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7/25/2019 Pohardy Amandine Dogon Cathy Texte
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NOS DONNEES DANS LE CHAOS :
LE LASER A LA RESCOUSSE DE
LA FIBRE OPTIQUE
Aujourdhui transmises de manire conne, en partie dans la bre
optique, nos
donnes pourraient se propager dans latmosphre grce au laser
cascade
quantique. Une dcouverte qui intresse dabord les militaires,
notamment pour
sa capacit de cryptage.
300 000 kilomtres par seconde. Cest la vitesse de la lumire, et
par
consquent, la vitesse laquelle lent nos donnes en espace libre.
Via la bre
optique, plusieurs dizaines de millions de mgabits sont transfrs
par seconde. Or,
comme sen inquite Frdric Grillot, enseignant chercheur Tlcoms
Paris Tech,
laugmentation massive du trac internet induit par le boom de la
TV en ligne, le
streaming et la quantit croissante dappareils xes et mobiles
connects au rseau,
la bande passante des bres optiques est quasiment sature. Ces
cbles en verreou en plastique de lpaisseur dun cheveu, prsents dans
nos immeubles, nos villes
et mme dans les profondeurs de nos ocans ne seront bientt plus
susants pour
changer des donnes travers le monde. Les remplacer serait en
revanche trop
coteux, et trop contraignant. Dans ce contexte, Frdric Grillot,
Louise Jumpertz
et Kevin Schires, des laboratoires de Tlcom ParisTech, Marc
Sciamana de
CentraleSuplec et Mathieu Carras de mirSense se sont intresss
aux spcicits du
laser cascade quantique (QCL).
Les cinq chercheurs ont prouv, en fvrier dernier,
quavec lusage de QCL par chaos, la transmission
dinformations pourrait se faire, grce la lumire, en espace
libre et de faon crypte. Un challenge, selon Frdric Grillot,
qui repose sur le savoir-faire traditionnel : toutes les
questions
quon sest pos aux longueurs donde tlcoms, on se les
pose maintenant ces longueurs donde un peu exotiques,
parce quil y a un vrai potentiel.
Le QCL est un laser semi-conducteur, cest--
dire que lnergie ne circule que dans un sens : du positifau
ngatif. Sa grande nouveaut consiste mettre dans
linfrarouge moyen, soit de 3,15 microns 13 microns,
linfrarouge lointain.
Infrarouge (I.R), n.m.:
rayonnement visible
dans le spectre lectro-
magntique situ entre
les couleurs visibles
lil et les micro-ondes.
Il correspond une
longueur donde plus
grande que celle du
visible (< 0,8 microns)
et infrieure celles des
micro-ondes (> 1mm).
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Cette opration est invisible, elle sollicite des longueurs donde
du domaine de
linfrarouge. Problme, la lumire ne se transmet pas indniment :
le faisceau peut tre
attnu. Les dirents constituants de latmosphre, en particulier,
reprsentent de
vritables obstacles.
La prsence de diverses molcules dans lair impose un choix adquat
de la
longueur donde pour lutilisation des QCL. Dans ce cas prcis, ils
peuvent mettre
une longueur donde situe entre 11 et 13 microns. Cette fentre de
transparence,
o la lumire nest perturbe - ou absorbe - par aucune des molcules
prsentesdans latmosphre, permet au QCL de transmettre une
information de manire
optimale.
La lumire est utilise depuis le premier quart du XXme sicle pour
la
transmission de donnes. La bre optique ft, elle, mise en place
au dbut des annes
90. Dabord conduite dans des cbles de verre (bre optique), la
lumire tend se
propager en espace libre sous forme donde. Un faisceau lumineux
est ainsi capable
denvoyer de la musique dun ordinateur des enceintes, sans l.
Thierry Chartier est professeur lENSSAT de Lannion et spcialiste
de loptique non linaire et des
lasers bre. Dans cette exprience, il montre comment, par la
modulation de llectricit, un signallumineux peut transmettre des
informations, dun MP3 des enceintes. Nanmoins, lobstruction du
signal, ici par un matriau, coupe la transmission de donnes, et
donc lmission du son en n de
chane.
DES FAISCEAUX INFRAROUGES AU DESSUS DE NOS TTES
Vido :https://youtu.be/QwjSb3hSa3o
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Ces proprits permettaient dj aux chercheurs de
fabriquer des lasers susamment puissants pour mettre sur de
longues distances.
Dsormais, linnovation rside notamment dans la hauteur des
marches (donc la
constitution des nanomatriaux), ou plutt, la taille de la cavit
optique. De plus, avec
un envoi de lumire susant, les cinq chercheurs ont russi
dmontrer lmergence
dun chaos. La frquence du laser (et plus prcisment de sa cavit
externe) sen
retrouve bouleverse, tout comme ses impulsions optiques.
Schma :lectron en chute libre mettant un photon chaque
cascade.
Linstabilit est le fort de ce processus. Le chaos induit une
modulation
dnergie non prvisible. Seuls un metteur et un rcepteur, du mme
fabricant et de
la mme srie, peuvent saccorder pour assurer le dcryptage. Le
principe consiste
envoyer simultanment linformation sur un jeu de deux lasers
appairs. Elle devient
ainsi indchirable pour quelquun dautre que le destinataire. Une
vraie rvolution
dans le monde de la communication en espace libre, en
particulier dans un contexte
comme le ntre o le renouvellement du cryptage devient
indispensable, commenteFrdric Grillot. La Dfense est dailleurs lun
des premiers secteurs intresss ainsi que
le principal nanceur de ces recherches.
Photon, n.m : Particule
de masse nulle, asso-
cie aux ondes lectro-
magntiques, ne dis-
posant pas de charge
lectrique. Notre il est
sensible aux photons
de longueur donde
situe entre 0,4 et 0,8
microns.
Ce choix de laser est aussi due un autre phnomne.
Le semi-conducteur, matriau ici lorigine de lnergie
lumineuse, est structur lchelle nanomtrique (un milliardime
de mtre) pour crer en son sein plusieurs sous-bandes,
constituant un eet de cascade. Llectron, dvalant ces chutes
de la physique, perd de lnergie proportionnellement la
hauteur de la chute, mettant chaque marche un photon de
la longueur donde dsire dans linfrarouge.
DES DONNES CONFIDENTIELLES DANS LATMOSPHRE ?
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Le QCL, fonctionnant en rgime chaotique, nest pas encore
accessible au
grand public. Une poigne dentreprises en produisent dans le
monde. En France, il
sagit de mirSense, une start-up base Palaiseau (91). Le prix,
allant de 20 000 50
000 euros pice, rend la commercialisation dicilement
envisageable dans un avenir
proche. En revanche, Frederic Grillot imagine de nombreuses
applications, notammentpour changer des donnes de manire trs
scurise dune entreprise une autre,
au sein dune commune, ou dun avion un autre, dans le domaine de
la Dfense et
sur de longues distances explique Frdric Grillot.
UNE HAUTE TECHNOLOGIE EN DEVENIR
Amandine Pohardy et Cathy Dogon.
