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3D integrated photonic nanostructures with Giant optical nonlinearity

Description du projet

Impression 3D de polymères non linéaires pour des chiplets photoniques entièrement optiques

Le traitement entièrement optique des signaux est susceptible d’apporter un changement radical en termes de largeur de bande, de vitesse et de consommation d’énergie par rapport aux connexions hybrides par fibre optique actuelles, qui reposent encore sur des composants électroniques nécessitant une conversion optique-électrique gourmande en énergie. Les fonctions optiques non linéaires constituent la pierre d’achoppement actuelle car elles nécessitent un support approprié pour une interaction photon-photon efficace avec une grande non-linéarité du troisième ordre, une vitesse élevée, et une facilité de traitement et d’intégration dans des structures 2D et 3D. Le projet 3DnanoGiant, financé par le CER, vise à répondre à ce besoin avec de nouveaux matériaux photoniques non linéaires qui peuvent être intégrés dans des plateformes fonctionnelles hétérogènes ou «chiplets». L’équipe exploitera la non-linéarité optique géante des cristaux liquides et le nouveau nanopatterning 3D, jetant les bases de fonctions optiques non linéaires dans des plates-formes photoniques avec des géométries allant de 2D à 3D+1.

Objectif

Photonics has a major impact on technological innovations and can revolutionize the field of computing and data processing due to its high bandwidth, speed, and low power consumption. This has already happened for data communication via fiber-optic connections, while light processing in embedded systems is still performed by electronics via power-hungry optical-electrical conversion.

The future development of integrated photonics is then waiting for new integrable materials that can advance the functionality of photonic chips towards all-optical signal processing at very low light intensities. While linear operations and parallel matrix multiplication can be efficiently performed by light, nonlinear optical functions are notoriously difficult to implement because they require a suitable medium for efficient photon-photon interaction. Currently, there is a lack of materials with large third-order nonlinearity, high speed and easy processability and integration in 2D and 3D structures.

3DnanoGiant aims to develop new nonlinear photonic materials that can be integrated into heterogeneous functional platforms or chiplets. To this end, I will exploit the giant optical nonlinearity of liquid crystals (ten orders of magnitude larger than that of silicon), for new formulations and lithographic strategies by which the liquid crystals will be confined in a printable nano-porous polymer network. Their 3D nanopatterning will enable the production of multidimensional hybrid nonlinear photonic devices, from all-optical 2D logic gates and ultrafast nonlinear activation functions to self-oscillating 3D photonic crystals. In parallel, the propagation, interaction and polymerization of solitons in a 3D(+1) space will lay the foundation for a new unsupervised bottom-up 3D printing technology.
The goals of 3DnanoGiant will redefine the state-of-the-art in integrated nonlinear photonics with practical and versatile heterogeneous chip for fast and energy-efficient optical processing.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

ISTITUTO NAZIONALE DI RICERCA METROLOGICA
Contribution nette de l'UE
€ 1 172 500,00
Coût total
€ 1 172 500,00

Bénéficiaires (3)