Des chercheurs du Photonics Systems Lab de l'EPFL ont mis au point un moyen de reconfigurer les filtres photoniques hyperfréquences sans avoir besoin d'un appareil externe. Cela ouvre la voie à plus compact, des filtres écologiques qui seront plus pratiques et moins chers à utiliser. Les applications potentielles incluent les systèmes de détection et de communication. Les résultats des chercheurs ont récemment été publiés dans Communication Nature .

Les photons semblent prêts à remplacer les électrons dans d'innombrables tâches, car ils se déplacent plus vite et consomment moins d'énergie. Ces minuscules particules légères ont également l'avantage supplémentaire d'être étonnamment flexibles - leur plage de fréquences est de 1, 000 à 10, 000 fois plus grand que celui des électrons. Donc, utiliser la lumière plutôt que l'électricité pour manipuler les micro-ondes vous donne une bande passante beaucoup plus large avec laquelle travailler. La photonique est particulièrement utile dans les systèmes de communication, l'Internet des objets et la formation de faisceaux, qui est une méthode de traitement du signal utilisée dans les systèmes d'antenne. Mais pour l'instant, les systèmes photoniques à micro-ondes ne peuvent toujours pas générer d'impulsions lumineuses sur des puces informatiques - un développement qui rendrait les puces plus respectueuses de l'environnement, moins cher et plus pratique à utiliser. Des chercheurs du Photonics Systems Lab de l'EPFL viennent de faire une percée majeure dans ce domaine :ils ont développé des filtres radiofréquence reconfigurables capables de produire des micro-ondes de haute qualité sans avoir besoin d'un appareil externe encombrant. En créant des interférences entre deux impulsions au sein d'un micropeigne, ils ont pu contrôler avec précision les impulsions afin de reconfigurer la radiofréquence sortante. Les résultats des chercheurs ont été récemment publiés dans Communication Nature .

Intégration d'une source lumineuse dans une puce

Un filtre photonique hyperfréquence convertit une radiofréquence entrante en un signal optique qui peut ensuite être traité par un dispositif photonique afin d'en extraire des informations. Un photorécepteur qui reconvertit le signal en radiofréquence. De retour en avril, chercheurs d'un autre laboratoire de l'EPFL, le K-Lab, réussi à générer différents types de micropeignes sur une puce de nitrure de silicium, afin de produire des signaux d'impulsions solitons de haute qualité. Il ne restait plus qu'à démontrer que les signaux impulsionnels pouvaient être utilisés pour reconfigurer les micro-ondes et que le système était tout aussi flexible, linéaire, spectralement pur et sans bruit comme le précédent, des appareils plus volumineux - exactement ce que les chercheurs du laboratoire de systèmes photoniques ont optimisé la puce pour faire.

La technologie utilisée dans ces puces, qui sont plus petits qu'une pièce de monnaie, est basé sur la façon dont la lumière interagit avec l'environnement environnant. La longueur d'onde du signal peut être modifiée soit en faisant varier la source lumineuse, soit en changeant la forme ou le matériau du canal optique qu'il traverse. "L'utilisation d'une source de lumière qui peut combiner plusieurs longueurs d'onde signifie que nous pouvons garder la structure du filtre assez simple, " explique Camille Brès, qui dirige le laboratoire de systèmes photoniques. "Si nous pouvons reconfigurer la fréquence en modifiant l'impulsion lumineuse, nous n'avons pas besoin de changer le support physique. » La principale réalisation des chercheurs a été de pouvoir remplacer les générateurs de lumière de la taille d'un ordinateur portable par des résonateurs optiques miniatures sur puce qui utilisent des impulsions laser pour générer des solitons parfaits.

Modification de la fréquence de sortie

Pour que ces filtres soient utilisés dans diverses applications, ils doivent également être capables de modifier la radiofréquence sortante. "Les filtres de courant nécessitent des formes d'impulsions programmables pour régler la fréquence de sortie et améliorer la qualité de l'onde, ce qui rend les systèmes complexes et difficiles à commercialiser, " dit Jianqi Hu, un doctorat étudiant au Photonics Systems Lab et auteur principal de l'étude. Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont généré des interférences sur puce entre deux solitons en modifiant l'angle entre eux, ils ont pu reconfigurer la fréquence du filtre. Cette percée signifie que ces systèmes peuvent être rendus entièrement portables et utilisés avec des ondes 5G et térahertz.