenant à la famille des semiconducteurs -. C'est un matériau semi-conducteur à gap direct présentant une structure cristalline cubique de type sphalérite (blende). Il est utilisé notamment pour réaliser des composants micro-ondes, des circuits intégrés monolithiques hyperfréquences, des composants opto-électroniques, des diodes électroluminescentes dans l'infrarouge, des diodes laser, des cellules photovoltaïques et des fenêtres optiques.
Peigne de fréquences optiquesvignette|Schéma représentant les caractéristiques du spectre associé à un train d'impulsions à modes bloqués, c'est-à-dire un peigne de fréquences. En pointillés rouge est représenté l'enveloppe du spectre. En bleu est représenté les composantes du spectre (les dents du peigne).|300x300px Un peigne de fréquences est la structure spectrale d'une source optique spécifique. Celle-ci est composée d'une succession de fréquences discrètes régulièrement espacées, aussi appelées les raies ou « dents » du peigne.
Arséniure de gallium-indiumL'arséniure d'indium-gallium (InGaAs) (ou arséniure de gallium-indium, GaInAs) est un alliage ternaire (composé chimique) d'arséniure d'indium (InAs) et d'arséniure de gallium (GaAs). L'indium et le gallium sont des éléments du (groupe III) du tableau périodique tandis que l'arsenic est un élément du (groupe V). Les alliages de ces éléments chimiques sont appelés composés "III-V". InGaAs a des propriétés intermédiaires entre celles de GaAs et de InAs. InGaAs est un semi-conducteur à température ambiante avec des applications en électronique et en photonique.
Diode laserUne diode laser est un composant opto-électronique à base de matériaux semi-conducteurs. Elle émet de la lumière monochromatique cohérente (une puissance optique) destinée, entre autres, à transporter un signal contenant des informations sur de longues distances (dans le cas d'un système de télécommunications) ou à apporter de l'énergie lumineuse pour le pompage de certains lasers (lasers à fibre, laser DPSS) et amplificateurs optiques (OFA, Optical Fiber Amplifier).
Laserthumb|250px|Lasers rouges (660 & ), verts (532 & ) et bleus (445 & ). thumb|250px|Rayon laser à travers un dispositif optique. thumb|250px|Démonstration de laser hélium-néon au laboratoire Kastler-Brossel à l'Université Pierre-et-Marie-Curie. Un laser (acronyme issu de l'anglais light amplification by stimulated emission of radiation qui signifie « amplification de la lumière par émission stimulée de radiation ») est un système photonique.
Amplificateur optiqueEn optique, on appelle amplificateur optique un dispositif qui amplifie un signal lumineux sans avoir besoin de le convertir d'abord en signal électrique avant de l'amplifier avec les techniques classiques de l'électronique. Un amplificateur à fibre dopée fonctionne à la manière d'un laser. Une portion de fibre optique est dopée et est pompée optiquement avec un laser afin de placer les ions de dopage dans un état excité.
Phosphure d'indiumLe phosphure d'indium est un composé inorganique de formule InP. C'est un semi-conducteur binaire de type III-V, constitué d'indium et de phosphore utilisé en micro-électronique. Le phosphure d'indium possède comme la plupart des semi-conducteurs III-V (GaAs, InAs, etc.) une structure de type « blende », c'est-à-dire deux mailles cubiques faces centrées (cfc) de chacun des deux composants imbriquées et décalées d'un vecteur (1/4;1/4;1/4), ou d'un autre point de vue, une maille cfc de l'un des constituants dont quatre des huit sites tétraédriques sont occupés par l'autre constituant.
ÉpitaxieL'épitaxie est une technique de croissance orientée, l'un par rapport à l'autre, de deux cristaux possédant un certain nombre d'éléments de symétrie communs dans leurs réseaux cristallins. On distingue l'homo-épitaxie, qui consiste à faire croître un cristal sur un cristal de nature chimique identique, et l'hétéro-épitaxie, dans laquelle les deux cristaux sont de natures chimiques différentes. Étymologiquement, « épi » en grec signifie « sur » et « taxis », « arrangement ».
