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Actualité du projet
WP1 : Visible FIRST upgrade @ LIRA
Un banc d’injection pour simuler l’injection de 5 faisceaux de façon cohérente a été installé et aligné. Il est alimenté par une source super-continuum, qui permet d’envoyer soit un faisceau visible pour la caractérisation des composants FIRST, soit un faisceau dans le proche infrarouge (voir WP2). Le banc est ainsi prêt pour mener la caractérisation photométrique et interférométrique de puces d’optique intégrée.
Une puce 5T-2D a été conçue par G. Martin et fabriquée par l’entreprise TEEM Photonics, en utilisant la technologie d’échanges d’ions Ag. En comparaison de la technologie employée précédemment reposant sur l’échange d’ions K, celle-ci permet un contraste d’indice plus important entre le cœur et la gaine des guides d’onde, et donc un meilleur confinement du faisceau. En conséquence, les virages peuvent être plus serrés et la puce est plus compacte, minimisant les pertes de
Une puce complémentaire 5T-3D a été fabriquée par photo-inscription laser au laboratoire Hubert Curien à St Etienne. Cette technologie permet de créer des guides dans le volume, sans se restreindre à une propagation dans un plan, pour ainsi éviter des croisements de guides et des effets de cross-talk. La caractérisation de la puce a montré qu’elle n’était pas monomode aux longueurs d’onde visibles, mais dans le proche IR. Cette puce sera donc caractérisée pour une application potentielle du WP2, dans le proche IR, dans la perspective du projet PLANETES.
En parallèle de ces développements, une autre voie de la photonique est explorée au sein du projet FIRST-PL : il s’agit de l’utilisation d’une lanterne photonique (une fibre optique multimode d’un côté, qui convertit le faisceau en 19 faisceaux sur autant de sortie monomodes, correspondant au couplage sur un mode spatial particulier). L’avantage principal de ce composant est sa grande efficacité de transmission des photons, grâce à un couplage amélioré par la multi-modicité, et à une transition adiabatique vers les fibres monomodes. Nous avons développé une stratégie d’observations et d’analyse des données, qui nous ont permis de valider le commissioning de ce mode sur le télescope Subaru, avec des applications en spectro-astrométrie (Kim et al. 2025), imagerie différentielle Halpha et imagerie spectrale.
WP2 : J-band referencing @ LIRA
Pour la caractérisation de composants dans le proche IR, le banc d’injection mentionné au WP1 a été complété par un spectromètre optimisé pour le proche IR. L’objectif de ce WP est de développer une puce haute performance pour une extension du VLTI aux longueurs d’onde du proche IR, qui est l’objet du projet PLANETES (ERC, PI S. Lacour). Plusieurs solutions technologiques sont à l’étude et seront comparées sur ce banc:
- une puce définie et fabriquée par l’entreprise VLC Photonics a été caractérisée en terme de transmission : environ 20 % , encore en dessous de l’objectif (>50 %). La caractérisation interférométrique sera réalisée en 2026.
- une puce 5T en nitrure de silicium, optimisée par P. Labeye dans le cadre d’une collaboration avec le CEA Leti, financée par le PEPR, et fabriquée par ST Microelectronics. La caractérisation préliminaire montre que les pertes induites par les fonctions individuelles (coupleur, croisement, virage) sont acceptables. La caractérisation sera poursuivie sur le banc à Meudon après fibrage des entrées.
- Une puce fabriquée par l’entreprise TeemPhotonics avec la technologie diffusion d’ions Ag est en cours de développement, avec une caractérisation préliminaire de la transmission >45 %, donc très prometteuse.
WP3 : H-band kernel-nulling @ Lagrange
Le recrutement de Marc-Antoine Martinod au 1er avril 2025 a permis d’accélérer les travaux d’upgrade du banc PHOTONICS, qui intègre maintenant la possibilité de brancher une source laser fibrée accordable en longueur d’onde et un analyseur de spectre optique et bénéficie d’un environnement de contrôle logiciel développé par Vincent Foriel (doctorant du projet).
Un minutieux travail de longue haleine mené par MA. Martinod a permis d’identifier et d’éliminer la source majoritaire du cross-talk observé dans les signaux optiques en sortie de notre composant en SiN, ce qui permet de revoir à la hausse la performance de la réjection monochromatique par le nuller.
V. Foriel a pu ainsi mettre en oeuvre en pratique les algorithmes d’optimisation du composant développés en simulation, en contrôlant les actionneurs thermo-optiques intégrés au composant SiN d’un kernel-nuller « 4×4 » (à 4 entrées et 4 sorties) constitué d’une unique cavité MMI. Les résultats expérimentaux sont en cours de consolidation dans un article à comité de lecture.
V. Foriel a par ailleurs continué l’effort de formalisation nécessaire à la bonne interprétation des signaux interférométriques haut-contraste produits par les sorties d’un kernel-nuller, et conduit à l’évaluation et la comparaison de plusieurs tests statistiques de détection. Ces résultats sont également en cours de consolidation dans un article à comité de lecture.
MA. Martinod a pu démonter en utilisant le même setup expérimental, que le même kernel-nuller 4×4 peut également être utilisé avantageusement comme un recombineur ABCD. Ces résultats expérimentaux seront présentés lors de la conférence SPIE 2026.
F. Martinache a profité du workshop WITSO organisé à l’ESA pour présenter l’état d’avancement d’idées concernant le design d’un télescope spatial plat (en fait, un interféromètre imageur constitué d’éléments photoniques), capable de reconstruire des images haute résolution.
