L'augmentation rapide du trafic de données représente des demandes de plus en plus importantes sur la capacité des systèmes de communication. Dans un article intitulé « Amplification optique ultra-broadband utilisant des guides d'ondes intégrés non linéaires » publiés dans Natureune équipe de recherche de l'Université de technologie de Chalmers, en Suède, présente un nouvel amplificateur qui permet la transmission de 10 fois plus de données par seconde que celles des systèmes actuels de fibre optique.
Cet amplificateur, qui s'adapte à une petite puce, détient un potentiel important pour divers systèmes laser critiques, y compris ceux utilisés dans le diagnostic médical et le traitement.
L'avancement de la technologie de l'IA, la popularité croissante des services de streaming et la prolifération de nouveaux dispositifs intelligents font partie des facteurs stimulant le doublement attendu du trafic de données d'ici 2030. Cette vague augmente la demande de systèmes de communication capables de gérer de grandes quantités d'informations.
Actuellement, les systèmes de communication optique sont utilisés pour Internet, les télécommunications et d'autres services à forte intensité de données. Ces systèmes utilisent la lumière pour transmettre des informations sur de longues distances. Les données sont transmises à travers des impulsions laser qui se déplacent à grande vitesse à travers les fibres optiques, qui sont composées de volets minces de verre.
Pour s'assurer que les informations maintiennent une qualité de haute qualité et ne sont pas submergées par le bruit, les amplificateurs optiques sont essentiels. La capacité de transmission des données d'un système de communication optique est largement déterminée par la bande passante de l'amplificateur, qui fait référence à la gamme de longueurs d'onde légères qu'il peut gérer.
« Les amplificateurs actuellement utilisés dans les systèmes de communication optique ont une bande passante d'environ 30 nanomètres. Notre amplificateur, cependant, possède une bande passante de 300 nanomètres, lui permettant de transmettre 10 fois plus de données par seconde que celles des systèmes existants », explique Peter Andrekson, professeur de photoniques plus à Chalmers et auteur de l'étude.
Petit, sensible et puissant
Le nouvel amplificateur, en nitrure de silicium, dispose de plusieurs petits guides d'ondes interconnectés en forme de spirale qui orientant efficacement la lumière avec une perte minimale. En combinant ce matériau avec une conception géométrique optimisée, plusieurs avantages techniques ont été obtenus.
« L'innovation clé de cet amplificateur est sa capacité à augmenter la bande passante 10 fois tout en réduisant le bruit plus efficacement que tout autre type d'amplificateur. Cette capacité lui permet d'amplifier des signaux très faibles, tels que ceux utilisés dans la communication spatiale », explique Andrekson.
De plus, les chercheurs ont réussi à miniaturisé le système pour s'adapter à une puce à quelques centimètres de taille.
« Bien que la construction d'amplificateurs sur les petites puces ne soit pas un nouveau concept, c'est la première instance de réalisation d'une si grande bande passante », ajoute Andrekson.
Contribue à la détection antérieure des maladies
Les chercheurs ont intégré plusieurs amplificateurs sur la puce, permettant au concept d'être facilement mis à l'échelle au besoin. Étant donné que les amplificateurs optiques sont des composants cruciaux dans tous les lasers, la conception des chercheurs de Chalmers peut être utilisée pour développer des systèmes laser capables de changer rapidement les longueurs d'onde sur une large gamme. Cette innovation ouvre de nombreuses applications dans la société.
« Des ajustements mineurs à la conception permettraient également de l'amplification de la lumière visible et infrarouge.
En plus de son large potentiel d'application, l'amplificateur peut également aider à rendre les systèmes laser plus petits et plus abordables.
« Cet amplificateur offre une solution évolutive pour les lasers, leur permettant de fonctionner à différentes longueurs d'onde tout en étant plus rentable, compact et économe en énergie. Des longueurs d'onde entièrement différentes « , explique Andrekson.
D'autres informations sur le potentiel de l'amplificateur
La lumière à différentes longueurs d'onde sert diverses applications. Les chercheurs ont démontré que l'amplificateur fonctionne efficacement dans le spectre de communication optique, allant de 1 400 à 1 700 nanomètres. Avec sa large bande passante de 300 nanomètres, l'amplificateur peut potentiellement être adapté pour une utilisation à d'autres longueurs d'onde.
En modifiant la conception du guide d'onde, il est possible d'amplifier les signaux dans d'autres plages, telles que la lumière visible (400–700 nanomètres) et la lumière infrarouge (2 000 à 4 000 nanomètres). Par conséquent, à long terme, l'amplificateur pourrait être utilisé dans des champs où la lumière visible ou infrarouge est essentielle, comme le diagnostic de la maladie, les traitements, la visualisation des organes et des tissus internes et des opérations chirurgicales.
