Un composant térahertz pour manipuler les réseaux sans fil mille fois plus rapides
L’explosion des réseaux sans fil pousse les technologies actuelles dans leurs retranchements. Si les fréquences térahertz offrent les débits nécessaires pour y pallier, elles manquent encore de composants adaptés. Des chercheurs de l’IEMN et de la Brown University de Providence ont donc conçu et testé le premier système mux/demux fonctionnant à ces fréquences. Cet élément permet de « zapper » entre différents flux et d’atteindre un débit mille fois supérieur au Wi-Fi. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.
Les réseaux sans fil actuels utilisent des micro-ondes de la gamme hyperfréquence, comprises entre 1 et 100 GHz. Comme les vitesses de transmission des données dépasseront dans quelques années les capacités de nos réseaux, le monde de la recherche se penche désormais sur les ondes térahertz1 . Grâce à leurs fréquences plus élevées que les micro-ondes, elles atteignent de meilleurs débits. Ces ondes nécessitent cependant d’adapter et de rendre compatible toute l’électronique consacrée aux télécommunications. Des chercheurs de l’Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN, CNRS/Université Lille 1/ISEN Lille/Université de Valenciennes/École Centrale de Lille) et de l’université américaine Brown ont mis au point le premier système de multiplexage et de démultiplexage térahertz.
Grâce à un mux/demux, plusieurs signaux transitent à travers un seul canal de communication et se séparent ensuite à volonté. Ce composant essentiel permet par exemple de transporter plusieurs chaînes de télévision à la fois, ou de connecter des centaines d’utilisateurs sur un même réseau Wi-Fi. Les chercheurs ont ici utilisé deux plaques métalliques parallèles afin de guider les ondes THz. Une fente coupée laisse une partie des ondes s’échapper avec un angle lié à leur fréquence, ce qui les isole et les trie. Le débit total de données démultiplexées a ainsi pu atteindre 50 Gbit/s dans la bande 300 GHz, soit environ 1000 fois celui d’un réseau Wi-Fi standard (54 Mbit/s).
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la fondation I-site Université de Lille Nord Europe, au sein du Hub « Human-Friendly Digital World ». Ils ont été soutenus par l’ANR, l’Université de Lille, l’IEMN, le CNRS, RENATECH, PIA Equipex : FLUX (Fibres optiques pour les hauts flux), le projet ExCELSiOR, le conseil régional Nord-Pas de Calais, le FEDER et le CPER « Photonics for Society ».
Démultiplexeur orientant dans l'espace le signal télécom THz (bande 300 GHz).
Références :
Frequency-division multiplexer and demultiplexer for terahertz wireless links
J. Ma, N. J. Karl, S. Bretin, G. Ducournau & D. M. Mittleman
Nature Communications 8, Article number: 729 (2017)
DOI :10.1038/s41467-017-00877-x
https://www.nature.com/articles/s41467-017-00877-x
- 11 GHz = 109 hertz ; 1 THz = 1 000 GHz