Chaire de recherche du Canada en cryptage spatiotemporel de la lumière térahertz assisté par une méthode computationnelle
À propos de la chaire
En raison de leur nature, les systèmes de communication sans fil sont plus faciles à intercepter que les systèmes câblés. Or, comme nous comptons de plus en plus sur ces systèmes, la sécurité est plus importante que jamais.
François Blanchard, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en cryptage spatio-temporel de la lumière térahertz assisté par une méthode computationnelle, se distingue par son expertise dans la conception de dispositifs et de systèmes électromagnétiques opérant à haute fréquence à partir de méthodes photoniques.
L'équipe de recherche de la chaire combine des idées novatrices en microélectronique active avec la génération et la détection d’ondes térahertz (THz) à travers des effets non linéaires en plus du traitement profond du signal.
En mettant au point des émetteurs, des détecteurs et des dispositifs optiques de routage de THz actifs et innovants, elle espère mettre au point de nouvelles méthodes de détection de THz ultrarapides.
La recherche
Le programme de recherche dirigé par le professeur Francois Blanchard vise à repousser les limites de la science et de la technologie térahertz (THz) grâce au développement de techniques de détection, d’imagerie et de traitement du signal de nouvelle génération.
Les principaux objectifs de ce programme ambitieux sont :
- Atteindre une sensibilité de détection jusqu’au niveau du photon THz unique à température ambiante.
- Développer des systèmes de détection THz en temps réel avec des fonctionnalités intégrées de codage et décodage spatio-temporel.
- Faire progresser l’imagerie et la détection multispectrales THz en exploitant les surfaces sélectives en fréquence (FSS) pour une détection spécifique des matériaux.
- Explorer la modélisation non linéaire des systèmes THz à l’aide de la théorie du chaos afin de prédire et contrôler les comportements complexes.
- Intégrer l’intelligence artificielle (IA) pour l’exploration des données, l’interprétation des signaux et l’amélioration des performances des systèmes.
- Concevoir et développer un laser à fibre haute performance sur mesure, dédié à nos expériences THz et aux processus optiques non linéaires.
Approche de recherche
Au cœur de ce programme, se trouve la vision de développer des systèmes de détection THz innovants capables de transposer des informations temporelles ultra-rapides dans le domaine spatial, dans la gamme du proche infrarouge (NIR). Cette approche repose sur des processus optiques non linéaires de pointe, en espace libre et dans des architectures guidées par fibre.
Un élément clé de cette approche est l’intégration de plateformes photoniques en niobate de lithium (LiNbO₃) de dernière génération, permettant une opération évolutive, efficace et à température ambiante. Ces plateformes offrent des avantages uniques pour la manipulation de la lumière à des échelles de temps ultra-rapides et sont essentielles pour atteindre les objectifs de sensibilité et de rapidité du programme.
La recherche met également un accent fort sur la collaboration avec des partenaires industriels, assurant ainsi un transfert de connaissances fluide et une accélération du déploiement de ces technologies vers des applications concrètes telles que :
- les communications sécurisées;
- la transmission de données à haute vitesse;
- les systèmes d’imagerie avancés.
Impact et originalité
Ce programme propose un schéma de détection inédit pour les photons THz individuels, basé sur la conversion ascendante non linéaire dans des géométries non colinéaires. Un avantage majeur de cette technique réside dans la suppression géométrique du signal de pompage, essentielle pour une détection à l’échelle quantique sans compromettre le fonctionnement en temps réel.
Au-delà de la détection, la recherche explore la fusion des ondes THz avec l’analyse pilotée par l’IA et la modélisation par la théorie du chaos, ouvrant la voie à des systèmes THz intelligents et adaptatifs capables d’évoluer dans des environnements complexes et dynamiques.
Les impacts potentiels sont considérables :
- Permettre des systèmes de communication sécurisée en temps réel avec une sensibilité à l’échelle quantique.
- Améliorer la résolution et la sensibilité de l’imagerie dans des domaines tels que le diagnostic biomédical, la caractérisation des matériaux et les essais non destructifs.
- Améliorer la résolution et la sensibilité de l’imagerie dans des domaines tels que le diagnostic biomédical, la caractérisation des matériaux et les essais non destructifs.
En relevant à la fois les défis fondamentaux et appliqués, ce programme se positionne à la pointe de la recherche THz, traçant la voie vers la prochaine génération de technologies photoniques et d’applications quantiques.
Collaborations
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