Utiliser la physique pour alimenter l'innovation dans la fibre optique

Pour quelques scientifiques en début de carrière, l'avenir est un chemin préétabli écrit dans les étoiles ; pour d'autres, semble-t-il, l'avenir est tout aussi susceptible de se trouver au dos d'un ticket de caisse d'épicerie. Prendre Christine Tremblay qui, au début des années 1980, venait de terminer la première année d'un baccalauréat en génie physique à Université Laval, Québec, et était fin prêt pour un emploi d'été à la Poste canadienne. C'est alors qu'elle est tombée sur l'un de ses conférenciers au supermarché local.

En apprenant ses plans, le futur conseiller d'orientation de Tremblay a griffonné une option alternative au dos de son reçu de caisse, fournissant les coordonnées de deux professeurs susceptibles d'avoir besoin d'un assistant de recherche pendant les vacances d'été. La curiosité piquée, Tremblay se rend au département de physique, frappe à quelques portes et décroche un stage de trois mois au sein de l'Université de Laval. Centre d'optique, photonique et lasers (COPL).

Pendant son séjour, elle a travaillé sur un prototype de configuration de détection d'empreintes digitales à base de laser et a reconstruit un CO plutôt désolé - en fait, totalement démantelé -₂ système laser. « J'ai adoré cet été-là – l'ambiance dans le département était incroyable », se souvient Tremblay. "J'étais vraiment le nouveau venu en ville, travaillant aux côtés de tous ces étudiants diplômés talentueux, mais j'ai un état d'esprit dynamique et j'étais impatient d'apprendre de chacun d'eux."

Tremblay n'a jamais regardé en arrière. Son diplôme en génie physique a été suivi d'une maîtrise en optique intégrée et d'un doctorat en optoélectronique, après quoi elle a passé 14 ans à accumuler des connaissances dans le domaine et un savoir-faire appliqué au sein des principales entreprises de technologie de la fibre optique au Canada. Ceux-ci comprenaient INO (un centre de recherche privé qui se concentre sur l'innovation en optique et photonique pour les partenaires de l'industrie); Nortel (à l'époque, l'un des plus grands fabricants d'équipements de réseau de l'industrie des télécommunications); EXFO (fournisseur spécialisé de matériel de test et de mesure en fibre optique) ; et Roctest (qui développe des capteurs à fibre optique et un kit de mesure pour les applications géotechniques).

Construire une hiérarchie des connaissances

Cette compréhension granulaire enracinée dans les éléments constitutifs du réseau de communication par fibre optique - en particulier, les émetteurs laser, les amplificateurs optiques, les commutateurs, les récepteurs et les fibres qui sous-tendent la transmission de données à large bande passante - a informé et enrichi la carrière de recherche universitaire ultérieure de Tremblay à École de technologie supérieure (ÉTS) à Montréal au cours des 18 dernières années. "Cela vous aide à concevoir des solutions concrètes pour le réseau lorsque vous savez ce que les composants optiques peuvent fournir et quelles sont leurs limites en termes de performances et d'optimisation", explique-t-elle.

Pour Tremblay, l'un des grands attraits du secteur des communications optiques est l'opportunité qu'il lui donne de travailler avec des personnes issues d'un large éventail de disciplines, telles que des ingénieurs électriciens, des physiciens, des mathématiciens, des intégrateurs de composants, des informaticiens et, plus récemment, des spécialistes de l'apprentissage automatique. . Il existe également de nombreuses collaborations entre les universités et l'industrie, où l'accent est mis sur le travail avec les équipes de R&D des fabricants d'équipements (ainsi que le marketing et le développement commercial) pour traduire et commercialiser les percées de la recherche en technologies et applications prêtes pour le réseau.

« Mon cheminement en R&D m'a permis de travailler sur un vaste canevas de physique et d'ingénierie en constante évolution », déclare Tremblay. « Cela aide, bien sûr, que je sois intrinsèquement curieux – quelqu'un qui aime pousser dans de nouvelles directions pour poursuivre de nouvelles pistes de recherche. Toutes sortes d'opportunités s'offrent à vous lorsque vous êtes ouvert d'esprit et disposé à vous connecter et à collaborer avec des partenaires travaillant sur leurs propres problèmes intéressants.

