Dossier de candidature pour la qualification aux fonctions de maitre de conferences



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Dossier de Candidature au poste de

Maître de Conférence n°0838

Section 63

Gautier MOREAU

N° de qualification

Contenu du dossier :

  • Curriculum vitae

  • Activités d’enseignements et formation

  • Expériences de recherche

  • Liste des travaux et des publications

  • Programme d’enseignement au sein de l’ISTASE

  • Programme de recherche au sein du LTSI

Curriculum Vitae

Gautier Moreau

27 ans, né le 24 septembre 1978 à Fontenay aux Roses (92). Nationalité : Française.

vie maritale, 1 enfant


Adresses

Personnelle: Résidence des Millepertuis

Bâtiment E3.

91940 Les Ulis

Professionnelle: Laboratoire de photonique et de Nanostructures (LPN)

CNRS - UPR 20

Route de Nozay

91460 Marcoussis


Contacts

Téléphone personnel : 01 64 46 77 30

Téléphone professionnel : 01 69 63 61 06

Adresse électronique : gautier.moreau@lpn.cnrs.fr


Formation:
Doctorat de physique - Université Rennes I, Laboratoire d’optronique de l’ENSSAT UMR6082 (Lannion, 22)

Soutenu en Avril 2005 (mention très honorable)

Composition du jury :

Dr Béatrice DAGENS (Alcatel Thalès III-V Lab, Examinateur)

Pr Benoît DEVEAUD-PLEDRAN (EPFL, Examinateur)

Pr Alain LE CORRE (LENS UMR 6082, INSA de Rennes, Président du jury)

DR Françoise LOZES DUPUY (LAAS UPR 8001, Rapporteur)

DR Abderrahim RAMDANDE (LPN UPR 20, Rapporteur)

Pr Jean-Claude SIMON (Laboratoire d’optronique de l’ENSSAT UMR 6082, Directeur des travaux)

DEA STT (Sciences et Techniques des Télécommunications) option communications optiques - Université de Brest (29)

Obtenu en Juin 2001



Diplôme d’Ingénieur de l’ENSSAT spécialité optronique - Lannion (22).

Obtenu en septembre 2001



DUT (Diplôme Universitaire de Technologie) Mesures Physiques, options Matériaux et Contôles Physico-Chimiques – Orsay (91)

Obtenu en juin 1998

Activités d'enseignement & Formation

J’ai effectué mon travail de thèse au sein du laboratoire d’optronique de l’ENSSAT Lannion (22), UMR « FOTON » 6082 (16 enseignants chercheurs, 12 doctorants, 5 ingénieurs et techniciens). L’ENSSAT (Ecole Nationale Supérieure de Science Appliquée et de Technologie) est une école d’ingénieurs habilitée par la Commission des Titres d’Ingénieurs qui délivre, entre autre, un diplôme en optronique. La filière optronique comporte 35 étudiants par an et l’ensemble d’une promotion en compte 120 (+ filière électronique et informatique).



Parallèlement à mes travaux de thèse, j'ai eu l'opportunité d'encadrer des étudiants de la filière "optronique" lors de Travaux Pratiques, de Travaux Dirigés et de projets étudiants :


Disciplines

Optique

Electronique


Informatique (Matlab)


Projet d’optique

Nombres d’étudiants

30

12

12

2 (*)

1 (**)


Cycle d’étude


2ème année (BAC + 4)

1ère année (BAC + 3)

1ère année (BAC + 3)

2ème année (BAC + 4) (*)

3ème année (BAC + 5) (**)



2001/2002

24 h (TP)










2002/2003

41 h (TP) +2 h (TD)







60 h (*)

2003/2004




24 h (TP)

24 h (TD/TP)

2 jours/semaine (**)

pendant 30 semaines (X)



Total

67 h

24 h

24 h

69 h

TOTAL

184 h

(X) 9h équivalant TD en rémunération dans l’attestation d’enseignement.


Intitulés et descriptions des TPs d’optique :


  • Optique de Fourier : mise en pratique des différents effets de filtrage spatial, confrontation théorie - expérience (Laser HeNe en espace libre)

  • Couches minces : modélisation des différentes possibilitées offertes par la superposition de couches d’indices optiques différents, anti-reflet, haute-réflectivité, Fabry-Pérot, …

  • Modulateur électro-optique : mise en évidence de l’effet électro-optique en fonction de la polarisation du signal d’entrée, application à la modulation du signal (Laser HeNe en espace libre).

  • Modulateur acousto-optique : mise en évidence de l’effet acousto-optique, application à la déflection d’un signal en espace libre (Laser HeNe en espace libre).

  • Hétérodyneur : couplage diode laser / fibre, découverte d’un système de détection, utilisation d’un Michelson (non fibré) en tant que discriminateur de fréquence.

  • Bilan d’une transmission optique : Caractérisation électro-optique d’une source laser et du détecteur, utilisation de fonctions optiques fibrées (coupleur, multiplexeur), caractérisation par rétro diffusion d’une chaîne de transmission, établissement d’un bilan de ligne.

L’ensemble des TPs se déroulaient sur des bancs préexistants que j’ai dû malgré tout « remettre en marche ». Je disposais sinon, d’une totale autonomie en ce qui concerne l’encadrement et la notation.


