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La fin du quartz dans l'électronique ?

Julien Bergounhoux
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La fin du quartz dans l'électronique ?

De gauche à droite : le nouveau système électro-optique, un diapason à quartz traditionnel, et une pièce de monnaie pour donner une idée de l'échelle

© Caltech

Des chercheurs américains ont mis au point un oscillateur hybride électro-optique capable de convertir un signal en une fréquence plus élevée afin de le stabiliser. Une technologie qui pourrait à terme remplacer les cristaux de quartz utilisés dans ce domaine depuis près d'un siècle.

Pratiquement tous les équipements électroniques nécessitent l'utilisation d'un oscillateur, un circuit qui produit un signal périodique. Ceux-ci sont par exemple utilisés par les montres électroniques pour suivre l'heure, ou par les radios pour transmettre des signaux fiables. Depuis près d'un siècle, ces oscillateurs électroniques utilisent des cristaux de quartz pour obtenir une fréquence de référence, mais les futurs systèmes de navigation, les radars et même probablement les produits d'électronique grand public nécessiteront des références au-delà des capacités du quartz.

Pour répondre à ce besoin, des chercheurs de Caltech, sponsorisés par les programmes Orchid et Pulse de la Darpa, ont développé une méthode de stabilisation de fréquences micro-ondes dans la plage des gigahertz qui s'appuie sur deux rayons lasers comme référence et non plus sur un cristal.

Les critaux de quartz vibrent à des fréquences relativement basses, c'est à dire en-dessous du mégahertz (correspondant à une longueur d'onde équivalente aux ondes radio). Pour stabiliser un signal à une fréquence plus élevée, une technique appelée division de fréquence est utilisée. Elle convertit ce signal en une fréquence moins élevée, qui est alors stabilisée par le cristal. Le nouveau dispositif électro-optique s'appuie sur ce principe, mais l'utilise dans le sens inverse : le signal à stabiliser, qui est de l'ordre des micro-ondes, est converti en signal optique dont la fréquence est beaucoup plus élevée (de l'ordre du térahertz). Cela permet de passer outre les limitations des diviseurs actuels, qui ne peuvent atteindre des fréquences que de 50 à 100 GHz au maximum.

Le dispositif hybride utilisés par les chercheurs se présente sous la forme d'un petit disque de 6 mm de diamètre, un format particulièrement adapté aux appareils "photoniques" (appareils électroniques qui utilisent des photons et non des électrons). Les travaux ont été publié dans la revue Science.

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