Une équipe japonaise vient de transmettre des données à 112 gigabits par seconde dans une bande de fréquences de la future 6G.
Pour atteindre ce débit, les chercheurs ont utilisé des microcombs, des dispositifs photoniques intégrés sur des puces, pour générer des fréquences optiques très stables. Ces microcombs réduisent considérablement le bruit de phase, un problème majeur des systèmes électroniques conventionnels aux fréquences térahertz.
Fibre optique directement soudée à un microrésonateur en nitrure de silicium, permettant d'éviter les problèmes d'alignement.
Crédit: Tokushima University
Pour contourner les difficultés d'alignement optique, les scientifiques ont directement soudé une fibre optique à un microrésonateur en nitrure de silicium. Cette liaison évite les délicates manipulations de calibrage nécessaires dans les systèmes photoniques classiques.
Le système complet tient dans un émetteur de seulement 5 millimètres de diamètre, soit 90 fois plus petit qu'un système conventionnel. De plus, une fonction de contrôle thermique intégrée garantit la stabilité des résonances optiques malgré les variations de température.
Les chercheurs prévoient d'améliorer encore la puissance et de réduire le bruit de phase pour atteindre des débits encore plus élevés. Cette avancée ouvre la voie à un réseau sans fil ultra-rapide, compatible avec le déploiement de la 6G attendu vers 2030.
Qu'est-ce qu'un microcomb ?
Un microcomb est un dispositif photonique miniature qui génère une multitude de fréquences lumineuses également espacées, comme les dents d'un peigne. Il repose sur un microrésonateur en anneau dans lequel la lumière laser circule et produit des effets non linéaires, créant un spectre de raies très précises.
Ces raies servent de porteuses pour transmettre des données. Leur stabilité exceptionnelle réduit le bruit de phase, ce qui permet d'utiliser des modulations avancées et d'augmenter les débits.
Leur principal avantage est leur compacité et leur faible consommation d'énergie. Cependant, l'alignement précis de la fibre optique d'entrée reste une difficulté technique, résolue ici par un soudage direct qui simplifie grandement l'intégration dans des systèmes réels.
Pourquoi les ondes térahertz sont-elles essentielles pour la 6G ?
Les ondes térahertz occupent une bande de fréquences située entre les micro-ondes et l'infrarouge, typiquement de 100 GHz à 10 THz. Cette région offre une largeur de bande immense, permettant des débits de données bien supérieurs à ceux de la 5G.
Cependant, ces fréquences posent des difficultés: l'atténuation atmosphérique est forte, et les composants électroniques classiques peinent à générer des signaux puissants et stables. Les systèmes photoniques, comme celui développé ici, contournent ces limitations en utilisant la lumière pour créer des signaux térahertz de haute qualité.
Pour la 6G, les bandes au-dessus de 350 GHz sont particulièrement prometteuses car elles sont peu congestionnées. Elles permettront des liaisons backhaul sans fil ultra-rapides, évitant le coût et la lourdeur des fibres souterraines, et pourraient aussi servir pour des applications de réalité augmentée, d'holographie ou de télémédecine.