Renforcer l'innovation dans la photonique par la collaboration

La photonique, une branche de la physique qui couvre les applications techniques de la lumière des télécommunications aux circuits intégrés en passant par les capteurs, est un domaine qui se développe rapidement. Le professeur Hercules Avramopoulos, responsable du laboratoire de recherche sur les communications de l'université nationale technique d'Athènes, décrit le domaine comme étant comme l'électronique des années 1960.

«Dans les années 60, les premiers circuits intégrés ont été développés. La photonique aujourd'hui est au point d'une percée similaire qui mènerait à une variété d'applications avec des bénéfices étendus à l'industrie et à la société», explique le professeur Avramopoulos.

La tendance est poussée en grande partie par les demandes croissantes pour la largeur de bande et la capacité des réseaux de communications, des services de téléphonie mobile à Internet. De plus, le potentiel pour que les systèmes optiques fonctionnent à des vitesses plus importantes que les circuits électroniques induit un besoin en interconnexion plus rapide entre les systèmes «datacom», des étagères (racks) de serveurs à votre ordinateur personnel.

Bien que la recherche dans ce domaine progresse en Europe, en Asie et aux États-Unis, le secteur est toujours confronté à plusieurs défis. Dans le cas de l'Europe, il s'agit de la nature diversifiée et disparate des institutions de recherche, départements universitaires et entreprises (parmi lesquelles se trouvent de nombreuses PME) impliqués dans la R&D en photonique.

«La photonique se développe rapidement mais nous ne sommes pas encore au point où il est possible d'acheter des produits de photonique en grande surface comme c'est le cas pour l'équipement électronique. Une grande partie du domaine se trouve encore au point de la recherche et de l'expérimentation, et une expérience en photonique implique l'utilisation d'un équipement et d'instruments chers et peu accessibles. De plus, une expertise souvent multidisciplinaire est nécessaire pour associer les connaissances en physique des matériaux à l'expertise dans le domaine d'application. En général, tous ces ingrédients ne se trouvent pas dans un laboratoire unique», commente le professeur Avramopoulos

Pour surmonter ces problèmes, des institutions de recherche et universitaires de 12 pays d'Europe se sont associées dans le cadre du projet EURO-FOS («Pan-European photonics task force: integrating Europe's expertise on photonic subsystems») avec le soutien de plus de 4 millions d'euros de la part de la Commission européenne. Le consortium a mis en place les réseaux et instruments nécessaires pour rassembler les ressources et technologies parmi une multitude d'organisations actives dans la recherche en photonique en Europe, tout en assistant les chercheurs en photonique à partager leurs savoirs et expertise. Au cours des quatre années du projet, ils ont mené près d'une centaine d'expériences communes, impliquant plus de 300 jeunes chercheurs au niveau du doctorat et post-doctorat.

«Le réseau d'excellence EURO-FOS était poussé par le besoin de renforcer et d'assister la collaboration entre les organisations et les chercheurs en Europe. C'est exactement ce qu'à fait le projet avec un franc succès», commente le professeur Avramopoulos, qui coordonnait le consortium.

Un laboratoire de photonique paneuropéen

Les 17 organisations qui composent le réseau d'excellence EURO-FOS possèdent une vaste expertise en conception, développement et mise à l'essai de composants et sous-systèmes photoniques dans des réseaux de communication optique à grande capacité. En se regroupant, ils ont pu partager leur savoir-faire et leurs innovations entre eux ainsi qu'avec d'autres organisations actives dans une initiative ambitieuse qui a mené à la création d'un puissant laboratoire paneuropéen virtuel.

Baptisé «Eurofoslab», le laboratoire comprenait des composants, des dispositifs, des sous-systèmes, des installations d'essais de pointe ainsi qu'un accès à des liens de fibre optique déployés. Ses ressources sont physiquement situées dans les 17 laboratoires du réseau, mais sont gérées centralement par des outils en ligne développés par l'université d'Essex, au Royaume-Uni. Les outils permettent la réservation des ressources partagées et la planification d'expériences en commun sur des équipements dans toute l'Europe.

L'inventaire d'Eurofoslab contient plus de 700 objets, dont 48 systèmes complets et installations d'essai, comme les bancs d'essai OTDM (multiplexage par répartition temporelle), OFDM (multiplexage par répartition e fréquences orthogonales), le banc d'essai cohérent WDM (multiplexage en longueurs d'onde), des systèmes de transmission WDM à 1550 et 1310 nanomètres, des systèmes radio sur fibre (RoF) fonctionnant sur des fibres multimodales et unimodales, et bien d'autres encore. L'inventaire comprend également plus de 50 sous-systèmes autonomes comme des terminaux de ligne optique (OLT), des unités de réseau optique (UNO), des transmetteurs, des récepteurs et des unités de régénération, ainsi qu'un nombre de dispositifs optoélectroniques et photoniques, 14 plateformes de simulation et un accès à 4 connexions par fibre.

«Les expériences réalisées par Eurofoslab n'auraient pas été possibles par des laboratoires individuels. Grâce à cette collaboration avec plus de ressources à disposition, les chercheurs ont pu se lancer dans des efforts expérimentaux plus ambitieux à grande échelle», commente le coordinateur d'EURO-FOS. «De plus, cela a permis des économies importantes au niveau du développement, des essais et de la validation de systèmes et de sous-systèmes photoniques».

Les travaux menés par l'Eurofoslab dans le cadre du projet EURO-FOS se sont concentrés sur quatre domaines principaux de recherche en photonique: les systèmes de transmissions optiques numériques; l'amplification et les sources optiques; les sous-systèmes de réseaux optiques à haute vitesse; et les sous-systèmes d'accès optique de prochaine génération.

Les travaux ont entraînés plus de 200 publications scientifiques et 7 dépôts de brevets. De plus, le réseau a ouvert des opportunités de collaboration avec d'autres organisations dans le monde et a renforcé les liens avec la communauté universitaire et l'industrie.

«Tout le monde sait ce qu'est un téléphone portable, par exemple, mais très peu connaissent la technologie à la base de cet appareil et comment l'innovation permettrait de l'améliorer davantage. À mesure que la technologie de la photonique mûrit, elle passera des applications de recherches expérimentales à un nombre croissant d'applications dans le monde réel avec potentiellement de nombreux bénéfices pour tous. EURO-FOS a apporté une contribution considérable dans ce sens», conclut le professeur Avramopoulos.

Le projet EURO-FOS a été financé au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'Union européenne.

Lien au projet sur CORDIS:

- le 7e PC sur CORDIS
- Fiche d'information sur le projet EURO-FOS sur CORDIS

Lien au site web du projet:

- Site web du «Pan-European photonics task force: integrating Europe's expertise on photonic subsystems»
- Site web du laboratoire paneuropéen virtuel Eurofoslab

Autres liens:

- Site web de la stratégie numérique de la Commission européenne