Intitulé des TPs d’électronique :


  • circuit RC et CR : réponses indicielle et fréquentielle

  • montage à base d’AOP : sommateur, inverseur, suiveur, …

  • initiation au logiciel Pspice

  • amplificateur à transistor bipolaire : montage et caractérisation élementaire

  • mise en œuvre d’un multiplieur analogique : montage et caractérisation élementaire

L’ensemble des TPs se déroulaient sur des bancs préexistants. Je disposais néanmoins d’une totale autonomie en ce qui concerne l’encadrement et la notation.


Thèmes des TPs d’informatique :


  • Implémentation de l’algorithme du pivot de Gauss

  • gestion d’entrée sortie fichier : interfacage logiciel données, gestion des types de données

  • Découverte des fonctions graphiques à disposition : apprentissage des outils de représentation 2D et 3D

  • Implémentation de l’algorithme de la Fast Fourier Transform

  • Traitement d’images : utilisation de la FFT pour le traitement d’images, lien avec les résultats connus d’optique de Fourier (diffraction par un trou, filtrage des fréquences spatilales).

Dans le cadre des TPs d’informatique j’ai activement participé à l’orientation du contenu en collaboration avec le Maître de conférence Informaticien responsable du cours. Je suis à l’origine des travaux sur la Transformé de Fourier. J’ai ainsi pu proposer aux étudiants un point de vue et une application optique de la FFT au filtrage des fréquences spatiales et au traitement d’images. Je disposais enfin d’une totale autonomie en ce qui concerne l’encadrement et la notation.



Projet étudiants :
Les deux projets se sont déroulés dans le cadre de mes travaux de thèse. J’en étais responsable de bout en bout, de la proposition du projet à la notation.

Lors de mes différents encadrements, j’ai essayé de faire passer mon goût pour l'optique, l’électronique et l’informatique, développer mon sens pédagogique pour réussir à les intéresser, les motiver… Mon travail de thèse associé à l’enseignement pluridisciplinaire que j’ai dispensé, m’a permis de présenter, à des étudiants ayant choisi l’optique comme formation principale, l’électronique et l’informatique d’un point de vue « opticien ». Cette expérience s’est révélée très enrichissante pour moi et pour les étudiants, j’ai pu leur expliquer et démontrer par l’exemple en quoi ces deux matières, pas toujours bien accueillies, sont essentielles dans leur formation.



Ma formation d’ingénieur ENSSAT

La figure ci dessous présente la répartitions des volumes horaires de ma formation par matières. Si ce tableau présente les volumes horaires actuelles, ils restent très proche de ceux que j’ai suivis.



avec un peu plus de détails, en compétence principale :



  • Composants et systèmes : Génie optique, Optique géométrique, guidée, physique, linéaire et non linéaire ; physique atomique ; physique des lasers ; optoélectronique ; propagation atmosphérique ; formation et traitement des images ; techniques de modulation et transmission ; réseaux ; instrumentation optique ; tests et mesures optiques ; techniques instrumentales de mesure ; applications lasers.

  • Electronique des systèmes optroniques : Electronique analogique ; signaux et systèmes ; asservissements ; alimentations, commandes des lasers ; imageurs et traitements des images ; compatibilité électromagnétique.

En compétence secondaire :

  • Informatique industrielle : logique, microprocesseurs, interfaçage et systèmes temps réel.

  • Informatique :Programmation, algorithmique numérique, programmation objet.

EXPERIENCES de recherche

  1. Stage d’IUT (3 mois) 1998

Caractérisation des dommages induits à des miroirs à Haute Réflectivité d’une cavité Fabry-Pérot dans un environnement rayonnant (accélérateur de particules).

Lieu : Service de Physique Nucléaire du Commissariat à l’Energie Atomique de Saclay (91).



  1. Stage ingénieur (3 mois) 2000

Mesure passive de fluorescence à 687 et 760 nm. Calibrage du détecteur et applications.

Lieu : Laboratoire d’Utilisation du Rayonnement Synchrotron, Equipe Photosynthèse et Télédétection, Orsay (91)



  1. Thèse (+ DEA) 2001-2005

Cadre de l’étude et objectifs :

Mes travaux de thèse se sont inscrits dans une collaboration entre le Laboratoire d'Etude des Nano-Structures de l’INSA de Rennes, le Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (UPR 20) et le Laboratoire d’Optronique de L’ENSSAT (UMR 6082). L’objectif de cette collaboration est la réalisation de composants à base de Boîtes Quantiques InAs/InP(311)B pour les télécommunications optiques.

Dans le cadre de cette collaboration l’épitaxie et les caractérisations électriques s’effectuent à l’INSA, la réalisation de guide ridge sur ces structures au LPN, et l’ensemble des caractérisations par pompage optique à l’ENSSAT par moi-même.

Les deux types de composant visés dans le cadre de cette collaboration sont :

  1. les lasers à BQ permettant un fonctionnement sous une modulation directe à une cadence de répétition au moins égale à 10 Gbit/s. Cet objectif s’insère dans le cadre du réseau d’excellence européen ePIXnet.

