Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les progrès de la microélectronique ont permis l’augmentation des débits d’information. Les techniques de modulations optiques, utilisées dans les télécoms, ne sont pas toujours satisfaisantes ou adaptées pour le transfert de l’information haut débit sur courtes distances. Il est donc nécessaire de mettre en place des solutions de transmission optique en bande de base. Cet article décrit les bases des communications optiques sur courtes distances, communément appelées « interconnexions optiques ». Après un rappel des considérations théoriques sur la propagation dans les fibres optiques, il détaille les technologies d’interconnexion, à savoir les principes d’alignement et de couplage, les transmetteurs/récepteurs optiques et autres fonctions associées. Il présente finalement les principaux axes de recherches et évolutions envisageables.
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The progress of the microelectronic industries enabled the increase of data communication. The Telecoms advanced optical modulation technics were not always suitable for short distance communications; it became a necessity to develop band-based optical communications for such applications. This articles introduces the basis of the so called “optical interconnects”, the short distance optical communications. After introducing the optical propagation principles, it presents the interconnection technologies such as the coupling and alignment or as the transceiver design. It finally gives an overview of the research activities in the area.
Auteur(s)
-
Mathias PEZ : Active components and systems business unit director (D-Lightsys) chez Radiall - Enseignant à l'École spéciale de mécanique et d'électricité (ESME-Sudria) - Spécialisation de l'École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (SUPAERO), Toulouse, France
INTRODUCTION
De nos jours, être connecté partout et en tout temps est devenu un mode de vie. Alors que les flux d'informations ne cessent d'augmenter et les réseaux d'être multipliés, la rapidité et la qualité de transfert d'informations deviennent primordiales. Pour répondre à ce besoin, la fibre optique et les communications numériques sont aujourd'hui omniprésentes, que ce soit par exemple dans les télécommunications très haut débit sur longues distances, dans les réseaux de capteurs de très courtes distances ou encore dans le traitement de signaux.
Le développement très rapide des nanotechnologies de fabrication (cristaux photoniques, métamatériaux, plasmonique, biophotonique...) a pour sa part entraîné des évolutions importantes dans le domaine de la photonique intégrée, permettant une intégration de plus en plus évoluée d'un nombre toujours croissant de fonctions électroniques dans des composants de taille sans cesse réduite.
Ces évolutions mènent donc naturellement à des techniques d'interconnexion optique dont les avantages intrinsèques (atténuation, cohérence, parallélisme, intégration, etc.) et l'utilisation massive dans les réseaux de communications longues distances en font un candidat idéal pour les liaisons entre composants.
Cet article introduit les technologies d'interconnexions optiques, leurs avantages et inconvénients face aux interconnexions traditionnelles. Après un bref rappel des notions de propagation guidée, les composants appropriés aux interconnexions optiques et des notions sur la conception des interfaces optoélectroniques seront présentés au lecteur, afin qu'il soit en mesure d'appréhender les différentes technologies mises en œuvre au sein des modules optoélectroniques. Cet article décrit l'impact des interconnexions optiques sur l'architecture physique et logicielle des systèmes de traitement et de communication. Les différentes technologies passives et actives sont détaillées pour aboutir à la réalisation de modules intégrés et à leur caractérisation en environnement.
En conclusion, les nouveaux axes de recherche seront introduits. Associés à la très forte croissance de la microélectronique, ils devraient permettre aux interconnexions optiques de s'imposer dans le domaine des communications entre cartes, entre composants et éventuellement au sein même d'un composant.
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MOTS-CLÉS
électronique numérique laser à cavité verticale propagation optique Microélectronique fibres optiques électronique lasers photodétecteurs micro-assemblage
KEYWORDS
digital electronics | vertical cavity surface emitting laser | optical propagation | Microelectronics | optical fibres | electronics | lasers | photodetectors | micro-assembly
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2001 par Mathias PEZ
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Considérations théoriques1. Introduction et définitions
Le monde dans lequel nous vivons aujourd'hui est un monde interconnecté. Partout où nous allons nous avons la possibilité d'être connecté aux autres, d'échanger en temps réel informations, photos ou vidéos (voir exemple ci-dessous). C'est aujourd'hui possible grâce à l'augmentation des capacités de traitement des processeurs et autres composants électroniques capables de plusieurs millions, voir milliards d'opérations par seconde (figure 1) . Internet, avec près de deux milliards et demi d'usagers mi-2012 (source : Internet World Stats), et le déploiement des réseaux de téléphonie haut débit (4G-LTE) imposent des infrastructures compatibles avec la demande générée. Le nombre d'entrées/sorties corrélé au débit d'informations est aujourd'hui le goulot d'étranglement et la limitation de ces infrastructures. Les liaisons électriques ne sont plus capables aujourd'hui de transmettre les débits d'informations demandés (de l'ordre de 100 Gbit/s), le transport optique devient donc le seul recours possible.
imaginons que cent personnes assistant à un évènement sportif filment la scène afin de la partager chacun avec une dizaine d'amis. Prenons une vidéo simple définition (640 × 480 pixels) à 25 images par seconde, chaque pixel étant codé sur 8 bits en trois couleurs, le flux vidéo non compressé pour transmettre cette vidéo serait de 185 Mbit/s (millions de bits par seconde). Le débit nécessaire à la transmission du flux d'information de nos cent personnes atteindrait alors 185 Gbit/s (milliards de bits par seconde). Il est donc nécessaire de disposer d'une infrastructure capable de traiter ces débits.
Les interconnexions sur cuivre, majoritairement utilisées dans le domaine des réseaux locaux, sont déjà pénalisées par leurs résistances et capacités, qui limitent leur fonctionnement à quelques gigabits par seconde sur quelques mètres. Les précautions...
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Introduction et définitions
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PÉREZ (J.P.) - Optique géométrique et ondulatoire. - Éditions Masson (1994).
-
(2) - CHARTIER (G.) - Manuel d'optique. - Éditions Hermes (1997).
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(3) - SMITH (W.J.) - Modern optical engineering. - Mac Graw-Hill (1990).
-
(4) - KASTLER (A.) - Optique. - Éditions Masson (1992).
-
(5) - SALE (T.E.) - Vertical cavity surface emitting lasers. - John Wiley & Sons, Inc. (1997).
-
(6) - MICKELSON (A.E.), BASAVANHALLY (N.R.), LEE (Y.C.) - Optoelectronic Packaging. - John Wiley & Sons, Inc. (1997).
-
(7) - BUCHWALD (A.), MARTIN (K.) - Integrated...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
LCIE http://www.lcie.fr
CEE http://www.cordis.europa.eu
Eureka http://www.eureka.be
OIDA http://www.oida.org
DGA http://www.defense.gouv.fr/dga
Eurofinder http://www.defense.gouv.fr/dga
Ambassade de France aux États-Unis http://www.France-science.org
DARPA http://www.darpa.mil
VITA http://www.vita.com
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