Vers une utilisation pratique des amplificateurs optiques sensibles à la phase
Les amplificateurs optiques sont essentiels aux systèmes de communication optique, car ils compensent les pertes induites par la fibre de transmission, garantissant ainsi l'intégrité du signal de l'information en cours de transmission. Comme les amplificateurs sensibles à la phase (PSA) sont cohérents, la relation de phase entre les ondes optiques en entrée joue un rôle essentiel. Les propriétés uniques des PSA les rendent supérieurs aux autres amplificateurs optiques, principalement parce qu'ils peuvent assurer une amplification exempte de bruit, une large bande passante optique et qu'ils offrent un ensemble de fonctionnalités ultra-rapides et entièrement optiques. Dans le secteur des communications, il est urgent de développer de nouvelles technologies capables de franchir la «limite non linéaire de capacité de Shannon», qui constitue un obstacle sérieux pour poursuivre l'augmentation de capacité nécessaire face à la demande croissante de bande passante. Même si les PSA devraient jouer un rôle essentiel pour atteindre cet objectif, plusieurs problèmes importants doivent être résolus avant de pouvoir les utiliser pour les télécommunications et d'autres applications. Surmonter les problèmes Les chercheurs travaillant dans le cadre du projet PSOPA, financé par l'UE, sont censés remédier à ces problèmes. Un de ces problèmes, par exemple, est le phénomène indésirable non linéaire de diffusion Brillouin stimulée qui limite la quantité de puissance optique pouvant être projetée dans une fibre optique. «Des techniques existent pour relever le seuil de cet effet, mais elles sont associées à une limitation des performances», déclare Peter Andrekson, coordinateur du projet. «Nous avons développé une approche basée sur des sections d'étirage de la fibre séparées par des isolateurs optiques, ce qui a permis de relever le seuil de plus d'un ordre de grandeur, sans réduction des performances.» Un autre problème résolu par PSOPA a été la nécessité d'une onde de pompe à grande puissance et à faible bruit pour chaque PSA d'un système de transmission. «Nous avons pour cela mis en œuvre une technique entièrement optique pour récupérer une onde de pompe de faible puissance pour le PSA en utilisant un verrouillage par injection, une technique très prometteuse pour maintenir les performances des PSA dans un système», explique M. Andrekson. PSOPA a également surmonté des problèmes d'ingénierie. «Nous avons fait des progrès pour réaliser une nouvelle plateforme compacte destinée à la mise en œuvre de PSA en utilisant des guides d'ondes non linéaires à base de nitrure de silicium», déclare M. Andrekson. «Même s'il reste encore à démontrer que ces puces assurent une amplification non linéaire, cette plateforme est prometteuse car elle peut être utilisée pour une large gamme de longueurs d'ondes opérationnelles et qu'elle peut rendre possible de nouvelles applications non liées aux télécommunications.» M. Andrekson ajoute que la combinaison du bruit extrêmement faible des PSA et des capacités d'atténuation de la non-linéarité de la fibre de transmission, découvertes au cours de ce projet, a été pour la première fois étudiée de façon expérimentale dans un système de transmission par fibre optique à longue distance. «Ces expériences ont montré une augmentation très importante de la portée de transmission, correspondant à trois fois ce qui peut être réalisé en utilisant des amplificateurs conventionnels», dit-il. Un potentiel commercial M. Andrekson remarque également que ces approches ont permis à PSOPA d'utiliser des PSA dans une démonstration de haute sensibilité dans des liaisons optiques en espace libre, qui a battu des records. «Ce résultat a été atteint très tard au cours du projet et c'est un domaine sur lequel nous poursuivons des travaux intenses», déclare M. Andrekson. «Il pourrait s'agir de l'application commerciale la plus prometteuse du projet, avec des utilisations potentielles telles qu'une communication optique à très grande distance en espace libre, nécessaire pour communiquer avec la Lune ou Mars.» Le projet est actuellement en discussion avec des entreprises et des agences spatiales, don’t l'Agence spatiale européenne (ESA).
Mots‑clés
PSOPA, PSA, communication optique, amplificateurs sensibles à la phase
