Rencontrez professeure Ksenia Dolgaleva, chercheuse de renommée mondiale et titulaire d’une Chaire de recherche du Canada en photonique intégrée.
En avril 2015, professeure Ksenia Dolgaleva de l’Université d’Ottawa a reçu la prestigieuse Chaire de recherche du Canada, niveau 2 en photonique intégrée. Elle est maintenant de retour d’un congé de maternité pour reprendre son travail en tant que professeure et chercheuse après seulement cinq mois d’absence. La mère travailleuse avoue même avoir continué à travailler pendant son congé : « C’était faisable au début! Mon bébé passait beaucoup de temps à dormir. Je suis impatiente d’avancer dans ma recherche en photonique intégrée » dit-elle.
Mais, qu’est-ce que la photonique intégrée? Traditionnellement, les chercheurs qui veulent étudier les phénomènes optiques ont besoin d’une table optique pour leurs expériences. C’est une grande table sur laquelle se trouve une source laser et une série complexe de lentilles, miroirs et autres éléments qui guident et manipulent la lumière. Tous ces matériaux sont très coûteux et encombrants et il faut beaucoup de temps pour les mettre en place et les aligner.
Imaginez si tout cela se faisait sur une puce optique de 1cm x 1cm, avec toutes les fonctionnalités retenues :
« Cette puce optique contient une source laser et l’équivalent de dispositifs pour contrôler et détecter les photons (les particules de lumière). Tout est préconçu, préfabriqué et rigidement intégré. Vous pouvez facilement tenir cette puce et l’utiliser pour faire de nombreux tests. C’est ce que nous appelons la photonique intégrée. Mais notez que vous ne trouverez pas de minuscules miroirs et lentilles sur cette puce, mais plutôt de petits tirets, ou guides d’ondes optiques, qui dirigent la lumière d’une façon similaire aux fils qui conduisent l’électricité » explique la professeure.
La recherche en photonique intégrée de professeure Dolgaleva aura des applications dans les systèmes de communications optiques qui utilisent des signaux optiques. Cette technologie a plusieurs fonctions, telles qu’une télécommande qui envoie des commandes à un téléviseur, ou à des sous-marins qui communiquent à travers l’océan Atlantique. En termes simples, la technologie actuelle transmet des informations par des impulsions optiques. Toutefois, les données sont d’abord introduites dans le système en format électronique. Quand les signaux sont reçus, ils sont également traités, corrigés, et réacheminés en format électronique. Cela crée des limitations inévitables pour ces réseaux en raison des limites fondamentales à la bande passante des signaux électroniques. Par conséquent, la poussée de la recherche dans laquelle est impliquée Ksenia cherche à remplacer le plus grand nombre de ces fonctionnalités électroniques possible avec des signaux optiques. « Un système de traitement entièrement optique est une idée très ambitieuse », explique la professeure. Avec un tel système, la communication optique atteindra un niveau sans précédent.
La carrière passionnante de Ksenia a commencé à l’Université d’État de Moscou (à Moscou, en Russie) où elle a obtenu un diplôme qui est l’équivalent d’un baccalauréat combiné avec une maîtrise en physique. Elle a ensuite déménagé aux États-Unis, pour poursuivre un doctorat en optique à l’Université de Rochester. Vers la fin de son doctorat, on lui a dit qu’elle devrait penser à des applications au niveau industriel pour sa recherche : « C’était du chinois pour moi à ce point, parce que je me suis toujours concentrée sur la science fondamentale. Je suis physicienne de la tête aux pieds », rit la professeure. « Mais j’ai reçu la formation nécessaire pour m’engager avec l’industrie. La photonique intégrée est une discipline idéale pour faire de la recherche fondamentale tout en restant intéressante pour l’industrie. » La professeure Dolgaleva a reçu une bourse de recherche postdoctorale en génie physique à l’Université de Toronto, où elle a étudié l’optique non linéaire (la lumière qui a été manipulée) sur une puce. Elle a également été chercheuse postdoctorale avec MITACS Elevate, un programme qui crée des liens entre le milieu universitaire et l’industrie.
En 2013, professeure Dolgaleva s’est établie à l’Université d’Ottawa comme professeure adjointe à l’École de science informatique et de génie électrique. Sa recherche touche sur deux domaines : la première c’est la photonique intégrée et la deuxième est l’interaction de la lumière avec la matière, ou la façon dont les molécules et les atomes peuvent interagir avec les photons et contribuer à des phénomènes optiques non linéaires. Ce sont des changements dans les propriétés de la lumière, comme un changement de couleur (de l’infrarouge au vert, par exemple). Ksenia travaille beaucoup dans ce domaine en parallèle avec sa recherche en photonique intégrée. Pendant ses études à l’Université de Rochester, elle avait fait une découverte majeure : elle a observé et enregistré la façon dont les effets subtils de la matière sur la lumière, auparavant considérés comme insignifiants par la plupart des chercheurs, pouvaient s’accumuler jusqu’à produire un effet considérable, provoquant de changements inexplicables dans la lumière. Professeure Dolgaleva a publié l’article « Observation of a microscopic cascaded contribution to the fifth-order nonlinear susceptibility ». Son article a été cité de nombreuses fois et a laissé une marque dans le domaine (en apprendre plus ici : http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.103.113902).
Dans le cadre de sa chaire de recherche, la professeure Dolgaleva envisage l’avenir avec optimisme. « Je suis venu à l’Université d’Ottawa parce que le gouvernement et l’université soutiennent tellement la recherche en photonique. » Elle est motivée par l’excellence des experts autour d’elle : les chercheurs accomplis Trevor Hall, Karin Hinzer, Pierre Berini, Lora Ramunno, Robert Boyd, et Paul Corkum, ainsi que ses collègues plus jeunes Ebrahim Karimi et Jeff Lundeen. L’Université d’Ottawa est devenue un centre de recherche en photonique de calibre mondiale, d’où vient sa capacité à attirer de tels chercheurs.
Pour plus d’informations sur la professeure Ksenia Dolgaleva et son groupe de recherche, leur site web.
