DOSSIER technologie MPLC
LUMIÈRE STRUCTURÉE ET COMMUNICATION OPTIQUE ATMOSPHÉRIQUE: DIVERSITÉ SPATIALE ET MULTIPLEXAGE AVEC LA TECHNOLOGIE MPLC
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Pu JIAN *
Cailabs, 35000 Rennes, France * pu @ cailabs. com
La lumière structurée permet d ' exploiter les degrés de liberté spatiaux des faisceaux optiques au-delà du mode gaussien fondamental. En couplant cette approche à la technologie de conversion multiplan de la lumière, il devient possible de renforcer la robustesse des liaisons en espace libre face à la turbulence atmosphérique, ou de multiplier les canaux de transmission via le multiplexage spatial. Ces solutions s’ appliquent tant aux liaisons sol-satellite qu’ aux communications à haut débit au sol.
https:// doi. org / 10.1051 / photon / 202513242
ENJEUX DES COMMUNICATIONS OPTIQUES À TRAVERS L’ ATMOSPHÈRE Le développement rapide des infrastructures spatiales, qu’ il s’ agisse de constellations de satellites en orbite basse( LEO), de drones de communication, ou encore de plateformes aéroportées, entraîne une demande croissante en liaisons de données à très haut débit, sécurisées et résistantes aux interférences. Les communications optiques en espace libre( Free- Space Optics, FSO) offrent une réponse prometteuse à ces besoins: elles s’ appuient sur la propagation d’ un faisceau lumineux à travers l’ atmosphère, permettant des débits potentiellement supérieurs au térahertz, sans contrainte spectrale ni émission radioélectrique.
En raison de leur faisceau étroit et collimaté, les liaisons FSO présentent naturellement une faible probabilité d’ interception et de détection( Low Probability of Intercept- LPI, Low Probability of Detection- LPD), un atout dans des contextes civils ou de défense. Elles permettent également de réduire la consommation énergétique par bit transmis et de miniaturiser les équipements au sol. Ces avantages en font des candidats sérieux pour les futures liaisons montantes et descendantes entre stations terrestres et satellites, ou entre terminaux volants et fixes.
Cependant, la propagation optique dans l’ atmosphère reste fortement contrainte par les effets de la turbulence: fluctuations d’ indice, cisaillements thermiques, cellules convectives et autres inhomogénéités altèrent le front d’ onde du faisceau. Ces perturbations peuvent entraîner:
• des variations rapides de la puissance reçue( scintillation),
• des déformations spatiales du faisceau,
• une perte de cohérence ou de qualité du signal détecté.
Pour pallier ces limitations, plusieurs stratégies sont étudiées: compensation adaptative, diversité d’ émission ou de réception, ou codage avancé. Parmi elles, l’ exploitation de la lumière structurée, c’ est-à-dire de faisceaux présentant des distributions spatiales spécifiques de phase et d’ amplitude, ouvre de nouvelles perspectives. Ces
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