Chaires de recherche du COPL

Objectif

Former les spécialistes de demain dans le domaine des matériaux photoniques dans le cadre d’un programme de recherche mondialement reconnu visant à développer des matériaux avancés pour la fabrication de fibres optiques de dernière génération et de dispositifs photoniques innovants et à améliorer, par la mise au point de méthodes de synthèse avant-gardistes, les propriétés des matériaux existants.

Recherche

Les activités de recherche de la CERC-P sont réparties en cinq axes :

1. Matériaux vitreux et composites innovants

Les activités de recherche de cet axe portent sur le développement de verres (silicate, phosphate, chalcogénure, oxyde des métaux lourds, etc.) et leur exploitation sous formes diverses (massives, fibres optiques, couches minces) pour des applications en photoniques

2. Conception et fabrication de fibres optiques innovantes

Nous développons des fibres optiques dont les paramètres sont établis suivant les applications désirées. Ceci couvre aussi les fibres  microstructurées ou hybrides pour les différentes familles de verres.

3. Verres chalcogénures avancés sous forme (couche mince, verre, fibre optique)

Les travaux visent la réduction des pertes intrinsèques dans les verres infrarouges et dans les fibres optiques et composants qui en sont dérivés, par le développement de nouvelles méthodes de synthèse du verre. Nous cherchons aussi à développer un système capable de produire du verre de chalcogénure en grande quantité afin d’ouvrir la voie au développement d'applications dans plusieurs domaines.

4. Conception et développement de matériaux hybrides

Les travaux de recherche portent principalement sur le développement des matériaux multifonctionnels capables de s'adapter à leur environnement. Ceci couvre les textiles intelligents pour le monitoring physiologique et musculaire. D’autres projets portent sur le développement de membranes sélectives pour des applications diverses.

5. Impression 3D pour la fabrication de dispositifs optiques

La fabrication additive de formes complexes est une avenue prometteuse pour le développement de nouveaux composants optiques spécialisés qui ne pourraient pas être produits par des méthodes conventionnelles. En particulier, des avancées dans la fabrication des préformes de fibres optiques multimatériaux ou à base de verres de chalcogénure sont obtenues en utilisant ce procédé.

Site web

www.ymlab.ca 

Objectif

La Chaire d’excellence du Canada en neurophotonique développe des techniques optiques de pointe pour explorer la dynamique des cellules neuronales afin d’identifier de nouveaux biomarqueurs cellulaires de risque des grandes maladies psychiatriques telles que la schizophrénie, les troubles bipolaires et la dépression majeure récidivante.

Recherche

Pour identifier ces biomarqueurs de risque, la Chaire développe des techniques d’imagerie optique multimodales et non invasives combinées à de la microfluidique, dont la microscopie holographique numérique (MHN). La MHN permet d’enregistrer de manière interférométrique, le front d’onde diffracté par l’objet observé. La connaissance de ce front d’onde diffracté (amplitude, phase, polarisation, etc.) couplée avec la théorie de la propagation des ondes électromagnétiques de Maxwell nous permet de le propager numériquement et donc de former une image à partir de ces calculs. Durant cette propagation numérique du front d’onde, les effets complexes de lentilles optiques peuvent être simulés. Ceci ouvre la porte à la réalisation de montages expérimentaux très simplifiés, pour certains sans aucune lentille optique, qui permettent néanmoins de former des images à très haute résolution. Actuellement, le laboratoire travaille sur des projets qui visent à surpasser la limite dite de diffraction en s’appuyant sur ces approches numériques de formation des images et sur le fait que non seulement l’intensité de front d’onde diffractée est connue, mais aussi sa phase. Ces approches numériques traitant les équations de Maxwell utilisent des outils dont notamment l’optique de Fourier, les ondelettes et la parcimonie.

Site web de la chaire : https://www.labrnp.ca/

POSTES : Plusieurs postes sont actuellement disponibles (stages, maitrises, doctorats) pour des projets allant de l’optique expérimentale à l’imagerie numérique en passant par de la biophysique cellulaire (pierre.marquet@neuro.ulaval.ca)

Objectif

Utiliser les cristaux liquides pour mieux comprendre les principes de fonctionnement du tissu biologique et pour le développement d'outils d'étude et de contrôle des organismes tels que bactéries, insectes, souris, lemmings, etc.

Recherche

La Chaire de recherche du Canada en cristaux liquides et biophotonique comportementale effectue des recherches selon deux axes principaux :

1- l’étude des possibilités d'utiliser des cristaux liquides en recherche biomédicale (comme les lentilles accordables pour les micro-endoscopes, l'éclairage intelligent pour le contrôle des insectes ou les lentilles adaptables pour les applications ophtalmiques et de réalité augmentée) et

2- la valorisation de la connaissance des propriétés physiques et chimiques des cristaux liquides pour l'étude des principes de fonctionnement des tissus biologiques (à partir des membranes et de la myéline jusqu’à la motilité bactérienne).

