Emmanuel Dupont

 

Rôles et responsabilités

Responsable du développement des lasers à cascade quantique dans le moyen infrarouge pour des systèmes de détection de polluants atmosphériques.

Recherche et / ou projets en cours

Dans le cadre du programme de Photonique quantique appliquées à la détection et la sécurité, je développe une nouvelle filière de lasers au CNRC: les lasers infrarouge à cascade quantique, principalement ceux à base d'InAs (arsénure d'indium) pour accroître la gamme de longueur d'onde (lambda >3 microns) des composants que nos partenaires et clients pourraient nous demander, par exemple pour des applications de détection de polluants atmosphériques. 

Énoncés de recherches / projets

  • Élaboration d'un nouveau modèle théorique sur le transport électronique et les propriétés optiques dans les structures à cascade quantique qui tient compte du couplage interbande (théorie k.p) dans les semiconducteurs à faible bande interdite (gap). 
  • Optimisation des lasers par un algorithme génétique incluant notre modèle de transport k.p.
  • Proposer de nouveaux lasers pour la croissance épitaxiale.
  • Développer un banc de tests pour les lasers à cascade quantique.
  • Assurer l'entretien des laboratoires infra rouge de caracterisations spectroscopiques, optiques et opto-électroniques des composants et des matériaux semiconducteurs.

Études

  • Ph.D. en physique du solide, Université Paris XI, 1993
  • DEA (Diplôme d'études approfondies ~ Mastère) en physique du solide, Université Paul Sabatier de Toulouse, 1990
  • Diplôme d'ingénieur physicien des matériaux, Institut national des sciences appliquées de Toulouse, 1990

Activités professionnelles / intérêts

  • Conception et modélisation de dispositifs optoélectroniques infrarouge à base d’hétérostructures semiconductrices III-V:

    Lasers THz et moyen–infrarouge à cascade quantique (QCL en anglais); Lasers interbandes à cascade à base d'antimoine (ICL); Détecteurs infrarouge à puits quantiques (QWIP en anglais); Lasers à boîte quantique (QDL) à large bande d’émission autour de λ~1,5 μm; Photodiodes p-i-n proche infrarouge (InGaAs); Modulateurs électro-optiques infrarouge à puits quantiques; Diodes électroluminescentes (LED); Lasers infrarouge par transitions intersoubandes pompés optiquement.

    Modélisation électronique des structures semiconductrices: états propres de structures complexes, structure des bandes d'énergie par théorie k.p, effets quantiques à corps multiples, coefficients optiques linéaires et non-linéaires.

    Équations de transport et gain optique dans les QCL et QDL.

    Physique atomique transposée aux hétérostructures semiconductrices: interférences quantiques, problèmes de cohérence des porteurs, effets à champs intenses.

    Intéraction lumière-matière et effets des cavités optiques sur les excitations dans les semiconducteurs.

    Modélisation optique des couches minces, des microcavités, des guides d’onde, des réseaux de diffraction; propagation de la lumière dans les couches minces, les milieux anisotropes et nonlinéaires.
     
  • Expériences pratiques de laboratoire, particulièrement dans l'infrarouge :

    - Spectroscopie de Fourier sur les semiconducteurs, particulièrement dans l’infrarouge (1-100 THz).
    - Caractérisations electro-optiques des photodétecteurs infrarouge, photodiodes pour le proche infrarouge, lasers à cascade quantique, LED et modulateurs.
    - Optique non-linéaire infrarouge sur semiconducteurs.
    - Imagerie infrarouge par matrices de détecteurs dans le moyen et proche infrarouge.
    - Optique guidée infrarouge sur semiconducteurs.
    - Émission (spontanée et stimulée) dans l’infrarouge et THz sur semiconducteurs III-V.

