Une synthèse de l’état de l’art pour les oscillateurs optoélectroniques

Résultat scientifique Génie électrique et électronique

Systèmes complexes à base de composants optiques et électroniques, les oscillateurs optoélectroniques génèrent un intérêt croissant dans le monde de la recherche. Des chercheurs de l’institut FEMTO-ST et de l’université du Maryland, eux-mêmes contributeurs de premier plan dans le domaine, ont rédigé un état de l’art de ces travaux. Publié dans Reviews of Modern Physics, ce texte synthétise les avancées théoriques et appliquées de ces trente dernières années.

Les oscillateurs optoélectroniques (OEO) comportent une partie optique et une partie électronique, reliées entre elles via une architecture à boucle fermée comprenant un retard. Cette configuration provoque de nombreux types d’instabilités, sous la forme de fluctuations ou des oscillations des grandeurs internes optiques et électroniques. Elle a ainsi pour intérêt de produire, de manière très précisément contrôlée, des oscillations complexes avec des fréquences potentiellement très élevées, supérieures au gigahertz. Un OEO peut rester stable, générer des oscillations périodiques, multipériodiques ou même complètement chaotiques. Des chercheurs de l’institut FEMTO-ST (CNRS/Université Bourgogne-Franche-Comté) et de l’université du Maryland, très impliqués dans ces recherches, ont rédigé une synthèse de l’état de l’art sur ces objets méconnus, mais à très fort potentiel scientifique et technologique.

D’abord cantonnés à l’état d’objets théoriques, les OEO ont en effet trouvé de plus en plus d’applications. Ils permettent d’étudier des phénomènes variés et complexes, avec un excellent degré de cohérence entre les résultats théoriques et expérimentaux. Les auteurs démontrent ainsi la viabilité d’applications des OEO comme la cryptographie par le chaos ou des processeurs d’intelligence artificielle, qui émulent certaines propriétés d’un réseau de neurones artificiels.

Les oscillateurs optoélectroniques (OEO) comportent une partie optique et une partie électronique, reliées entre elles via une architecture à boucle fermée comprenant un retard. Cette configuration provoque de nombreux types d’instabilités, sous la forme de fluctuations ou des oscillations des grandeurs internes optiques et électroniques. Elle a ainsi pour intérêt de produire, de manière très précisément contrôlée, des oscillations complexes avec des fréquences potentiellement très élevées, supérieures au gigahertz. Un OEO peut rester stable, générer des oscillations périodiques, multipériodiques ou même complètement chaotiques. Des chercheurs de l’institut FEMTO-ST (CNRS/Université Bourgogne-Franche-Comté) et de l’université du Maryland, très impliqués dans ces recherches, ont rédigé une synthèse de l’état de l’art sur ces objets méconnus, mais à très fort potentiel scientifique et technologique.  D’abord cantonnés à l’état d’objets théoriques, les OEO ont en effet trouvé de plus en plus d’applications. Ils permettent d’étudier des phénomènes variés et complexes, avec un excellent degré de cohérence entre les résultats théoriques et expérimentaux. Les auteurs démontrent ainsi la viabilité d’applications des OEO comme la cryptographie par le chaos ou des processeurs d’intelligence artificielle, qui émulent certaines propriétés d’un réseau de neurones artificiels.
© Romain Martinenghi, FEMTO-ST
Photographie d'un réseau de neurones photonique OEO de type Ikeda construit à l'Institut FEMTO-ST, à Besançon. De multiples lignes à retard avec des poids aléatoires ont été implémentées en utilisant une carte FPGA, augmentant ainsi la dimensionnalité et la connectivité du réservoir.

Références :
Optoelectronic oscillators with time-delayed feedback,
Y. K. Chembo, D. Brunner, M. Jacquot et L. Larger
Reviews of Modern Physics. 91, 035006 (2019)
DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.91.035006

 

Contact

Communication INSIS
Maxime Jacquot
Chercheur