Télécom ParisTech

Des chercheurs de Télécom ParisTech font avancer le domaine de la photonique !

Illustration photonique

La photonique est la branche de la physique concernant l'étude et la fabrication de composants permettant la génération, la transmission, le traitement (modulation, amplification) ou la conversion de signaux optiques. Elle étudie les photons indifféremment comme onde ou comme corpuscule. Son champ d'application concerne la Défense & Sécurité, la Santé & Médical, l'Energie & Environnement, les Transports, la Vision, et les Télécommunications

Paris, le 28 juin 2016. Des chercheurs de Télécom ParisTech, en collaboration avec l'Université du Nouveau-Mexique (États-Unis) et du NRC (Canada) viennent de développer une nouvelle méthode permettant de connaître avec précision le facteur d'élargissement spectral des diodes lasers. La découverte vient d'être publiée dans la revue Scientific Reports, éditée par Nature Publishing Group. Ce travail va permettre une meilleure compréhension des transmetteurs optiques utilisés dans les réseaux de  communications à haut débit.

Thermally insensitive determination of the linewidth broadening factor in nanostructured semiconductor  lasers using optical injection locking. Cheng Wang, Kevin Schires, Marek Osiński, Philip J. Poole & Frédéric Grillot. Scientific Reports, Nature Publishing, 6:27825 | DOI: 10.1038/srep27825 (2016)

Cinq chercheurs viennent de mettre au point une nouvelle méthode d'extraction du facteur d'élargissement spectral des diodes lasers

Cette découverte est réalisée à l'Université Paris-Saclay par Frédéric Grillot, Enseignant-Chercheur à Télécom ParisTech, Cheng Wang, Professeur Assistant à Shanghai Tech alors doctorant à Télécom ParisTech, avec le support de Kévin Schires, Télécom ParisTech, de Marek Osinski, Professeur à l'Université du Nouveau-Mexique et Philip Poole, chercheur au NRC.

Une meilleure compréhension des diodes lasers utilisées dans les liens de communications optiques à très haut débit

Les diodes lasers inventées en 1962 sont aujourd'hui très largement utilisées dans notre quotidien. Ce sont elles qui génèrent les impulsions optiques porteuses d'information dans les réseaux de fibres optiques et qui nous permettent de communiquer à des débits de données toujours plus grands. Les diodes lasers se distinguent des autres lasers par le niveau élevé des changements de fréquence correspondant à une variation de puissance donnée. Le facteur d'élargissement spectral ou facteur de Henry caractérise en régime continu l'élargissement de la raie laser (et donc sa cohérence) alors qu'en régime de modulation, il détermine l'importance des effets de cette dérive de fréquence. Une connaissance précise de ce paramètre fondamental est nécessaire pour optimiser les performances des millions de diodes lasers insérées dans le réseau de communication mondial.

Gros plan sur cette découverte

La détermination du facteur d'élargissement spectral reste depuis 30 ans sujette à de très vives discussions car reposant sur des protocoles expérimentaux complexes et très sensibles aux effets thermiques.
 
La technique proposée par cette équipe de chercheurs consiste à verrouiller optiquement la diode laser par un faisceau externe injecté loin du pic de gain (side-mode injection locking). L'expérience révèle qu'il est possible, moyennant une variation des propriétés de la lumière injectée (puissance ou fréquence), de remonter à la dépendance spectrale du facteur de Henry proche du maximum de gain (région utile pour les applications). Ainsi, non seulement la technique proposée ne requiert aucune complexité dans sa mise en œuvre mais elle est insensible aux effets thermiques (le courant de polarisation de la diode laser étant constant) et in fine aux conditions d'injection.
 
Ce travail publié dans Scientific Reports a été effectué sur des diodes lasers à confinement quantique spécifiquement fabriquées par le NRC pour cette collaboration.
Cette découverte ouvre également la possibilité d'étendre ce protocole expérimental aux nouvelles sources optiques émettant dans le moyen infrarouge (MIR) utilisée pour les communications atmosphériques et aux futures puces silicium insérées dans les systèmes multicœurs de demain.

Ce travail a bénéficié de soutiens diversifiés :

Agence Nationale de la Recherche (ANR) - IDEX Paris-Saclay
The European Office of Aerospace Research & Development (EOARD)