  • Membre du comité scientifique de la conférence QELS/CLEO 2010
  • Supervision de nombreux étudiant(e)s gradué(e)s
  • Nombreuses collaborations internationales avec des équipes expérimentales (Canada, Italie, Pologne, France, R.-U., USA, Singapour) et théoriques (France, Pologne, Suède, Allemagne).

Prix

Prix de l'Union des groupements d'ingénieurs de la région Midi-Pyrénées (1990)

Titres de compétences/Licences/Métiers

Ingénieur physicien des matériaux (Institut national des sciences appliquées, Toulouse, 1990)

Inventions et brevets

  1. E. Dupont, M. Buchanan, H. C. Liu, M. Gao, S. Chiu, M. Byloos, and C.Y. Song, “Method of Micro-Fabricating a Pixelless Infrared Imaging Device”, US patent No. 6,750,072 B2 (2004)
  2. E. Dupont, M. Buchanan, H. C. Liu, M. Gao, S. Chiu, M. Byloos, and C.Y. Song, “Method of Micro-Fabricating a Pixelless Infrared Imaging Device”, US patent No. 6,576,490 B2 (2003)
  3. E. Dupont, P. Corkum, H. C. Liu, and X. Zhu, “Method and apparatus for repair of defects in materials with short laser pulses”, US patent No. 6.878.900 (2002)
  4. D. Delacourt, M. Papuchon, E. Dupont, and N. Vodjdani, “Multiple Wavelength Phase and Amplitude Modulator of Electromagnetic Waves”, registered on 04/25/1991 in France, extended to the US.
  5. E. Dupont, D. Delacourt, and M. Papuchon, “Quantum Well Modulator of Electromagnetic Waves”, No 92 12211 registered on 10/13/1992 in France, extended to the US.

Principales publications

  1. D. O. Winge, E. Dupont and A. Wacker, “Ignition of quantum cascade lasers in a state of oscillating electric field domains”, Phys. Rev. A 98, 023834 (2018).
  2. S. Fathololoumi, E. Dupont, Z. R. Wasilewski, C. W. I. Chan, S. G. Razavipour, S. R. Laframboise, Shengxi Huang, Q. Hu, D. Ban, and H. C. Liu, “Effect of oscillator strength and intermediate resonance on the performance of resonant phonon-based terahertz quantum cascade lasers”, J. Appl. Phys. 113, 113109 (2013).
  3. E. Dupont, S. Fathololoumi,  Z.R. Wasilewski, G. Aers, S. R. Laframboise, M. Lindskog, S. G. Razavipour, A. Wacker, D. Ban, and H. C. Liu, “A phonon scattering assisted injection and extraction based terahertz quantum cascade laser”, J. Appl. Phys. 111, 073111 (2012).
  4. F. Carosella, C. Ndebeka-Bandou, R. Ferreira, E. Dupont, K. Unterrainer, G. Strasser, A. Wacker, and G. Bastard, “Free-carrier absorption in quantum cascade structures”, Phys. Rev. B 85, 085310 (2012).
  5. S. Fathololoumi, E. Dupont, C. W. I. Chan, Z. R. Wasilewski, S. R. Laframboise, D. Ban, A. Matyas, C. Jirauschek, Q. Hu, and H. C. Liu, “Terahertz quantum cascade lasers operating up to ~200 K with optimized oscillator strength and improved injection tunneling”, Opt. Exp. 20, 3866 (2012).
  6. E. Dupont, S. Fathololoumi, and H. C. Liu, “Simplified density-matrix model applied to three-well terahertz quantum cascade lasers”, Phys. Rev. B 81, 205311 (2010).
  7. E. Dupont, Z. Wasilewski, and H. C. Liu, “Terahertz emission in asymmetric quantum wells by frequency mixing of midinfrared waves”, IEEE J. Quant. Electr., 42, 1157 (2006).

  8. E. Dupont, H. C. Liu, A. J. SpringThorpe, W. Lai, and M. Extavour, “Vacuum-field Rabi splitting in quantum well infrared photodetectors”, Phys. Rev. B. 68, 245320 (2003).

