Les LED, aussi fines qu'un cheveu, pourraient bientôt remplacer les lasers dans des tâches comme la transmission de données dans les baies de serveurs ou l'alimentation des écrans de nouvelle génération. Une nouvelle étude, co-écrite par Roark Chao, doctorant à l'Université de Californie à Santa Barbara, ouvre des perspectives prometteuses. Ces travaux ont été publiés dans la revue *Optics Letters*.
Roark Chao, étudiant en génie électrique, a déclaré : « On parle de dispositifs qui ont à peine la taille d'un follicule pileux. Si l'on parvient à concevoir la manière dont la lumière est émise, ces LED miniatures pourraient commencer à remplacer les lasers pour les communications de données à courte portée. »
Cette étude présente une conception novatrice de diodes électroluminescentes miniatures qui améliore simultanément l'efficacité et la directivité du faisceau. Grâce à l'utilisation de réflecteurs de Bragg distribués entourant latéralement la zone émettrice, les chercheurs ont obtenu une puissance de sortie supérieure d'environ 20 % côté air et de plus de 130 % côté substrat par rapport à un dispositif de référence, tout en réduisant l'angle de divergence du faisceau d'environ 30 %.
Outre une meilleure précision dans le guidage de la lumière, les microLED repensées offrent une efficacité nettement supérieure. L'équipe de recherche a observé une amélioration d'environ 35 % de l'efficacité électrique et de 46 % de l'efficacité de la prise par rapport aux microLED traditionnelles ; autrement dit, ces dispositifs peuvent convertir davantage d'énergie électrique prélevée sur les prises de courant en lumière utilisable.
Les microLED — d'une largeur généralement inférieure ou égale à 100 micromètres — apparaissent comme une alternative prometteuse aux lasers dans les liaisons optiques à courte portée, notamment dans les centres de données où la gestion thermique, la fiabilité et la consommation d'énergie restent des défis permanents.
« Un problème majeur des lasers est qu'ils commencent à présenter des problèmes thermiques à des températures relativement basses », explique Roark Chao. « Les microLED peuvent fonctionner à des températures beaucoup plus élevées sans nécessiter de système de refroidissement complexe. Cela se traduit par moins de remplacements, des coûts réduits et une plus grande flexibilité dans les centres de données. »
Avec l'essor continu du cloud computing et de l'intelligence artificielle, les centres de données doivent transmettre des volumes massifs d'informations rapidement et efficacement. Même de petites améliorations au niveau des sources lumineuses peuvent avoir des retombées économiques considérables.
« Ce qui est passionnant avec les microLED, c'est qu'elles offrent de multiples solutions dans un seul et même dispositif », explique Roark Chao. « Elles peuvent améliorer la communication de données, permettre des écrans plus lumineux et plus fins, et même être utilisées dans des domaines comme la réalité augmentée ou la réalité virtuelle, le tout grâce à une même technologie sous-jacente. »
Roark Chao s'est inscrit à l'Université de Californie à Santa Barbara en 2020 en tant qu'étudiant de premier cycle en génie électrique, avant d'y poursuivre un doctorat. Il attribue le rythme de travail accéléré de l'université à son infrastructure de recherche complète, allant de la croissance des matériaux à la nanofabrication en passant par les tests de dispositifs.
« On peut simuler des conceptions, faire pousser des cristaux, fabriquer des dispositifs et réaliser des tests, le tout sur le campus », explique Roark Chao. « Cette rapidité entre le concept et l'expérimentation est ce qui fait la force de ce lieu. »
