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Transmissions optiques en espace libre : une grande avancée

L’exploitation de nouveaux dispositifs quantiques unipolaires émettant dans le moyen infrarouge permet des transferts de données avec un débit record de 30 Gbps sur plus de 30 mètres.

La communication optique en espace libre, autrement dit la communication très haut débit dans l’atmosphère entre deux utilisateurs distants qui ont recours à la lumière pour transmettre les informations, est un système très prometteur pour développer des communications ultra-rapides. Ce système de communication a la particularité de résister aux interférences électromagnétiques (IEM), perturbations provenant de sources externes qui agissent sur les circuits électriques et qui peuvent parasiter les signaux radio.

Une équipe de recherche de Comelec, Département Communication et Électronique de Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, en collaboration avec le groupe du professeur Carlo Sirtori de l’École Normale Supérieure, a récemment réalisé des progrès substantiels dans les communications FSO utilisant des dispositifs optoélectroniques quantiques unipolaires (UQO), en réussissant à créer des liaisons FSO à longue portée à l’aide d’un modulateur externe basé sur l’effet Stark associé à deux types de détecteurs UQO dans le récepteur.
Ces nouveaux dispositifs quantiques unipolaires permettent de travailler dans le domaine du moyen infrarouge (MIR), c’est-à-dire à des longueurs d’ondes plus grandes que celles habituellement utilisées en optique télécom standard. Le MIR offre des performances de transmission supérieures, notamment en présence de phénomènes atmosphériques défavorables, tels que le brouillard, les nuages et la poussière. Il assure également la furtivité du signal de communication, ce qui réduit grandement sa probabilité d’interception par un opérateur externe malveillant.

L’équipe de Télécom Paris a ainsi réalisé des transferts de données avec un débit record de 30 Gbps sur plus de 30 mètres dans le MIR. Ces débits de données sont sans précédent avec ce type de technologie, mettant en valeur leur potentiel inexploité.

Les résultats obtenus par Pierre Didier, doctorant à Comelec sous la direction de Frédéric Grillot, représentent une avancée substantielle en matière de communication très haut débit dans l’atmosphère, l’un des intérêts majeurs de cette nouvelle technologie étant de pouvoir maintenir une bonne capacité de transmission, même dans des conditions environnementales très dégradées.

« Bien qu’il reste encore de nombreux défis à relever dans les systèmes FSO, ces premiers résultats d’un système opérationnel portant la distance entre les deux lasers à cascades quantiques à 30 mètres permettent d’envisager d’incorporer ce système de transfert de données dans l’environnement télécom actuel. Pour cela, la distance entre les lasers devra être portée à des centaines de mètres puis à des kilomètres, pour envisager une transmission à très grande portée, protégée des conditions atmosphériques variables. » indiquent les auteurs.

Ces résultats viennent d’être publiés dans Advanced Photonics, une revue de très fort impact (IF > 13). Ils ont aussi été récemment sélectionnés par Optics & Photonics News qui recense dans son édition de décembre les 20-30 meilleurs résultats de l’année 2022 en optique.

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