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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Axes de recherches et évolution à long terme3. Technologies d'interconnexion
Malgré la disponibilité des sources et des interfaces optoélectroniques sur le marché, les coûts de développement des modules d'interconnexion sont, pour plus de la moitié, dus aux étapes d'assemblage et d'encapsulation. Un module optoélectronique est construit autour de trois principaux blocs :
-
le « moteur optique » ou sous-ensemble optique (Optical Sub-Assembly : OSA ), en charge de l'alignement des composants optoélectroniques en regard des fibres ou guides d'onde ;
-
l'électronique qui doit adapter les signaux extérieurs aux courants nécessaires aux sources ou convertir les photocourants en tensions ;
-
le « packaging » qui assure la tenue mécanique de l'ensemble et l'interface électrique avec l'application.
3.1 Sous-ensembles optiques
Les sous-ensembles optiques sont généralement au cœur des performances du module électro-optique. Ils regroupent tout ce qui touche à l'assemblage et à l'encapsulation des différents éléments constitutifs du module. Traditionnellement, les composants optoélectroniques sont reportés de façon dynamique, c'est-à-dire que l'assemblage des fibres en regard des sources ou des photodétecteurs est ajusté en temps réel par le biais du contrôle de la puissance optique couplée. Cette étape nécessite l'intervention d'un opérateur pour effectuer les ajustements.
HAUT DE PAGE3.1.1 Assemblage, encapsulation et alignement
Rappelons que les technologies d'assemblage jouent un rôle prédominant dans le coût de réalisation d'un module optoélectronique. Les technologies énoncées dans le présent paragraphe ne s'intéressent qu'aux solutions d'assemblage utilisées à grande échelle.
Dans la réalisation de modules monovoies ou bidirectionnels (une voie en émission et une voie en réception), les composants sont généralement reportés unitairement dans un boîtier (TO-46 ou TO-18) muni ou non d'une lentille de collimation ou de focalisation (figure 25).
Le composant est directement reporté sur le socle du boîtier lorsque celui-ci est à émission surfacique, comme les VCSEL ou les DEL....
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PÉREZ (J.P.) - Optique géométrique et ondulatoire. - Éditions Masson (1994).
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(2) - CHARTIER (G.) - Manuel d'optique. - Éditions Hermes (1997).
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(3) - SMITH (W.J.) - Modern optical engineering. - Mac Graw-Hill (1990).
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(4) - KASTLER (A.) - Optique. - Éditions Masson (1992).
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(5) - SALE (T.E.) - Vertical cavity surface emitting lasers. - John Wiley & Sons, Inc. (1997).
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(6) - MICKELSON (A.E.), BASAVANHALLY (N.R.), LEE (Y.C.) - Optoelectronic Packaging. - John Wiley & Sons, Inc. (1997).
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(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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Optical Fiber Communication : OFC
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