Récepteur de lumière chaotique pour une optique sécurisée en espace libre
Des chercheurs français et italiens ont mis au point un nouveau type de récepteur sécurisé pour l’optique en espace libre (FSO). Un système d’antennes optiques intégrées dans un processeur optique programmable (POP) permet au récepteur de s’adapter en temps réel et de maintenir l’intégrité du signal même dans des conditions atmosphériques difficiles.
Les travaux des chercheurs de Télécom Paris et du Politecnico di Milano ouvrent la voie à l’utilisation du cryptage basé sur le chaos pour des liaisons FSO sécurisées et à haut débit dans des environnements hostiles.
Les communications basées sur le chaos encodent une clé dans un signal lumineux qui semble si imprévisible et complexe qu’il est presque impossible à déchiffrer. Cependant, ces signaux sont perturbés par des problèmes atmosphériques qui déforment les transmissions et compromettent la sécurité.
Les micro-antennes de la puce photonique captent la lumière en plusieurs points et s’étalonnent en temps réel pour reconstituer ces fragments en un signal chaotique sûr et fiable, même en cas de forte pluie, de vent ou de présence de polluants.
Le processeur photonique intégré a été fabriqué à l’aide d’une tranche de silicium multi-projets par une plate-forme photonique commerciale en silicium à l’AMF à Singapour et combine un réseau 2D de 16 coupleurs à réseau et un POP. Les coupleurs à réseau échantillonnent le faisceau optique entrant et le POP les combine de manière cohérente. Ils sont disposés dans un anneau extérieur d’un rayon de 180 µm et un anneau intérieur de 60 µm composé de 8 et 7 coupleurs à réseau, et d’un anneau central. Le POP est une maille binaire auto-configurable de 16 × 1 avec 15 interféromètres de Mach-Zehnder (MZI) équilibrés. Chacun d’eux possède deux décalages thermiques et l’une des sorties de chaque MZI est connectée à une photodiode (PD) intégrée. Le POP s’auto-configure en exploitant les boucles de contrôle locales pour chaque MZI, ne nécessitant ni étalonnage préalable des MZI, ni connaissance préalable du système optique turbulent. Le POP est relié par câblage à une carte électronique personnalisée (ci-dessus) qui lit le signal des photodiodes et met en œuvre les boucles de contrôle nécessaires qui compensent les différences d’amplitude et de phase relatives entre les deux signaux d’entrée, maximisant ainsi la puissance de sortie. La commande trouve la bonne puissance à appliquer à chaque actionneur en minimisant la puissance reçue à chaque diode, en se couplant à une fibre monomode pour envoyer le signal.
« Le chaos est un système robuste, mais il ne peut être utilisé dans les systèmes cryptographiques que si sa nature inhérente est entièrement préservée. Les turbulences atmosphériques dégradent le signal optique et détruisent apparemment les propriétés du chaos, ce qui rend difficile le maintien de communications sûres et fiables. Avec notre approche, nous ne nous contentons pas d’atténuer les effets de la turbulence, nous restaurons complètement le chaos de la lumière dans toute sa complexité intrinsèque », a déclaré Sara Zaminga, de LTCI Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris.
« Dans les régions isolées ou les zones d’urgence, là où les réseaux traditionnels échouent, un système basé sur le chaos et résistant aux turbulences pourrait fournir une connexion sécurisée au moment le plus opportun », a déclaré Francesco Morichetti, directeur du laboratoire des dispositifs photoniques de l’École polytechnique de Milan.
Si vous avez apprécié cet article, vous aimerez les suivants : ne les manquez pas en vous abonnant à :