Optique non linéaireLorsqu'un milieu matériel est mis en présence d'un champ électrique , il est susceptible de modifier ce champ en créant une polarisation . Cette réponse du matériau à l'excitation peut dépendre du champ de différentes façons. L'optique non linéaire regroupe l'ensemble des phénomènes optiques présentant une réponse non linéaire par rapport à ce champ électrique, c'est-à-dire une réponse non proportionnelle à E.
Épitaxie en phase vapeur aux organométalliquesL'épitaxie en phase vapeur aux organométalliques (EPVOM, aussi connue sous les acronymes anglophones MOVPE — metalorganic vapor phase epitaxy ou MOCVD — metalorganic chemical vapor deposition, terme plus général) est une technique de croissance cristalline dans laquelle les éléments à déposer, sous forme d'organométalliques ou d'hydrures, sont amenés vers le substrat monocristallin par un gaz vecteur. Cette technique de croissance est particulièrement prisée dans l'industrie des semi-conducteurs III-V en raison de la bonne reproductibilité et des fortes vitesses de croissance accessibles.
Paramètre cristallinLes paramètres cristallins, aussi appelés paramètres de maille, sont des grandeurs utilisées pour décrire la maille d'un cristal. On distingue trois longueurs (a, b, c) et trois angles (α, β, γ) qui déterminent entièrement le parallélépipède qu'est la maille, élémentaire ou multiple. Les paramètres a, b et c sont mesurés en ångströms (Å), en nanomètres (nm), parfois en picomètres, et α, β et γ en degrés (°).
Semi-conducteur à large bandevignette|Schéma d'un semi-conducteur à large bande Un semi-conducteur à large bande est un semi-conducteur dont la largeur de la bande interdite, entre la bande de valence et la bande de conduction, est significativement plus importante que celle du silicium. Le seuil exact dépend du domaine d'utilisation. Commercialement, du fait de ses caractéristiques et de son abondance, le silicium est le semi-conducteur le plus utilisé. Les composants électroniques basés sur le silicium peuvent cependant présenter des limites fonctionnelles.
Bande interditeredresse=.9|vignette|Bandes d'un semiconducteur. La bande interdite d'un matériau, ou gap, est l'intervalle, situé entre la bande de valence et la bande de conduction, dans lequel la densité d'états électroniques est nulle, de sorte qu'on n'y trouve pas de niveau d'énergie électronique. La largeur de bande interdite, ou band gap en anglais, est une caractéristique fondamentale des matériaux semiconducteurs ; souvent notée , elle est généralement exprimée en électronvolts (eV). Fichier:Band filling diagram.
Photonic metamaterialA photonic metamaterial (PM), also known as an optical metamaterial, is a type of electromagnetic metamaterial, that interacts with light, covering terahertz (THz), infrared (IR) or visible wavelengths. The materials employ a periodic, cellular structure. The subwavelength periodicity distinguishes photonic metamaterials from photonic band gap or photonic crystal structures. The cells are on a scale that is magnitudes larger than the atom, yet much smaller than the radiated wavelength, are on the order of nanometers.
Indice de réfractionvignette|Image des fronts d'onde émis par une source ponctuelle mettant en évidence le phénomène de réfraction. La zone inférieure située sous la ligne grise a un plus grand indice de réfraction et donc une vitesse de propagation proportionnellement inférieure à celle de la zone supérieure (pour une raison de clarté, la réflexion partielle n'est pas montrée).
Ordinateur optiqueUn ordinateur optique (ou ordinateur photonique) est un ordinateur numérique qui utilise des photons pour le traitement des informations, alors que les ordinateurs conventionnels utilisent des électrons. Les photons ont la particularité de ne pas créer d’interférence magnétique, de ne pas générer de chaleur et de se propager très rapidement. Les transistors optiques sont beaucoup plus rapides que les transistors électroniques. Des ordinateurs optiques pourraient être plus puissants que les ordinateurs conventionnels actuels.
