Des réseaux de fibres optiques rapides comme l'éclair
Publié par Redbran le 14/12/2018 à 14:00
Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS
Des chercheurs financés par l'UE ont présenté une nouvelle technologie de commutation optique pouvant être utilisée à partir des centres de données pour accéder à des réseaux. Cette nouvelle solution ouvre la voie à des réseaux de fibres optiques extrêmement flexibles, évolutifs et faciles à gérer, capables de répondre aux exigences ambitieuses de la connectivité Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World Wide Web, en utilisant le protocole de communication IP...) du futur.

Les technologies gourmandes en 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.) telles que les services de vidéo à la demande (La vidéo à la demande (VàD) ou vidéo sur demande (VsD), plus souvent abrégée en VoD (de l’anglais Video on Demand) est une technique de diffusion de...), les jeux multijoueurs en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel, les applications de stockage dans le cloud et sur serveur, ainsi que les imminentes applications de réalité virtuelle (La réalité virtuelle est une simulation informatique interactive immersive, visuelle, sonore et/ou haptique, d’environnements réels ou imaginaires.) et augmentée, alimentent la demande pour des débits de données élevés et des temps de réponse rapides. Pour faire face à la croissance continue du trafic de données, les technologies de commutation des données nécessitent une plus grande capacité de commutation et des besoins plus élevés d'interconnexions à large bande.

Les chercheurs travaillant sur le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration...) SwIFT se sont attaqués à ce défi avec enthousiasme. Ils ont dévoilé ce qui constitue une première mondiale: un nouveau mécanisme de commutation dans une puce photonique entraîné par de minuscules gouttelettes, susceptible de bousculer l'avenir des communications de données et des télécommunications.

Combiner photonique et microfluidique

SwIFT s'est appuyé sur une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) en plein développement, la photonique sur silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.), qui s'est récemment révélée être une plateforme intéressante pour les commutateurs optiques. La lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) y est étroitement confinée dans les guides d'ondes en silicium en raison de l'indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La notion d'indice a d'abord été introduite empiriquement comme...) élevé. "Ce confinement étroit permet la création de circuits optiques très compacts, à haute densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence....). Les processus à haut rendement à l'échelle de la plaquette permis par la photonique sur silicium offrent la possibilité de créer des composants de commutation compacts, sophistiqués et fiables pouvant être fabriqués à un coût relativement bas et en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...)", déclare Jan Watté, coordinateur du projet.

SwIFT a franchi une étape supplémentaire en introduisant un changement de paradigme dans le domaine des commutateurs optiques. L'essence du concept de commutateur optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.) proposé par le projet consiste à associer la photonique sur silicium à la fluidique. Le faisceau de lumière entrant dans le tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la puce photonique au silicium peut être basculé d'un guide d'onde (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.) à l'autre en fonction de la position des gouttelettes qui couvrent la structure des guides d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde transporte aussi de...) situés dans la puce. "Les différents indices de réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se produit à...) des deux liquides non miscibles que nous avons utilisés peuvent affecter de manière significative la propagation de la lumière guidée dans le composant optique intégré sous-jacent", ajoute Watté.

"Cette approche nous permet de concevoir des gouttelettes susceptibles de se trouver dans deux états de repos différents. En dépassant un certain seuil, le champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées...) appliqué permet à la gouttelette de dépasser les barrières mécaniques qui la maintiennent dans une certaine position et de migrer vers un autre micro-environnement où elle reste stable", explique Watté. Le principal avantage de la microfluidique réside dans le fait qu'en l'absence de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique, la gouttelette reste là où elle se trouve, et donc le commutateur se souvient, en quelque sorte, de la configuration. C'est exactement le concept qui sous-tend la notion de commutateur optique non volatile.

Les commutateurs optiques non volatiles contrôlés par de minuscules gouttelettes présentent un intérêt pour des applications où la commutation continue de plusieurs signaux optiques est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) aussi importante que la vitesse (On distingue :) de commutation. De tels composants permettent un fonctionnement à large bande avec une vitesse de commutation de l'ordre de quelques millisecondes. Cela peut s'avérer très utile pour la gestion des infrastructures à fibres optiques dans les réseaux d'accès où plusieurs bandes de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) d'onde doivent généralement être commutées simultanément.

L'ambition de SwIFT était de repousser les limites des technologies de la photonique et de la fluidique afin de démontrer leur impact sur un commutateur optique doté de centaines de ports.

Plus rapide, moins cher, plus petit

Les commutateurs optiques habituellement implémentés dans les réseaux de fibres optiques s'avèrent encombrants et coûteux. La technologie de commutation à 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...) récemment introduite peut permettre de réduire les coûts énergétiques liés aux télécommunications et d'automatiser les processus manuels, permettant ainsi aux opérateurs d'utiliser un logiciel (En informatique, un logiciel est un ensemble d'informations relatives à des traitements effectués automatiquement par un appareil informatique....) pour raccorder les câbles à plusieurs reprises.

"À notre connaissance, c'est la première fois qu'un commutateur optique non volatile est mis en œuvre en combinant la photonique sur silicium et la microfluidique", note Watté. Ce commutateur de télécommunication (Les télécommunications sont aujourd’hui définies comme la transmission à distance d’information avec des moyens électroniques. Ce terme est plus utilisé que le terme synonyme...) optique multiport compact et économique, destiné à la gestion distante de la fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.), devrait permettre d'augmenter considérablement la vitesse de transmission des données par fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) optique.

Pour plus d'information voir: pojet SwIFT
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