  2. les amplificateurs à BQ dans le cadre de l’Action Concertée Incitative « nanostructures IQDOT». L’utilisation des BQ comme milieu actif permettrait en effet de réaliser un amplificateur optique présentant une bande passante spectrale très étendue (>120nm), une dynamique de gain permettant un fonctionnement jusqu’à 160 Gbit/s [Sug02] et un élargissement inhomogène de la raie de fluorescence. Cette dernière caractéristique constitue le point fondamental pour une application des amplificateurs à BQ au traitement multi-longueurs d’ondes du signal sans introduction de diaphonie inter-canal.

Durant mon travail de thèse, j’ai donc étudié le fonctionnement et les propriétés optiques de ce milieu.
Descriptif des travaux :

Mon travail de thèse, principalement expérimental, s’est divisé en deux parties. Une première s’est effectuée sur des guides planaires et la seconde sur des guides monomodes. L’ensemble des composants à BQ InAs/InP(311)B ont été épitaxiés au LENS de l’INSA Rennes et la gravure de guides monomodes sur ces structures a été réalisée au LPN.

Dans un premier temps, j’ai mis au point un banc de pompage optique à base d’un laser NdYag en régime impulsionnel qui a permis d’exciter les structures planaires. J’ai ainsi démontré pour la première fois l’oscillation laser sur la transition fondamentale d’une structure à boîtes quantiques InAs/InP(311)B à température ambiante et à 1,55 µm [Par02]. J’ai ensuite effectué différentes études et caractérisations de cette oscillation laser ce qui a permis d’obtenir une double émission laser, à la fois sur les transitions fondamentale et excité des BQ [Par03] (fig 1 (a)). Si ce résultat avait déjà été obtenu pour des BQ sur substrat GaAs [Mar03] à 1,3 µm, l’augmentation du rendement de notre caractéristique laser globale (fig 1 (b)) au-delà du seuil de l’état excité constitue une mise en évidence originale à température ambiante, d’une contribution indépendante de différentes populations (tailles) de BQ.

Figure 1. (a) Evolution du spectre d’émission d’une cavité de 2440 µm comprenant 6 plans de BQ en fonction de la puissance de pompe. (b) Evolution de la puissance intégrée en fonction de la puissance de pompe. () caractéristique globale () caractéristique de la transition fondamentale () caractéristique de la transition excitée.

Quelques adaptations du banc de pompage optique, m’ont ensuite permis d’effectuer des mesures du gain, des pertes et du facteur de remplissage du milieu actif à BQ (1/nsp) [sum01]. La mesure du gain nous a permis d’obtenir un coefficient d’amplification maximum de 20 cm-1 et 30 cm-1 respectivement pour 6 et 9 plans de BQ, et ce pour une largeur à –2 dB supérieur à 120 nm dans les deux cas. Ensuite, la comparaison de l’inverse du facteur de remplissage à la fonction de distribution des porteurs théoriques dans une statistique de Fermi Dirac (fig 2) a permis de démontrer que le remplissage des porteurs dans les BQ InAs/InP(311)B sous forte injection (8 fois le seuil laser) à température ambiante n’est pas classique. Ce résultat constitue une nouvelle mise en évidence du caractère découplé des BQ, autrement dit du comportement inhomogène du milieu actif à température ambiante.

Figure 2 Comparaison de la fonction de distribution des porteurs mesurée (à 8x le seuil laser, point rouge) à la fonction théorique (trait plein) dans le cas d’une distribution des porteurs suivant la loi Fermi Dirac.

Sur les guides plans, j’ai enfin mis en évidence le caractère polarisé TE de l’émission des transitions fondamentale et excitée des BQ InAs/InP(311)B [Thu05] ce qui constitue un résultat original sur ce système et comparable aux mesures des BQ sur substrat GaAs.

Dans un second temps, sur les structures à guides monomodes, j’ai mis au point un montage dit pompe – sonde résonnant sur la transition fondamentale des BQ. En régime de saturation de l’absorption (en l’absence d’une excitation extérieure), ce montage m’a permis de mettre en évidence pour la première fois sur ce système de BQ une influence d’un signal de pompe impulsionnel à 1540 nm sur un signal de sonde continu à 1547 nm. Le temps de vie radiatif du niveau fondamental et le temps d’échappement des porteurs du niveau fondamental vers les niveaux supérieurs ont ainsi pu être estimés respectivement à 1,6 ns et 0,2 ns. Enfin, une augmentation nette du seuil de saturation en fonction de l’écart en longueur d’onde entre les signaux de pompe et de sonde (Fig. 3) a été mesurée. Cette évolution importante du seuil de saturation constitue une nouvelle indication forte du caractère inhomogène de notre milieu actif.



Figure 2 Evolution du seuil de saturation de l’absorption en fonction de l’écart en longueur d’onde entre la pompe et la sonde. Longueur d’onde de pompe à 1540 nm.