Dans le cadre d’une collaboration avec l’université de Sydney, notre groupe avance dans le design d’un recombineur kernel-nuller qui serait alimenté par quatre lanternes photoniques hybrides, destiné à être intégré comme un nouveau module de l’instrument VLT/ASGARD appelé SEIDR.
WP4 : L-band nuller @ IPAG
Pierre Labeye (CEA-Leti) a conçu la première génération de circuits photoniques
interférométriques en technologie SiGe. Ceux-ci ont été fabriqués et caractérisés par les équipes du Leti. Les performances photométriques des circuits sont meilleures que prévu en transmission et aux spécifications pour ce qui concerne les propriétés de routage ce qui est une grande satisfaction. L’IPAG s’est vu livrer les circuits photoniques en décembre 2025 conformément au plan initial. Nous avons inclus dans ce cycle de fabrication des circuits avec modulation actifs de phase, les premiers de ce type dans le moyen infrarouge, dont la caractérisation est en cours.
Louis Gemmerlé a démarré son doctorat à l’IPAG en octobre 2025 et s’est attaché dans un premier temps à développer un banc interférométrique à deux voies précurseur du banc MILENE destiné à la caractérisation fine de circuits photoniques moyen infrarouge assisté par Manon Lallement (post-doctorante). MILENE-2T a connu sa première lumière en novembre 2025 et permis de tester le premier circuit SiGe en mode interférométrique. Cela a permis de mesurer des contrastes de 98% en laser ce qui est très prometteur pour un premier essai et en l’absence de contrôle actif des propriétés de MILENE. L’extension de MILENE à quatre voies a été initiée mais requiert un effort significatif en matière de logiciel de contrôle avec le support des services ELI et P2I de l’IPAG.
Manon Lallement (récompensée en 2025 par le prix Olivier Chesneau de la meilleure thèse en astrophysique à haute résolution angulaire) a caractérisé avec Louis Gemmerlé la performance spectrale de circuits photoniques SiGe dit à structure AWG permettant d’intégrer des spectromètres dans des puces optiques. Elle a pu ainsi comparer les résultats aux simulations ce qui a conduit à des divergences pas encore comprises. Un contrat de collaboration formel entre le Leti et l’UGA destiné à permettre à Manon de travailler au Leti.
Parallèlement, G. Martin a conçu un circuit interférométrique dit « Double Bracewell » à quatre voies en technologie photonique de Niobate de Lithium qui sera caractérisé courant 2026.
Focus sur ce qu’il reste à faire
Avec les bancs de caractérisation maintenant en place dans les trois laboratoires partenaires principaux du projet, et une première vague de composants en cours de caractérisation, tous les éléments sont réunis pour entrevoir une floraison de résultats expérimentaux dont une grande partie feront l’objet de présentations lors de la conférence SPIE prévue à Copenhague en juillet 2026.
La caractérisation des composants de première génération permet chez chaque partenaire d’apprécier les avantages et les limites des plate-formes photoniques explorées. Le projet cherche à atteindre des métriques spécifiques (transmission, stabilité de mesure de clôture de phase, profondeur de null, bande passante, capacité à contrôler le champ électrique) et les vérifier va demander plusieurs cycles de fabrication.
A Lagrange, par exemple, le travail d’identification des sources de cross-talk (pollution mutuelle des signaux optiques) a permis d’orienter le lancement de la fabrication d’une nouvelle génération intégrant les leçons apprises : espacer les guides d’onde, augmenter les rayons de courbure des virages et mettre en place des solutions permettant d’éliminer le couplage par evanescence et faciliter la mesure expérimentale de réjection importante par le nuller. Le design de ce nouveau composant est en cours en collaboration avec l’entreprise Bright Photonics et devrait être livré au laboratoire avant la fin 2026.
Relation avec les autres projets ciblés
Le projet est en lien avec COMPACT-SPECTROGRAPHS, qui explore plusieurs modalités d’implémentation de la spectroscopie mono-mode. Une dimension importante des développements que nous menons ici est l’étendue du domaine de longueur d’onde couvert par nos composants et les fonctions de recombinaison interférométriques. Les solutions de spectroscopie mono-mode peuvent être de façon élégante, intégrées aux recombineurs interférométriques dans le but de faire de la caractérisation spectrale (comme avec les AWG intégrés aux puces SiGe développées par le CEA Leti et caractérisées à l’IPAG) ou comme passage préalable dans le but de pré-compenser le comportement chromatique de nos recombineurs.
Les dernières réalisations techniques prévues dans le cadre du projet devraient valoriser cette voie d’hybridation des fonctions et conduire à la réalisation de spectro-interféromètres intégrés.
Relation avec les entreprises
Les réalisations techniques du projet font systématiquement l’objet d’un développement en collaboration entre un laboratoire de recherche (motivé par des applications en astrophysique) et un partenaire industriel qui a la maîtrise d’un process de fabrication. Les entreprises partenaires du projet sont :
Publications liées au projet
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025ApJ…993L…3K/abstract
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2025A%26A…694A.277L/abstract
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024A%26A…691A.140V/abstract
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024Natur.634.1070X/abstract
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024SPIE13096E..0PV/abstract
https://hal.science/hal-05390426
codes développés et mis en ligne sur des dépôts publics :
Contact :
Frantz Martinache frantz.martinache@oca.eu