Un amplificateur compact pourrait révolutionner la communication optique

Un amplificateur compact pourrait révolutionner la communication optique

Le nouvel amplificateur optique compact est des milliers de fois plus petit que son précurseur. Crédit : Ping Zhao, Zhichao Ye et Yen Strandqvist/Université de technologie de Chalmers

Des chercheurs de l’Université de technologie Chalmers, en Suède, présentent un amplificateur optique unique qui devrait révolutionner à la fois la communication spatiale et la communication par fibre. Le nouvel amplificateur offre des performances élevées, est suffisamment compact pour s’intégrer dans une puce de quelques millimètres seulement et, surtout, ne génère pas de bruit excessif.

« Cela pourrait être comparé au passage d’un ancien Internet commuté à un haut débit moderne, avec une vitesse et une qualité élevées », explique le professeur Peter Andrekson, chef du laboratoire de photonique du département de microtechnologie et de nanoscience de Chalmers.

La communication optique permet d’envoyer des informations sur de très longues distances. La technologie est utile dans une gamme d’applications, telles que les communications spatiales et les câbles à fibres optiques pour le trafic Internet.

Avec une communication basée sur la lumière, plutôt que sur les ondes radio, nous pourrions, par exemple, envoyer rapidement des images haute résolution depuis Mars. Les informations, portées par des faisceaux laser, pourraient être envoyées à grande vitesse d’un émetteur sur la planète à un récepteur sur Terre ou sur la Lune. La communication optique nous permet également d’utiliser Internet dans le monde entier, que le signal soit transféré dans des câbles à fibres optiques sous le fond marin ou transmis sans fil.

Parce que la lumière, transportant l’information entre deux points distants, perd de la puissance en cours de route, un grand nombre d’amplificateurs optiques sont nécessaires. Sans amplificateurs, jusqu’à 99 % du signal d’un câble à fibre optique disparaîtrait dans un rayon de 100 kilomètres.

Une lutte constante contre le bruit excessif

Un problème bien connu dans la communication optique, cependant, est que ces amplificateurs ajoutent un bruit excessif qui altère considérablement la qualité du signal que vous souhaitez envoyer ou recevoir. Aujourd’hui, les chercheurs de Chalmers présentent une solution extrêmement prometteuse à un obstacle qui existe depuis des décennies.

« Nous avons développé le premier amplificateur optique au monde qui améliore considérablement la portée, la sensibilité et les performances de la communication optique, qui ne génère pas de bruit excessif, et qui est également suffisamment compact pour être utile dans la pratique », déclare Ping Zhao, postdoctorant au Photonics Laboratoire de Chalmers et l’un des principaux auteurs de l’article scientifique, maintenant publié dans Avancées scientifiques.

L’amplification de la lumière dans le projet est basée sur un principe connu sous le nom d’effet Kerr, qui jusqu’à présent est la seule approche connue qui amplifie la lumière sans provoquer un excès de bruit significatif. Le principe a déjà été démontré, mais jamais dans un format aussi compact, les versions précédentes étaient trop volumineuses pour être utiles.

Minuscule, silencieux et avec des performances élevées

De plus, les nouveaux amplificateurs offrent un niveau de performance suffisamment élevé pour qu’ils puissent être placés avec plus de parcimonie, ce qui en fait une option plus rentable. Ils fonctionnent également en mode onde continue (CW) plutôt qu’en mode pulsé uniquement.

« Ce que nous démontrons ici représente la première opération CW avec un bruit extrêmement faible dans une puce intégrée compacte. Cela offre une opportunité réaliste pour une utilisation pratique dans une variété d’applications. Comme il est possible d’intégrer l’amplificateur dans de très petits modules, vous pouvez obtenir des solutions moins chères avec de bien meilleures performances, ce qui les rend très intéressantes à long terme pour les acteurs commerciaux », déclare Peter Andrekson, responsable de la recherche.

Les nouveaux résultats ouvrent également la porte à de toutes nouvelles applications technologiques et scientifiques, explique Peter Andrekson.

« Cet amplificateur montre des performances sans précédent. Nous considérons qu’il s’agit d’une étape importante vers une utilisation pratique, non seulement dans la communication, mais dans des domaines tels que les ordinateurs quantiques, divers systèmes de capteurs et en métrologie lors de la réalisation de mesures atmosphériques à partir de satellites pour la surveillance de la Terre. »

L’article scientifique « Overcoming the quantum limit of Optical amplification in monolithic waveguides » a été publié dans Avancées scientifiques.


Transmission par fibre optique de 4000 km rendue possible par des amplificateurs optiques ultra-faible bruit


Plus d’information:
Zhichao Ye et al, Surmonter la limite quantique de l’amplification optique dans les guides d’ondes monolithiques, Avancées scientifiques (2021). DOI : 10.1126 / sciadv.abi8150

Fourni par l’Université de technologie Chalmers

Citation: Un amplificateur compact pourrait révolutionner la communication optique (2021, 21 septembre) récupéré le 21 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-compact-amplifier-revolutionise-optical.html

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