Cette orientation R&D et cette diversité d'approche se reflètent dans le groupe de recherche ÉTS de Tremblay, qui, selon elle, est un « creuset multidisciplinaire » comprenant deux postdoctorants, trois doctorants et 10 autres membres de l'équipe (principalement des étudiants MSc/MEng et des assistants de recherche). De manière significative, étant donné le déséquilibre à long terme entre les sexes dans les disciplines du génie des télécommunications, le groupe de Tremblay a inclus plus de femmes que d'hommes au cours des cinq dernières années – et elle avoue être « très fière d'avoir un mélange aussi talentueux de scientifiques appliqués et d'ingénieurs travaillant dans mon équipe".

Former la prochaine génération

Au-delà de ses intérêts de recherche à grande échelle, Tremblay est également passionnée par le développement professionnel et l'éducation. En particulier, elle a beaucoup fait pour former la prochaine génération d'ingénieurs en communication pour soutenir l'installation, les tests et la maintenance des réseaux optiques à haut débit - principalement grâce à une association de longue date avec le fleuron de l'Optical Society Communication par fibre optique (OFC) conférence annuelle.

Travaillant aux côtés de collègues de l'industrie, Tremblay a été co-instructeur académique pour deux cours de formation continue bien accueillis à l'OFC : un sur la caractérisation et les tests de la fibre optique dans les réseaux longue distance et métropolitains ; l'autre sur les mesures liées à la polarisation dans les réseaux de fibres. « Il s'agissait d'ateliers pratiques destinés à un public mixte d'étudiants en recherche, d'ingénieurs en début de carrière et de cadres supérieurs en télécommunications et en photonique du monde entier », explique-t-elle.

Fondamentalement, tout le kit optique utilisé par les participants a été prêté gratuitement par diverses entreprises de test et de mesure, Tremblay devant « rouler et négocier » à l'avance pour demander les faveurs de son ancien employeur EXFO. Compte tenu de la nature interactive de la formation, Tremblay estime qu'elle a autant appris des délégués qu'ils ont probablement appris des instructeurs, établissant également des contacts durables. « J'étais très heureuse et fière de contribuer au programme de perfectionnement professionnel de l'OFC », note-t-elle. « Bien qu'il s'agisse d'un surcoût non négligeable en plus de mes activités de recherche à l'ÉTS, c'était à la fois très amusant et incroyablement gratifiant.

Aujourd'hui, Tremblay est professeur titulaire au département de génie électrique de l'ÉTS ainsi que chercheur fondateur et directeur du Laboratoire de technologie réseau. Ce banc d'essai avancé de couche de fibre optique, développé avec l'équipementier de télécommunications Ciena au cours de la dernière décennie et plus, comprend 2500 km de différents types de fibres reliant un ensemble de systèmes de transmission optique à haut débit. Aux côtés de Ciena, ses partenaires R&D actuels sont Chalmers University of Technology en Suède, l'école française d'ingénieurs Télécom SudParis et fournisseur canadien de services de télécommunications TELUS.

Ainsi, le programme de recherche de Tremblay couvre plusieurs grands domaines d'intérêt. Il couvre, par exemple, les « réseaux optiques intelligents », dans lesquels l'apprentissage automatique est utilisé pour prévoir la qualité de transmission dans les systèmes à fibres optiques, ainsi que la surveillance des performances des réseaux installés (y compris les méthodes prédictives de dégradation et de défaillance sur plusieurs installations à fibres optiques). déploiements pour éclairer les mises à niveau techniques). Le groupe de Tremblay travaille également sur des architectures de réseaux optiques « sans filtre » (basées sur des technologies de routage optique passif à faible coût) ainsi que sur la modélisation de dispositifs photoniques et les mesures de polarisation pour des applications de détection dans les réseaux de télécommunications.

Une autre opportunité émergente est celle des communications quantiques. « Quantum est en grande partie une aspiration pour nous en ce moment, bien que nous discutions déjà avec des experts compétents au Canada », déclare Tremblay. Si le financement est disponible, cependant, son équipe prévoit d'optimiser les performances de la distribution sécurisée de clés quantiques à longue distance sur un réseau optique classique à l'aide de technologies photoniques intriquées quantiques.

Mis à part les voies de recherche, le message clé de Tremblay pour les physiciens en début de carrière d'aujourd'hui est le même qu'il y a 40 ans, dans cette épicerie de Québec. "Suivez votre instinct et soyez curieux", conclut-elle. "Il est tout aussi important d'être vigilant afin que lorsque de nouvelles opportunités se présentent, vous puissiez en profiter."

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• Source : https://physicsworld.com/a/using-physics-to-fuel-fibre-optic-innovation/