OPTINEWS

La National Science Foundation (NSF) a investi dans un nouveau centre de recherche ERC (Engineering Research Center) dont le but est de développer la prochaine génération de composants lumineux, plus intelligents, plus écologiques et innovants. Trois universités sont au coeur de ce projet : l’institut polytechnique de Rensselaer, l’université du Nouveau Mexique et l’université de Boston. Elles seront soutenues par d’autres universités, des partenaires industriels ainsi que par le gouvernement. La technologie des diodes électro-luminescentes, ou LEDs (light-emitting diodes), permet un gain d’énergie considérable, une plus grande longévité et, depuis récemment, commence à être utilisée comme instrument de communication.

L’institut polytechnique de Rensselaer, leader du projet, bénéficiera de la majeure partie du financement: 18,5 millions de dollars sur 5 ans. Il s’appuiera également sur des fonds provenant de partenaires industriels et de l’état de New York (1,7 millions dollars la première année). Ce centre sera le premier ERC dans le domaine de l’optique et de l’électronique se concentrant sur les avancées de la technologie LED (Diodes électroluminescentes) pour de nouveaux systèmes lumineux.

Le but est de développer une nouvelle source de lumière plus écologique surnommée la “lumière intelligente”. D’après E.Fred Schubert, professeur à Rensselaer qui dirige le centre, cet ERC “se focalisera sur trois domaines […] le développement de nouveaux matériaux, de nouveaux dispositifs technologiques et de nouveaux systèmes d’applications pour avancer dans la compréhension et la prolifération des technologies luminescentes intelligentes”.

Un des objectifs des chercheurs est d’adapter la technologie de “la lumière intelligente” au sans fil. Ils espèrent pouvoir substituer aux ondes radios une technologie basée sur la lumière. D’après Dean Kenneth R.Luchten, de l’University College of Engineering de Boston, “la lumière intelligente offre le potentiel de réorienter et de faire avancer les technologies de la communication sans fil”. Les communications seraient alors plus rapides, plus sûres et moins coûteuses en énergie que celles offertes par les technologies actuelles. La capacité de passer très rapidement de l’état “éteint” à l’état “allumé” sera la clé de cette technologie pour transmettre les données. L’éclairage de la pièce n’en serait pas perturbé, les changements rapides de lumière étant imperceptibles pour l’oeil.

Selon Thomas Little, professeur en ingénierie à l’université de Boston, il serait possible d’adapter un réseau de communication sans fil basé sur des LEDs au réseau d’éclairage déjà existant. Il suffirait de remplacer les ampoules classiques par des ampoules de type LED. Ce réseau aurait pour avantages une consommation basse, une haute fiabilité tout en ne générant pas d’interférence électromagnétique. De plus, il serait possible d’assurer un haut niveau de sécurité, la lumière blanche ne traversant pas les surfaces opaques (comme les murs), supprimant ainsi les fuites de données. Actuellement les chercheurs estiment que le réseau pourrait atteindre une vitesse de 10 Mbps mais que ces performances pourraient être très fortement augmentées avec les prochaines générations.

Les avancées technologiques réalisées pourraient avoir des répercussions sur plusieurs autres domaines. La recherche pourrait s’étendre à des disciplines telles que les communications, la santé, le contrôle automatique des véhicules et l’environnement. Comme E.Fred Schubert le fait remarquer, “les capacités de la lumière intelligente surpassent et transcendent les capacités de la lumière conventionnelle […] Nous pouvons créer sur mesure une source de lumière pour pratiquement n’importe laquelle des applications scientifiques ou commerciales”. Outre l’aspect écologique, le gouvernement américain espère, grâce au nouveau centre, devenir un leader dans ce domaine permettant aux partenaires industriels de se positionner rapidement sur ce nouveau marché très prometteur.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56361.htm

Une équipe de chercheurs taiwanais et japonais vient de dévoiler un nouveau type de nano-câbles qui se compose d’un tube en oxyde de gallium parsemé de nanoparticules d’or. Surnommé “peapod” parce qu’il ressemble à une cosse de pois, il pourrait devenir l’un des composants principaux de la fabrication de la nouvelle génération d’ordinateurs optiques.