[Sug02] M Sugawara, T Akiyama, N Hatori, Y Nakata, H Ebe and H Ishikawa « Quantum-dot semiconductor optical amplifiers for high-bit-rate signal processing up to 160 Gb s-1 and a new scheme of 3R regenerators » Meas. Sci. Technol. 13 (2002) 1683–1691

[Par02] C. Paranthoen C. Paranthoen, N. Bertru, B. Lambert, O. Dehaese, A. Le Corre, J. Even, S. Loualiche, F.Lissilour, G. Moreau and J.C. Simon. « Room temperature laser emission of 1.5 µm from InAs/InP(311)B quantum dots », Semicond. Sci. Technol. 17, L5 (2002)

[Par03] C. Paranthoen, C. Platz, G. Moreau, N. Bertru, O. Dehaese, A. Le Corre, P. Miska, J. Even, H. Folliot, C. Labbé et al « Growth and optical characterizations of InAs quantum dots on InP substrate: towards a 1.55 µm quantum dot laser. Molecular beam epitaxy » Journal-of-crystal-growth. 2003; 251 (1-4) : 230-235

[Mar03] Markus, Chen, Gauthier-Lafaye, Provost, Paranthoen and Fiore « Impact of intraband relaxation on the performance of quantum dot laser » IEEE JSTQE, vol 9 n°5, pp 1308-1314, September/october 2003

[Sum01] Summers, Thomson, Smowton, Blood and Hopkinson « Thermodynamic balance in quantum dot lasers» Semicond. Sci. Technol. 16 (2001) 140–143

[Thu05] M. Thual, G. Moreau, J. Ribette, P. Rochard, M. Gadonna, J.C. Simon « Micro-lens on polarization maintaining fibre for coupling with 1.55µm quantum dot devices» Optics Communications (Optics Communications, Vol.255, Issues 4-6, pp.278-285, 15 Novembre 2005.



  1. Post-doctorat 2005-2006

Mes travaux de post-doctorat se déroulent au sein du Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (CNRS, UPR 20). Dans le cadre du projet européen ZODIAC (Integrated Project), je suis en charge de la réalisation (hors épitaxie) et l’étude de structures semi-conductrices ridge et DFB à base de nanostructures (Quantum Dash ou Dot) InAs sur InP autour de 1,55 µm et 1,3 µm (InAs/GaAs).

Les objectifs de mon travail dans le cadre de ce projet sont doubles :

- Étudier les propriétés optiques de ces nouveaux milieux actifs par la réalisation de lasers présentant une bonne insensibilité à la température (Fort T0, > 100 K), un faible facteur de couplage phase-amplitude (<1), de bonnes caractéristiques dynamiques (fonctionnement à des taux de modulation > 10 GHz) et un fort gain (g0 > 30 cm-1).

- Étudier le potentiel de l’effet électro-optique dans ces structures à boîtes quantiques pour la réalisation de modulateur large bande.
Ce travail se fait en collaboration avec les différents partenaires du projet que sont : Alcatel Thalès III – V Lab (France), BHM Bookham technology (Royaume-Uni), NL Nanosemiconductor GmbH (Allemagne), NanoPlus (Allemagne), le Laboratoire de Photonique et de Nanostructure, l’Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne (Suisse), l’université de technologie de Wroclaw (Pologne) et l’ université de Würzburg (Allemagne).
Dans le cadre de ce projet, je participe aux differents TTC

Descriptif des travaux :

Mon travail peut se séparer en 3 grandes phases distinctes autour de la conception, de la réalisation et de l’étude de composant optiquement actif dans les bandes des télécommunications @1,3 et 1,55 µm sur substrat GaAs et InP.





Figure 1 Calcul du mode fondamental dans un guide ridge de 2,15 µm de large, planarisé à l’aide de polyimide. La zone active comprend ici 6 plans de boîtes quantiques.

Avant la croissance des structures, la phase de conception consiste à simuler la structure monomode transverse finale pour en optimiser le facteur de recouvrement (proportion du mode guidée en interaction avec la zone active). Ce type de calcul (méthode de l’indice effectif) permet d’optimiser d’un point de vue optique l’empilement des couches en tenant compte des contraintes d’épitaxie pour faire croître des boîtes quantiques (figure 1).

La phase de réalisation technologique des structures commence immédiatement après l’épitaxie. Cette phase se déroule entièrement en salle blanche et implique de nombreux procédés technologiques et outils de caractérisation avec lesquels j’ai dû me familiariser. Ainsi, le clivage, le dépôt de résine par centrifugation, la photolithographie (figure 2.a), la gravure humide et sèche (Reactive Ion Etching), le report de contact (bonding), les caractérisations au profilomètre ou au Microscope Electronique à Balayage (MEB) sont des outils que j’utilise couramment. La figure 2.b est une photo MEB des structures typique que l’on peut obtenir après process.



Figure 2 a. Image MEB d’une photolithographie bi-couche pour définition du masque Ti/Au pour la réalisation de guide ridge. b. Image MEB d’un ruban étroit (2µm) d’InP obtenu par photolithographie, gravure humide, planarisation au polyimide, gravure sèche.



Figure 3 Image MEB vue du dessus d’un ridge et de son réseau latéral de chrome (pas ~200 nm, remplissage ~15 %)

Pour la fabrication de laser dit DFB-LC ou laser à contre réaction répartie à couplage latéral, j’ai également été amené à collaborer avec les personnes en charge de la lithographie électronique (e-beam) pour inscrire des réseaux de Chrome de 200 nm de pas sur les flanc des rubans. Un résultat typique de cette lithographie est présenté sur la figure 3.

