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Utiliser la photonique pour un monde plus connecté

Le domaine de la photonique gagne en importance dans les systèmes de communication. Des chercheurs ont démontré la faisabilité de l’utilisation de la photonique au sein des satellites en orbite dans le cadre d’un réseau de communication plus vaste.

Économie numérique

Une importante augmentation des capacités des satellites de télécommunication sera nécessaire dans un proche avenir, non seulement pour faire face aux défis de la Stratégie numérique pour l’Europe, mais également pour rester en adéquation avec l’évolution en forte hausse des communications terrestres, dans un monde connecté à l’échelle globale. Avec la technologie de radiofréquence (RF) actuelle, il existe un lien linéaire entre la taille, la masse et la consommation énergétique des charges utiles des télécommunications et leur capacité. La photonique est la science de la génération, de la détection et du traitement de la lumière (photons). Elle a largement contribué à la révolution des technologies de l’information pour les applications terrestres. La photonique est la technologie la plus prometteuse face aux problèmes rencontrés par les satellites de télécommunication, et cela, grâce à la nature compacte, légère et peu consommatrice en énergie des équipements basés sur la fibre optique. Le projet OPTIMA, financé par l’UE, a prévu de démontrer le concept et les avantages d’une charge utile photonique pour les satellites de télécommunication. Le projet avait pour objectif d’unir les efforts d’acteurs européens des secteurs industriel et académique évoluant dans les domaines de l’espace et des communications terrestres. Les chercheurs ont mené une campagne de sélection de composants de charge utile qui pourraient aider à la réalisation de tests environnementaux prédéfinis. Après avoir mis au point un démonstrateur, l’équipe OPTIMA a développé des modules pleinement fonctionnels et les a conditionnés selon une conception d’emballage adaptée à une future charge utile. L’équipe a testé avec succès les performances de la charge utile photonique OPTIMA: elle a répondu à l’ensemble des exigences de conformité, de qualification et de validation requises lui permettant d’être prête pour les essais en orbite en tant que prototype. Les chercheurs ont introduit la matrice de commutation optique au cours de la validation finale du démonstrateur et ont constaté que son impact sur les performances était minime, en dehors de la légère réduction du gain de bout en bout attendue.

Un prototype prêt à être mis en orbite

L’équipe OPTIMA a présenté une première mondiale en qualifiant un commutateur optique hautement reconfigurable, modulaire et de premier ordre à un niveau si élevé de maturité technologique, qui répond aux exigences rigoureuses des tests de vibration et de choc. Les chercheurs ont, pour la première fois, fait la démonstration d’une chaîne de conversion multifréquence basée sur la photonique et prête à être mise en orbite qui fonctionne sur les bandes de fréquence Ka et V, en association avec une commutation optique basée sur les techniques de multiplexage en longueur d’onde (WDM pour Wavelength Division Multiplexing en anglais). «D’importants moyens sont nécessaires pour apporter ces avantages au monde des charges utiles de télécommunication, car tous les équipements de photonique employés dans le cadre d’applications terrestres doivent être adaptés pour pouvoir supporter les vibrations mécaniques pendant le lancement et survivre durant 15 années dans l’environnement hostile de l’orbite géostationnaire», indique Javad Anzalchi, coordinateur du projet OPTIMA, de la division Airbus Defence and Space.

Regarder vers l’avenir

«La technologie développée par OPTIMA verra l’entrée durable de la photonique dans les charges utiles des satellites de télécommunication», déclare Javad Anzalchi. «Cela facilitera les mises à niveau de capacité des satellites de télécommunication multifaisceaux et mettra à profit les investissements dans la recherche pour promouvoir des liaisons inter-satellites cohérentes de nouvelle génération, reposant sur des composants qualifiés et pleinement intégrés.»

Mots‑clés

OPTIMA, photonique, orbite, charge utile, satellites de télécommunication, radiofréquence, Stratégie numérique pour l’Europe

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