HSIEH Chin-Hua, doctorant à l’Université nationale Tsing-Hua (NTHU) et l’un des concepteurs, explique que les nanoparticules d’or sont hautement sensibles aux lasers de longueur d’onde d’émission de 532 nanomètres et que les interactions entre les particules et le laser peuvent être utilisées pour transmettre des données. Lorsque la particule d’or est excitée par le laser, elle émet un photocourant ; son statut est donc considéré comme actif, ce qui correspond à l’état 1. Lorsque le laser est éteint, l’absence d’émission d’un photocourant peut être interprété comme étant l’état 0. L’oxyde de gallium étant un matériau hautement isolant, les signaux optiques sont alors confinés à l’intérieur du tube, ce qui permet de transmettre des signaux sans interférences à une fréquence beaucoup plus importante que les nano-câbles à base de silicium. Un circuit intégré conçu à partir de ces nano-câbles pourrait théoriquement être au minimum dix fois plus rapide que son équivalent actuel utilisant les courants électriques. Ces travaux devrait faire la une d’un prochain volume de la revue “Nano Letters”.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/56013.htm

Après l’invention d’une puce de modulation optique sur silicium, IBM plonge un peu plus dans la lumière en mettant au point un switch nanophotonique, qui se chargera de faire circuler des données à très haut débit entre les multiples coeurs d’un même processeur.

L’idée est toujours d’exploiter la lumière plutôt que les électrons, ce qui permet de véhiculer un nombre bien plus important de données en consommant beaucoup moins d’énergie.  Les signaux électriques sont modulés en impulsions lumineuses, les switchs nanophotoniques les dirigent ensuite au sein même du processeur multicoeur, pour ensuite être reconverties en signaux électriques que l’électronique pourra correctement interpréter.

« Cette invention est un ajout crucial dans la fabrication d’un réseau optique intégré à une puce électronique » explique Yurii Vlasov, responsable du projet chez IBM. Ce dernier affirme que l’idée d’un tel réseau optique intégré est « de plus en plus réaliste », ce qui pourrait considérablement accélérer les processeurs multicoeurs.

Techniquement, ce switch nanophotonique d’IBM est minuscule, on peut en disposer 2000 sur une surface de seulement un millimètre carré. Il peut diriger le trafic de plusieurs longueurs d’onde optiques en même temps, pour arriver à un débit de 1 Tbit/s (40 Gbits/s pour une seule longueur d’onde). De plus, les chercheurs d’IBM ont testé le switch dans un environnement normal de processeur, et il fonctionne parfaitement à haute température.

Ce réseau optique « on-chip » (intégré à la puce) représente pour IBM l’avenir du multicoeur à haut niveau. La firme explique que ce système s’adaptera très bien à des puces contenant des dizaines, voire des centaines de coeurs, alors que des connexions classiques en cuivre montreraient ici leurs limites : trop chaud, trop lent, trop gourmand.

Source PC IMPACT :
http://www.pcinpact.com/actu/news/42473-IBM-switch-nanophotonique.htm?vc=1

La branche Laboratories de Fujitsu et l’institut allemand Heinrich Hertz ont mis au point le premier commutateur optique (optical switch) ultra-rapide muni d’un système d’amplification de signal pour la prochaine génération de communications optiques à grande vitesse où les débits dépasseront les 100 Gigabits par seconde (Gbps). Lors de tests, des ondes ultra-rapides à des vitesses allant jusqu’à 640Gbps, ont pu être observées grâce à une résolution temporelle ultra-élevée. De plus, ils ont réussi à recevoir en 64 canaux de 10 Gbps, des signaux ultra-rapides à des vitesses de 640Gbps. Ils ont pu également vérifier expérimentalement que leur commutateur sortait des signaux 6 fois plus élevés (7,6 décibels) que la totalité du signal d’entrée dont la bande était située entre 1530 nanomètres et 1565 manomètres (la Bande C qui est la plus utilisée dans les dorsales optiques de réseaux de communication). Enfin, ils ont montré, en commutant des signaux modulés en phase, que la commutation établie par leur dispositif ne dépendait pas du format de modulation de l’onde.

Actuellement, les lignes reliant les grandes villes (les dorsales de communications) ont des débits de 10 Gbps. En communication optique, la puissance du signal est divisée par plus de 100 lorsqu’il voyage sur des distances de plus de 100 km. Avec le bruitage des lignes, le signal ne serait plus lisible s’il n’était pas amplifié toutes les quelques dizaines de kilomètres. Outre l’amplification, on peut aussi réduire le bruit pour améliorer la qualité du signal. Dans le cas de débits de 10 Gbps, celui-ci peut-être éliminé assez facilement en convertissant le signal optique en signal électrique sur une petit tronçon de la ligne avant de le reconvertir en signal optique.

