Amplificateur optique compact révolutionnaire : communications spatiales et fibre sans bruit

Des chercheurs de l'Université de Technologie Chalmers ont développé un amplificateur optique qui, selon eux, révolutionnera à la fois les communications spatiales et par fibre. Le nouvel amplificateur offre une haute performance, est assez compact pour s'intégrer dans une puce de quelques millimètres de taille, et crucialement, ne génère pas de bruit excédentaire.

Communication optique : longues distances, haute résolution

La communication optique rend possible l'envoi d'information sur de très longues distances. La technologie est utile dans une gamme d'applications, comme la communication spatiale et dans les câbles à fibres optiques pour le trafic internet.

Avec une communication basée sur la lumière, plutôt que les ondes radio, nous pourrions, par exemple, envoyer rapidement des images haute résolution depuis Mars. L'information, portée par des faisceaux laser, pourrait être envoyée à haute vitesse d'un émetteur sur la planète vers un récepteur sur Terre ou sur la Lune. La communication optique nous permet aussi d'utiliser internet dans le monde — que le signal soit transféré dans des câbles à fibres optiques sous les fonds marins ou transmis sans fil.

Problème : amplificateurs ajoutent du bruit

Parce que la lumière — portant l'information entre deux points distants — perd de la puissance en chemin, un grand nombre d'amplificateurs optiques sont nécessaires. Sans amplificateurs, jusqu'à 99 pourcent du signal dans un câble à fibre optique disparaîtrait dans les 100 kilomètres.

Un problème bien connu dans la communication optique, cependant, est que ces amplificateurs ajoutent un bruit excédentaire qui altère significativement la qualité du signal qu'on veut envoyer ou recevoir. L'amplification de lumière dans le projet Chalmers est basée sur un principe connu sous le nom d'effet Kerr, qui est jusqu'à présent la seule approche connue qui amplifie la lumière sans causer de bruit excédentaire significatif. Le principe a été démontré avant, mais jamais dans un format aussi compact — les versions précédentes étaient trop volumineuses pour être utiles. Le nouvel amplificateur tient dans une petite puce de quelques millimètres de taille, comparé aux amplificateurs précédents qui étaient plusieurs milliers de fois plus grands.

Avantages : fonctionnement onde continue, rentabilité, applications quantiques

De plus, les nouveaux amplificateurs offrent un niveau de performance assez haut pour qu'ils puissent être placés plus parcimonieusement, les rendant une option plus rentable. Ils fonctionnent aussi en mode onde continue (CW) plutôt qu'en mode pulsé seulement.

« Ce que nous démontrons ici représente la première opération CW avec un bruit extrêmement bas dans une puce intégrée compacte. Cela fournit une opportunité réaliste pour usage pratique dans une variété d'applications. Puisqu'il est possible d'intégrer l'amplificateur dans des modules très petits, vous pouvez obtenir des solutions moins chères avec une bien meilleure performance, rendant cela très intéressant pour les acteurs commerciaux sur le long terme », a dit le Professeur Peter Andrekson. « Cela peut avoir beaucoup d'usages pratiques, pas seulement en communication, mais dans des domaines incluant ordinateurs quantiques, divers systèmes de capteurs, et en métrologie lors de mesures atmosphériques depuis satellites pour la surveillance de la Terre. »