Ces projets de recherche sont menés dans une atmosphère multidisciplinaire passionnante (collaboration étroite avec des chimistes, des biologistes et des chercheurs en médecine) et visent à faire progresser les sciences fondamentales et appliquées.

Objectif

Développer des dispositifs photoniques et des fibres optiques spéciales pour le traitement du signal et la transmission des données dans les réseaux de communication à très haut débit

Recherche

La CRC en Technologies photoniques d’avant-garde pour les communications vise à répondre aux défis actuels des réseaux de communications qui doivent augmenter l’efficacité et la flexibilité des liens de fibres optiques afin de soutenir le développement des technologies de l’information et de l’intelligence artificielle. Les travaux portent sur la conception de fibres optiques et de circuits photoniques afin d’accroitre la quantité d’information transmise à toutes les échelles, que ce soit entre  les micro-processeurs, dans les centres de données ou sur les liens à grande portée.

L’équipe  conçoit des nouvelles fibres optiques au profil microstructuré, ou alliant divers matériaux, permettant de multiplier le nombre de canaux transmis. Ces fibres sont fabriquées au COPL et testées dans nos laboratoires sur des bancs d’essai à très haut débit. Nous faisons la modélisation de circuits photoniques sur silicium pour le traitement optique de l’information par effets linéaire et non-linéaire. Les puces sont fabriquées dans les meilleures fonderies, caractérisées dans notre laboratoire et intégrées à nos systèmes de transmission. Notre recherche comporte des volets de modélisation, simulations numériques et validation expérimentale grâce à une infrastructure de première qualité. Nos projets comportent des collaborations internationales et des partenariats avec l’industrie.  Les étudiants de notre équipe sont encouragés à profiter des nombreuses opportunités de stages.

Pour en apprendre plus, consultez le Laboratoire des communications optiques.

Objectif

Élaborer des systèmes de communications optiques qui augmentent la capacité des réseaux tout en réduisant les coûts

Recherche

La CRC en systèmes de communications en appui à l’informatique en nuage vise à créer des systèmes innovants encore plus rapides, permettant de décupler leurs capacités actuelles. En créant des fibres optiques spéciales qui présentent différents modes de transmission de la lumière pour remplacer celles qui n’en transmettent qu’un seul, ses travaux permettront de répondre à la demande constante d’augmenter le débit d’information à coût réduit. Aujourd’hui, le nuage gère efficacement nos agendas, nos finances et nos renseignements personnels, en plaçant à notre portée des données de toutes sortes.

Les recherches de la CRC pourraient assurer que le nuage de demain permette une meilleure allocation des ressources – en établissant le niveau désiré de chaleur pour nos maisons ou de courant pour nos voitures électriques, et en contrôlant de façon précise toutes sortes de choses, des médicaments à la circulation automobile, en passant par la sécurité personnelle. Notre recherche améliorera l’étendue et la performance des systèmes de télécommunications qui sont les piliers de nos interactions commerciales et sociales, ainsi que des services informatiques. Nos projets comportent des collaborations internationales et des partenariats avec l’industrie. Les étudiants de notre équipe sont encouragés à profiter des nombreuses opportunités de stages.

Pour en apprendre plus, consultez le site du Laboratoire des communications optiques.

Objectifs

• Mieux comprendre l’organisation et le fonctionnement du cerveau sain et malade
• Améliorer et développer de nouvelles technologies de pointe pour la recherche en neuroscience
• Identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour le développer une nouvelle génération de traitements contre la douleur

Recherche

 La Chaire de recherche du Canada sur la douleur chronique et les troubles cérébraux associés utilise une approche multidisciplinaire afin de comprendre comment le système nerveux traite les signaux de douleur et de quelle façon celle-ci modifie le cerveau.

En effet, 1 Canadien sur 5 souffre de douleur chronique et la proportion est encore plus élevée chez les personnes âgées. Ces données sont préoccupantes, la douleur non contrôlée étant la première cause d’incapacité nuisant à la qualité de vie des Canadiens. De plus, la douleur chronique est associée à plusieurs troubles cérébraux, notamment certains déficits cognitifs, des troubles anxieux ou dépressifs et certaines toxicomanies. Malheureusement, les traitements actuels de la douleur chronique ne permettent que rarement un soulagement complet et sont souvent accompagnés d’effets secondaires invalidants. De nouvelles approches sont donc nécessaires pour s’attaquer à ce problème de santé publique.

