Télécommunications: accélérer les débits grâce à la lumière

Les technologies électroniques actuellement utilisées dans l'industrie des télécommunications vont rapidement atteindre leurs limites. La solution? Associer l'optique et l'électronique et transmettre l'information par un signal lumineux. Des physiciens du CNRS(1) décrivent dans la revue Applied physics letters datée du 23 mai 2005 un procédé permettant de créer des circuits optiques opérationnels. Ils devraient permettre de répondre aux besoins toujours croissants en matière de vitesse et de débit.


Le développement des fibres optiques et des sources lasers a permis d'augmenter considérablement la capacité des réseaux de télécommunication. Remplacer l'électricité (électrons) par la lumière (photons) permet de traiter plus d'information, de façon plus rapide et d'éviter les interférences électromagnétiques. L'objectif actuel est de mélanger l'électronique et l'optique en insérant de plus en plus de dispositifs commandés par la lumière. Deux défis sont à surmonter: il faut pouvoir inscrire dans le matériau un dessin capable de guider la lumière entre les composés et créer des bifurcations et des ramifications entre les guides.

Les travaux actuels visent à améliorer les performances des guides de lumière et des composants optoélectroniques intégrés. Le coût élevé ainsi que le manque de flexibilité des matériaux inorganiques couramment employés pour fabriquer ces éléments (verre, silicium, semi-conducteurs...) ne permettent plus d'accroître les débits.On utilise donc de plus en plus les matériaux organiques polymères(2).

L'équipe menée par Kokou Dorkenoo a exploité une catégorie particulière de matériaux organiques capables de polymériser sous l'action d'un rayonnement lumineux adapté: les résines photopolymérisables. En appliquant sur ces résines un faisceau laser femtoseconde envoyant une grande quantité de photons, les chercheurs ont obtenu la polymérisation de très petits volumes de matériau (de l'ordre du micromètre cube) par absorption simultanée de deux photons. En déplaçant le faisceau lumineux, ils sont parvenus à dessiner dans le volume d'un échantillon des figures complexes comprenant des détails inférieurs à 1 micromètre. Ils ont ainsi pu créer des ramifications et des guides courbés entre différentes fibres optiques et réaliser des circuits optiques opérationnels.

(1) Institut de physique et chimie des matériaux de Strasbourg (IPCMS, CNRS – Université de Strasbourg 1)
(2) Les matériaux polymères présentent différents avantages: faible coût de mise en forme, richesse de l'ingénierie moléculaire et, plus fondamentalement, la valeur peu élevée de leur constante diélectrique alliée à des effets éléctrooptiques importants. Leur inconvénient: leur vieillissement est parfois mal contrôlé.

Légende de l'illustration:
Propagation de la lumière dans les structures inscrites dans la résine avec le procédé de photopolymérisation par absorption à deux photons. Deux fibres sont placées dans la résine et un guide optique les connectant est ensuite inscrit dans le matériau. En envoyant un signal dans la première fibre, et en mesurant la faible diffusion de la lumière qui se propage dans le système (en jaune), les chercheurs peuvent vérifier que la lumière reste confinée dans la structure.