Des technologies optiques nouvelle génération
Interrupteur optique à 3 postions. Droits d’auteur.
L’évolution de plusieurs technologies, comme l’internet des objets et l’intelligence artificielle, exerce de plus en plus de pression sur nos réseaux de télécommunication. De nouvelles applications nécessitant des actions en temps réel voient le jour, exigeant des bandes passantes de plus en plus élevées et des temps de latence de plus en plus faibles. Rien ne se déplace plus vite que la lumière : c’est donc un réflexe naturel de se tourner vers les réseaux photoniques. Plus le signal est maintenu dans le domaine optique, plus la latence de transmission est faible, d’où l’avantage de transmettre directement la lumière, sans passer par le domaine électronique.
Toutefois, la lumière ne se manipule pas aussi facilement que les signaux électriques, les photons ne comportant pas de charge. De plus, la façon classique d’assembler des systèmes optiques requière l’alignement ultra minutieux de plusieurs composantes en série, un processus long et coûteux, qui aboutit en un système encombrant. À l’ÉTS, nous explorons différentes méthodes de conception de circuits photoniques, où des structures intégrées directement aux puces lors de la fabrication permettent d’obtenir le contrôle désiré, par exemple en jouant le rôle de commutateurs.
Image amplifiée au microscope d’un Interrupteur optique à 3 positions placé à l’entrée et à la sortie d’une guide d’onde : (a, b) dirigé à gauche; (c, d) dirigé au centre; (e, f) dirigé à droite.
Différentes manières de manipuler la lumière
L’une des méthodes que nous étudions est le couplage de microactuateurs opto-électromécaniques (MOEMS) à des puces. Le grand avantage de cette structure est qu’elle permet d’obtenir un réseau reconfigurable selon les besoins du moment. Dans ce type de réseau, non seulement les connexions peuvent être changées de façon à maximiser la bande passante entre deux usagers, mais encore la largeur des canaux peut être ajustée de manière à utiliser la bande passante disponible de la façon la plus efficace possible. Pour y arriver, des filtres sont ajoutés pour déterminer l’intervalle des fréquences passant dans chacun des canaux et même changer la fréquence centrale au besoin. Cette flexibilité s’obtient par effet thermo-optique, en changeant l’indice de réfraction avec de la chaleur.
La lumière peut elle-même être utilisée pour influencer d’autres faisceaux de lumière de par les effets d’interaction qui surviennent entre les deux sources. On y parvient en changeant l’intensité du faisceau modulant de façon non linéaire sur la puce. L’effet ainsi créé étant relativement faible, d’autres techniques d’amplification doivent intervenir. Nous explorons actuellement différents matériaux qui, une fois intégrés sur puce, amplifieraient les interactions lumineuses sans nécessiter beaucoup de puissance.
Microscanneur rotatif
Des systèmes de communication performants à faibles coûts
Notre objectif ultime est de maximiser la flexibilité des composants optiques afin d’obtenir des systèmes qui permettent d’en limiter le nombre. Nous explorons aussi différents matériaux et procédés de fabrication pour diminuer les coûts. Finalement, la consommation d’énergie fait aussi partie de nos préoccupations. En diminuant légèrement la puissance nécessaire à chacune des connexions, on obtient des gains en énergie plus qu’appréciables à l’échelle des centres de données.
