Institut FOTON - UMR CNRS 6082
La spécificité de l’Institut FOTON est de rassembler autour de programmes communs trois équipes et trois plates-formes couvrant des domaines ciblés de la photonique : la couche physique des télécommunications, des technologies liées aux applications industrielles et de défense (capteurs optiques, lasers, instrumentation pour la photonique) et le photovoltaïque. Cet institut regroupe des équipes et personnels de l’Université de Rennes, l’INSA Rennes, et du CNRS, tutelles de l’unité.
Ces équipes de recherche sont :
- Systèmes Photoniques (ENSSAT Lannion, Université de Rennes)
- Optoélectronique Hétéroépitaxie et Matériaux - OHM (INSA Rennes)
- Dynamique des lasers, Optique-hyperfréquence, Polarimétrie, terahertz, imagerie (Université de Rennes)
L’équipe OHM étudie l’élaboration, les propriétés électro-optiques et électroniques de nouveaux matériaux et composants (principalement à base de semi-conducteurs) pour la photonique et le photovoltaïque. Pour satisfaire cet objectif, elle dispose en un même lieu de moyens techniques qui vont de la croissance de (nano-)structures par épitaxie par jets moléculaires (MBE) à la fabrication de composants en salle blanche en passant par la modélisation, l’étude des propriétés structurales, optiques, électriques, électro-optiques et fonctionnelles. Les activités de l’équipe vont donc de la compréhension du matériau à l’échelle atomique, jusqu’à la réalisation de démonstrateurs lasers ou photovoltaïques. Ces activités correspondent à quatre axes de recherche de l’Institut FOTON, une description courte est proposée ci-après :
Thèmes de recherche de l'équipe FOTON-OHM
Composants et fonctionnalités pour les communications optiques
L’équipe travaille en particulier sur le développement de sources laser à base de nanostructures de la filière InP (puits, fils ou boites quantiques), à émission par la tranche (lasers « edge ») ou par la surface (« VCSELs »). L’équipe étudie également l’intégration de composants photoniques actifs et passifs III-V sur silicium, via le GaP, afin d’exploiter en particulier les non-linéarités optiques directement sur substrat de silicium pour les interconnexions optiques ou la génération THz.
Matériaux émergents pour la photonique
L’équipe étudie en amont la possibilité de développer de nouveaux matériaux et nanostructures pour la photonique et le photovoltaïque. Ici, les propriétés structurales, électroniques et optiques de matériaux très divers sont explorées (e.g. Pérovskites hybrides, cristaux liquides pour la photonique, nanostructures carbonées, matériaux 2D ou 3D, avec ou sans confinement quantique). Ces études permettent d’évaluer ces matériaux pour le développement futur de composants photoniques ou photovoltaïques.
Optique hyperfréquence, capteurs optiques et imagerie cohérente
L’équipe développe principalement ici des sources lasers à émission verticale (de type VCSELs ou VECSELs), à base de nanostructures quantiques de la filière InP pour de l’émission laser bi-fréquence, de la conversion opto-hyper, la métrologie ou les capteurs. Des micro-cavités résonantes dans le moyen infra-rouge sont également développées pour la spectroscopie de gaz. Enfin, de manière prospective, l’utilisation du GaP pour la génération THz est étudiée.
Concepts avancés pour le photovoltaïque
L’équipe travaille expérimentalement et théoriquement au développement de nouveaux concepts de cellules photovoltaïques. En particulier, les pérovskites hybrides, matériaux en plein essor pour le photovoltaïque, sont très largement étudiées dans l’équipe. Mais d’autres concepts comme les cellules solaires III-V/Si, ou encore les cellules à porteurs chauds sont également développés expérimentalement et théoriquement.
Innovation et transfert technologique
- France Telecom R&D : routage tout optique du signal par des diodes à jonction pn, à partir de l’effet Stark dans des puits quantiques ;
- France Telecom R&D : absorbants saturables ultra-rapides (~20Gb/s) à base de puits quantiques pour la régénération du signal optique ;
- Alcatel Thales III-V Lab : étude des effets non-linéaires dans les îlots quantiques InAs/InP pour le traitement optique du signal ;
- Alcatel Thales III-V Lab et France Telecom Orange Labs : lasers à boîtes quantiques pour applications en télécommunication ;
- EDF R&D : Développement de cellules solaires tandem III-V/ Si.
