Bientôt des communications sans fil deux fois plus rapides et fiables ?

Une équipe de chercheurs de l'université du Texas à Austin dit avoir réalisé une avancée potentiellement décisive pour les télécommunications sans fil et cellulaires. Il s'agit d'un circulateur d'ondes radio qui est capable de doubler la bande passante en permettant à la puce de communication d'envoyer et de recevoir les informations simultanément sur la même bande de fréquence. Ce fonctionnement aussi connu sous le nom de full-duplex se traduit par un doublement de la vitessevitesse de circulation des données.

La taille et le coût réduit de ce circulateur permettraient de l'intégrer facilement dans des smartphones et d'autres appareils de communication, avec pour avantage des vitesses de téléchargement plus élevées, des communications vocales plus stables et plus claires. « Nous envisageons des circulateurs micrométriques intégrés dans les technologies mobiles. Lorsque vous considérez le trafic cellulaire durant de grands événements tels qu'un match de football ou un concert, il y a d'énormes implications pour notre technologie », expliquent les chercheurs dans leur article scientifique publié dans la revue Nature Physics.

Cette illustration représente le principe du circulateur d’ondes radio développé par l’université du Texas. Pour schématiser, il reprend le principe d’un sens giratoire où les données d’émission et de réception entrent par l’une des trois voies et sont isolées les unes des autres. Elles sont guidées par des résonateurs pour circuler simultanément dans le même sens. © University of Texas

Procédé applicable à la nanophotonique

Les circulateurs d'ondes radio existent depuis longtemps. Ils sont composés de ferrite et d'aimantsaimants pour créer un sens de giration électromagnétique. Ils sont non seulement chers, mais aussi volumineux et donc impossibles à intégrer sur une carte mère. Le circulateur développé par l'université du Texas n'est pas électromagnétique. Il emploie des composants moins onéreux et plus répandus comme l'or, le cuivrecuivre et le siliciumsilicium. Il est surtout beaucoup plus miniaturisé. Le prototype qui a servi aux essais mesure deux centimètres de côté et les chercheurs assurent qu'il pourrait être miniaturisé à l'échelle du micronmicron. Son architecture ressemble un peu à un sens giratoire à trois voies sous forme de circuits. Les signaux peuvent voyager dans ou à l'extérieur de ce rond-point via n'importe lequel des trois câbles. Des résonateurs répartis sur le circuit forcent les signaux à circuler uniquement dans un sens horaire.

Actuellement, lorsqu'une personne navigue sur Internet avec son smartphone via le réseau cellulaire, la puce de communication alternealterne les émissionsémissions et réceptionsréceptions de données. Le circulateur dont il est ici question peut isoler les signaux entrant et sortant pour les faire transiter de concert. L'autre intérêt est qu'il peut être adapté en temps réel pour fonctionner à différentes fréquences. Un tel système pourrait intéresser les opérateurs de téléphonie qui font actuellement du full-duplex en associant des technologies logicielles et matérielles. D'autres industries qui utilisent des circulateurs électromagnétiques pourraient aussi bénéficier de cette innovation. C'est le cas notamment des systèmes radars utilisés par l'aviation, la marine et les satellites. Et cette architecture pourrait même s'appliquer à d'autres domaines. En effet, les chercheurs veulent aller encore plus loin en adaptant leur système au laserlaser afin de créer des circuits intégrés nanophotoniques qui guideraient les signaux lumineux. Leurs travaux sont financés notamment par le bureau de recherche scientifique de l'US AirAir Force.