Des chercheurs ont mis au point un nouveau corrélateur photonique analogique qui peut être utilisé pour localiser un objet transmettant un signal radio. Parce que le nouveau corrélateur est plus rapide que les autres méthodes et fonctionne avec une large gamme de signaux de radiofréquence, il pourrait être utile pour localiser les téléphones portables, les brouilleurs de signaux ou une variété de balises de suivi.

"L'architecture photonique que nous avons développée n'utilise aucune pièce mobile et permet un traitement du signal en temps réel", a déclaré Hugues Guillet de Chatellus de l'Université Grenoble Alpes-CNRS en France. "Le traitement en temps réel permet de s'assurer qu'il n'y a pas de temps d'arrêt, ce qui est essentiel pour les applications de défense, par exemple."

Dans Optica , Guillet de Chatellus et ses collègues décrivent le nouveau corrélateur photonique et démontrent sa capacité à identifier l'emplacement d'un émetteur radiofréquence. L'appareil est considérablement plus simple que les corrélateurs analogiques ou numériques actuels et utilise des composants de télécommunications prêts à l'emploi.

"Beaucoup de signaux radio d'aujourd'hui ont de larges bandes passantes parce qu'ils transportent beaucoup d'informations", a déclaré Guillet de Chatellus. "Notre approche photonique offre une méthode simple pour corréler les signaux avec des bandes passantes allant jusqu'à quelques GHz, une bande passante plus large que celle offerte par les approches commerciales basées sur des techniques purement numériques."

Utiliser la lumière pour calculer la corrélation

Le nouveau corrélateur photonique peut être utilisé pour calculer ce que l'on appelle une fonction d'intercorrélation pour deux signaux émis par une source et détectés par deux antennes. Cela mesure la similarité des signaux en fonction du déplacement d'un signal par rapport à l'autre et fournit des informations sur leur retard relatif, qui peuvent être utilisées pour calculer l'emplacement de la source du signal.

"L'architecture photonique que nous avons développée permet le calcul en temps réel de la fonction d'intercorrélation de deux signaux d'entrée pour environ 200 valeurs de retard relatif simultanément", a déclaré Guillet de Chatellus. "C'est bien plus que ce que n'importe quelle technique photonique a pu accomplir jusqu'à présent."

Le corrélateur fonctionne comme un processeur photonique en utilisant des composants à fibre optique pour transformer deux signaux radiofréquence en signaux optiques. Une fois la fonction d'intercorrélation calculée, une chaîne de détection et de traitement permet de la convertir en format numérique.

Le composant le plus critique du nouveau système est une boucle de décalage de fréquence, qui peut générer et manipuler un grand nombre de répliques décalées dans le temps pour un signal d'entrée. Ce composant photonique simple a permis de nombreuses innovations récentes dans le domaine de la photonique micro-ondes.

"Nous développons des boucles de décalage de fréquence depuis un certain temps, et une compréhension approfondie de leur architecture nous a amenés à les appliquer à cette nouvelle application", a déclaré Guillet de Chatellus. "Ces travaux montrent que la photonique peut offrir des alternatives efficaces aux solutions basées sur l'électronique numérique."

Localisation de précision

Après avoir testé leur nouvel appareil à l'aide de signaux simples à haute puissance, les chercheurs l'ont testé avec des signaux plus complexes, puis sont passés à des signaux se propageant dans l'espace libre et reçus par une paire d'antennes. Les chercheurs ont pu démontrer la localisation d'un émetteur radiofréquence avec une précision proche de 10 picosecondes pour un temps d'intégration de 100 millisecondes. Cela signifie que le système pourrait localiser un émetteur avec une précision d'environ 3 millimètres.

Le nouveau corrélateur photonique analogique peut également être utilisé en astronomie pour croiser les signaux provenant de plusieurs télescopes afin de créer des images haute résolution. Dans les mois à venir, les chercheurs prévoient de travailler sur une expérience de démonstration dans laquelle les signaux émis par le soleil à environ 10 GHz seront collectés par deux antennes distantes et mis en corrélation croisée à l'aide du nouveau dispositif photonique pour créer une image du soleil à la radio. -longueur d'onde.

Si ces expériences réussissent, ce dispositif pourrait initier des applications infrarouges dans des installations d'astronomie, comme le Very Large Telescope Interferometer au Chili, en utilisant l'interférométrie hétérodyne. L'interférométrie hétérodyne a été utilisée pour la radio-interférométrie, mais était auparavant limitée à des bandes passantes de corrélation étroites.

Les chercheurs réalisent également des expériences pour savoir si le nouveau corrélateur photonique peut être utilisé pour corréler trois signaux, ce qui permettrait une localisation 3D des émetteurs par triangulation. Ils prévoient également d'autres travaux pour miniaturiser et intégrer pleinement le corrélateur. + Explorer plus loin

Façonner des signaux radio à l'aide de la lumière