Réseaux et partenariats
Réseaux
- participation à 2 réseaux d'excellence européens labellisés : SANDIE (Self-Assembled semiconductor Nanostructures for new Devices in photonics and Electronics) et ePIXnet (photonic integrated components and circuits) ;
- participation au pôle de compétitivité "Images et Réseaux" et "Mer Bretagne" ;
- projet CPER PONANT ;
- projets nationaux ANR/RNRT ;
- projets régionaux PRIR/CREATE ;
- participation aux programmes de thèses avec la Chine (programme CSC) ;
- participation et organisation de workshops internationaux ;
- membre de la fédération de recherche CNRS Lab-O-Mat ;
- membre de la fédération de recherche CNRS FedPV.
Partenaires
- locaux : ENSSAT, Telecom-Bretagne, IETR, IPR et SCR (Université de Rennes) ;
- nationaux : LPN de Marcoussis, 3-5 Lab Marcoussis, UMR INL de Lyon, CEA-LETI de Grenoble, CHREA de Valbonne, CEMES de Toulouse, LAAS de Toulouse, LPCNO de l’INSA Toulouse, CEA Saclay, IES de Montpellier et IRDEP-EDF R&D de Chatou, IPVF ;
- internationaux : TU Eidhoven Hollande, DTU Fotonik Danemark, TU Berlin Allemagne, Université de Sheffield UK, Polytecnico Torino Italie, Laboratoires Tyndall Irlande, Université Tohuku de Sendai Japon, RCAST (Japon), Université du Nouveau Mexique USA, Université de Californie Los Angeles USA, Los Alamos National Laboratory, (LANL, Nouveau-Mexique, USA), Université de Groningen (Pays-bas), EPFL, (Suisse), WUT (Pologne), Ioffe Institute (Russie), Université de Nottingham (UK).
Équipements
- caractérisations optiques et électriques : luminescence, absorption optique, caractérisations de lasers, propriétés optiques non linéaires par des mesures pompe-sonde, subpicoseconde ;
- caractérisations structurales : AFM et diffraction de rayons X ;
- croissance : deux bâtis d’épitaxie (GSMBE, SSMBE) pour les matériaux III-V, un bâti LPCVD pour les matériaux Si et Ge ;
- salle blanche (140 m2) dédiée à la technologie III-V.
Ces plateaux techniques sont regroupés au sein de la plateforme NanoRennes (centrale technologique de proximité du réseau C'nano, commune à l'Institut FOTON et IETR).
Contrats et projets en cours (2020-2023)
Agence Régionale de la Recherche (ANR) : 
- 5 projets en cours
Région Bretagne : 
- Dispositif SAD - Stratégie d'Attractivité Durable : 2
- ARED (financements de thèses) : 1
Rennes Métropole : 
- Aquisition d'Equipements Scientifiques (AES) : 1
Production scientifique (2022)
- 39 publications et communications scientifiques
Valorisation (2018-2022)
- Contrats de partenariats industriels : 4
- 1 thèse CIFRE
- Quelques partenaires industriels : 3SP Technologies, THALES, TE OX, ALPES LASERS S.A., VODAFONE INNOVUS, OPTIVA MEDIA, etc.
- 1 laboratoire commun : SMARTFACET
Personnels (2022-2023)
- 20 enseignants-chercheurs dont une Chaire de Professeur Junior (CPJ) ;
- 1 chargé de recherches CNRS ;
- 8 titulaires de l'Habilitation à Diriger des Recherches (HDR)
- 1 post-doctorant / ingénieur de recherche ou d'études titulaire du diplôme de doctorat
- 13 ingénieurs, techniciens et administratifs ;
- 10 doctorants inscrits à l'INSA Rennes (2 thèses soutenues en 2022)
- Ecole Doctorale MATISSE
- Ecole Doctorale MATISSE
Distinctions
- Lauréats Institut Universitaire de France 2023
Lauréat Senior au titre de la Chaire Fondamentale : Jacky Even, professeur des universités, Institut FOTON
Lauréats Institut Universitaire de France promotion 2018
Jacky Even, professeur des universités, ISCR (membre senior de 2018 à 2023)
- Lauréat du Prix Jean RICARD 2022
Jacky Even, professeur des universités, Institut FOTON
Highly Cited Researchers du classement Clarivate Analytics 2022
Jacky Even, professeur des universités, Institut FOTON
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