Encore un coup de maître à l’Université Laval ! Une équipe dirigée par la professeure Sophie LaRochelle y a récemment mis au point une puce photonique dont la vitesse en fait la puce la plus rapide au monde. La photonique sur silicium, ça vous dit ?

En fait, la professeure du Département de génie électrique et de génie informatique et ses collaborateurs ont mis au point un dispositif photonique: précisément, un modulateur intégré sur silicium. Et l’innovation atteint des vitesses inégalées.

Selon Sophie LaRochelle, aussi titulaire de la Chaire de recherche du Canada en dispositifs photoniques d’avant-garde pour les communications, « cette puce produite à coût abordable laisse entrevoir de nombreuses applications pour les ordinateurs ultrarapides, les centres de données, les communications à fibres optiques, les biocapteurs, etc. »

Notamment de pouvoir répondre aux besoins toujours grandissants de la société en trouvant moyen d’augmenter la capacité des réseaux sans devoir refiler la facture aux clients.

Leur article (1) publié récemment dans Optics Express, la revue de l’Optical Society of America, montre qu’ils viennent de mettre au point un dispositif photonique qui offre une réponse avantageuse à ce défi.

« En théorie, la capacité d’un réseau optique peut toujours être augmentée en ajoutant des fibres optiques, mais cette avenue entraîne des coûts et une congestion de l’espace dans les réseaux locaux qui deviennent de véritables spaghettis. L’autre solution consiste à transporter plus d’information sur chaque fibre optique existante et c’est ce que fait notre modulateur », a expliqué la professeure LaRochelle, qui est aussi chercheuse au Centre d’optique, photonique et laser (COPL), au journaliste Jean Hamman.

Les modulateurs servent à convertir des données en signaux transportés sur des ondes lumineuses voyageant par fibre optique. On en retrouve dans chacun des ordinateurs des centres de données ou des clouds des grandes entreprises de l’industrie des TIC. Et la vitesse de ces modulateurs est totalement cruciale puisqu’elle limite le volume de données par seconde que peuvent s’échanger les composantes de ces réseaux.

UN PAS IMPORTANT

Les approches habituelles ont jusqu’ici permis aux modulateurs sur silicium d’atteindre des vitesses de l’ordre de 60 Gbit/seconde dans les laboratoires et de 25 Gbit/seconde en conditions réelles d’utilisation. En repensant le design de cette composante, en gardant à l’esprit qu’il fallait pouvoir le produire en grand volume à l’aide de procédés de microfabrication déjà utilisés pour les composantes électroniques afin que son coût de production soit concurrentiel, le résultat du travail des chercheurs de l’Université Laval vient presque de doubler ce rendement. On parle déjà d’un modulateur de taille compacte qui peut être produit à coût abordable et qui atteint des vitesses de 114 Gbit/seconde.

Bref, le modulateur intégré sur silicium le plus rapide sur la planète.

Il faut toutefois préciser que ce modulateur a été conçu pour relier des ordinateurs installés à courtes distances.

Mais en y apportant quelques modifications, il pourrait trouver des applications dans bien d’autres domaines de la communication optique, notamment les réseaux optiques déployés sur de grandes distances et les ordinateurs ultrarapides, et la même technologie pourrait s’appliquer aux biocapteurs, pense déjà Sophie LaRochelle.

Précisons aussi que CIENA ainsi que CMC Microsystems sont les partenaires industriels de leur projet qui est financé par le Centre de recherche en sciences naturelles et génie du Canada (CRSNG) et le programme PROMPT.

PHOTONIQUE SUR SILICIUM

La photonique sur silicium est une discipline émergente qui a le potentiel de révolutionner l’industrie de la micro-électronique et les technologies de communications. Cette discipline porte sur l’étude et l’application de systèmes photoniques utilisant le silicium comme milieu optique.

Grâce à elle, il est désormais possible de manipuler les photons et les électrons sur la même plateforme.

Convaincus que cette discipline est un moyen de repousser les limites de la loi de Moore, les chefs de file du marché des semiconducteurs (Intel et IBM) ont investi dans le développement de circuits photoniques sur silicium pour accélérer le débit de transfert de données à l’intérieur des micropuces et entre celles-ci.

Les géants des communications optiques comme Bell Labs et Cisco fondent beaucoup d’espoir sur la photonique sur silicium pour développer la prochaine génération de systèmes de communication.

En réponse à la hausse de la demande de bande passante, les circuits intégrés photoniques sur silicium sont appelés à jouer un rôle innovateur dans le développement de centres de données au service d’Internet, de systèmes de calcul haute performance et de micropuces au cours de la prochaine décennie. Et bien qu’il reste encore de grands défis à relever, d’immenses possibilités de se démarquer se profilent à l’horizon sur les plans de la recherche et de l’innovation.

À l’Université Laval, l’équipe de nanophotonique du COPL met d’ailleurs au point plusieurs dispositifs et systèmes intégrés de photonique sur silicium aux fins des communications optiques à haute vitesse.

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(Crédit photo: Philippe Chrétien, www.lefil.ulaval.ca )

(1) Signé par Alexandre Delisle Simard, Benoît Filion et Sophie LaRochelle, du Département de génie électrique et de génie informatique de l’Université Laval, à Québec, et David Patel et David Plant, de l’Université McGill, à Montréal.

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