\n<\/strong>On conna\u00eet mieux les circuits micro\u00e9lectroniques. Nos ordinateurs et la quasi-totalit\u00e9 des appareils que nous achetons en sont compos\u00e9s. La photonique ressemble \u00e0 la micro\u00e9lectronique, mais au lieu d\u2019utiliser des \u00e9lectrons pour transporter les informations, elle a recours aux photons, des particules d\u2019\u00e9nergie lumineuse.<\/p>\n
Pourquoi se d\u00e9tourner de l\u2019\u00e9lectronique? La micro\u00e9lectronique ne permettra pas d\u2019augmenter le trafic au m\u00eame rythme que celui observ\u00e9 depuis vingt ans. Nous devons donc tr\u00e8s rapidement trouver une autre solution.<\/p>\n Quels sont les atouts de la photonique? Quelles applications irr\u00e9alisables avec la micro\u00e9lectronique deviennent possibles avec les circuits photoniques? La photonique permet \u00e9galement de concevoir des syst\u00e8mes de capteurs pour la tomographie en coh\u00e9rence optique (OCT). Cette technique s\u2019apparente \u00e0 celle des ultrasons et permet de visualiser en 3D les tissus \u00e0 l\u2019\u00e9chelle d\u2019une cellule et d\u2019examiner le m\u00e9tabolisme cellulaire. Elle est d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9e, mais n\u00e9cessite de nombreux \u00e9quipements. La photonique permet de remplacer tous ces \u00e9quipements par un seul circuit offrant, en outre, une meilleure r\u00e9solution et une pr\u00e9cision accrue.<\/p>\n Enfin, la photonique peut \u00eatre utilis\u00e9e en a\u00e9ronautique. En reliant un circuit photonique int\u00e9gr\u00e9 \u00e0 un faisceau de fibres optiques, il est possible de r\u00e9cr\u00e9er un syst\u00e8me nerveux semblable \u00e0 celui du corps humain, en vue de contr\u00f4ler en permanence le poids des zones les plus lourdement charg\u00e9es d\u2019un avion. Cette technologie est en cours de d\u00e9veloppement et des prototypes ont d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9s \u00e0 des appareils d\u2019Airbus et de Boeing.<\/p>\n Comment cr\u00e9e-t-on des circuits int\u00e9gr\u00e9s \u00e0 partir de la lumi\u00e8re? Pourquoi le d\u00e9ploiement des circuits photoniques prend-il autant de temps? Quelles seront les premi\u00e8res applications des circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s? Le m\u00eame raisonnement s\u2019applique au passage de la 4G \u00e0 la 5G. Nous devons remplacer les stations de base par des dispositifs beaucoup moins volumineux, moins gourmands en \u00e9nergie et capables de g\u00e9rer un plus grand trafic. D\u2019o\u00f9 le recours \u00e0 la technologie optique. Les circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s devraient s\u2019imposer comme une nouvelle technologie incontournable et permettre de r\u00e9soudre bon nombre de probl\u00e9matiques auxquelles la soci\u00e9t\u00e9 doit faire face.<\/p>\n De quel genre de probl\u00e9matiques parlez-vous? Quel r\u00f4le joue le silicium? Comment votre \u00e9quipe \u00e0 la TU\/e fait-elle progresser la technologie des puces photoniques? _______<\/p>\n Biographie<\/strong><\/p>\n Ton Backx a entam\u00e9 sa collaboration avec TU\/e dans les ann\u00e9es 1970, \u00e0 la suite de recherches men\u00e9es pour Philips sur l\u2019optimisation de processus de contr\u00f4le mobiles destin\u00e9s \u00e0 tout type d\u2019applications industrielles. Il a obtenu son Master en ing\u00e9nierie \u00e9lectrique en 1976 et son doctorat en 1987.<\/p>\n Ton Backx a ensuite dirig\u00e9 avec succ\u00e8s plusieurs soci\u00e9t\u00e9s utilisant des processus de contr\u00f4le avanc\u00e9s, tout en enseignant \u00e0 temps partiel \u00e0 la TU\/e \u00e0 partir de 1992. En 2006, il a \u00e9t\u00e9 nomm\u00e9 doyen de la Facult\u00e9 d\u2019ing\u00e9nierie \u00e9lectrique. Dix ans plus tard, il a quitt\u00e9 son poste de doyen pour occuper la fonction de CEO du nouvel Institut pour l\u2019int\u00e9gration photonique et de Photon Delta de la TU\/e, organisant toutes les activit\u00e9s relatives \u00e0 l\u2019int\u00e9gration de la photonique dans et autour de l\u2019universit\u00e9.<\/p>\n _______<\/p>\n Petit dictionnaire de la photonique<\/b><\/p>\n Th\u00e9orie quantique Photon Laser Fibre optique _______<\/p>\n Une version de cet article est parue dans le magazine Technologist (no 15).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Dans un avenir proche, les photons, et non les \u00e9lectrons, pourraient \u00eatre les acc\u00e9l\u00e9rateurs de nos syst\u00e8mes de communication.<\/p>\n","protected":false},"author":20197,"featured_media":6980,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-6976","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-technophile","technophile"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t