Cependant, pour des raisons de consommation électrique et de détails techniques (taille des équipements qui seraient impliqués) une telle transformation n’est plus envisageable pour les débits de 100 Gbps qui devraient être introduits par la nouvelle génération après 2010. La solution semble être le “tout-optique” mais les commutateurs optiques classiques, bien que très rapides, font perdre au signal de sa puissance. Il faudra donc, d’ici 2010, trouver des méthodes pour s’affranchir du bruit.

Fujitsu Laboratories et l’institut Heinrich Hertz proposent une solution à ce problème. Leur nouveau commutateur fait passer le signal optique dans une fibre monomode (un seul rayon de lumière dans la fibre) fortement non linéaire (la fonction de transfert dépend du signal d’entrée) de 30 mètres munie d’amplification. Ici l’effet non linéaire est multiplié par 10 en comparaison des fibres non linéaires conventionnelles ce qui permet des débits de commutation théoriques de 1 terabit par seconde (tbps). L’amplification est obtenue en sélectionnant les parties basses de l’onde du signal. Le bruit étant accumulé dans la partie haute, cette opération a pour effet de l’atténuer. C’est une amplification paramétrique. Le commutateur développé est ainsi le premier commutateur optique ultra-rapide muni d’un système d’amplification.

Avec des optimisations de la fibre non-linéaire, l’amplification peut atteindre un facteur supérieur à 100 (20 décibels) ce qui pourrait permettre le traitement d’un plus grand panel de longueurs d’ondes que la bande C et d’atteindre des commutations de débits allant jusqu’à 1 tbps.

Le commutateur est l’un des éléments de base pour le traitement du signal. Le nouveau dispositif pourra donc être utilisé comme brique de base des réseaux photoniques de la prochaine génération, le “tout-optique”. On pourra le retrouver notamment dans des dispositifs de contrôle d’ondes optiques à ultra-résolution temporelle (comme des oscilloscopes haute fidélité), dans les transmissions de données ultra-rapides et il facilitera la régénération optique (technologie qui redonne à un signal dégradé sa qualité d’origine). Lors des tests de ces applications tout-optique, de la fibre fortement non-linéaire de 20-30 m était utilisée. Cette taille, bien que pouvant encore être diminuée est d’ores et déjà considérée comme acceptable pour la mise en pratique future de ce commutateur. Fujitsu Laboratories et l’institut Heinrich-Hertz envisagent une version définitive de leur produit dans 5 ans.

Source ADIT :
http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53571.htm

Le METI (Ministry of Economy, Trade and Industry) va financer à partir de l’année fiscale 2008 une initiative gouvernement-industrie du nom de “Dream Chip Development Project”, le projet de développement de la puce idéale. L’objectif est d’obtenir des appareils électroniques de haute performance en développant des composants électroniques basés sur des technologies MEMS (Microelectromechanical systems) et des puces à bosses.

Le METI espère aboutir à des téléphones, mais aussi d’autres périphériques de télécommunications, compatibles avec de nombreuses fréquences, basés sur des puces multifonctionnelles et intégrées en 3 dimensions pour une meilleure densité ainsi que sur des éléments MEMS.

Un des autres objectifs du projet sera la réalisation d’un composant ultra-fin comportant plusieurs couches de réseaux de portes logiques programmables in situ. Cela permettrait au composant de s’adapter facilement à diverses spécifications. Ces technologies devraient déboucher sur des puces multifonctionnelles (donc plus rentables) en utilisant des techniques innovantes comme la conversion de fréquences par micro-miroirs ou la sélection de fréquences par couches de silicium à épaisseur variable.

Le financement du “Dream Chip Development Project” durera 5 ans, à compter du 01/04/2008.

Source ADIT :

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/53097.htm

Il existe, sous la mer, d’étranges créatures luminescentes, tel ce calmar d’Hawaï, dont les organes émettent des scintillations pour leurrer les prédateurs. Ryan Kramer, chercheur en matériaux au laboratoire Air Force, en Ohio, s’intéresse depuis quelques années à la réflectine, la molécule responsable des propriétés optiques de cet animal. C’est qu’en plus de refléter la lumière, la réflectine s’autoassemble pour former, à l’échelle nanométrique, films, rubans et réseaux de mailles régulièrement espacées, une caractéristique avantageuse pour la fabrication de nanomatériaux.

