technologie MPLC DOSSIER
Figure 3. Fonctionnement du système pour la recombinaison cohérente d’ un faisceau structuré.
spatiaux orthogonaux, ici 45 modes Hermite-Gauss. Le MPLC, positionné en entrée, décompose le champ incident selon cette base modale, et répartit l’ énergie sur 45 sorties couplées à autant de fibres.
Ces signaux sont ensuite injectés dans une puce photonique intégrée qui agit comme un réseau de recombinaison cohérente programmable. En ajustant dynamiquement les amplitudes relatives et les phases internes, il est possible de reconstruire un front d’ onde cohérent injecté efficacement dans une fibre SMF de sortie, quelles que soient les fluctuations initiales du faisceau.
Testé dans différentes conditions atmosphériques émulées, ce système a démontré une grande stabilité de la puissance optique couplée dans une fibre SMF dans des conditions de turbulence fortes, comme par exemple un lien satellite-sol proche à basse élévation et dans des conditions complexes.
Contrairement aux approches par filtrage spatial passif ou à compensation AO classique, cette architecture offre une recombinaison pleinement programmable, capable de s’ adapter à la dynamique du canal optique en descente.
PERSPECTIVES ET CONCLUSION L’ utilisation de la lumière structurée dans les communications optiques en espace libre ouvre des perspectives technologiques riches et variées. En tirant parti de la structuration transverse du faisceau— au-delà du seul mode fondamental gaussien— il devient possible d’ agir sur deux leviers fondamentaux de performance: la robustesse aux perturbations atmosphériques et la capacité de transmission par multiplexage spatial.
Les travaux présentés ont montré comment la diversité modale spatiale, rendue accessible par la technologie MPLC, permet de réduire la scintillation atmosphérique en liaison montante de manière passive, en s’ appuyant sur la décorrélation partielle des chemins de propagation modaux. Du côté de la liaison descendante, la recombinaison cohérente d’ un faisceau déformé en combinant MPLC et circuit photonique offre une méthode compacte et stable pour réinjecter efficacement un signal reçu dans une fibre monomode, même en présence de turbulences importantes.
Au-delà de ces approches basées sur la diversité, la lumière structurée permet également d’ exploiter les modes
RÉFÉRENCES comme canaux de transmission indépendants. Le multiplexage spatial de modes OAM, longtemps considéré comme un cas d’ école, a ainsi pu être démontré dans des configurations concrètes de communication en espace libre. Des expériences récentes ont validé l’ utilisation de multiplexeurs MPLC pour transmettre simultanément jusqu’ à 7 faisceaux OAM( de – 3 à + 3) à travers un trajet aller-retour via drone rétro-réflecteur, avec des débits agrégés de 2 × 40 Gbit / s sur une distance de 100 m.
Ces démonstrateurs préfigurent l’ émergence de systèmes optiques hybrides, combinant diversité modale, multiplexage OAM, multiplexage en longueur d’ onde( WDM) et techniques de traitement numérique multi-canaux( MIMO). Grâce à des composants compacts comme le MPLC et des architectures adaptatives, la mise en œuvre de tels systèmes devient désormais envisageable dans des environnements réels: liaisons sol-satellite, communications UAV, relais aéroportés, ou même interconnexions optiques sol-sol en milieu urbain.
En conclusion, l’ essor de la lumière structurée, soutenu par des technologies de transformation modale matures et intégrables, pourrait bien redéfinir les architectures futures des communications optiques atmosphériques. À travers une meilleure exploitation de l’ espace transverse, c’ est une nouvelle dimension fonctionnelle qui s’ ouvre pour les liens optiques du futur— plus rapides, plus robustes, et plus sûrs.
[ 1 ] J.-F. Morizur, L. Nicholls, P. Jian, S. Armstrong, N. Treps, B. Hage, M. T. L. Hsu, W. P. Bowen, J. Janousek, H. A. Bachor, J. Opt. Soc. Am. A 27, 2524( 2010).
[ 2 ] G. Labroille, B. Denolle, P. Jian, Ph. Genevaux, N. Treps, J.-F. Morizur, Opt. Express 22, 15599( 2014).
[ 3 ] C. Jacquard, G. Mincuzzi, M. Faucon et al., Proc. SPIE 12873( 2024).
[ 4 ] A. Billaud, C. Dautancourt, T. Luttman, C. Autebert, T. Michel, P. Jian, O. Pinel, G. Labroille, Proc. SPIE 12877, 128771D( 2024)
[ 5 ] R. Xi, H. Liu, L. Li, Sci. Rep. 7, 17363( 2017)
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