\n<\/strong>Les centres de donn\u00e9es recourent encore \u00e0 la micro\u00e9lectronique pour traiter les donn\u00e9es. Or, cette technologie est gourmande en \u00e9nergie. En 2016, dans les centres de donn\u00e9es et de t\u00e9l\u00e9communication, 5% de l\u2019\u00e9nergie \u00e9lectrique g\u00e9n\u00e9r\u00e9e dans le monde ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s pour le traitement des donn\u00e9es \u2013 et ce chiffre est multipli\u00e9 par environ 1,7 tous les ans. En outre, avec l\u2019Internet des objets, Netflix, Facebook, YouTube et d\u2019autres activit\u00e9s Internet, la capacit\u00e9 des centres de donn\u00e9es double chaque ann\u00e9e.<\/p>\n
\n<\/strong>Les puces micro\u00e9lectroniques les plus sophistiqu\u00e9es consomment environ un picojoule pour traiter un bit de donn\u00e9es contre moins d\u2019un femtojoule pour les technologies photoniques. Ces derni\u00e8res consomment donc 1000 fois moins d\u2019\u00e9nergie. Les photons permettent aussi de couvrir un spectre de fr\u00e9quences 1000 \u00e0 10\u2019000 fois plus large que les \u00e9lectrons. Gr\u00e2ce \u00e0 la photonique, il est donc possible d\u2019atteindre de plus hautes fr\u00e9quences, tout en utilisant beaucoup moins d\u2019\u00e9nergie.<\/p>\n
\n<\/strong>La photonique permet de construire un circuit unique LIDAR (\u00e0 la diff\u00e9rence du radar qui utilise des ondes radio, la technologie LIDAR se sert des ondes lumineuses, ndlr). Ce dernier joue un r\u00f4le cl\u00e9 dans le d\u00e9veloppement des voitures autonomes. En effet, les soci\u00e9t\u00e9s capables d\u2019int\u00e9grer toutes les fonctionnalit\u00e9s requises sur un seul circuit, \u00e0 un prix en phase avec les attentes de l\u2019industrie automobile, ont un bel avenir devant elles.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/largeur.com\/wp-content\/uploads\/2018\/01\/idj.jpg\")
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\n<\/strong>Les circuits micro\u00e9lectroniques comportent des composants actifs (transistors) et des composants passifs (r\u00e9sistances et condensateurs). En reliant ces trois \u00e9l\u00e9ments via des fils \u00e9lectriques, il est possible de cr\u00e9er tout type de fonctionnalit\u00e9s. Dans le cadre de l\u2019int\u00e9gration photonique, ces trois \u00e9l\u00e9ments sont remplac\u00e9s par un amplificateur optique, un polariseur et un d\u00e9phaseur. Coupl\u00e9s \u00e0 des guides d\u2019ondes lumineuses, ces composants permettent de d\u00e9velopper les m\u00eames fonctionnalit\u00e9s qu\u2019avec la micro\u00e9lectronique. La seule diff\u00e9rence r\u00e9side dans le fait que les informations sont transport\u00e9es par des photons et non des \u00e9lectrons.<\/p>\n
\n<\/strong>La complexit\u00e9 des circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s est actuellement comparable \u00e0 celle des circuits micro\u00e9lectroniques au milieu des ann\u00e9es 1970. Nous sommes en mesure d\u2019int\u00e9grer environ 3000 composants sur un circuit, ce qui repr\u00e9sente une densit\u00e9 d\u2019int\u00e9gration plut\u00f4t faible par rapport aux milliards de composants que peut comporter un circuit micro\u00e9lectronique. L\u2019augmentation de la densit\u00e9 d\u2019int\u00e9gration fait partie des principaux d\u00e9fis de la photonique.<\/p>\n
\n<\/strong>Le principal march\u00e9 de cette technologie sera celui des donn\u00e9es et des t\u00e9l\u00e9communications. La vitesse de communication devrait, gr\u00e2ce aux interconnexions optiques, atteindre 400 Go par seconde d\u2019ici \u00e0 2019, puis augmenter rapidement \u00e0 1-2 To par seconde les ann\u00e9es suivantes. Seuls les circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s rendront possibles de tels d\u00e9bits.<\/p>\n
