À cela s'ajoutent le télétravail, la mise en place de systèmes de vidéosurveillance à des fins de sécurité ou pour prendre soin des personnes âgées dans leur environnement familial, et la connectivité nécessaire à l'utilisation des réseaux sociaux.
Le développement de services de télécommunications toujours plus rapides et performants a été rendu possible principalement par le déploiement des réseaux de communication optique. Ces réseaux utilisent des sources lumineuses (LED ou lasers) pour transmettre des informations via une fibre optique qui, grâce à sa large bande passante, peut répondre à la demande de trafic à haut débit. Pour exploiter cette bande passante, on utilise la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM). Celle-ci consiste à transmettre différents canaux à différentes longueurs d'onde (couleurs) à partir de différentes sources lumineuses sur une seule fibre, permettant ainsi la mise en œuvre individuelle et indépendante de différents services.
Dans le contexte de la technologie WDM, la recherche sur de nouveaux dispositifs optiques permettant la sélection individuelle des canaux optiques (filtrage), leur distribution à différents utilisateurs (démultiplexage) ou leur routage en fonction de la longueur d'onde (routage optique) est essentielle à sa mise en œuvre réussie. C'est dans ce contexte que s'inscrit la recherche menée par les chercheurs de l'UPM, dont l'idée originale repose sur la réalisation de ces tâches avec un dispositif unique, contrôlable en temps réel pour sélectionner la fonction souhaitée.
Les caractéristiques optiques du dispositif ont été testées sur le banc d'essai du laboratoire du département de technologie photonique de l'ETSI Telecomunicación de l'Université polytechnique de Madrid, où sa capacité à contribuer à la forte demande sociale de services de communication actuelle a été démontrée, grâce à son application dans les réseaux de communication optique.
Le modulateur spatial de lumière (SLM) permet cette fonction.
Ce dispositif, similaire à un écran à cristaux liquides mais plus petit et doté d'une densité de pixels bien supérieure, permet l'affichage d'images. La lumière incidente sur le SLM change de direction en fonction de l'image (hologramme) chargée et de sa longueur d'onde, selon les lois de la diffraction. Ainsi, le dispositif peut réaliser différentes fonctions selon le type d'hologramme intégré au SLM.
Diverses expériences en laboratoire ont démontré la capacité du modulateur spatial de lumière à diffracter la lumière incidente en fonction de sa longueur d'onde et du type d'hologramme, ce qui le rend adapté à de nombreuses applications. Ce dispositif holographique multifonctionnel trouve des applications typiques dans les réseaux optiques WDM métropolitains, où il peut servir de multiplexeur et de routeur optique pour protéger et reconfigurer le chemin optique entre les nœuds.
Les hologrammes, éléments fondamentaux du dispositif, sont générés par ordinateur, où ils sont stockés et traités en temps réel. L'objectif est de disposer d'une base de données d'hologrammes facilement accessible afin de modifier dynamiquement les fonctionnalités du dispositif. Généralement, les hologrammes utilisés sont composés de barres noires et blanches d'épaisseurs variables.
La lumière provenant de la fibre optique incidente est collimatée, c'est-à-dire parallélisée, par une lentille, et illumine le modulateur spatial de lumière (SLM) et un réseau de diffraction fixe. Une seconde lentille, en sortie, couple le premier ordre de diffraction de la lumière à la ou aux fibres optiques de sortie, placées dans son plan focal. C'est à cet endroit que se situe la transformée de Fourier de l'hologramme, qui, dans le cas d'un hologramme à barres, correspond à un ensemble de points équidistants d'intensité lumineuse variable.
Grâce à sa structure simple, ce dispositif peut réaliser diverses applications : filtre accordable (passe-bande fixe ou variable), multiplexeur (ou démultiplexeur) et routeur de longueur d’onde. Pour passer d’une application à l’autre, il suffit de modifier les valeurs fixes ou variables de deux paramètres : « n » (type d’hologramme) et « x » (écart entre la fibre de sortie et l’axe optique du dispositif). Cette multifonctionnalité est sa caractéristique la plus distinctive.
Références :
Martin Minguez A, Horche PR. « Tunable holographic components in WDM optical networks », Optical and Quantum Electronics 42 (1) : 45-67, novembre 2010.
Michel C. Parker et al. « Dynamic Digital Holographic Wavelength Filtering », IEEE/OSA, J. of Lightwave Tech. 16(7) : 1259-1270, juillet 1998.
Source : Université polytechnique de Madrid (UPM).
