Les ingénieurs améliorent le traitement du signal pour les petits câbles à fibre optique –

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  • Les signaux optiques produits par des sources laser sont largement utilisés dans les communications par fibre optique, qui fonctionnent en pulsant des informations emballées sous forme de lumière à travers des câbles, même à de grandes distances, d’un émetteur à un récepteur. Grâce à cette technologie, il est possible de transmettre des conversations téléphoniques, des messages Internet et des images de télévision par câble. Le grand avantage de cette technologie par rapport à la transmission du signal électrique est sa bande passante, à savoir la quantité d’informations qui peuvent être diffusées.

    Une nouvelle recherche issue d’une collaboration entre l’Université technologique du Michigan et le Laboratoire national d’Argonne améliore encore le traitement du signal optique, ce qui pourrait conduire à la fabrication de dispositifs à fibre optique encore plus petits.

    L’article, dévoilant un mécanisme inattendu de la non-réciprocité optique – développé par le groupe de recherche de Miguel Levy, professeur de physique à Michigan Tech – a été publié dans la revue Optica. “Boosting Optical Nonreciprocity: Surface Reconstruction in Iron Grenets” explique les origines quantiques et cristallographiques d’un nouvel effet de surface dans l’optique non réciproque qui améliore le traitement des signaux optiques.

    Un composant optique appelé isolateur magnéto-optique apparaît de manière omniprésente dans ces circuits optiques. Sa fonction est de protéger la source laser – l’endroit où la lumière est générée avant la transmission – de la lumière indésirable qui pourrait être réfléchie en aval. Une telle lumière entrant dans la cavité laser met en danger le signal transmis car elle crée l’équivalent optique du bruit.

    “Les isolateurs optiques fonctionnent sur un principe très simple: la lumière allant vers l’avant est autorisée à traverser; la lumière allant vers l’arrière est arrêtée”, a déclaré Levy. “Cela semble violer un principe physique appelé symétrie d’inversion du temps. Les lois de la physique disent que si vous inversez la direction du temps – si vous voyagez en arrière dans le temps – vous vous retrouvez exactement là où vous avez commencé. Par conséquent, la lumière va le dos doit se retrouver à l’intérieur du laser. “

    Mais la lumière ne le fait pas. Les isolateurs réalisent cet exploit en étant magnétisés. Les pôles magnétiques nord et sud de l’appareil ne changent pas de place pour le retour de la lumière.

    “Donc, les directions avant et arrière semblent en fait différentes de la lumière qui se déplace. Ce phénomène est appelé non-réciprocité optique”, a déclaré Levy.

    Les isolateurs optiques doivent être miniaturisés pour une intégration sur puce dans des circuits optiques, un processus similaire à l’intégration de transistors dans des puces informatiques. Mais cette intégration nécessite le développement de technologies de matériaux capables de produire des isolateurs optiques plus efficaces que ceux actuellement disponibles.

    Des travaux récents du groupe de recherche de Levy ont démontré une amélioration d’ordre de grandeur de l’effet physique responsable du fonctionnement de l’isolateur. Cette découverte, observable dans des films nanométriques de grenat de fer, ouvre la possibilité de dispositifs beaucoup plus petits. Le développement de la nouvelle technologie des matériaux de cet effet dépend de la compréhension de sa base quantique.

    Les résultats du groupe de recherche fournissent précisément ce type de compréhension. Ce travail a été réalisé en collaboration avec l’étudiant diplômé en physique Sushree Dash, l’ingénieur du Laboratoire d’analyse chimique et morphologique appliquée Pinaki Mukherjee et les scientifiques du Laboratoire national d’Argonne Daniel Haskel et Richard Rosenberg.

    le Optica L’article explique le rôle de la surface dans les transitions électroniques responsables de la réponse magnéto-optique améliorée observée. Ceux-ci ont été observés à l’aide de la source avancée de photons d’Argonne. La cartographie de la reconstruction de surface sous-jacente à ces effets a été rendue possible grâce au microscope électronique à transmission à balayage de pointe acquis par Michigan Tech il y a deux ans.

    La nouvelle compréhension de la réponse magnéto-optique fournit un outil puissant pour le développement ultérieur de technologies de matériaux améliorées pour faire progresser l’intégration de dispositifs non réciproques dans les circuits optiques.

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université technologique du Michigan. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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