13 juin 2017

De nouvelles fibres optiques pour des communications ultrarapides


Fig. 1a. Image : Sophie LaRochelle

Se préoccupant de l'incapacité des fibres optiques actuelles à suffire à la demande exponentielle en stockage, transmission et traitement de données, des chercheurs du Centre d'optique, photonique et laser (COPL) se sont mobilisés pour concevoir des fibres optiques qui permettront de décupler l'information transmise en multipliant le nombre de cœurs ainsi que le nombre de canaux transportés par chacun d'entre eux.

La fibre optique employée actuellement dans les systèmes de communications ne possède qu'un cœur dans lequel l'information est transmise avec une répartition d'énergie bien définie. En introduisant plus de diversité au profil de la fibre optique, celle-ci pourrait utiliser une nouvelle dimension jusqu'ici peu exploitée de la lumière, soit la distribution spatiale de l'intensité. Toutefois, il demeure difficile de réaliser ce type de communications sans que les informations ne se mélangent lors de la propagation.

Le centre universitaire canadien doté des installations permettant la fabrication de fibres optiques, le COPL, combiné à l'expertise en fibres optiques, matériaux et communications des professeurs Sophie LaRochelle, Younès Messaddeq et Leslie Rusch, est en fait l'infrastructure de recherche multidisciplinaire par excellence pour aborder ces problématiques de recherche.

Dans un premier temps, la professeure LaRochelle et son étudiant au doctorant, Cang Jin, ont conçu une fibre optique à plusieurs cœurs qui a été ensuite fabriquée par l'équipe du professeur Messaddeq (Fig. 1a). Le design innovateur de cette fibre optique a permis de faire la démonstration d'un amplificateur à fibre optique multicœur et multimode. Cette première mondiale a été réalisée avec la collaboration du prestigieux laboratoire Bell Labs au New Jersey. Les travaux ont suscité beaucoup d'intérêt et l'équipe a d'ailleurs été invitée à les présenter à la très sélecte conférence European Conférence on Optical Communications (ECOC'2016) à l'automne 2016, à Dusseldorf en Allemagne.

Tout récemment, le chercheur postdoctoral Lixian Wang et la professeure LaRochelle ont proposé une nouvelle fibre optique permettant d'augmenter la diversité spatiale jusqu'à six canaux transmis simultanément sur la même longueur d'onde sans complexité additionnelle. Constituée d'un cœur en anneau de forme elliptique, la fibre optique a également été fabriquée par l'équipe du Professeur Messaddeq. Cette nouvelle fibre a été testée au COPL dans un banc d'essai à haut débit grâce à l'expertise de la professeure Leslie Rusch pour les transmissions cohérentes. Le résumé de ces résultats a été présenté à la conférence Optical Fiber Communications Conference (OFC'2017). Un article vient de paraître dans la revue Optics Express. Il s'agit de la première démonstration de multiplexage spatial sur six canaux sans aucun couplage ni interférence sur une longueur de fibre optique de 1 km. Les applications visées pour cette technologie sont les interconnexions de courte portée présentes dans les centres de données.

À terme, l'équipe de chercheurs du COPL souhaiterait réaliser de fibres optiques à dix cœurs supportant la transmission de 10 modes et permettant ainsi d'augmenter par un facteur 100 l'information transmise.