Fabrice Raineri, à la vitesse de la lumière
Publié le : 09/03/17
Spécialiste en optique non linéaire et en nanotechnologies, Fabrice Raineri fait partie de l’équipe NanoPhotonIQ du Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N). Il est l’un des lauréats 2016 des bourses ERC (European Research Council) pour son projet HYPNOTIC qui porte sur le développement de nano-lasers, sources de lumière extrêmement compactes et efficaces, nécessaires au futur des technologies de l’information et de la communication.
 
La photonique est cette branche de la physique qui se focalise sur l’étude et la fabrication de composants permettant la génération, la transmission, le traitement ou la conversion de signaux optiques. Tout le monde connaît l’électronique, y est confronté dans son environnement quotidien. Mais depuis quelques années, l’optique a également pénétré les foyers via les box internet ou la fibre optique.
 
Un pan de la recherche actuelle s’intéresse à fusionner les connaissances scientifiques et techniques dont nous disposons au sujet des électrons et celles que l’on a développé avec les photons. Si l’on compare leurs propriétés, chacune des deux particules dispose de propriétés intrinsèques plus ou moins intéressantes en fonction de l’utilisation que nous souhaitons en faire. La lumière dispose d’une supériorité face aux électrons comme véhicule d’information car sa vitesse de propagation est beaucoup plus élevée et que cette propagation se fait quasiment sans déperdition d’énergie.
 
Depuis les années 70 et le boom des télécoms, les câbles électriques utilisés pour transmettre de l’information ont été peu à peu remplacés par les fibres optiques pour créer des réseaux de communication à très haut-débit. Aujourd’hui, avec l’avancement technologique, le remplacement des connexions « électriques » par celles « photoniques » s’opère pour des distances de plus en plus petites.
 
Le projet HYPNOTIC 
 
« Avec le projet HYPNOTIC, nous franchissons une étape supplémentaire en s’intéressant aux liaisons à l’intérieur même des puces. On veut amener des connexions optiques au sein des processeurs, supprimer les fils métalliques ».
 
L’intérêt de l’utilisation de la photonique n’est pas tellement de réduire la taille des composants à l’intérieur des puces. En revanche, nous pouvons améliorer leurs fonctionnalités en démultipliant ces composants (microprocessus multi-cœur), améliorer leurs interconnections et réduire leur consommation énergétique.
 
La taille de ces puces est centimétrique et, avec l’électronique, il est très complexe de connecter les éléments les uns aux autres sur de telles distances. Il faut donc apporter une réponse optique. Cela passe par des études fondamentales et la mise au point de technologies pour développer cette nouvelle classe de composants optoélectroniques, à cheval entre l’électronique et l’optique, capables de créer des connexions dans des systèmes de petite taille. Ces nouveaux composants devront respecter un certain cahier des charges avec des exigences en termes de performances très au-delà de l’état actuel (petite taille, rapidité et faible consommation énergétique).
 
Il est alors nécessaire d’apporter un nouveau point de vue sur ces composants. Par exemple, les composants electroniques et photoniques ne sont pas produits aujourd’hui dans le même matériau (silicium pour les transistors et semicondcuteurs, III-V pour les diodes lasers), il faut donc trouver une technologie compatible entre les deux.
 
Le projet HYPNOTIC se focalise sur les sources lasers, briques essentielles pour ce type d’application car elles permettent de convertir l’information électrique en information optique.
 
« Obtenir cette bourse ERC me donne des moyens exceptionnels pour mener pendant 5 ans ce projet de recherche très ambitieux, de constituter une équipe formée de doctorants et post-doctorants afin de relever les défis qui m’attendent. Nous espérons donner des idées aux industriels avec notre approche un peu révolutionnaire. C’est excitant d’imaginer que nous développons une technologie qui sera peut-être industrialisée d’ici 15 à 20 ans ».