Les fibres optiques à large bande transportent des informations sur les impulsions lumineuses, à la vitesse de la lumière, par des fibres optiques. Mais la façon dont la lumière est codée à une extrémité et traitée à l'autre affecte la vitesse des données.

Ce premier dispositif nanophotonique au monde, vient de se dévoiler dans Communication Nature , code plus de données et les traite beaucoup plus rapidement que les fibres optiques conventionnelles en utilisant une forme spéciale de lumière « tordue ».

Dr Haoran Ren de l'École des sciences du RMIT, qui était co-auteur principal de l'article, a déclaré que le minuscule appareil nanophotonique qu'ils ont construit pour lire la lumière tordue est la clé manquante requise pour déverrouiller ultra-rapidement, communications à très haut débit.

« Les communications optiques d'aujourd'hui se dirigent vers un« resserrement des capacités », car elles ne parviennent pas à répondre aux exigences toujours croissantes du Big Data, " dit Ren.

"Ce que nous avons réussi à faire, c'est transmettre avec précision des données via la lumière à sa capacité la plus élevée d'une manière qui nous permettra d'augmenter massivement notre bande passante."

Communications à la pointe de la technologie par fibre optique, comme ceux utilisés dans le National Broadband Network (NBN) australien, n'utilisez qu'une fraction de la capacité réelle de la lumière en transportant des données sur le spectre de couleurs.

Les nouvelles technologies à large bande en cours de développement utilisent l'oscillation, ou forme, d'ondes lumineuses pour coder les données, augmenter la bande passante en utilisant également la lumière que nous ne pouvons pas voir.

Cette dernière technologie, à la pointe des communications optiques, transporte des données sur les ondes lumineuses qui ont été tordues en spirale pour augmenter encore leur capacité. Ceci est connu comme la lumière dans un état de moment angulaire orbital, ou OAM.

En 2016, le même groupe du Laboratoire de nanophotonique de l'intelligence artificielle (LAIN) du RMIT a publié un article de recherche perturbateur dans la revue Science décrivant comment ils avaient réussi à décoder une petite plage de cette lumière tordue sur une puce nanophotonique. Mais la technologie pour détecter une large gamme de lumière OAM pour les communications optiques n'était toujours pas viable, jusqu'à maintenant.

"Notre détecteur nano-électronique OAM miniature est conçu pour séparer différents états lumineux OAM dans un ordre continu et pour décoder les informations portées par la lumière torsadée, " dit Ren.

"Pour faire cela auparavant, il faudrait une machine de la taille d'une table, ce qui est totalement impraticable pour les télécommunications. En utilisant des nanofeuillets topologiques ultrafins mesurant une fraction de millimètre, notre invention fait mieux ce travail et s'adapte à l'extrémité d'une fibre optique."

Directeur du LAIN et Vice-chancelier adjoint chargé de la recherche, de l'innovation et de l'entrepreneuriat au RMIT, Professeur Min Gu, a déclaré que les matériaux utilisés dans l'appareil étaient compatibles avec les matériaux à base de silicium utilisés dans la plupart des technologies, facilitant la mise à l'échelle pour les applications industrielles.

"Notre détecteur nano-électronique OAM est comme un 'œil' qui peut 'voir' les informations portées par la lumière tordue et les décoder pour être comprises par l'électronique. La haute performance de cette technologie, son faible coût et sa petite taille en font une application viable pour la prochaine génération de communications optiques à large bande, " il a dit.

"Il s'adapte à l'échelle de la technologie fibre existante et pourrait être appliqué pour augmenter la bande passante, ou potentiellement la vitesse de traitement, de cette fibre par plus de 100 fois au cours des deux prochaines années. Cette évolutivité facile et l'impact massif qu'elle aura sur les télécommunications est ce qui est si excitant."

Gu a déclaré que le détecteur peut également être utilisé pour recevoir des informations quantiques envoyées via une lumière tordue, ce qui signifie qu'il pourrait avoir des applications dans toute une gamme de communications quantiques de pointe et de recherche en informatique quantique.

"Notre dispositif nano-électronique libérera le plein potentiel de la lumière torsadée pour les futures communications optiques et quantiques, " dit Gu.