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Photo du dispositif expérimental permettant simultanément le routage de signaux et la suppression complète de réflexions des signaux: une enceinte métallique comprenant des structures de diffusion de formes irrégulières, et deux métasurfaces programmables. Par exemple, la métasurface peut être configurée de telle façon que des signaux peuvent être injectés par les ports 1 et 2 sans aucun réflection et sortir par les autres ports selon la fonction de routage voulue.
© Philipp del Hougne
Lorsque l'on injecte un signal dans un routeur - l'équipement chargé de distribuer les signaux dans un réseau radio-fréquence ou nanophotonique - une part importante du signal est réfléchie, créant des échos qui mettent en danger le bon fonctionnement du réseau. Aujourd'hui, ce problème est résolu en utilisant des composants onéreux, tels que des isolateurs. Une équipe de l'Institut d'électronique et des technologies du numérique (IETR, CNRS/CentraleSupélec/INSA Rennes/Université de Rennes 1/Nantes Université) menée par Philipp del Hougne, en collaboration avec l'université de Yale (Etats-Unis), a montré qu'il était possible de router des signaux en éliminant toutes les réflexions, sans recourir à des isolateurs. Ces résultats sont publiés dans Science Advances.
Le nouveau dispositif de routage est constitué d'une cavité métallique contenant des structures de formes irrégulières. Quand on y injecte des signaux, les ondes commencent par rebondir de manière chaotique. Mais les chercheurs ont introduit dans cette enceinte une métasurface programmable: une surface comprenant 304 structures (des résonateurs) que l'on peut faire basculer individuellement entre deux états par une commande électronique.
À l'aide de ce dispositif, et en s'appuyant sur une théorie rigoureuse des modes de diffusion sans réflexion, l'équipe a montré que l'on pouvait assurer le routage des signaux tout en supprimant totalement les réflexions par un mécanisme complexe d'interférences destructives dues aux multiples diffusion à l'intérieur de la cavité. Ce système, doté d'un grand nombre de degrés de liberté, peut être reprogrammé pour des fréquences d'opération ou des fonctionnalités de routage différentes.
Ces résultats probants permettent d'envisager de futurs routeurs éliminant toutes réflexions plus efficacement que les solutions actuelles, et à moindre coût. Un projet de prématuration financé par le CNRS, porté par Philipp del Hougne, a été lancé.
Références
Reflectionless programmable signal routers.
Jérôme Sol, Ali Alhulaymi, A. Douglas Stone, Philipp del Hougne.
Science Advances, Vol 9, Issue 4, 25 Jan 2023.
https://doi.org/10.1126/sciadv.adf0323
Article disponible sur les bases d'archives ouvertes HAL et Arxiv