Site web

https://ydklab.org/

Objectif

Développer des capteurs et des systèmes de communication intégrés, intelligents et à faible consommation énergétique. 

Recherche

La CRC en photonique sur silicium vise à explorer les dispositifs nanophotoniques et leur intégration à grande échelle sur une micropuce. Des réseaux de capteurs en expansion rapide contribuent au flux toujours croissant de données sur Internet, exigeant des communications à haut débit et constantes. Cette expansion taxe nos ressources énergétiques et nécessite des solutions qui augmentent la capacité tout en réduisant l'empreinte carbone.

Pour relever ce défi, la Chaire travaille à réaliser le potentiel de la photonique sur silicium en tant que catalyseur de communications ultra-haut débit à faible énergie. Ses recherches nous permettront d'allouer nos précieuses ressources optiques de manière plus dynamique et intelligente. Ses activités porteront également sur des capteurs optiques abordables pour la surveillance en temps réel de l'air et de l'eau afin que les scientifiques puissent comprendre l'impact de l'homme sur l'environnement. La recherche comporte des volets de modélisation, de simulations numériques et de validation expérimentale rendus possibles par une infrastructure de première qualité. Les projets intègrent des collaborations internationales et des partenariats avec l’industrie.  Les étudiants de l'équipe sont encouragés à profiter des nombreuses opportunités de stages.

Pour en apprendre plus, consultez le Laboratoire des communications optiques.

Objectif

Développer de nouveaux dispositifs bioélectroniques permettant d’augmenter l'intelligence et la fonctionnalité des systèmes biomédicaux tout en repoussant les limites de la miniaturisation à des niveaux sans précédent.

Recherche

La CRC en microsystèmes biomédicaux intelligents propose un programme de recherche véritablement multidisciplinaire et innovant à l'interface de l'ingénierie, des neurosciences, des technologies d’aide à la réadaptation et des sciences de la vie. Les travaux portent sur l’élaboration de nouvelles méthodes révolutionnaires inspirées des progrès récents de l'instrumentation médicale, de la science des matériaux, de l'intelligence artificielle et de l’intégration de microsystèmes 3D pour augmenter l'intelligence et la fonctionnalité des systèmes biomédicaux. La CRC vise à créer les nouvelles technologies biomédicales autonomes et minimalement invasives qui révolutionneront nos soins de santé. L’équipe veut augmenter considérablement l'intelligence des systèmes biomédicaux tout en repoussant leur miniaturisation à des niveaux sans précédent grâce aux avancées de la microélectronique et de l’encapsulation 3D, des technologies sans fil, de l ‘électronique éco énergétique et des avancées en science des matériaux. Ces nouveaux dispositifs aideront à réaliser des diagnostics plus précis et permettront de mettre en œuvre de nouvelles thérapies en boucle fermée exploitant des modes d'interaction inédits avec le corps et son environnement, à l’échèle des tissus, des microorganismes, des cellules et des molécules.

La CRC développe, entre autres, des plateformes électro-optiques innovantes permettant de capturer la dynamique cérébrale complexe chez les animaux vivants grâce à une technologie d'instrumentation miniature incorporant plusieurs modes d’instrumentation médicales, telles l'optogénétique, l'électrophysiologie, la photométrie par fibre et la spectroscopie.La CRC se concentre également sur le développement d'antennes miniatures intelligentes ainsi que sur la conception de nouveaux capteurs portables et implantables fusionnant plusieurs signaux corporels, dont plusieurs signes vitaux et les données inertielles, afin de mesurer l’état de santé des patients en continue et de façon minimalement invasive. La CRC se penche aussi sur la conception de capteurs neuromusculaires incorporant de l’intelligence artificielle embarquée pour des applications de de réadaptation intelligente. Le programme de recherche multidisciplinaire de la CRC est centré sur plusieurs collaborations universitaires, publiques et industrielles clés dans le secteur des technologies biomédicales pour créer les technologies médicales la plus ambitieuses et les plus innovantes au monde.

Pour en apprendre plus consulter le Laboratoire de recherche sur les microsystèmes biomédicaux .

Recherche

Le programme de la chaire contribuera à réinventer les fibres optiques pour permettre le transport de plusieurs modes de lumière là où les anciens types de fibres optiques ne pouvaient en transporter qu’un. Les travaux de recherche porteront sur l’étude du multiplexage par répartition spatiale avec de multiples modes dans un même cœur de fibre (ce que l’on appelle également le multiplexage modal). Les travaux menés dans le cadre du programme de la chaire permettront de répondre aux questions relatives à la nature des récepteurs associés à ces systèmes et à l’extensibilité des structures de récepteurs simples en fonction de la distance ainsi qu’aux défis que pose la combinaison du multiplexage modal au multiplexage par répartition en longueur d’onde. Les travaux de la chaire mèneront à la création d’outils pour la conception de fibres, à la mise au point de modèles d’interactions, à l’amélioration des fibres et à une meilleure compréhension du lien entre les interactions et la complexité des récepteurs.