Enfin vient la phase de caractérisation des structures lasers réalisées. L’étude des caractéristiques laser P(I) et V(I) sur des rubans larges sont les premiers tests effectués et permettent de déterminer les caractéristiques du matériau étudié (rendement, sensibilité à la température, gain). Nous avons ainsi des lasers sur des structures épitaxiées par Alcatel Thalès III-V Lab comprenant 9 et 12 plans de bâtonnets quantiques InAs/InP. Un facteur g0 > 30 cm-1 a ainsi pu être mis en évidence pour la première fois sur cette famille de matériaux, sur les structures de 9 et 12 plans permettant de valider l’empilement de plus de 6 plans de ces pointillés quantiques [Lelarge] et la conservation d’un fort gain. Nous avons pu également déterminer la température T0 de ces structures, 60, 64 K et 70 K respectivement pour 6, 9 et 12 plans (figure 3), qui détermine l’évolution de la densité de courant de seuil en fonction de la température par la formule Jth = J0 exp(-T/T0) (Soumission IPRM).



Figure 3 Evolution de la densité de courant de seuil en fonction de la température pour des lasers à rubans larges. Permet d’extraire la valeur du paramètre T0. (■) 6 plans, (●) 9 plans, (▲) 12 plans.

Dans un second temps, nous réalisons un nouveau traitement pour obtenir des lasers à rubans étroits dit « shallow ridge » (figure 2.b), qui permettront un fonctionnement monomode transverse. Le caractère monomode de ces lasers permet d’effectuer de nombreuses mesures de caractérisations classiques, P(I) en pompage continu, gain spectral (méthode Hakki Paoli) (figure 4) et facteur de couplage phase - amplitude (facteur de Henry, h). Nous avons ainsi mis en évidence un facteur de couplage phase – amplitude inférieur à 1 sous le seuil laser pour des cavités longues de 275 à 1020 µm et comprenant 9 plans de quantum dash ([Moreau],[Moreau]). Cette valeur est à notre connaissance la plus faible jamais reportée pour cette famille de matériaux.





Figure 4 Evolution spectrale du gain sous le seuil d’un laser de 275 µm comprenant 9 plans de bâtonnets quantiques, mesurée par la méthode d’Hakki Paoli.

En parallèle à ces travaux qui constituent environ 50 % de mon activité au LPN, je travaille également à l’utilisation et la caractérisation des ces structures d’un point de vue composants :



  • en terme de source à blocage de mode pour la génération de train d’impulsions pico voir sub-picoseconde à très haut débit (> 40Gbit/s, jusqu’à 134 GHz [Gosset])(figure 5),

  • pour une application au transmission sur fibre optique à haut débit en modulation direct en collaboration avec Alcatel Thalès,

  • d’une manière un peu plus prospective sur la mesure des propriétés électro-optiques dans ces structures à boîtes quantiques pour la réalisation de modulateur rapide large bande.

Dans le cadre de cette dernière activité, j’ai été amené à concevoir et développer un banc de mesure de l’effet électro-optique de guide monomode comprenant le milieu actif à caractériser. Ce banc fibré à maintien de polarisation nous permet d’étudier l’évolution de la polarisation rectiligne incident en fonction du champ électrique appliqué sur la structure (figure 6). Sur le même banc, cette étude peut être menée par 2 méthodes distinctes, une méthode interférentielle large bande ou une méthode directe à longueur d’onde fixée. Nous pouvons ainsi déterminer le coefficient électro-optique du milieu actif.

Enfin dans le cadre de mes travaux au LPN, je participe activement à l’encadrement de deux doctorants en 1ère année de thèse. Le premier travaille sur l’amélioration de la dynamique d’injection des porteurs dans les boites quantiques par une injection par effet tunnel (@1,3 µm principalement dans le système InAs/GasAs). Le second étudie la sensibilité des lasers à boîtes quantiques à la contre réaction optique (@1,55 µm principalement dans le système InAs/InP).





Figure 5 Impulsion sub-picoseconde en limite de Fourier (t = 0,46) extraite d’un train d’impulsion à 134 GHz obtenue sur un laser Fabry-Pérot de 340 µm comprenant 6 plans de pointillés quantiques. Mesure réalisée à l’aide d’un auto-corrélateur à génération de seconde harmonique.



Figure 6 Schéma du banc de mesure automatisé de l’effet électro-optqiue.

F Lelarge.; Rousseau, B Dagens, B Poingt, F Pommereau, F Accard, “Room temperature continuous-wave operation of buried ridge stripe lasers using InAs-InP (100) quantum dots as active core” Photonics Technology Letters, IEEE Volume 17,  Issue 7,  July 2005 Page(s):1369 – 1371



G. Moreau, K. Merghem, D. Cong, G. Patriarche, F. Lelarge, B. Rousseau, A. Ramdane « High modal gain 9- and 12- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm » 18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006, Oral presentation.

G. Moreau, K. Merghem, F. Lelarge, A. Ramdane « Low linewidth enhancement facorH ~ 0.5) of 9- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm »  18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006, Oral presentation.

C. Gosset, K. Merghem, A. Martinez, G. Moreau, G. Patriarche, G. Aubin, J. Landreau, F. Lelarge and A. Ramdane « Sub-picosecond pulse generation at 134 GHz using a quantum dash based Fabry-Perot laser emitting at 1.56 µm » Applied Physics Letters, accepted, 2006.



