Des chercheurs suisses en collaboration avec des partenaires européens, ont démontré que les lasers de communication optique sont capables de transmettre plusieurs dizaines de térabits par seconde, malgré une quantité importante de turbulences atmosphériques perturbatrices.
Les tests, effectués entre le sommet de la montagne, Jungfraujoch, et la ville de Berne en Suisse, suggèrent que les coûteux câbles sous-marins pourraient bientôt devenir obsolètes.
La Toile mondiale pourrait se passer de câbles sous-marins
Actuellement, l’internet repose sur un réseau dense de câbles à fibres optiques, chacun transportant jusqu’à plus de 100 térabits de données par seconde entre les nœuds du réseau. Les connexions intercontinentales sont assurées par des réseaux sous-marins, une solution extrêmement coûteuse. Selon la société de conseil spécialisée, TeleGeography, il existe actuellement 530 câbles sous-marins actifs, un chiffre en constante augmentation.
Cependant, ces coûts pourraient bientôt être considérablement réduits. Dans le cadre d’un projet européen Horizon 2020, les chercheurs de l’ETH Zurich et leurs partenaires de l’industrie spatiale ont démontré une transmission de données optiques terabit à travers l’air. Cela ouvrirait la voie à des connexions dorsales beaucoup plus rapides et moins coûteuses via des constellations de satellites proches de la Terre.
La liaison optique satellite face aux conditions difficiles de la Suisse
Pour parvenir à ce résultat, les partenaires du projet ont réussi un test crucial de communication optique satellite entre le sommet alpin de Jungfraujoch et la ville suisse de Berne. Bien que le système laser n’ait pas été directement testé avec un satellite en orbite, ils ont réussi à transmettre des données à haut débit sur une distance en espace libre de 53 km.
« Pour la transmission de données optiques, notre itinéraire d’essai entre la station de recherche de haute altitude sur le Jungfraujoch et l’Observatoire de Zimmerwald à l’Université de Berne est beaucoup plus difficile que entre un satellite et une station au sol, » explique Yannik Horst, l’auteur principal de l’étude.
Internet par satellite : un défi technologique à relever
Les connexions Internet par satellite existent depuis un certain temps. Le meilleur exemple aujourd’hui est Starlink d’Elon Musk, un réseau de plus de 2 000 satellites en orbite proche de la Terre qui fournit un accès Internet à presque tous les coins du monde.
Cependant, la transmission de données entre les satellites et les stations au sol utilise des technologies radio, nettement moins performantes.
Les systèmes optiques laser, en revanche, opèrent dans la gamme proche de l’infrarouge avec des longueurs d’onde de quelques micromètres, soit environ 10 000 fois plus courtes. Ils peuvent donc transporter plus d’informations par unité de temps.
Pour empêcher ces erreurs, le partenaire du projet basé à Paris, l’ONERA, a déployé une puce à système micro-électromécanique (MEMS) avec une matrice de 97 petits miroirs ajustables. Les déformations des miroirs corrigent le déphasage du faisceau sur sa surface d’intersection selon le gradient actuellement mesuré 1500 fois par seconde, améliorant finalement les signaux d’un facteur d’environ 500.
Un exploit technique prometteur pour l’avenir
Les résultats de l’expérience, présentés pour la première fois lors de la Conférence européenne sur la communication optique (ECOC) à Bâle, font sensation dans le monde entier. Leuthold déclare : « Notre système représente une percée. Jusqu’à présent, seules deux options étaient possibles : connecter soit de grandes distances avec des bandes passantes de quelques gigabits, soit des distances courtes de quelques mètres avec de grandes bandes passantes à l’aide de lasers en espace libre. »
Cependant, la performance de 1 térabit par seconde a été atteinte avec une seule longueur d’onde. Dans les applications pratiques futures, le système pourra être facilement porté à 40 canaux, et donc à 40 térabits par seconde, en utilisant des technologies standard.
Pour aller plus loin
Cette avancée scientifique et technologique marque une étape importante dans la communication de données optiques. Les coûts prohibitifs des câbles sous-marins pourraient bientôt être de l’histoire ancienne, grâce à l’utilisation de lasers dans la transmission de données. Cependant, la mise en œuvre pratique de ces découvertes dépendra de l’industrie et de sa capacité à adapter ces concepts à un produit commercialisable.
Les points à retenir
Qu’est-ce que la communication de données optiques ?
Comment fonctionne la transmission de données par laser ?
Qu’est-ce qui rend les lasers plus efficaces pour la transmission de données ?
Pourquoi la transmission de données par laser est-elle importante pour l’avenir de l’Internet ?
Comment les chercheurs ont-ils testé cette technologie?
Quels sont les défis liés à la transmission de données par laser ?
Contenu adapté de l’article de Daniel Meierhans
Yannik Horst, Bertold Ian Bitachon, Laurenz Kulmer, Jannik Brun, Tobias Blatter, Jean-Marc Conan, Aurélie Montmerle-Bonnefois, Joseph Montri, Béatrice Sorrente, Caroline B. Lim, Nicolas Védrenne, Daniel Matter, Loann Pommarel, Benedikt Baeuerle et Juerg Leuthold. Tbit/s line-rate satellite feeder links enabled by coherent modulation and full-adaptive optics. Lumière : Science & Applications (2023) 12 DOI : external pagehttps://doi.org/10.1038/s41377-023-01201-7call_made
