Un nouveau dispositif photonique ultra rapide
Publié par Redbran le 27/09/2016 à 12:00
Source: Jean Hamann - Université Laval
De la vitesse !

L'équipe de Sophie LaRochelle a mis au point un dispositif photonique dont la vitesse atteint des sommets inégalés



Photo: Philippe Chrétien
Le modulateur intégré sur silicium conçu par les chercheurs fait à peine 3 millimètres de largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux...). Cette minuscule puce permet des connexions de 114 Gbit/seconde entre les ordinateurs d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.).
Derrière les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) que nous consommons chaque jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...) sur nos téléphones intelligents, tablettes ou ordinateurs se cache un univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) de serveurs, d'ordinateurs et de composantes réseau d'une complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique ou en sciences de...) insoupçonnée. Pour répondre aux besoins grandissants de la société, les Netflix, Google (Google, Inc. est une société fondée le 7 septembre 1998 dans la Silicon Valley en Californie par Larry Page et Sergey Brin, auteurs du moteur de recherche Google. Depuis 2001, Eric Schmidt en est le PDG (CEO). La société compte environ 12 000...) et Facebook (Facebook est un réseau social créé par Mark Zuckerberg et destiné à rassembler des personnes proches ou inconnues. Depuis décembre 2009, il rassemblerait, selon la firme, plus de 500 millions de...) de ce monde (Le mot monde peut désigner :) doivent trouver moyen d'augmenter la capacité de leur réseau, sans toutefois refiler une facture trop salée à leurs clients. Sophie LaRochelle, professeure au Département de génie électrique et de génie informatique (Le génie informatique, ou ingénierie informatique, est une discipline qui traite de la conception, du développement et de la fabrication de systèmes informatiques, à la fois matériels et logiciels.), et ses collaborateurs pourraient bien avoir trouvé une partie de la solution à ce problème, si on en juge (Le juge peut être un professionnel du droit, désigné ou élu pour exercer son office. Il peut également être un simple citoyen appelé temporairement à rendre la justice : c'est notamment le cas...) par un article qu'ils viennent de publier dans Optics Express, une revue de l'Optical Society of America. En effet, cette équipe vient de mettre au point (Graphie) un dispositif photonique - plus précisément un modulateur intégré sur silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) - dont la capacité de transmission atteint des vitesses inégalées.

Les modulateurs servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à convertir des données en signaux, qui sont transportés sur des ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) lumineuses voyageant par fibre optique (Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques de données. Elle offre...). On en retrouve dans chacun des milliers d'ordinateurs des centres de données ou des clouds des grands joueurs de l'information. La vitesse (On distingue :) de ces modulateurs est cruciale parce qu'elle limite le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de données par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une...) que peuvent s'échanger les composantes de ces réseaux. "En théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...), la capacité d'un réseau optique peut toujours être augmentée en ajoutant des fibres optiques, mais cette avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un monument.) entraîne des coûts et une congestion ( La congestion est l'augmentation subite de la quantité de sang contenue dans les vaisseaux d'un organe ou d'une partie d'organe. La congestion d'un réseau informatique est la condition dans laquelle une...) de l'espace dans les réseaux locaux qui deviennent de véritables spaghettis. L'autre solution consiste à transporter plus d'information sur chaque fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) optique existante et c'est ce que fait notre modulateur", explique la professeure LaRochelle, qui est aussi chercheuse au Centre d'optique, photonique et laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient...) et titulaire de la Chaire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) du Canada en dispositifs photoniques d'avant-garde pour les communications.

Avec les approches habituelles, les modulateurs sur silicium permettent d'atteindre des vitesses de l'ordre de 60 Gbit/seconde dans les laboratoires et de 25 Gbit/seconde en conditions réelles d'utilisation. Sophie LaRochelle et ses collaborateurs ont repensé le design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels,...) de cette composante, en gardant à l'esprit qu'il fallait pouvoir le produire en grand volume à l'aide de procédés de microfabrication déjà utilisés pour les composantes électroniques, afin que son coût de production soit concurrentiel. Le résultat de leur travail ? Un modulateur de taille compacte, qui peut être produit à coût abordable et qui atteint des vitesses de 114 Gbit/seconde, ce qui en fait le modulateur intégré sur silicium le plus rapide sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous...).

Ce modulateur a été conçu pour relier des ordinateurs installés à courtes distances. "Toutefois, en y apportant quelques modifications, il pourrait trouver des applications dans bien d'autres domaines de la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) optique, notamment les réseaux optiques déployés sur de grandes distances et les ordinateurs ultrarapides. La même technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) pourrait être appliquée aux biocapteurs", avance Sophie LaRochelle.

L'étude publiée dans la revue Optics Express est signée par Alexandre Delisle Simard, Benoît Filion et Sophie LaRochelle, du Département de génie électrique et de génie informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...), et par David Patel et David Plant, de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) McGill. CIENA et CMC Microsystems sont les partenaires industriels de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) financé par le CRSNG et PROMPT.
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