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Un guide d'ondes miniaturisé pour amplifier la lumière
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Lorsqu'il amplifie un signal laser, un amplificateur optique conventionnel se heurte à une limite fondamentale : le facteur de bruit (FB) - c'est à dire le rapport signal-sur-bruit en entrée divisé par celui en sortie - ne peut descendre sous les 3 décibels (dB). En s'appuyant sur les phénomènes de l'optique non-linéaire - qui apparaissent lorsqu'un matériau est soumis à une onde lumineuse à fort champ électrique comme dans le cas des lasers -, les amplificateurs optiques paramétriques (AOP) peuvent faire mieux.
Une équipe du département de microtechnologies et nanosciences de l'Université de technologies de Chalmers (Suède) a mis au point un guide d'ondes avec un FB de 1,2 dB et capable d'amplifier un signal lumineux de 9,5 dB.
L'amplification a lieu grâce à un phénomène de l'optique non-linéaire connu sous le nom d'effet Kerr : l'indice de réfraction du matériau où se propage le signal lumineux varie sous l'effet de la lumière. « Ce principe avait déjà été démontré, mais jamais dans un format aussi compact, ce qui en limitait l'utilité », précise un communiqué. Enroulé en 23 spirales les unes à la suite des autres, le guide d'ondes fait 1,42 mètre sur une surface de 23 millimètres carrés. Le choix du matériau s'est porté sur le nitrure de silicium qui présente de bonnes propriétés de non-linéarité et de faibles pertes de propagation aux longueurs d'onde utilisées dans les télécommunications. Le gain et le facteur de bruit atteints représentent une « étape majeure » vers l'amplification et le traitement des signaux optiques à l'échelle des puces, affirment les chercheurs.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
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