Topic description
Au cours des dernières décennies, les photodiodes à transport unipolaire modifié (MUTC-PDs) basées sur des semi-conducteurs III–V se sont imposées comme les dispositifs les plus performants pour la conversion optique-électrique à très haute vitesse. Grâce aux progrès réalisés dans l'ingénierie épitaxiale, l'optimisation du transport des porteurs et les architectures à guide d'onde, ces dispositifs atteignent aujourd'hui des bandes passantes supérieures à GHz, des responsivités supérieures à 0,8 A/W et permettent des démonstrations de transmission sans amplification jusqu'à Gbit/s. Ces performances font des MUTC-PDs des composants essentiels pour l'interface entre les domaines optique et sub-THz/THz, notamment dans la perspective des futurs systèmes de communication 6G.
Parallèlement, la photonique intégrée connaît un développement rapide avec l'émergence du niobate de lithium en couche mince (Lithium Niobate on Insulator – LNOI). Cette plateforme combine de très faibles pertes optiques avec un coefficient électro-optique exceptionnel, permettant la réalisation de modulateurs et de circuits photoniques très performants. Des travaux récents ont également démontré la possibilité d'exploiter cette technologie dans le domaine térahertz, ouvrant la voie à de nouvelles architectures pour la génération, le traitement et la détection de signaux large bande.
La convergence de ces deux technologies – photodiodes III–V ultrarapides et circuits photoniques LNOI – offre des perspectives prometteuses pour le développement de dispositifs intégrés capables de générer et de détecter efficacement des signaux THz large bande. L'intégration de photodiodes UTC à très haute vitesse sur des guides d'onde LNOI pourrait permettre de combiner la rapidité intrinsèque des dispositifs III–V avec les propriétés électro-optiques du niobate de lithium.
L'objectif de cette thèse est d'étudier la faisabilité et la conception de photodiodes UTC intégrées sur une plateforme LNOI pour la génération et la détection de signaux THz. Le travail portera sur la modélisation du couplage optique, la conception des structures de photodiodes et l'optimisation des électrodes haute fréquence. Les dispositifs étudiés devront atteindre ou dépasser l'état de l'art actuel en termes de bande passante et d'efficacité. Cette thèse sera réalisée en collaboration avec l'équipe QuIN Photonics de la TU Delft, spécialiste de la photonique intégrée sur LNOI.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Over the past decades, modified uni-traveling-carrier photodiodes (MUTC-PDs) based on III–V semiconductor materials have become the benchmark devices for ultrafast optical-to-electrical conversion. Continuous progress in epitaxial engineering, carrier transport optimization, and waveguide device architectures has enabled record performances, including bandwidths exceeding GHz, responsivities above 0.8 A/W, and amplifier-free wireless transmission demonstrations at data rates up to Gbit/s. These results confirm MUTC-PDs as key components for bridging optical and sub-THz/THz domains, particularly for emerging 6G communication systems.
At the same time, integrated photonics is undergoing rapid evolution with the emergence of lithium niobate on insulator (LNOI), also known as thin-film lithium niobate. This platform combines extremely low optical losses with a very strong electro-optic coefficient, enabling high-performance modulators and photonic circuits that already outperform several established technologies. Recent advances have also demonstrated the potential of LNOI devices in the terahertz frequency range, opening new possibilities for broadband signal processing and detection.
The convergence of these two technological developments – ultrafast III–V photodiodes and LNOI integrated photonics – offers new opportunities for the realization of compact integrated devices capable of generating and detecting broadband THz signals. Integrating UTC photodiodes on LNOI waveguides would allow combining the intrinsic speed of III–V optoelectronic devices with the electro-optic functionality of lithium niobate circuits.
The objective of this PhD project is to investigate the feasibility and design of waveguide-integrated UTC photodiodes on an LNOI platform for THz signal generation and detection. The research will focus on optical coupling modeling, photodiode architecture design, and optimization of high-frequency electrode layouts. The project will aim at reaching and potentially exceeding the current state-of-the-art in bandwidth-efficiency performance. The PhD work will be conducted in collaboration with the QuIN Photonics group at TU Delft, specialized in LNOI photonic circuit design and fabrication.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Début de la thèse : 01/10/
Funding category
Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)
Funding further details
Concours pour un contrat doctoral
En cliquant sur "JE DÉPOSE MON CV", vous acceptez nos CGU et déclarez avoir pris connaissance de la politique de protection des données du site jobijoba.com.