FUN-TERA

L'électronique pour la conversion

Faits marquants

Publication dans ScienceAdvances - juillet 2025 : On-chip amorphous terahertz topological photonic interconnects

Valley Hall photonic crystals (VPCs) offer the potential for creating topological waveguides capable of guiding light through sharp bends on a chip, enabling seamless integration with functional components in compact spaces, making them a promising technology for terahertz topological photonic integrated circuits. However, a key limitation for terahertz-scale integrated VPC-based devices has been the absence of arbitrary bend interconnects, as traditional VPC-designs restricted to principal lattice axes (i.e., only 0°, 60°, or 120°) due to crystalline symmetry. Here, we present an on-chip, all-silicon implementation of deformed VPCs that enable robust transmission along arbitrary shapes and bends. Although the lattice is amorphous and lacks long-range periodicity, the topological protection is sustained by short-range order. Furthermore, we show an amorphous lattice functioning as a frequency-dependent router, splitting input signals into two perpendicular output ports. We also demonstrate on-chip terahertz communication, achieving data rates of up to 72 Gbps. Our findings show that amorphous topological photonic crystals enhance interconnect adaptability while preserving performance.
 

G. Ducournau et al. « Photonics-enabled 1.04 Tbit/s aggregated data-rate in the 600 GHz band”- AMPC 2023 – Taiwan.

Première transmission Tbit/s en gamme THz -Décembre 2023 - AMPC 2023

We demonstrate in this work the use of a waveguide-integrated THz photodiode in the 600 GHz band, combined with a waveguide-based receiver. Beyond 1 terabit per second aggregated data-rate is reached with a bit-error-rate performance compliant to the standard error-correction techniques limits, setting a new milestone for THz communications.

14 porteuses sont utilisées. Ici, celle à 632 GHz

Le projet

Pilotes scientifiques : Guillaume Ducournau – Université de Lille – Denis Mercier – CEA – Éric Mercier – CEA

Établissement coordinateur : CNRS 

Défi

Créer une filière structurée de composants convertisseurs THz pour les communications du futur

Titre complet du projet

Convertisseurs THz agiles et fonctionnalisés 

Objectif

Montée en fréquence des systèmes électroniques jusqu’au THz en développant des composants convertisseurs III-V. La conversion peut se faire de systèmes optiques vers électroniques ou de l’électronique vers l’électronique

Secteurs

TÉLÉCOMMUNICATIONS

RADIO-ASTRONOMIE

Aperçu

Depuis quelques années, on assiste à une accélération de la montée en fréquence des systèmes électroniques. La gamme ‘térahertz’, qui se situe au-delà de 200 GHz offre de nouvelles opportunités applicatives (communications très haut-débit, radio-astronomie, contrôle non destructif). Par exemple, les systèmes de communication THz nécessitent des émetteurs très puissants, des détecteurs sensibles et large bande, intégrés de façon efficace. Pour ces systèmes, il n’existe pas encore de filière française réellement structurée. Nous disposons, en France, d’un tissu d’acteurs académiques qui sont reconnus pour i) la fabrication de sources et détecteurs THz à semi-conducteurs, ii) l’intégration (approches additives 3D, intégration antennaires et iii) l’utilisation de ces composants THz (communications haut-débit, radio-astronomie par exemple). Ces différents acteurs gagneraient fortement à pouvoir travailler ensemble dans un but commun autour des composants unitaires THz et leur fonctionnalisation en vue d’applications. En renforçant les processus unitaires de fabrication tout en envisageant la démonstration de fonctions critiques, nous pourrons lever des verrous et alors faire émerger une filière française sur le sujet. Dans ce projet, nous souhaitons démontrer les potentialités de ces composants au travers de quelques applications basées sur ces technologies, toutes basées sur la levée des verrous sus cités (sources THz de puissance, contrôle de faisceau,…). Le projet est dans une thématique proche des activités du GDR Nanoteramir.

Laboratoires du consortium

CARTE DE FRANCE LABOS FUN-TERA PEPR
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