Selon Anna-Marie Ritcey et Tigran Galstian, spécialistes en nanotechnologie et en optique, au centre d’optique photonique et laser de l’Université Laval, l’autoassemblage de molécules n’est pas une nouveauté. Cependant, dans le cas de la réflectine, cet agencement se fait selon différents degrés de complexité conférant au matériau différentes propriétés optiques. En réussissant à en contrôler l’assemblage, pour former des films dont la couleur varie selon l’épaisseur, le chercheur a fait une importante percée. Au-delà des films, c’est la « formation de réseaux qui est spectaculaire » selon Anna-Marie Ritcey.

La quête de nouveaux nanomatériaux combinant propriétés électriques et optiques s’est intensifiée ces dernières années. Elle va de pair avec la miniaturisation des appareils électroniques qui rime nécessairement avec la réduction en taille des composants électroniques. Par ailleurs, l’explosion des communications par fibre optique demande une multiplication des canaux, caractérisés par différentes fenêtres de longueurs d’onde. Ces canaux doivent pouvoir transporter l’information sans débordement d’un canal à l’autre, ce que permettent justement les nanomatériaux structurés en réseaux. De cette découverte sur la réflectine, d’autres applications comme des revêtements changeant de couleurs ou anti-UV sont du domaine du possible, croit Tigran Galstian.

Source : http://www.sciencepresse.qc.ca/node/18653

September 26, 2007… Aachen, Germany–AIXTRON AG today announced the order of one Close Coupled Showerhead® (CCS) 3×3″ Flip Top MOCVD system received from NTT Photonics Laboratories, Japan in the second quarter of 2007. This new system will be used for the development of indium phosphide (InP) based optical and microelectronic devices. The reactor will be installed at the company’s state-of-the-art cleanrooms of NTT Photonics Laboratories.

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Intel annonce la poursuite de ses efforts dans la Recherche et Développement de la photonique sur silicium. Il s’agit, d’une part, pour Intel de développer de nouvelles interconnexions entre les différents composants d’un PC afin d’offrir une bande passante bien plus importante que celle disponible aujourd’hui pour alimenter notamment des processeurs qui ne contiennent plus 2 ou 4 coeurs mais plutôt de l’ordre de 80 coeurs. L’objectif est également d’adopter la photonique sur les procédés actuels de fabrication des puces en utilisant toujours à la base du silicium.

Mario Pannicia, directeur du laboratoire de Photonique d’Intel, a présenté un photo-détecteur en silicium et germanium capable de recevoir des données via des signaux laser à un débit de 40 Gbps. L’utilisation du germanium est rendue nécessaire selon Intel pour ses meilleures capacités d’absorption de la lumière. Le fondeur devrait présenter plus en détails cette nouvelle avancée dans la photonique lors d’une conférence à Tokyo. Une avancée qui s’inscrit dans le cadre du projet de puce optique Terabit.

Intel vient de présenter son premier processeur 45 nm : le Penryn Extreme Edition. Il s’appellera Core 2 Extreme QX9650, et disposera d’une fréquence de 3 GHz et d’un FSB de 1333 MHz (dans un premier temps seulement, 1600 MHz par la suite).

Par rapport à son prédécesseur, le nombre de transistors et la surface des dies sont évidemment nettement plus à l’avantage du Penryn : avec 214 mm² pour 820 millions de transistors contre 286 mm² pour 582 millions de transistors pour l’actuel Core 2 Quad, le Penryn sera in fine moins coûteux à produire malgré une quantité de mémoire cache très importante.

Luxtera, société américaine va commercialiser selon fibers.org des câbles actifs propageant l’information jusqu’à une vitesse de 40 Gbit/s.

La technologie du câble actif encore peu déployée se base ici sur ce qu’on appelle la photonique CMOS. La conversion du signal électrique en signal optique est réalisée dans le connecteur (et vice versa à l’arrivée). Dans la connectique optique actuelle, la partie électronique et la partie optique des équipements sont strictement séparées ce qui implique des couts de production élevés et une compacité relative. La photonique CMOS (inédite à l’heure actuellement en production) apporte quelque chose de révolutionnaire : transporter le signal électrique et le signal optique sur le même composant monolithe CMOS, les électrons et les photons empruntent le même chemin ! Les connecteurs de câbles actifs sont donc des convertisseurs électrique-optique autonomes qui peuvent être connectés à un équipement réseau sans conversion préalable du signal, tout est réalisé dans le connecteur du câble. Le seul élément non intégrable encore dans le composant CMOS est la source laser (les composants CMOS ne sont pas aujourd’hui capables de générer de la lumière). Luxtera implémente donc un laser 1550nm sur la surface du composant. Le laser est toujours actif et la modulation se fait à l’intérieur du guide. Pour atteindre les 40 Gbit/s, la lumière est splittée 4 fois à l’intérieur du composant, la distance maximum est estimée à 300 mètres.

