Un groupe international de chercheurs de l’Université technique du Danemark (DTU) et de l’Université de technologie Chalmers de Göteborg, en Suède, a atteint des vitesses de transmission de données vertigineuses et est le premier au monde à transmettre plus de 1 pétabit par seconde (Pbit/s) en utilisant uniquement un seul laser et une seule puce optique.
1 pétabit correspond à 1 million de gigabits.
Dans l’expérience, les chercheurs ont réussi à transmettre 1,8 Pbit/s, ce qui correspond à deux fois le trafic Internet mondial total. Et seulement porté par la lumière d’une source optique. La source de lumière est une puce optique conçue sur mesure, qui peut utiliser la lumière d’un seul laser infrarouge pour créer un spectre arc-en-ciel de plusieurs couleurs, c’est-à-dire de nombreuses fréquences. Ainsi, la fréquence (couleur) d’un seul laser peut être multipliée en centaines de fréquences (couleurs) dans une seule puce.
Toutes les couleurs sont fixées à une distance de fréquence spécifique les unes des autres, tout comme les dents d’un peigne, c’est pourquoi on l’appelle un peigne de fréquence. Chaque couleur (ou fréquence) peut ensuite être isolée et utilisée pour imprimer des données. Les fréquences peuvent ensuite être réassemblées et envoyées sur une fibre optique, transmettant ainsi des données. Même un énorme volume de données, comme l’ont découvert les chercheurs.
Un seul laser peut en remplacer des milliers
La démonstration expérimentale a montré qu’une seule puce pouvait facilement transporter 1,8 Pbit / s, ce qui, avec un équipement commercial de pointe contemporain, nécessiterait autrement plus de 1 000 lasers.
Victor Torres Company, professeur à l’Université de technologie de Chalmers, est à la tête du groupe de recherche qui a développé et fabriqué la puce.
« La particularité de cette puce est qu’elle produit un peigne de fréquence avec des caractéristiques idéales pour les communications par fibre optique. Elle a une puissance optique élevée et couvre une large bande passante dans la région spectrale, ce qui est intéressant pour les communications optiques avancées », déclare Victor Torres Company. .
Chose intéressante, la puce n’a pas été optimisée pour cette application particulière.
« En fait, certains des paramètres caractéristiques ont été obtenus par coïncidence et non par conception », explique Victor Torres Company. « Cependant, grâce aux efforts de mon équipe, nous sommes maintenant capables de rétroconcevoir le processus et d’obtenir des micropeignes à haute reproductibilité pour des applications cibles dans les télécommunications. »
Énorme potentiel de mise à l’échelle
De plus, les chercheurs ont créé un modèle informatique pour examiner théoriquement le potentiel fondamental de transmission de données avec une seule puce identique à celle utilisée dans l’expérience. Les calculs ont montré un énorme potentiel de mise à l’échelle de la solution.
Le professeur Leif Katsuo Oxenløwe, directeur du Centre d’excellence pour la photonique sur silicium pour les communications optiques (SPOC) au DTU, déclare :
« Nos calculs montrent qu’avec la seule puce fabriquée par l’Université de technologie de Chalmers et un seul laser, nous pourrons transmettre jusqu’à 100 Pbit/s. La raison en est que notre solution est évolutive, à la fois en termes de créer de nombreuses fréquences et en termes de division du peigne de fréquences en plusieurs copies spatiales, puis de les amplifier optiquement et de les utiliser comme sources parallèles avec lesquelles nous pouvons transmettre des données.Bien que les copies en peigne doivent être amplifiées, nous ne perdons pas les qualités du comb, que nous utilisons pour une transmission de données spectralement efficace. »
C’est ainsi que vous emballez la lumière avec des données
L’emballage de la lumière avec des données est connu sous le nom de modulation. Ici, les propriétés ondulatoires de la lumière sont utilisées telles que :
En modifiant ces propriétés, vous créez des signaux. Les signaux peuvent être traduits en un ou en zéro et donc utilisés comme signaux de données.
Réduit la consommation d’énergie Internet
La solution des chercheurs est de bon augure pour la future consommation d’énergie d’Internet.
« En d’autres termes, notre solution offre la possibilité de remplacer des centaines de milliers de lasers situés dans les hubs Internet et les centres de données, qui consomment tous de l’énergie et génèrent de la chaleur. Nous avons l’opportunité de contribuer à la réalisation d’un Internet qui laisse un climat plus petit empreinte », déclare Leif Katsuo Oxenløwe.
Même si les chercheurs ont franchi la barrière du pétabit pour une seule source laser et une seule puce dans leur démonstration, il reste encore du travail de développement à faire avant que la solution puisse être mise en œuvre dans nos systèmes de communication actuels, selon Leif Katsuo Oxenløwe.
« Partout dans le monde, des travaux sont en cours pour intégrer la source laser dans la puce optique, et nous y travaillons également. Plus nous pourrons intégrer de composants dans la puce, plus l’ensemble de l’émetteur sera efficace, c’est-à-dire , laser, puce de création de peigne, modulateurs de données et tout élément amplificateur. Ce sera un émetteur optique extrêmement efficace de signaux de données », déclare Leif Katsuo Oxenløwe.
La recherche est publiée dans Photonique de la nature.
AA Jørgensen et al, transmission de données en pétabits par seconde à l’aide d’une source de résonateur annulaire à micropeigne à l’échelle de la puce, Photonique de la nature (2022). DOI : 10.1038/s41566-022-01082-z