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All-optical sub-THz signal filtering with multi-COLOR lasers

Description du projet

Un laser multicolore se fixe sur les signaux d’intérêt à haute vitesse, le tout sur une puce photonique

La gamme de fréquences dite sub-terahertz est d’une importance capitale pour les applications en plein essor des communications sans fil à haut débit, des radars, de la télédétection et de l’imagerie biomédicale et de sécurité. Avec l’explosion des circuits intégrés photoniques (PIC), le potentiel des dispositifs sur puce sub-THz est énorme, mais leur adoption se heurte à certains défis importants. Le projet COLOR-UP, financé par l’UE, prévoit de surmonter l’un de ces obstacles grâce à l’utilisation innovante de lasers multicolores pour fournir des filtres de fréquence sur puce fonctionnant dans la gamme souhaitée et au-delà. Ils seront présentés dans un PIC conçu pour émettre de la lumière dans la gamme de fréquences des télécommunications.

Objectif

MicroWave Photonics (MWP) has been delivering on-chip devices with outstanding performances to answer the demand of Information and Communication Technologies for always faster, more efficient and more compact systems. Yet, some stringent limitations form a roadblock for disruptive specifications: for instance, on-chip MWP frequency filters hardly perform beyond 60 GHz, whereas the technology and applications require frequencies in the sub-THz range from 100 GHz to several THz. This frequency band will directly support future ultra-fast telecom systems, but also sensing techniques such as THz spectroscopy e.g. for food contaminant detection or mm-precision RADARs for robotic systems.
With COLOR'UP, my goal is to remove this frequency roadblock by exploring and implementing on-chip a radically new concept exploiting the nonlinear dynamics of multi-colour lasers. These lasers naturally generate a set of sharp beat-notes in the sub-THz range corresponding to the frequency separation between the different wavelengths. Injecting an optical beam in a multi-colour laser with a modulation at well-chosen frequencies can lead to injection-locking of all wavelengths simultaneously. Spectral components that are not matching the beat-notes will however not be picked up and will be filtered out in the laser output.
In this project, I will demonstrate that this effect can be exploited to create all-optical on-chip MWP bandpass filters with the capability to cover the entire sub-THz range from tens of GHz, up to a few THz. My goals are four-fold: (1) design and realize multi-colour lasers with tailored spectra to achieve filtering at precise frequencies (2) study the underlying filtering mechanism to optimize the filter performances (3) develop on-chip control techniques based on optical feedback to control the filter properties (4) make a Proof-of-Concept demonstration of the filter on an InP photonic integrated circuit emitting in the telecom band, around the 1.55 um wavelength

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

Institution d’accueil

VRIJE UNIVERSITEIT BRUSSEL
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 371,00
Adresse
PLEINLAAN 2
1050 Bruxelles / Brussel
Belgique

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Région
Région de Bruxelles-Capitale/Brussels Hoofdstedelijk Gewest Région de Bruxelles-Capitale/ Brussels Hoofdstedelijk Gewest Arr. de Bruxelles-Capitale/Arr. Brussel-Hoofdstad
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 371,00

Bénéficiaires (1)