Les plus de mon post-doctorat

En parallèle de ces travaux, mon post-doctorat m’aura permis de me familiariser avec les aspects gestion de projet dans le cadre ZODIAC. En effet, en plus de contribuer à la coordination du projet en local, je participe également à toutes les réunions techniques (TTC) chez les différents partenaires.


Enfin dans le cadre des réseaux d’excellence SANDIE et ePIXnet dans lequel le LPN est impliqué, j’ai co-organisé l’ « International Workshop on Semiconductor quantum dot based devices and applications » qui a eu lieu le 16 et 17 mars à l’institut Curie et qui regroupait un peu plus 70 personnes.

PUBLICATIONS SCIENTIFIQUES


Articles publiés :


  1. C. Paranthoen C. Paranthoen, N. Bertru, B. Lambert, O. Dehaese, A. Le Corre, J. Even, S. Loualiche, F.Lissilour, G. Moreau and J.C. Simon. « Room temperature laser emission of 1.5 µm from InAs/InP(311)B quantum dots », Semicond. Sci. Technol. 17, L5 (2002)

  2. C. Paranthoen, C. Platz, G. Moreau, N. Bertru, O. Dehaese, A. Le Corre, P. Miska, J. Even, H. Folliot, C. Labbé et al « Growth and optical characterizations of InAs quantum dots on InP substrate: towards a 1.55 µm quantum dot laser. Molecular beam epitaxy » Journal-of-crystal-growth. 2003; 251 (1-4) : 230-23

  3. C Platz, C Paranthoen, P Caroff, N Bertru, C Labbé, J Even, O Dehaese, H Folliot, A Le Corre, S Loualiche, G Moreau, J C Simon and A Ramdane « Comparison of InAs quantum dot lasers emitting at 1.55 µm under optical and electrical injection » Semicond. Sci. Technol. 20 (2005) 459–463

  4. M. Thual, G. Moreau, J. Ribette, P. Rochard, M. Gadonna, J. C. Simon « Micro-lens on polarization maintaining fibre for coupling with 1.55µm quantum dot devices », Optics Communications, Vol.255, Issues 4-6, pp.278-285, 15 Novembre 2005

  5. C. Gosset, K. Merghem, A. Martinez, G. Moreau, G. Patriarche, G. Aubin, J. Landreau, F. Lelarge and A. Ramdane « Subpicosecond pulse generation at 134 GHz and low radio frequency spectral linewidth in quantum dash-based Fabry-Perot lasers emitting at 1.5 µm » ELECTRONICS LETTERS 19th January 2006 Vol. 42 No.2

  6. G. Moreau, K. Merghem, D. Cong, G. Patriarche, F. Lelarge, B. Rousseau, A. Ramdane « High modal gain 9- and 12- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 μm » 18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006.

  7. G. Moreau, K. Merghem, F. Lelarge, A. Ramdane «low linewidth enhancement factorH ~ 0.5) of 9- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm »  18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006, Oral presentation.

  8. C. Gosset, K. Merghem, A. Martinez, G. Moreau, G. Patriarche, G. Aubin, J. Landreau, F. Lelarge and A. Ramdane « Sub-picosecond pulse generation at 134 GHz using a quantum dash based Fabry-Perot laser emitting at 1.56 µm » Applied Physics Letters, accepted, 2006.

  9. C. Gosset, K. Merghem, G. Moreau, A. Martinez, F. Lelarge, G. Aubin, J.-L. Oudar, and A. Ramdane «Phase-amplitude Characterization of a high repetition rate Quantum Dash Passively Mode-Locked Laser» Optics Letters, accepted 2006.


Conférences nationales :


  1. Moreau Gautier, Simon Jean-Claude, Platz Charly, Paranthoën Cyril , Dehaese Olivier, Bertru Nicolas,. Miska Patrice , Le Corre Alain, Loualiche Slimane « Etude de l’émission laser par pompage optique de guides semi-conducteur à îlots quantiques InAs/InP à 1,52 µm » Journées Nationales d’Optique Guidée (JNOG), 2002 p 116-118 (oral)

  2. G. Moreau, C. Platz, O. Dehaese, N. Bertru, A. Le Corre, S. Loualiche, J.C. Simon « Laser et amplificateurs à Ilots Quantiques » Action spécifique 36 Communications Numériques Optiques et Systèmes « Tout Optique » ENST Paris 2003.(oral)

  3. G. Moreau, C. Platz, O. Dehaese, N. Bertru, A. Le Corre, S. Loualiche, J.C. Simon « Etude expérimentale du gain d'un guide plan à base d’îlots quantiques InAs/InP(311)B dans le domaine spectral 1.55µm » Coloq8 p161.2003 (poster)

  4. G. Moreau, J.C Simon, C. Platz, O. Dehase, N. Bertru, A. Le Corre, S. Loualiche "Etude du gain d’un milieu amplificateur à boîtes quantiques ", Journées Nationales d’Optique Guidée (JNOG),Paris (2004), p-55-57 (oral)



Conférences internationales :


  1. C. Paranthoen, C. Platz, G. Moreau, N. Bertru, O. Dehaese, A. Le Corre, P. Miska, J. Even, H. Folliot, C. Labbe, G. Patriarche, J. C. Simon and S. Loualiche « Growth and optical characterizations of InAs quantum dots on InP substrate: towards a 1.55 μm quantum dot laser » International Conference on Molecular Beam Epitaxy, San Francisco, 2002

  2. C. Platz, O. Dehaese, A. Le Corre, C. Paranthoen, J. Even, G.Moreau, N. Bertru, H.Folliot, P. Miska, C. Labbé, S. Loualiche « Fundamental emission of InAs/InP quantum dots laser at 1.52 µm » July 29-August 2002,.International Conference on the Physics of semiconductors (ICPS) 2002, Edinburgh, United Kingdom

  3. G. Moreau, K. Merghem, F. Lelarge, A. Ramdane «low linewidth enhancement factorH ~ 0.5) of 9- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm » International Workshop on Semiconductor quantum dot based devices and applications, Paris, Mars 16-17 2006.

