Démultiplexage en longueur d’onde

Cette partie introduit le démultiplexage en longueur d’onde. Après avoir définison principe de fonctionnement, je vais expliquer pourquoi et comment nous allons combiner cette technologie avec des sources de photons corrélés et intriqués. Parla suite je vais décrire les différentes caractéristiques d’un démultiplexeur et leur impact sur la distribution des paires de photons. Je finirai par la présentation de trois technologies différentes de démultiplexeurs.Le démultiplexage en longueur d’onde est une opération où on sépare les diffé- rentes longueurs d’onde. Considérons un signal optique comprenant les longueurs d’onde λ. Il est possible de diviser celui-ci en une série n de signaux de sortie (avec n = 1, 2, …, i) de telle sorte que la sortie sortie(n) permette d’extraire la longueur d’onde λLe procédé inverse est le multiplexage en longueur d’onde. Dans ce cas, il est possible de fusionner plusieurs signaux optiques de différentes longueurs d’ondes en un seul. A noter que le même composant peut-être utilisé comme multiplexeur et démultiplexeur. Le multiplexage en longueur d’onde est utilisé dans les communica- tions classiques, pour augmenter la capacité d’un réseau.Le démultiplexage en temps (Time Division Multiplexing : TDM) permet à partir d’un même chemin de transmission, de connecter plusieurs utilisateurs, en répar- tissant en domaines temporels, les temps d’interactions qui leur sont attribués. Il nécessite une conversion des signaux optiques en signaux électriques et vice versa, ce qui limite la vitesse de traitement à celle des circuits électroniques employés dans le réseau.Le démultiplexage en longueur d’onde (Wavelength Division Multiplexing : WDM) quant à lui, permet un traitement direct sur les signaux optiques, du fait que chaque utilisateur a une bande passante fréquentielle qui lui est attribuée [DDF03].

Comment peut-on exploiter cette technologie dans les communications quan- tiques ? Quelles sont les technologies utilisées pour aboutir au démultiplexage ? Comment les caractéristiques d’un démultiplexeur influencent-elles les performances en communications classiques puis quantiques ? C’est ce que nous allons décrire dans les parties suivantes.Cette discrimination en longueur d’onde présente un intérêt majeur pour la distribution de paires de photons intriqués à plusieurs couples d’utilisateurs. Au lieu de se limiter à deux interlocuteurs par source, il devient possible à partir d’une seule qui est large bande, de réaliser une multidistribution en associant un utilisateur à chaque canal de sortie.La bande spectrale comprend une infinité de couples de photons signal et complémentaire aux fréquences respectives ωAfin d’obtenir une source de photons corrélés ou intriqués qui soit large bande, il faut pouvoir générer des paires de photons dont les fréquences sont réparties selon le spectre fréquentiel le plus large possible. Ici on considère toute source dont la bande spectrale est supérieure à 10 nanomètres, comme large bande, du fait qu’elle est susceptible de couvrir spectralement un démultiplexeur à 8 canaux de sortie (chacun ayant une largeur de canal de 100 GHz, caractéristiques identiques à 2 de nos 4 démultiplexeurs testés par la suite.) Le cristal de MgOPPLN que nous utilisons génère des paires de photons sur un spectre s’étalant sur une centaine de nanomètres [Smi10]. Un démultiplexeur à 16 canaux de sortie couvre typiquement vingt nanomètres, ce qui est cinq fois moins. Par conséquent la bande spectrale de notre source est donc largement suffisante.

Je vais m’intéresser ici au démultiplexage en longueur d’onde, sur des paires de pho- tons corrélés générées par fluorescence paramétrique. Rappelons que la conservation d’énergie ω/2. A noter que la fréquence centrale du filtre ne correspond pas nécessairement à un canal. Dans le cas d’un filtre à 8 canaux, on permet ainsi aux couples de canaux 4-6, 3-5, 2-7 et 1-8 de communiquer si leur répartition est régulière.correspondant à un canal de sortie i représente la fréquence centrale de celui-ci. Les canaux de sortie d’un démultiplexeur sont numérotés suivant la notation de la grille internationale ITU, où chaque numéro correspond à une fréquence centrale. Pour chaque largeur fréquentielle, il existe une grille ITU différente. En annexe A, on peut trouver la grille ITU dans le cas de canaux de largeur fréquentielle égale à 100 GHz qui correspond aux démultiplexeurs que nous avons utilisés.La distance fréquentielle séparant les fréquences centrales de deux canaux consé- cutifs est appelée espacement intercanal. Sa valeur est identique à la largeur fréquentielle. Réduire ces 2 paramètres augmente le nombre de canaux de sortie et par conséquent le nombre d’utilisateurs, mais réduit la bande attribuée par utilisateur et par conséquent le débit.