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Thèse : Communication multiplexée en longueurs d’ondes en espace libre pour les systèmes mécatroniques avancés

Description du sujet de thèse :

Deux challenges majeurs font actuellement l’objet de travaux de recherche pour concevoir des systèmes mécatroniques avancés : la gestion de l’énergie consommée par ces systèmes et leur capacité à échanger des informations. Le sujet de la thèse consiste en le développement d’une méthode de communication sans fil entre systèmes mécatroniques, éventuellement mobiles, en utilisant des liens optiques en espace libre. La technologie optique en espace libre est une alternative prometteuse aux radiofréquences (RF) en proie à une congestion croissante du spectre alloué. En outre cette technologie possède les avantages suivants : pas de frais de licence, réduction de la pollution électromagnétiques (electrosmog), confidentialité des liens accrue et très grandes bandes passantes (=> possibilité de hauts débits).
Les canaux optiques, chacun à une longueur d’onde singulière, supportant les liaisons bidirectionnelles, seront choisis dans un large spectre de longueurs d’onde, allant du visible à l’infrarouge (400 – 1550 nm). Un choix spécifique d’émetteurs sera effectué dans la gamme des diodes laser et/ou LED (Light Emitting Diodes) disponibles sur le marché, en veillant à respecter les normes de sécurité oculaire. A la réception, le démultiplexage sera effectué par des filtres optiques sélectifs en longueurs d’ondes déposés sur des photo-détecteurs multi-voies, selon une technologie spécifique en « couches minces ». A cette technologie de détection sélective en longueurs d’ondes sera associée une électronique de contrôle des émetteurs et de décision (du côté de la détection) reposant sur des composants de type FPGA.
L’objectif de la thèse est de modéliser puis dimensionner le lien suivant des critères qui seront le débit, l’efficacité énergétique et la sécurité des données transmises. Dans une deuxième phase de la thèse, le système sera développé pour arriver à un prototype de lien bidirectionnel intégré à un système mécatronique (microconvoyeur, robot mobile, …). Enfin, dans une troisième étape, des stratégies de codage du signal transmis pour permettre une communication à haut débit (supérieur au Gbits/s) et sécurisée au niveau de la couche physique seront étudiées. La combinaison des différentes impulsions de longueurs d’ondes distinctes associée à un codage en amplitude simultané fera l’objet d’une étude approfondie.

Pour en savoir plus :