  4. G. Moreau, K. Merghem, D. Cong, G. Patriarche, F. Lelarge, B. Rousseau, A. Ramdane « High modal gain 9- and 12- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm » 18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006, Oral presentation.

  5. G. Moreau, K. Merghem, F. Lelarge, A. Ramdane «low linewidth enhancement factorH ~ 0.5) of 9- layer InAs/InP Quantum Dash lasers emitting at 1.55 µm »  18th Conference on Indium Phosphide and Related Materials, Princeton, May 2006, Oral presentation.

Programme d’enseignement

au sein de l’ISTASE

L'Institut Supérieur des Techniques Avancées de Saint-Etienne) est une jeune école d’Ingénieur. Elle a été créé en 1991. Le recrutement s’effectue soit sur titre (DUT, BTS, DEUG) soit sur concours (classes préparatoires) dans des proportions 60 % / 40 % pour l’année 2004. Le cursus est centré sur les disciplines de l'électronique, l'optique, l'informatique, le traitement du signal, la micro-informatique industrielle, les réseaux, les télécommunications et l'image. Après une 1ère année commune, le cursus se sépare en 3 spécialisations distinctes : Electronique et Optique (EO), Télécommunications et Réseaux (TR), Imagerie Numérique et Vision (INV).

D'un point de vue pédagogique, au vu des spécialités de l’école le candidat recruté doit donc posséder de solides compétences en optique et électronique analogique et numérique. La formation s’opérant dans le cadre spécifique d’une école d’ingénieur, un investissement dans le fonctionnement de l’école (projet, stage, formation continu, apprentissage à distance) est également nécessaire.

Ma formation et mon activité d’enseignement décrite précédemment se sont déroulé au sein d’un contexte très semblable au sein d’une jeune école d’ingénieur aux spécialités équivalentes. J’ai en effet enseigné à des élèves ingénieurs de l’optique, de l’électronique analogique et de l’informatique et j’ai moi même reçu un enseignement dans les autres domaines requis que sont l’électronique numérique et l’informatique industrielle. J’ai également eu l’opportunité d’encadrer pleinement (de la proposition à la notation) des projets étudiants de 2ième et 3ième année d’école d’ingénieur. Je me sens donc pleinement capable d’assurer les cours demander aussi bien en optique qu’en électronique. De plus, mes 5 ans de recherche sur des sujets relativement appliqués, entre autre dans domaine des télécommunications optiques, devrait me permettre d’être une force de proposition en ce qui concerne la formation pratique comme les projets ou les travaux pratiques.

Enfin après avoir évolué durant 7 ans (en formation puis en tant que formateur) au sein d’une école d’ingénieur équivalente (en taille et spécialités), j’ai aujourd’hui une bonne idée du fonctionnement d’une telle école et j’envisage très sereinement mon intégration au sein de l’équipe pédagogique.

Programme de Recherche

au sein du LTSI
Dans le cadre des créations récentes des pôles de compétitivité et du Pôle Optique Rhône-Alpes, un rapprochement des centres technologiques stéphanois et grenoblois s’est opéré. Ainsi, ce rapprochement doit se matérialiser très prochainement par le regroupement du Laboratoire de Traitement du Signal et d’Instrumentation avec une antenne du CEA-LETI (pole micro-nano technologies MINATEC de Grenoble) qui se délocalise à Saint Etienne.

Cette collaboration a permis la mise en place du programme ATMOSS ou Atelier des Technologies de Microstructuration pour les applications Optiques sur Surfaces et Substrats non conventionnels.

Cet atelier a pour finalité la mise au point d’un outil de réalisation de surfaces nano-micro structurée (inscription de la structure ou de motifs sur nanostructure « naturelle ») sur supports variés, adapté à de grande surface et dans un contexte ouvert, à la fois pré-industriel (compatibilité grand volume de production) et plus amont de recherche universitaire.

Ces structurations de surfaces sub-longueur d’ondes permettent d’envisager de nouveaux outils de traitement de la lumière pour exalter des effets visuels de couleur, de polarisation, de cohérence ou de contraste par exemple.


