Puces optiques chirales
Chiral optical chips
Hoshang Sahib, Alban Gassenq, Amina Bensalah-Ledoux, Bruno Baguenard et Stéphan Guy (équipe MNP), en collaboration avec des collègues de Lyon, ont publié un article intitulé " Elliptical birefringent rib-channel chirowaveguides fand or quasicircularly polarized light applications in integrated photonics " dans la revue Advanced Photonics Research.
Hoshang Sahib, Alban Gassenq, Amina Bensalah-Ledoux, Bruno Baguenard and Stéphan Guy (MNP team), in collaboration with colleagues from Lyon, published an article entitled "Elliptical birefringent rib-channel chirowaveguides for quasicircularly polarized light applications in integrated photonics" in Advanced Photonics Research.
La symétrie planaire des puces optiques impose un dichroïsme linéaire empêchant l’utilisation d’ondes polarisées circulairement en optique intégrée où seules les modes de polarisations linéaires transverses électriques (TE) et transverses magnétiques (TM) sont les modes propres, seules ondes pouvant se propager sans altération.
Il a fallu combiner les compétences de chimistes du LCH-ENSLyon et de physiciens de l’ILM pour proposer la première approche expérimentale libérant l’optique intégrée de cette limitation. En effet, grâce au développement d’une matrice sol-gel incorporant des molécules chirales, une biréfringence circulaire élevée a pu être obtenue dans un matériau solide transparent. Puis, par simple embossage de ce matériau, sous forme de couches, à l’aide de moules en PDMS, des guides d’ondes canaux ont été fabriqués avec des dimensions optimisées pour limiter au maximum la biréfringence linéaire. En combinant la forte biréfringence circulaire de notre matériau avec la biréfringence de forme modulée des guides canaux, des ondes à polarisations quasi-circulaires ont pu se propager, pour la première fois, dans ces guides chiroptiques sans modification. Ainsi, la fabrication de circuits chiroptiques intégrés pouvant allier la propagation de modes propres de polarisation circulaire et les compacité et robustesse des puces ouvre la voie vers une photonique intégrée chirale. Des applications en lien avec la chiralité comme la fabrication de capteurs de chiralité pour la pharmacologie, la médecine, l’industrie agro-alimentaire ou encore la mesure de la pollution environnementale sont désormais possibles.
Il a fallu combiner les compétences de chimistes du LCH-ENSLyon et de physiciens de l’ILM pour proposer la première approche expérimentale libérant l’optique intégrée de cette limitation. En effet, grâce au développement d’une matrice sol-gel incorporant des molécules chirales, une biréfringence circulaire élevée a pu être obtenue dans un matériau solide transparent. Puis, par simple embossage de ce matériau, sous forme de couches, à l’aide de moules en PDMS, des guides d’ondes canaux ont été fabriqués avec des dimensions optimisées pour limiter au maximum la biréfringence linéaire. En combinant la forte biréfringence circulaire de notre matériau avec la biréfringence de forme modulée des guides canaux, des ondes à polarisations quasi-circulaires ont pu se propager, pour la première fois, dans ces guides chiroptiques sans modification. Ainsi, la fabrication de circuits chiroptiques intégrés pouvant allier la propagation de modes propres de polarisation circulaire et les compacité et robustesse des puces ouvre la voie vers une photonique intégrée chirale. Des applications en lien avec la chiralité comme la fabrication de capteurs de chiralité pour la pharmacologie, la médecine, l’industrie agro-alimentaire ou encore la mesure de la pollution environnementale sont désormais possibles.
The planar symmetry of optical chips imposes a linear dichroism preventing the use of circularly polarized waves in integrated optics where only the transverse electric (TE) and transverse magnetic (TM) linear polarization modes are the eigenmodes, the only waves that can propagate without alteration.
It was necessary to combine the skills of chemists from the LCH-ENSLyon and physicists from the ILM to propose the first experimental approach freeing integrated optics from this limitation. Indeed, thanks to the development of a sol-gel matrix incorporating chiral molecules, a high circular birefringence could be obtained in a transparent solid material. Then, by simply embossing layers of this material, using PDMS molds, channel waveguides were fabricated with optimized dimensions to decrease the linear birefringence as small as possible. By combining the strong circular birefringence of our material with the shape-modulated birefringence of the channel waveguides, quasi-circular polarizations could propagate, for the first time, in these chiro-waveguides without modification. Thus, the fabrication of integrated chiroptical circuits that can combine the propagation of circular polarization eigenmodes with the compactness and robustness of chips opens the way to chiral integrated photonics. Applications related to chirality such as the fabrication of chirality sensors for pharmacology, medicine, food industry or environmental pollution measurement are henceforth, possible.
It was necessary to combine the skills of chemists from the LCH-ENSLyon and physicists from the ILM to propose the first experimental approach freeing integrated optics from this limitation. Indeed, thanks to the development of a sol-gel matrix incorporating chiral molecules, a high circular birefringence could be obtained in a transparent solid material. Then, by simply embossing layers of this material, using PDMS molds, channel waveguides were fabricated with optimized dimensions to decrease the linear birefringence as small as possible. By combining the strong circular birefringence of our material with the shape-modulated birefringence of the channel waveguides, quasi-circular polarizations could propagate, for the first time, in these chiro-waveguides without modification. Thus, the fabrication of integrated chiroptical circuits that can combine the propagation of circular polarization eigenmodes with the compactness and robustness of chips opens the way to chiral integrated photonics. Applications related to chirality such as the fabrication of chirality sensors for pharmacology, medicine, food industry or environmental pollution measurement are henceforth, possible.
