Le groupe du professeur Wei Shi à l'Université Laval innove en technologie photonique intégrée pour permettre un Internet plus rapide et plus vert, ainsi que des interactions environnement-humain plus sûres et durables. Alors que nous entrons rapidement dans une ère Terabit, les futurs systèmes de communication à fibre optique auront une complexité considérablement accrue qui ne peut pas être obtenue en utilisant des composants optiques discrets. Aujourd'hui, un émetteur-récepteur cohérent de pointe contient déjà des centaines de composants optiques et de connecteurs. Les prochaines générations d'émetteurs-récepteurs multi-Tb/s comprendront des milliers de fonctions optiques. En raison de cette complexité sans précédent, les émetteurs-récepteurs optiques dominent le coût des systèmes de transmission cohérents d'aujourd'hui. L'intégration photonique est la solution la plus prometteuse, sinon la seule, au dilemme entre l'augmentation de la complexité du système et la réduction du coût par bit/s.

Nos recherches portent sur la photonique sur silicium, la conception et la caractérisation nanophotonique, la co-conception CMOS-photonique, la transmission et la détection optiques à grande vitesse et les lasers intégrés. Les applications passionnantes incluent le transfert de données volumineuses, le cloud computing, les super ordinateurs, les capteurs portables et les réseaux de détection omniprésents.

Le professeur Shi est actif dans la formation du personnel hautement qualifié (PHQ) en photonique sur silicium. Il offre deux cours à l'Université Laval : Conception et fabrication nano-photonique I (GEL-7070) et II (7071). Depuis 2012, il enseigne la conception et la modélisation de dispositifs photoniques, tels que des guides d'ondes, des filtres et des modulateurs, dans les ateliers annuels de photonique sur silicium soutenus par CMC-Microsystems et le programme NSERC CREATE SiEPIC.

La photonique sur silicium est un domaine en émergence rapide qui promet de révolutionner l'industrie de la microélectronique et les technologies de communication. Elle est liée à l'étude et à l'application de systèmes photoniques utilisant du silicium comme support optique, ce qui est unique pour manipuler des photons et des électrons sur la même plate-forme. Les principales sociétés de semi-conducteurs telles qu'Intel et IBM, qui y voient un moyen de suivre la loi de Moore, ont massivement investi dans le développement de circuits photoniques au silicium pour fournir des débits de données ultra-rapides entre et dans les micropuces. Les leaders des technologies de communication, tels que Bell Labs, Huawei et Cisco développent des systèmes photoniques sur silicium pour les systèmes de communication optique de nouvelle génération. Au cours de la prochaine décennie, les circuits intégrés photoniques au silicium pénétreront les centres de données Internet, les systèmes informatiques haute performance et les puces électroniques pour répondre à la demande toujours croissante de communications de données à large bande. Bien qu'il reste encore de nombreux défis, de grandes opportunités existent pour la recherche et l'innovation révolutionnaires.

Nous avons une étroite collaboration et partageons l'équipement avec les Profs. S. LaRochelle et L. Rusch au Laboratoire de communications optiques de l'Université Laval.

La technologie de communication optique a révolutionné nos vies. Il fournit l'épine dorsale physique pour la mise en réseau mondiale et est largement utilisé dans les centres de données Internet et le cloud computing. Aujourd'hui, la photonique intégrée pénètre rapidement dans les microprocesseurs et l'électronique portable. À l'Université Laval, nous explorons l'innovation tant en théorie qu'en expérimentation pour repousser considérablement les limites des communications optiques de prochaine génération. Nos recherches couvrent plusieurs des sujets les plus passionnants dans ce domaine en évolution rapide, y compris, mais sans s'y limiter : les transmissions optiques cohérentes à ultra-haute capacité ; systèmes intelligents de radio sur fibre; photonique au silicium; multiplexage spatial; lasers et amplificateurs multidimensionnels; systèmes photoniques intégrés.

Notre laboratoire a été récemment mis à jour et amélioré grâce à deux subventions de la FCI : 3,75 M$ (LBOWS) et 1,7 M$ (WONDER). Il dispose d'un banc d'essai de transmission cohérente Tb/s et de systèmes de caractérisation photonique de pointe. Nous avons également accès à des installations et à des équipements de 10 millions de dollars pour la fabrication et le test de matériaux et composants à base de verre grâce à la collaboration avec le professeur Younès Messaddeq. Cette capacité est unique au Canada; des infrastructures comparables ne peuvent être trouvées que dans un nombre limité d'endroits dans le monde. Nos étudiants reçoivent une formation systématique et acquièrent des compétences importantes avec ces installations et équipements, tous situés dans le même bâtiment dédié à la recherche en optique et photonique sur le campus de l'UL.

Le professeur Shi est membre du corps professoral du Centre d'optique, photonique et lasers (COPL), un regroupement stratégique de chercheurs en optique/photonique de l'Université Laval, de l'École Polytechnique de Montréal, de McGill, de l'INRS, de l'École de technologie supérieure, de l'Université de Sherbrooke, Université du Québec à Montréal et Université Concordia.

Son excellence en recherche, ses installations de pointe et son programme scientifique complet ont positionné le COPL parmi les meilleurs centres au monde pour la formation et la recherche en optique et photonique.

Le Centre a été fondé en 1989 à l'Université Laval et s'est depuis étendu au-delà de l'institution afin d'englober l'expertise de pointe disponible dans d'autres universités, créant ainsi une masse critique de chercheurs capables d'assumer la tâche complexe et stimulante de faire avancer le développement de la photonique. connaissances et applications.

Le professeur Shi est membre du ReSMiQ, un cluster de recherche du Québec, axé sur la recherche avancée en architectures informatiques et de systèmes, la conception, les tests et la vérification de circuits analogiques et mixtes, la conception au niveau du système et les applications telles que les télécommunications, les dispositifs biomédicaux, Circuits RF et algorithmes et circuits de traitement du signal.

La technologie de la microélectronique et la conception des microsystèmes jouent un rôle fondamental dans les applications nécessitant des appareils portables fonctionnant à grande vitesse ou avec une faible consommation d'énergie. Ces technologies sont l'un des aspects les plus essentiels de toute économie moderne. En fait, il peut être considéré comme la technologie habilitante pour un nombre croissant de domaines industriels et de services. Le centre facilite l'émergence d'innovations industrielles et le développement de technologies de pointe dans de nombreux domaines d'application de la microélectronique et des microsystèmes.

Nos recherches sont parrainées par les gouvernements du Canada et du Québec, ainsi que par nos partenaires industriels.

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