Les satellites optiques : la réponse à la saturation des infrastructures au sol

La transmission de données à haute vitesse constitue un enjeu majeur pour les communications spatiales. Les systèmes satellitaires optiques se présentent comme une solution innovante pour désengorger les réseaux terrestres. Une équipe de chercheurs allemands a récemment réalisé un progrès dans ce domaine, élargissant les possibilités pour les communications spatiales du futur.

Des scientifiques du Laser Zentrum Hannover (LZH) ont conçu un amplificateur laser à fibre hautement efficace destiné aux systèmes de communication satellitaire optique. Cette innovation démontre le potentiel d’une transmission de données plus rapide sur de longues distances.

L’Agence spatiale européenne (ESA) développe actuellement un système satellitaire purement optique visant à réduire la charge des réseaux de fibres optiques terrestres dans la transmission des flux de données. Les chercheurs du LZH ont créé un prototype d’amplificateur laser à fibre pour un tel système satellitaire, fonctionnant dans la gamme de longueurs d’onde de 1 μm, démontrant ainsi la faisabilité fondamentale de cette technologie.

Une efficacité remarquable pour des transmissions à haut débit

L’amplificateur à fibre hautement efficace (High Efficiency Laser Amplifier – HELA) développé par l’équipe du LZH présente une puissance optique totale de 100 watts. Cette performance permet une communication utilisant le multiplexage par répartition en longueur d’onde (WDM). Le système amplifie simultanément dix longueurs d’onde étroitement espacées dans une seule fibre, prenant ainsi en charge dix canaux de données distincts et augmentant le taux de transmission du système.

Les composants individuels de la fibre, notamment le coupleur de lumière de pompe, le dénudeur de mode de gaine et l’embout, ont également été développés et fabriqués au LZH. Les chercheurs ont atteint une efficacité globale d’environ 30% pour le système d’amplification utilisant la technologie à fibre, marquant une amélioration significative par rapport aux systèmes d’amplification traditionnels fonctionnant dans la gamme de longueurs d’onde télécom classique de 1,5 µm.

Vers une indépendance accrue des infrastructures terrestres

À travers le projet HydRON (High-throughput Optical Network), l’ESA vise à créer un réseau satellitaire optique parfaitement intégré aux réseaux de fibres terrestres, offrant des taux de transmission de données allant jusqu’à un térabit par seconde. Ce système satellitaire cherche à renforcer l’indépendance vis-à-vis des infrastructures terrestres, permettant aux stations terrestres optiques de faciliter la communication dans les zones reculées où les réseaux de fibres ne sont pas envisageables.

De plus, un réseau spatial optique pourrait prendre en charge les responsabilités de communication de données si les infrastructures terrestres, telles que les câbles sous-marins, sont endommagées ou défaillantes. Le projet «Amplificateur optique à efficacité énergétique améliorée» a été financé par l’ESA.

Le Laser Zentrum Hannover

Le Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) se positionne comme un institut de recherche indépendant et à but non lucratif, dédié à la promotion désintéressée de la recherche appliquée dans le domaine de la photonique et de la technologie laser. Fondé en 1986, le LZH compte aujourd’hui près de 200 employés.

L’institut propose des solutions aux défis actuels et futurs grâce à sa photonique intelligente. Tout au long de la chaîne de processus, scientifiques et ingénieurs travaillent de manière interdisciplinaire : du développement de composants pour des systèmes laser spécifiques ou des technologies quantiques, aux développements de processus pour une large variété d’applications laser, par exemple pour la technologie médicale et agricole ou la construction légère dans le secteur automobile.

À ce jour, 19 spin-offs réussies sont issues du LZH, créant ainsi un transfert solide entre la science fondamentale, la recherche orientée vers les applications et l’industrie. Le LZH utilise ainsi la lumière pour l’innovation, contribuant de manière significative à l’avancement des technologies photoniques et laser.

Légende illustration : Les scientifiques du LZH ont développé un amplificateur laser à base de fibres très efficace pour les futurs systèmes de satellites dans la gamme de longueurs d’onde 1 μm (Photo : LZH)

Source : LZH