Le connecteur Luxtera

On annonce une production pour début 2008 et des prix réduits qui révolutionneront sans doute le monde du composant optique.

Source

Roland Pieler, développeur pour la division des sciences de la vie de NANOIDENT Technologies AG, va présenter « Printed Photonics for Lab-on-Chip Applications » (la photonique imprimée pour les applications laboratoire-sur-puce) à SPIE Europe Security & Defence 2007. M. Pieler va expliquer comment la “photonique imprimée” améliore la fonctionnalité des systèmes de laboratoire-sur-puce, validant un diagnostic possible en temps réel.

NANOIDENT Technologies AG est le leader technologique du développement et de la fabrication de solutions de capteurs à base de semi-conducteurs imprimés. BIOIDENT Technologies Inc., une des filiales axées sur le marché de NANOIDENT, exploite la technologie de NANOIDENT pour fournir des solutions laboratoire-sur-puce photoniques à base de semi-conducteurs imprimés pour les sciences de la vie. La plate-forme PhotonicLab™ de BIOIDENT a reçu le prix « 2007 Frost & Sullivan Enabling Technology of the Year », et valide une capacité de détection et d’analyse multiparamétrique en temps réel pour les tests environnementaux, la détection des menaces chimiques et biologiques et les applications de diagnostic in vitro.

Source Business Wire : voir l’article entier

Le groupe de Holger Schmidt à l’université UC Santa Cruz en Californie a annoncé récemment avoir mis au point un spectromètre atomique qui tienne sur une puce silicium.

Habituellement, les spectromètres atomiques optiques sont de gros appareils, utilisant un grand nombre de composants optiques. Le principe de fonctionnement repose sur l’interaction d’un faisceau lumineux avec une substance matérielle, dont on désire connaître la composition. Cette dernière est généralement déterminée par les longueurs d’onde d’absorption et/ou d’émission de la substance sous éclairage laser.
Pour la première fois, tout cet appareillage optique est miniaturisé et intégré sur une puce. Qui plus est, les techniques de fabrication sont celles couramment utilisées en microélectronique silicium.

Le composant repose sur l’utilisation d’un guide d’onde à coeur creux appelé ARROW (AntiResonnant Reflecting Optical Waveguide), développé dans le groupe de H. Schmidt. Contrairement aux guides d’onde habituels en silice (dans laquelle la lumière subit des réflexions totales internes à l’interface entre le matériau - à fort indice - et l’air à faible indice), les guides ARROW fonctionnent sur un principe totalement différent. Ici, la lumière se propage dans un tube creux parcourant le milieu du guide (voir figure) et rempli par un gaz ou un liquide dont généralement l’indice de réfraction est supérieur à celui du guide environnant. Le confinement de la lumière ne se fait donc plus à l’aide de réflexions totales internes, mais grâce à une ingénierie des couches multiples du guide entourant la partie creuse similaire à celle des cristaux photoniques.

De micro-réservoirs sont intégrés à la puce, connectés aux guides ARROW et remplis d’atomes de Rubidium. Un gaz de Rubidium finit alors par occuper la partie creuse des guides ARROW, tout en restant confiné dans une cellule microscopique (environ 80 millions de fois plus petite qu’une cellule conventionnelle). Cette configuration permet une mesure efficace de la fluorescence du gaz en question. Le rubidium a été utilisé comme exemple, mais une grande majorité de gaz pourraient faire l’affaire. La vapeur de rubidium représente néanmoins un intérêt pour les études d’optique quantique.

Selon H. Schmidt, les applications principales de cette nouvelle technologie sont la stabilisation des fréquences laser, les capteurs de gaz intégrés, et l’information quantique. Les travaux ont été réalisés en collaboration avec des chercheurs de Brigham Young University dans l’Utah. Une extension de la technique à la détection de molécules d’ADN en solution est étudiée en collaboration avec le groupe de D. Deamer du département d’ingénierie biomoléculaire de l’université de Californie au sein du California Institute for Quantitative Biomediacal Research QB3, ainsi qu’avec le centre Ames de la NASA (baie de San Francisco).

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/43413.htm