La miniaturisation croissante des systèmes technologiques pose un défi de taille : comment maintenir une puissance de signal adéquate dans des dispositifs de plus en plus compacts ? Les avancées dans la photonique intégrée sur silicium offrent une solution potentielle, mais la capacité de génération de puissance reste un obstacle majeur à leur déploiement à grande échelle. Découvrez comment des chercheurs allemands ont relevé ce défi avec une innovation prometteuse.
Les systèmes modernes, qu’il s’agisse de centres de données à haut débit ou de satellites de petite taille pour l’exploration spatiale, subissent une réduction continue de leurs dimensions. Cette miniaturisation, facilitée par la photonique intégrée, a cependant considérablement diminué les capacités de génération de puissance de ces systèmes. Historiquement, les systèmes de grande puissance, tels que les lasers à fibres et les lasers à état solide, dépendent de leur volume important pour stocker l’énergie. Dans les systèmes de l’échelle des microns à millimètres, comme ceux basés sur la photonique intégrée, la capacité de stockage d’énergie optique est loin d’atteindre celle des systèmes de laboratoire, ce qui limite leur production de puissance.
Pour que les systèmes en photonique sur silicium puissent remplacer efficacement les systèmes de laboratoire encombrants, il est nécessaire que leurs lasers et amplificateurs produisent des signaux de puissance comparables
Des chercheurs en Allemagne, sous la direction du Dr. Neetesh Singh et du Prof. Franz Kärtner, ont récemment démontré l’efficacité d’un laser accordable de très haute puissance. Leur dispositif atteint près de 2 watts de puissance de sortie, grâce à un amplificateur de guide d’onde à grande surface de mode (LMA) intégré sur silicium. Cette innovation a été décrite comme ayant un impact potentiellement disruptif dans le domaine de la photonique, permettant potentiellement une mise en œuvre à grande échelle des dispositifs photoniques intégrés dans divers secteurs.
Une application potentielle de ce laser à haute puissance et accordable est son utilisation dans les petits satellites. Il pourrait, par exemple, servir à la détection et à la cartographie de molécules essentielles à la vie dans l’espace, comme le dioxyde de carbone, l’eau et l’ammoniac, au moyen de technologies telles que le LIDAR. La réduction de la taille, du poids et du coût du système par plusieurs ordres de grandeur en comparaison avec les systèmes traditionnels à fibres ou à état solide permettrait la réalisation de missions spatiales plus économiques et dotées de capacités améliorées, auparavant inaccessibles.
Les chercheurs ont mis en lumière l’importance de leur travail dans le contexte actuel des technologies de l’information et de la communication : «L’augmentation des capacités de calcul nécessite d’interconnecter de plus en plus de processeurs avec des vitesses de transmission toujours plus élevées. Pour améliorer l’efficacité énergétique, on utilise des transmissions par fibre optique avec plusieurs porteuses optiques multiplexées sur une seule fibre».
Légende illustration : Impression artistique d’une application potentielle du laser accordable de haute puissance, intégré à des satellites pour des applications spatiales telles que l’exploration planétaire.
Article : « Sub-2W tunable laser based on silicon photonics power amplifier » – DOI : 10.1038/s41377-024-01681-1
Source : CAS
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