Les propriétés de creusement de trou spectral (Spectral Hole Burning, SHB) rendent les ions de terres rares particulièrement attractifs pour le traitement large bande de signaux RF et les mémoires quantiques. Ces applications exploitent en effet les longs temps de cohérence des transitions optiques de ces systèmes lorsqu’ils sont refroidis à température cryogénique (3K). Nous démontrons ainsi un analyseur de spectre de radiofréquence (RF) avec une bande passante instantanée de plusieurs dizaines de gigahertz. Nous avons implémenté l'architecture dite «arc-en-ciel», dans laquelle les composantes spectrales RF portées optiquement subissent une dispersion angulaire géante (6 rad / nm) dans le cristal. Cette dispersion gigantesque est obtenue en stockant un motif spectro-spatial dans les sous-niveaux Zeeman de l'état fondamental 3H6 de Tm: YAG avec deux faisceaux laser périodiquement balayés en fréquence et angulairement balayés. La bande passante hyperfréquence d'intérêt étant alors étalée sur plus de 200 milliradians, elle peut être imagée et acquise avec un photo-détecteur pixélisé à haut débit. Les techniques optiques (balayages et stabilités de fréquence laser, opto-mécanique) ont été maitrisées pour réaliser des essais opérationnels hors laboratoire. Ce démonstrateur permet d’obtenir le spectre de signaux micro-ondes complexes sur une bande passante instantanée de 40 GHz, avec une résolution temporelle de l'ordre du µs, une résolution de fréquence adaptable jusqu'au MHz, sur une grande plage de dynamique multi-signaux. L'analyse est continue, conduisant à une probabilité de 100% d'interception des signaux RF, qu’ils soient continus, modulés en fréquence, courts ou impulsionnels, et ceci est réalisé avec une faible latence. Cette architecture ne nécessite pas de conversion analogique-numérique avec une dynamique élevée, ni d’imposants calculs de densité spectrale de puissance, qui sont les principaux goulots d'étranglement dans les techniques d'analyse spectrale ultra-large bande standard.

Après une présentation rapide de la démarche de modélisation par circuits équivalents électriques de transducteurs et éléments purement optiques, développée à ESYCOM, les principaux résultats de simulation obtenus pour les différentes architectures de liens à modulation d’intensité et détection directe de technologie mature seront rappelés. L’opportunité d’une architecture à modulation de phase et détection interférométrique pour le lien fronthaul des communications haut débit sera ensuite discutée, basée sur des résultats de simulation, avec la démonstration de faisabilité d’une transmission de données à 12,5Gb/s, et complétée par des mesures effectuées à l’université du Kent. L’intérêt de cette approche par modélisation avancée et simulation permet de faciliter l’optimisation de tels liens en termes de qualité de transmission caractérisée par l’EVM (Error vector Magnitude) ou le BER (Bit Error Rate).