Un train transportant des marchandises a un espace fini. La quantité de fret pouvant être transportée à bord est limitée par la taille de la cargaison et la capacité du train. De manière analogue, le temps pris par un signal optique limite la quantité de données qui peuvent être transportées. Des signaux temporellement plus courts permettent de compresser plus de données dans une durée donnée, dans une méthode appelée multiplexage temporel optique. Les chercheurs en photonique ont récemment réussi à comprimer la lumière dans le temps d'un facteur 11. Le système de compression temporelle développé permet une augmentation équivalente du nombre de bits transmis par la lumière dans un réseau de fibre optique.

En exploitant des dualités analogues dans l'espace et dans le temps, le même système permet également de comprimer le contenu en fréquence (ou longueur d'onde) de la lumière. Par exemple, lumière qui a du rouge, les couleurs jaune et bleue seront compressées spectralement pour ne posséder que de la lumière jaune. La quantité de couleur dans un signal optique limite également la quantité de données qui peuvent être transportées dans un réseau à fibres optiques lorsque le multiplexage par répartition en longueur d'onde est utilisé. Par conséquent, cette capacité à comprimer spectralement la lumière pourrait permettre des densités spectrales de lumière plus élevées se propageant dans un milieu spécifique.

Les détails de ce travail sont apparus dans Lumière :science et applications le 18 juin 2021, et était une collaboration entre des chercheurs de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD), A*STAR Institute of Microelectronics et Massachusetts Institute of Technology. La taille ultra-petite du système de compresseur fournit plusieurs ordres de grandeur plus petite empreinte par rapport à encombrant, systèmes de compresseurs de paillasse utilisés pour générer des impulsions courtes dans le traitement de signaux optiques ultrarapides.

La compression élevée obtenue a été rendue possible par la conception à deux étages comportant un élément dispersif et un composant fortement non linéaire, les deux étant intégrés sur la même puce.

"En équilibrant les contributions des étages dispersifs et non linéaires, nous pourrions générer une forte compression en temps ou en fréquence. La compression temporelle est l'une des plus fortes démontrées à ce jour sur une puce. La compression spectrale est également la première du genre démontrée sur une puce, " a déclaré le Dr Ju Won Choi, le chercheur qui a travaillé sur ce projet.

Fournir une forte compression sur un si petit encombrement de l'appareil pourrait faciliter le déploiement à faible coût des impulsions courtes nécessaires dans les télécommunications, centre de données, fabrication de précision et imagerie hyperspectrale.

"Le système intégré sur puce démontré capable d'une compression temporelle et spectrale élevée permet une flexibilité dans la manipulation des impulsions optiques, une capacité importante à mesure que la charge sur les communications à haut débit existantes devient plus prononcée. Le centre de données, les industries des télécommunications et de la 5G auront besoin de plus en plus de capacité, et des approches telles que celles-ci qui aident à introduire plus de lumière dans un support donné contribueront à cette évolution vers des réseaux de communication optiques plus rapides, " a déclaré le professeur agrégé Dawn Tan de SUTD qui était le chercheur principal de ce travail.