Objectif

Former du personnel hautement qualifié en conception optique, en métrologie et en optomécanique et soutenir la recherche appliquée dans l’industrie de l'optique-photonique via l’innovation et la collaboration.

Recherche

Le succès d'un instrument optique étant en grande partie attribuable à l'utilisation de concepts optiques novateurs, la Chaire industrielle du CRSNG en conception optique s'intéresse à la modélisation, à la conception et à l'analyse de systèmes optiques. Les domaines d’application sont variés, de l’agriculture à la valorisation des matières résiduelles, en passant par le domaine minier et l’industrie spatiale. L’expertise de l’équipe et l’infrastructure de classe mondiale dont dispose la Chaire nous permettent de mener à bien des projets du design à la réalisation, en passant par la fabrication, le prototypage et la caractérisation. Nos partenaires ont pu compter jusqu'à maintenant sur plusieurs transferts de technologie et de concepteurs optiques qui leur permettent aujourd'hui d'être plus compétitifs à l'échelle mondiale.

La Chaire soutient également activement les activités de la formation au sein du seul laboratoire de recherche canadien à offrir une formation universitaire de 2e et 3e cycle en conception optique. Les étudiant(e)s des cycles supérieurs peuvent réaliser leurs études en collaboration avec nos partenaires et ainsi parfaire leurs compétences de travail dans un environnement de recherche industrielle. La participation, l'implication et l'engagement de l'industrie contribuent à créer un environnement favorable à l'innovation et au progrès.

Pour en savoir plus sur nos activités, plus consultez le site web du LRIO - Laboratoire de recherche en ingénierie optique.

Objectif

Développement de dispositifs photoniques actifs et passifs au service de différents domaines d’application dont le biomédical, l’industriel et l’environnement.

Recherche

La Chaire porte sur la génération et le traitement de rayonnement électromagnétique par le biais de dispositifs et composants opérant dans différents domaines spectraux dont principalement l’infrarouge moyen. La Chaire s'appuie sur l’utilisation de sources laser femtoseconde permettant la mise au point de composants photoniques photo-inscrits. A titre d’exemple, le développement de dispositifs comme les lasers à fibre monolithiques repose sur la mise au point de certains composants photoniques clés comme les réseaux de Bragg fibrés photo-inscrits. Les interactions laser-matière à l’échelle femtoseconde ont par ailleurs conduit au développement d'une gamme complète de nouveaux procédés industriels, permettant la découpe, le clivage ou la soudure de matériaux ou de combinaisons de matériaux, y compris les diélectriques (verre, polymères et cristaux), les semiconducteurs et les métaux. La programmation scientifique de la chaire repose donc sur deux axes principaux : I : les sources cohérentes fibrées, émettant notamment pour l'infrarouge moyen, et leurs applications; II : les procédés laser de pointe et leurs applications. Les activités de la Chaire ont pour objectif fondamental de mettre les percées scientifiques réalisées dans un cadre de recherche académique au profit de ses partenaires industriels (LMI, Laserax, Coractive, Teraxion et TLCL).

Objectif 

Mettre au point des dispositifs de fibre optique qui pourront être utilisés au cours des interventions chirurgicales au cerveau afin d’observer et d’identifier les tissus.

Recherche

Les neurochirurgiens cherchent toujours de nouvelles façons d’améliorer leurs interventions chirurgicales. Les technologies optiques mises au point dans le laboratoire de Daniel Côté leur offrent des solutions révolutionnaires: elles sont polyvalentes et abordables; elles peuvent être miniaturisées; et les nombreuses longueurs d’onde accessibles peuvent fournir différents types de renseignements selon les tissus. La mise au point de techniques optiques novatrices pour la neurochirurgie est un défi de taille. L’équipe de M. Côté s’emploie à créer de nombreux types de dispositifs à fibres optiques destinés à assurer le guidage lors des interventions chirurgicales au cerveau. Ces dispositifs aideront notamment les chirurgiens à repérer les régions du cerveau pour l’implantation d’électrodes utilisées pour la stimulation cérébrale profonde, un traitement efficace des symptômes de la maladie de Parkinson. En outre, les stratégies développées pourront être utilisées dans le traitement d’autres maladies touchant le cerveau, notamment le cancer. 

Pour en apprendre plus, consultez le DCC-Lab.