Les ondes optiques se propageant dans l’air ou dans la fibre multimode peuvent être structurées ou décomposées à l’aide de modes spatiaux orthogonaux, avec des applications étendues en imagerie, en communication et en énergie dirigée. Pourtant, les systèmes qui effectuent ces manipulations de front d’onde sont encombrants et volumineux, limitant leur utilisation aux applications haut de gamme.
Le développement d’un (dé-)multiplexeur de mode spatial de lanterne photonique à micro-échelle autonome utilisant la nano-impression 3D, comme l’a révélé une étude récente, marque une avancée significative dans la technologie photonique. Ce multiplexeur spatial, caractérisé par sa compacité, son encombrement minimal et sa capacité à imprimer et à adhérer directement sur des circuits photoniques, des fibres optiques et des éléments optoélectroniques tels que des lasers et des photodétecteurs, ouvre de nouvelles opportunités en matière d’intégration de systèmes et d’adoption de la technologie à l’avenir. -des systèmes de communication de grande capacité et des modalités d’imagerie exigeantes.
Le travail est publié dans la revue Lumière : science et applications.
L’étude du doctorat. L’étudiant candidat Yoav Dana, supervisé par le professeur Dan Marom et son équipe de l’Institut de physique appliquée de l’Université hébraïque de Jérusalem, en partenariat avec des scientifiques de Nokia Bell Labs, a abouti au développement et à la démonstration d’un mode spatial de lanterne photonique à micro-échelle autonome. (dé-)multiplexeur. La petite lanterne photonique a été fabriquée par une technique de nano-impression 3D utilisant une écriture laser directe, appliquée directement sur une pointe de fibre optique.
Les dispositifs à lanterne photonique convertissent entre des ondes optiques contenant une superposition de modes ou des fronts d’onde déformés et un ensemble de signaux optiques monomodes séparés. La technologie se présente comme un concurrent prometteur pour permettre le multiplexage par répartition spatiale (SDM) dans les futurs réseaux de communication optiques à haute capacité, ainsi que dans l’imagerie et d’autres applications nécessitant la manipulation spatiale des ondes optiques.
En exploitant les capacités de la nano-impression 3D et en employant des guides d’ondes à contraste élevé, les chercheurs ont développé un dispositif compact et polyvalent qui peut être imprimé sur presque n’importe quelle plate-forme solide avec une précision fine et une haute fidélité, permettant son intégration transparente dans une variété de technologies. contextes. Le dispositif à l’échelle d’environ 100 micromètres contraste fortement avec les lanternes photoniques traditionnelles basées sur des guides d’ondes faiblement guidants d’une longueur de quelques millimètres à centimètres, ce qui rend l’intégration avec des systèmes photoniques à micro-échelle très difficile.
« Le développement de ce (dé-)multiplexeur de mode spatial à lanterne photonique à micro-échelle autonome représente une avancée significative dans notre capacité à activer et à adopter le multiplexage spatial pour divers systèmes et applications optiques », a déclaré le professeur Dan Marom. « Cette percée rend la technologie de multiplexage spatial beaucoup plus accessible et propice à l’intégration, ouvrant de nouvelles possibilités pour les applications de communication optique et d’imagerie, pour n’en nommer que quelques-unes. »
Les chercheurs ont présenté la conception du dispositif à l’aide d’algorithmes génétiques, la fabrication sur une pointe de fibre et la caractérisation d’une lanterne photonique à mélange à six modes, d’une longueur de 375 µm, capable de convertir entre six entrées monomodes en un seul guide d’ondes à six modes. Malgré sa taille compacte, le dispositif présente une faible perte d’insertion (-2,6 dB), une faible sensibilité aux longueurs d’onde et de faibles pertes de polarisation et dépendantes du mode (-0,2 dB et -4,4 dB respectivement).
Plus d’information:
Yoav Dana et al, (Dé-)multiplexeur en mode spatial de lanterne photonique à micro-échelle autonome fabriqué à l’aide de nano-impression 3D, Lumière : science et applications (2024). DOI : 10.1038/s41377-024-01466-6