  9. E. Dupont, M. Byloos, M. Gao, M. Buchanan, C.-Y. Song, Z. R. Wasilewski, and H. C. Liu, “Pixel-less thermal imaging with integrated quantum-well infrared photodetector and light-emitting diode”, IEEE Photo. Tech. Letters. 14, 182 (2002).

  10. E. Dupont, H. C. Liu, M. Buchanan, S. Chiu, and M. Gao, “Efficient GaAs light-emitting diodes by photon recycling”, Appl. Phys. Lett. 76, 4 (2000).

  11. E. Dupont, P.B. Corkum, H. C. Liu, M. Buchanan, and Z. Wasilewski, “Phase-controlled currents in semiconductors”, Phys. Rev. Lett. 74, 3596 (1995).

  12. E. Dupont, D. Delacourt, and M. Papuchon, “Mid-infrared phase modulation via Stark effect on intersubband transitions in GaAs/GaAlAs quantum wells”, IEEE J. Quantum Electro. 39, 2313 (1993).

  13. E. Dupont, D. Delacourt, D. Papillon, J.P. Schnell, and M. Papuchon, “Influence of ionized impurities on the linewidth of intersubband transitions in GaAs/GaAlAs quantum wells”, Appl. Phys. Lett. 60, 2121 (1992).

Expérience de travail antérieure

  • Mai 1998 / aujourd'hui: NRC-CNRC, Institut des sciences microstructurales → Centre de recherche en Electronique et photonique avancées (Ottawa)
    Agent de recherche
    Composants développés: QWIP, LED, imagerie infrarouge sans pixel, photodétecteur PIN, lasers QD, QCL THz, QCL Moyen-IR
    Recherches exploratoires: Couplage fort entre la lumière et les excitations intersousbande dans les puits quantiques (Rabi, polaritons); différence de fréquence de faisceaux lasers dans les puits quantiques pour l'émission THz; la théorie k.p dans les QCL
  • Nov 1997 / Mai 1998: NORTEL Networks (Ottawa)
    Ingénieur des tests optoélectroniques
    Lasers DFB intégrés monolithiquement avec des modulateurs Mach-Zehnder.
  • Déc 1996 / Nov 1997: NRC-CNRC, Institut des sciences microstructurales (Ottawa)
    Agent de recherche adjoint
    Émission interbande moyen-infrarouge (lambda: 4-14 microns) dans les structures à cascades quantiques à base de GaSb.
  • Mar 1996 / Déc 1996: NRC-CNRC, Institut des technologies de l'information (Ottawa)
    NSERC post-doctoral fellowship
    Étude de faisabilié des réseaux tout-optiques: conversion de longueur d'onde et commutation toute-optique.
  • Fev 1993 / Sep 1995: NRC-CNRC, Institut Steacie des sciences moléculaires (Ottawa)
    Scientifique invité
    Contrôle cohérent par faisceaux lasers sur les semiconducteurs et absorption infrarouge à deux photons dans les puits quantiques.
  • Avr 1990 / Fév 1993: THOMSON-CSF (ex-Thales à Orsay, France)
    Stagiaire doctorant
    Propriétés électro-réfractives des hétérostructures semiconductrices dans le moyen-infrarouge.
  • Juin 89 / Sept 89: MOTOROLA Semiconducteurs (Toulouse, France)
    Stage ingénieur
    Plan d’expériences (DoE en anglais) pour la mise au point d’un procédé de gravure  sèche sélectif en technologie bipolaire sur Si.

Emmanuel Dupont

Emmanuel Dupont

Agent(e) de recherches senior
Électronique et photonique avancées
1200, chemin de Montréal
Ottawa, Ontario K1A 0R6
Langue préférée : français
Autre(s) : français, italien
Téléphone : 613-990-1881

Expertise

Matériaux, Nanomatériaux, Quantique, Technologies de capteurs quantiques