La Recherche Hors-Série 14
La fibre optique (Camille-Sophie Brès)
Dans les années 1970 la capacité de la fibre optique semblait infinie, un demi-siècle plus tard pourtant ses limites sont proches et les chercheurs cherchent des alternatives.
Le verre permet des vitesses fulgurantes d'un continent à l'autre, ses avantages sont nombreux : faible perte de données, immunité au bruit électromagnétique, absence de rayonnement vers l'extérieur, isolation électrique, poids et dimensions réduits. Les masses de données générées par Internet croissent et la limite de cette technologie devient prévisible. Il importe de trouver le moyen de la repousser, en attendant que la suivante soit atteinte à son tour.
Pour éviter que l'information soit brouillée pendant son voyage les impulsions la transportant sont espacées, laissant un espace vide, et perdu. La question était donc de trouver les impulsions adéquates pour transporter nos messages en autorisant un trafic plus important. Ces impulsions dites de ''Nyquist'' existent, elles s'encastrent les unes dans les autres, sans brouiller l'information, il n'y a donc plus d'espace perdu.
Jusqu'à récemment, produire ces impulsions était impossible. Des travaux conduit à l'EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) ont permis une production stable à 99%. Cette technique permet de multiplier le débit par 10 et devrait suffire pour un moment. En attendant qu'une nouvelle évolution permette de dépasser cette limite, jusqu'à ce qu'elle-même...
La diode (Riad Haider, Jean-Luc Pelouard, Émilie Steveler)
La diode à semi-conducteur a été consacrée par le prix Nobel de physique 2014 comme la source d'éclairage la plus performante. Dans les années 30, Russell Ohl, électrochimiste chez Bell, étudie différents semi-conducteurs pour des dispositifs radars. En 1940, éclairant un échantillon de silicium présentant une fissure, Ohl découvre que l'effet photoélectrique est amplifié au voisinage de cette discontinuité, d'un côté il note un excès d'électrons (Négatif), de l'autre un défaut, (Positif). Il donne le nom de ''jonction PN'' à la barrière entre ces régions : la diode à semi-conducteur est née. Il comprend que la jonction PN peut servir à l'effet photovoltaïque et dépose l'année suivante le premier brevet décrivant une cellule photovoltaïque constituée d'une jonction PN en silicium.
La théorie des jonctions PN sera élaborée par William Shockley en 1948 puis utilisée dans des dispositifs absorbant ou émettant de la lumière : les photo-détecteurs, les Lasers à semi-conducteurs, les LED et les cellules solaires les plus performantes.
Les LED sont principalement utilisées pour l'affichage et l'éclairage. La très forte amélioration du rendement énergétique apportée par ces LED par rapport aux lampes à incandescence est capitale pour la transition énergétique, l'éclairage représentant un tiers de la consommation énergétique mondiale.
La détection de lumière par des jonction PN trouve de nombreuses applications, l'imagerie dans les caméras et les appareils photonumériques, leurs variantes dans l'infrarouge sont en plein essor pour la vision nocturne, la sécurité et la défense, la recherche de fuite thermique et la médecine.
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