\n<\/strong>Pour \u00e9voluer vers un syst\u00e8me de sant\u00e9 pr\u00e9ventive, il sera n\u00e9cessaire de d\u00e9celer les maladies comme le cancer \u00e0 un stade tr\u00e8s pr\u00e9coce et \u00e0 faible co\u00fbt. Les seuls syst\u00e8mes de capteurs rendant cela possible reposent sur la photonique int\u00e9gr\u00e9e, qui permet de d\u00e9tecter le cancer et de contr\u00f4ler les donn\u00e9es sanguines. Les villes intelligentes ont, quant \u00e0 elles, besoin de mesurer la pollution de l\u2019air. Et l\u00e0 encore, ce sont les circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s qui offrent cette fonctionnalit\u00e9 \u00e0 un prix raisonnable. De nombreuses autres applications encore inimaginables aujourd\u2019hui verront \u00e9galement le jour.<\/p>\n
\n<\/strong>Ce mat\u00e9riau est tr\u00e8s utilis\u00e9 dans le domaine de la photonique, tout simplement car nous disposons des infrastructures pour le traiter et de nombreuses usines capables de produire des circuits en silicium en masse partout dans le monde. Il pr\u00e9sente cependant des inconv\u00e9nients, en particulier des pertes \u00e9lev\u00e9es (au moins 10 fois sup\u00e9rieures \u00e0 celles enregistr\u00e9es par le phosphure d\u2019indium) et ne permet pas de produire des composants actifs. Il doit en effet toujours \u00eatre associ\u00e9 \u00e0 un autre mat\u00e9riau pour \u00e9mettre de la lumi\u00e8re au sein d\u2019un circuit photonique. Le phosphure d\u2019indium est, quant \u00e0 lui, beaucoup moins d\u00e9velopp\u00e9 que le silicium. Pour produire des mat\u00e9riaux et des circuits compos\u00e9s de ce semi-conducteur \u00e0 des \u00e9chelles comparables \u00e0 celle du silicium, il sera n\u00e9cessaire d\u2019investir davantage dans les infrastructures de base.<\/p>\n
\n<\/strong>Nos recherches fondamentales visent \u00e0 classer des mat\u00e9riaux en fonction de leurs propri\u00e9t\u00e9s physiques et\u00a0\u00e0 trouver des solutions pour synth\u00e9tiser ces mat\u00e9riaux afin de les int\u00e9grer \u00e0 la fabrication d\u2019appareils. Nous \u00e9laborons des normes similaires \u00e0 celles du secteur de la micro\u00e9lectronique. Elles portent notamment sur les trois \u00e9l\u00e9ments de base (amplificateur optique, d\u00e9phaseur et polariseur), autour desquels s\u2019articulent les blocs fonctionnels, puis les circuits dot\u00e9s des fonctionnalit\u00e9s recherch\u00e9es. Ces normes pr\u00e9voient \u00e9galement la cr\u00e9ation de biblioth\u00e8ques logicielles permettant de concevoir des circuits photoniques int\u00e9gr\u00e9s.<\/p>\n
\n<\/b>Th\u00e9orie dans laquelle, contrairement \u00e0 la m\u00e9canique classique, les \u00e9nergies et les autres \u00e9l\u00e9ments sont \u00abquantifi\u00e9s\u00bb ou d\u00e9finis sous forme de blocs (quantas) pr\u00e9sentant des propri\u00e9t\u00e9s d\u2019ondes et de particules.<\/p>\n
\n<\/b>Particule lumineuse \u00e9l\u00e9mentaire pr\u00e9sentant la dualit\u00e9 onde-particule (soit dot\u00e9e des propri\u00e9t\u00e9s d\u2019ondes et de particules). La d\u00e9finition moderne du photon repose sur les travaux d\u2019Einstein, qui l\u2019a utilis\u00e9e pour expliquer des r\u00e9sultats d\u2019exp\u00e9riences ne correspondant pas au mod\u00e8le d\u2019onde lumineuse utilis\u00e9 jusqu\u2019alors. Un photon se d\u00e9place toujours \u00e0 la vitesse de la lumi\u00e8re dans le vide.<\/p>\n
\n<\/b>Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Appareil \u00e9mettant de la lumi\u00e8re par amplification optique gr\u00e2ce \u00e0 une radiation \u00e9lectromagn\u00e9tique stimul\u00e9e. Le laser a de nombreuses applications telles que la fibre optique, l\u2019impression laser ou encore la chirurgie de pointe.<\/p>\n
\n<\/b>C\u00e2bles permettant la transmission de la lumi\u00e8re entre deux points. En communication, cette technologie permet de couvrir des distances plus importantes que les c\u00e2bles classiques et offre un meilleur d\u00e9bit. Elle est fabriqu\u00e9e \u00e0 partir de fibre de verre (dioxyde de silicium) ou de plastique d\u2019un diam\u00e8tre similaire au cheveu humain.<\/p>\n