Dans le cadre du développement de cet atelier et des recherches qui l’accompagnent, le futur LTSI a besoin de renforcer sa capacité de travail et ses compétences dans différents domaines. C’est pourquoi, Le LTSI recrute cette année 3 enseignant chercheur en même temps. Le premier section 30-28, aura une recherche orientée « étude et développement de nouveau matériau pour l’optique » tel que des verres ou des matériau sol gel, avec par exemple une propriété d’indice variable commandable par voix optique, dans le but de créer des dispositifs à base de réseaux résonnants pour des traitements novateurs de la lumière mono et/ou polychromatique. Le deuxième maître de conférence recruté (section 28-31) s’attachera à développer et à mettre en œuvre des traitements de surface en utilisant la lumière (laser, insolation UV) comme moyen de fonctionnalisation ou d'activation de la réactivité chimique des surfaces afin d’optimiser l’interaction lumière - surface. Le troisième et dernier recruté (section 63), celui qui nous concerne, devra soutenir le travail de développement de dispositifs optiques (réseaux résonnants par exemple) pour le traitement de la lumière blanche fabriqué à l’aide des technologies planaires de la microélectronique. Il s’attachera ensuite aux caractérisations optique des ces dispositifs.

Les 3 enseignants chercheurs recrutés seront donc amenés à travailler en étroite collaboration entre eux et avec les différents acteurs déjà présent dans le cadre de ce projet largement pluridisciplinaire (interne au laboratoire ou externe, industriels et autres laboratoires).


Aujourd’hui, le LTSI maîtrise ou développe déjà les principales briques technologique pour la micro-structuration de grande surface à savoir :

  • la fabrication de réseau micrométrique à partir des techniques planaires de la micro électronique, par photolithographie puis gravure sèche.

  • la fabrication de réseaux sub-micrométrique sur des distances « métriques » par des techniques holographique UV (masque de phase ou miroir de Loyd) de type « step and repeat » automatisées et asservies permettant un contrôle sub nanométrique de la dérive du pas du réseau inscrit sur 1 m.

Le LTSI possède enfin les principaux outils pour la caractérisation structurale et optique de ces réseaux, par voie standard, i.e AFM, MEB, ou par des techniques en développement par une résolution du problème inverse pour retrouver les paramètres du profil du réseau à partir de la mesure des intensités diffractées.
D’un point vue technologique et process, mon année en cours de post-doctorat au Laboratoire de Photoniques et Nanostructures m’a permis de me familiariser avec les techniques standards de salle blanche pour les semi-conducteurs. Comme je l’ai expliqué dans mon profil de recherche, j’ai en effet fabriqué des lasers dit à ruban étroit (~2µm) ou « ridge » par les techniques standards de photolithographie, masquage, gravure sèche (RIE) et/ou humide sur des composés III-V, InP ou GaAs. Au cours des différentes étapes technologiques, j’ai également était amené à utiliser les instruments de caractérisation standard de type profilomètre ou MEB.

En parallèle, pour le développement de laser spécifique de type DFB-LC (Distributed Feed-Back-Lateral Coupled, ou laser à contre rétroaction répartie à coulage latéral) j’ai été amené à collaborer avec l’équipe en charge de la nanofabrication par lithographie électronique. Nous avons ainsi réalisé des réseaux de chrome de pas sub-micrométrique (~ 200 nm) avec des motifs de l’ordre de 50 nm.

Mon expérience en technologie III-V me permettra donc de participer efficacement à la conception et la fabrication de dispositifs optiques résonnants par les techniques standard de le micro-électronique.
Sur le plan des caractérisations optiques, cela a constitué le majeur partie de mon activité de thèse et dans une moindre mesure de post-doctorat. J’ai principalement étudié les propriétés optiques en régime statique et dynamique de milieu actif à base de nano-structures (boîtes quantiques) puis de composants de type laser et amplificateur. Pour l’étude de ces structures, j’ai développé (conception d’un banc opto-mécanique) et automatisé (Labview) des bancs de mesures me permettant d’analyser leurs propriétés de polarisation en absorption et émission, de mesurer le coefficient électro-optique sous champ (méthode interférentielle large bande et méthode directe) ou encore de mettre en évidence des effets non linéaires de type mélange à 4 ondes.

Mon parcours à fort caractère expérimental m’a donc permis de développer et d’utiliser une large gamme de caractérisation des propriétés optiques :



  • absorption et émission de spectre large bande ou monochromatique,

  • caractérisation temporelle de type pompe sonde ou analyse d’impulsion à l’autocorrélateur,

  • effet non linéaires,

  • la polarisation, la biréfringence et l’effet électro-optique,

  • méthode de caractérisation interférentielle.

J’ai également acquis en parallèle des compétences complémentaires du type traitement du signal ou d’images, automatisation de mesure et conception (DAO) de banc opto-mécanique.

Fort de cette expérience pratique, je serai donc en mesure de compléter efficacement mon travail de réalisation technologique par des caractérisations optiques de ces structures en collaboration avec les autres membres de l’équipe, ou des développement de banc de mesures spécifiques, ...


Ingénieur opticien de formation, mon parcours professionnel m’a permis d’enrichir mon expérience d’un volet process/technologie fort, il me permet également d’évoluer actuellement dans un laboratoire fortement pluridisciplinaire et au sein d’un projet européen (IP ZODIAC) qui travaille de l’épitaxie aux systèmes. D’un point de vue personnelle je trouve ce type d’environnement de travail très enrichissant et stimulant. Des questions de physiques de « bases » aux potentiels applications et relations avec les industrielles, le travail demandé est donc très motivant. D’autant plus que ce travail se situe au début d’un projet novateur d’envergure international ce qui constitue pour un jeune chercheur un challenge à relever !



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