Filtrage RF par voie optique sur plateforme Silicium et cristaux photoniques – SYMPHONIE

Dans le monde des communications digitales et analogiques, le rôle incontournable de l’optique dans les systèmes modernes peut aujourd’hui être considéré comme acquis, à minima pour le transport de l’information par fibre optique. L’optique offre en effet des avantages essentiels sur les câbles coaxiaux en termes de pertes de propagation, de bande passante, et d’immunité aux interférences électromagnétiques.
Partant de ce constat, un objectif majeur pour les télécommunications et les systèmes radar est de réaliser les fonctions de traitement du signal également dans le domaine optique, et ce pour éviter des pertes de conversion optique/électrique additionnelles. Cet objectif constitue la pierre angulaire d’un domaine assez récent de la physique, l’optique micro-onde, qui vise justement à avoir accès, grâce à l’optique, à des fonctions qu’il serait difficile, coûteux, voire même impossible, de réaliser en électronique.
D’un autre côté, on assiste actuellement à une montée en puissance de la photonique sur Silicium. L’atout principal de cette filière est de développer des procédés de fabrication de composants photoniques compatibles des procédés CMOS. Cette approche permet la réalisation de composants photoniques bas coût, en bénéficiant des moyens de production de l’électronique de masse via des plateformes telles qu’EpixFab.
L’objectif de ce projet est d’exploiter le potentiel d’intégration et de fonctionnalité de la photonique sur Silicium, et en particulier des structures à cristaux photoniques, pour la réalisation d’un processeur optique intégré. Le composant final consistera en filtre à réponse impulsionnelle finie qui peut être vu, d’un point de vue technologique, comme un interféromètre à 8 bras, dont on contrôle pour chaque bras le retard RF, la phase et l’amplitude optiques. La démonstration du composant sera validée dans une expérience de reconnaissance de séquences binaires pour la synchronisation des flux de données, pour la compensation de dispersion chromatique dans les fibres, et dans la réalisation d’un filtre RF reconfigurable pour les applications radar.
Un point essentiel de ce projet est que le niveau d’intégration permis par la photonique Silicium et les cristaux photoniques doit réduire drastiquement les fluctuations de phase optique entre les bras de l’interféromètre, ce qui rend possible le fonctionnement du composant en régime cohérent. Un des objectifs majeurs du projet sera donc d’utiliser les interférences optiques stabilisées entre les bras pour réaliser un filtre à coefficients négatifs. Cette propriété donnera une reconfigurabilité accrue pour le filtre RF, et permettra de fonctionner avec des formats de modulation plus sophistiqués (type duo-binaire) pour l’application de reconnaissance de séquences.
Enfin, ce projet s’appuiera sur l’expertise et les moyens technologiques de partenaires dans le domaine des cristaux photoniques (design et la réalisation de lignes à retard et de coupleurs directionnels) et de la photonique sur Silicium (guides d’onde, photodiodes, transitions des guides rubans vers les cristaux photoniques). De plus, le consortium bénéficiera également d’une large expertise sur les aspects applicatifs, tant sur le traitement du signal analogique que numérique.