Les chercheurs du CEA-Leti déclarent avoir battu sur des démonstrateurs le record mondial de débit sur des communications sans fil en lumière visible VLC en utilisant une seule diode électroluminescente bleue (LED) réalisée en arséniure de gallium (GaN). ...Un débit de 7,7 Gbit/s a pu être atteint avec une microLED miniaturisée de 10 µm de côté, développée pour l'occasion par le laboratoire grenoblois.

On sait que le Li-Fi (abréviation de "light fidelity") est une technologie sans fil émergente qui offre une alternative ou une approche complémentaire aux systèmes de communication radiofréquence comme le Wi-Fi. C’est une technologie attractive pour les applications où les notions de sécurité dans des endroits confinés (comme les pièces d’un immeuble) sont importantes. Car contrairement au Wi-Fi, il est quasi impossible de pirater une transmission de données qui utilise la propagation de la lumière. Autre attrait du Li-Fi : son insensibilité à des perturbations venues de l’extérieur, là aussi contrairement au Wi-Fi, et la possibilité de transmission de données à ultrahaute vitesse dans des environnements où les émissions RF sont contrôlées, comme les hôpitaux, les écoles, les avions…

Dans ce cadre, les communications qui mettent à profit des microLED uniques procurent, selon le CEA-Leti, des taux de transmission de données ultra-élevés qui peuvent être mis en place dans des liaisons industrielles sans fil à haut débit au sein d’environnements exigeants (chaînes de montage, centres de données…), dans des liaisons au cœur d’équipements de contrôle via des connecteurs sans contact, ou encore dans des  communications de puce à puce sur des cartes électroniques.

Cependant, soulignent les chercheurs du CEA-Leti, la faible puissance optique des microLED limite les applications aux communications à courte portée. En revanche, si l’on utilise des matrices de milliers de microLED, on obtient des puissances optiques beaucoup plus élevées.

« Cette technologie a un potentiel passionnant pour les applications grand public, explique Benoit Miscopein, chercheur au CEA-Leti. Ces systèmes multiLED pourraient à terme remplacer le Wi-Fi mais leur adoption à grande échelle nécessitera un processus de normalisation pour assurer l'interopérabilité des systèmes entre les différents fabricants. La Light Communications Alliance, créée en 2019 pour encourager l'industrie à mettre en œuvre cette normalisation, va dans ce sens. »

Au sein de cette alliance qui planche sur une norme autonome de type Wi-Fi pour le Li-Fi, des travaux portent par ailleurs sur la possibilité d'inclure le Li-Fi dans la liaison descendante du 5G-NR, technologie d'accès radio pour les mobiles 5G. « Ce qui est faisable, car la couche physique Li-Fi développée au sein du CEA-Leti s'appuie sur les mêmes concepts que les technologies Wi-Fi et 5G », précise Benoit Miscopein. 

Pour relever ce défi, le CEA-Leti prévoit de réaliser une hybridation d'une matrice de microLED sur une autre matrice de drivers en technologie Cmos, chaque structure Cmos pilotant une microLED. Ce qui permettra également de piloter chaque pixel des microLED indépendamment, ouvrant la voie au développement de nouveaux types de formes d'onde numériques/optiques qui pourraient éliminer le besoin de convertisseurs numérique-analogique couramment utilisés dans les implémentations classiques du Li-Fi.

Le CEA-Leti envisage ainsi d’atteindre des débits de 10 Gbit/s avec la mise en œuvre d'une matrice de 12 000 microLED et augmenter la portée du signal à quelques mètres. Tandis que la Light Communications Alliance œuvrera à l'interopérabilité entre les systèmes Li-Fi de différents fabricants, le CEA-Leti de son côté poursuivra ses recherches vers une meilleure compréhension du comportement électrique des LED uniques dans les régimes à haute fréquence et sur les techniques d’amélioration de portée et/ou de débit via des émetteurs multiLED avec un interposeur Cmos pour piloter la matrice de LED.