Une équipe de scientifiques de la School of Materials Science and Engineering à Clemson University, dirigée par le professeur Ballato a réalisé pour la première fois des fibres optiques avec un coeur en silicium (Si) cristallin en utilisant les mêmes techniques de production de masse que pour les fibres optiques à coeur de silice (SiO2). Cela rend la fabrication de ces fibres économiquement viable, et à terme devrait permettre d’augmenter l’efficacité et diminuer la consommation électrique dans les ordinateurs et autres systèmes optoélectroniques.
Les fibres optiques transportent un nombre grandissant d’informations pour les télécommunications. Le principal avantage qu’offre la transmission par fibres optiques est une bande passante très élevée. Quel est alors l’avantage d’un coeur en silicium cristallin quasiment pur par rapport aux coeurs de silice ? Jusqu’à maintenant, une structure était nécessaire pour traiter l’information lumineuse (des circuits optoélectroniques indépendants), et une autre pour la transporter (la fibre). Avec un coeur en silicium cristallin, la possibilité d’améliorer les fonctionnalités du transport par fibre optique devient réelle.
Habituellement les fibres sont faites d’un noyau en silice d’indice plus fort que celui de la gaine optique (le cladding, en silice dopé). La technique de fabrication est très bien maîtrisée, mais pour certaines longueurs d’ondes un noyau fait de silicium cristallin pur pourrait porter des signaux plus propres. De plus, le silicium cristallin offre des propriétés non linéaires (l’effet Kerr, la diffusion Raman et l’effet Brillouin) beaucoup plus importantes que pour les fibres optiques classiques. Cela permettrait par exemple l’amplification d’un signal lumineux ou le passage d’une longueur d’onde à l’autre. Le développement d’une fibre en silicium ouvre la voie au traitement du signal qui est actuellement réalisé par des systèmes électroniques ou par des circuits optiques indépendants, directement dans la fibre à coeur de silicium cristallin, ayant pour conséquence directe de simplifier les systèmes et réduire leur taille. D’autres fibres en silicium ont déjà été crées auparavant, mais celle développée par l’équipe Ballato est prête à la production en masse.
Pour le moment l’atténuation lors du transport des signaux lumineux avec ces fibres (4.3 dB/m à 2936nm) est encore supérieure à l’atténuation dans les fibres à coeur de silice (0.17dB/km à 1500nm). Cette forte atténuation est due au cladding en SiO2 qui précipite dans le coeur lors de la fabrication et crée des impuretés, mais le Dr Ballato affirme que leurs travaux sont une preuve de concept et s’attend à des améliorations significatives pour les pertes d’énergie.
Source :
– Publication "Silicon optical fiber" – https://www.opticsinfobase.org/DirectPDFAccess/6E96A536-BDB9-137E-C6867D4AFE26694F_173098.pdf?da=1&id=173098&seq=0&CFID=19430495&CFTOKEN=45341084
– Clemson scientists create practical silicon optical fiber", Clemson University News, 28 Octobre 2008 – https://www.clemson.edu/newsroom/articles/2008/october/silicon_eng.php5
Rédacteur :
Alban de Lassus, [email protected]
