Par rapport aux solutions traditionnelles basées uniquement sur l'électronique, les systèmes photoniques à micro-ondes peuvent traiter d'importantes quantités de données. Par conséquent, cette technologie a une importance croissante dans de nombreux secteurs, comme celui de la 5G.

Toutefois, les exigences des réseaux avancés en matière de coût, de taille, de consommation d'énergie et de volume de production nécessitent une nouvelle génération de systèmes photoniques à micro-ondes réalisés sur puces. Les filtres photoniques micro-ondes intégrés, notamment en silicium, sont très recherchés.

Il existe toutefois un défi de taille : « La vitesse de la lumière étant très élevée, explique le professeur Avi Zadok de l'université Bar-Ilan en Israël, l'espace disponible sur la puce s'épuise avant que les retards nécessaires au traitement des signaux ne soient pris en compte. Les délais requis peuvent atteindre plus de 100 nanosecondes. Ces délais peuvent sembler courts au regard de l'expérience quotidienne, mais les chemins optiques qui les supportent font plus de dix mètres de long ! Il est impossible d'intégrer des chemins aussi longs dans une puce en silicium. ».

Ces longs délais nécessitent un autre type d'onde, qui se déplace beaucoup plus lentement. Dans une étude récemment publiée dans la revue Optica, M. Zadok et son équipe de la faculté d'ingénierie et de l'Institut de nanotechnologie et de matériaux avancés de l'université Bar-Ilan, ainsi que des collaborateurs de l'université hébraïque de Jérusalem et de Tower Semiconductors, proposent une solution. Ils ont réuni la lumière et les ondes ultrasonores pour réaliser des filtres ultra étroits de signaux micro-ondes, dans des circuits intégrés en silicium.

Moshe Katzman, doctorant, explique : « Nous avons appris à convertir l'information sous forme d'ondes lumineuses en ultrasons, en ondes acoustiques de surface, puis en optique. Les ondes acoustiques de surface se déplacent à une vitesse 100 000 fois plus lente. Nous pouvons tenir compte des délais dont nous avons besoin dans le cadre de notre puce en silicium, à moins d'un millimètre près, et avec des pertes très raisonnables. »

L'attrait de cette solution réside en partie dans sa simplicité : la fabrication des dispositifs est basée sur les protocoles de routine des guides d'ondes en silicium et la largeur spectrale des bandes passantes des filtres n'est que de 5 MHz.

Source : Bar-Ilan University, 24/05/2021, Science Daily