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Réseaux optiques : les lasers à peigne arrivent dans les datacenters

Les peignes de fréquences optiques génèrent de nombreuses longueurs d'onde à partir d'un seul laser, au lieu d'utiliser des lasers distincts pour chaque canal. Cela permet de réduire la consommation d'énergie et les points de défaillance pour une bande passante supérieure.

Sean Michael Kerner
par
Publié le: 28 sept. 2026

Les opérateurs de datacenters qui mettent en place des clusters d’IA ont besoin de plus de bande passante sans pour autant augmenter leurs budgets en matière d’énergie et d’espace. Une solution émergente consiste à mieux gérer la lumière qui transporte les données au sein des fibres optiques.

Le multiplexage par répartition en longueur d’onde (ou WDM, pour Wavelength Division Multiplexing) augmente la capacité de la fibre optique en transmettant plusieurs couleurs de lumière sur le même brin. Le défi est à la fois économique et opérationnel : les opérateurs ont besoin d’un nombre suffisant de longueurs d’onde stables, à un coût et une consommation d’énergie raisonnables, tout en garantissant une fiabilité élevée.

La méthode conventionnelle – qui consiste à utiliser un laser distinct pour chaque longueur d’onde – atteint ses limites à mesure que le nombre de canaux augmente. Car chaque couleur ajoutée nécessite un laser, un circuit d’attaque et une boucle de contrôle supplémentaires, ce qui accroît la consommation d’énergie, les coûts et les points de défaillance potentiels.

Les générateurs optiques à peigne de fréquences, alias Comb lasers en anglais, adoptent une approche différente, en produisant de nombreuses longueurs d’onde régulièrement espacées à partir d’une source unique plutôt qu’à partir d’un réseau de lasers individuels.

Les sources lumineuses à peigne ne sont pas une nouveauté. Elles font l’objet de recherches dans le domaine des télécommunications depuis des années. Mais les optiques intégrées envisagées par de nombreux projets restent encore plus proches du stade pilote que de la production en série.

« En théorie, les lasers en peigne permettent de regrouper beaucoup plus de longueurs d’onde, beaucoup plus rapprochées les unes des autres, sans risque d’interférence », résume ainsi Frank Smyth, le fondateur et directeur technique de Pilot Photonics, une entreprise irlandaise qui travaille au développement de lasers en peigne.

Comment les peignes de fréquences génèrent plusieurs longueurs d’onde stables

Sur un analyseur de spectre, une source en peigne apparaît sous la forme de lignes régulièrement espacées, ressemblant aux dents d’un peigne. Dans un réseau optique traditionnel, le nombre de longueurs d’onde est directement lié au nombre de composants. Ajouter une longueur d’onde revient à ajouter un laser, un circuit d’excitation et une boucle de verrouillage supplémentaires.

« La technique des sources lumineuses en peigne évite cet écueil. Un seul laser source et une seule puce en nitrure de silicium produisent toutes les longueurs d’onde simultanément, selon une grille définie par le résonateur lui-même. Ainsi, le composant ne prend pas plus de place ni ne consomme plus d’énergie à mesure que l’on ajoute des canaux », détaille Marcello Girardi, PDG et cofondateur de Solinide Photonics, une autre entreprise, suédoise, elle, qui développe des lasers à peigne.

Le composant ici évoqué est la puce photonique que l’on place dans les embouts des connecteurs réseau pour transformer des signaux électriques produits par l’appareil en signaux optiques transportables sur des fibres,

Marcello Girardi précise dans quelle mesure l’intégration électronique des composants photoniques traditionnels est limitée : « aujourd’hui, les fabricants parviennent à mettre quatre longueurs d’onde, c’est-à-dire quatre canaux de communication, dans un composant classique. La difficulté commence à huit. Et à seize canaux, le nombre de circuits à intégrer dans le composant devient un frein. »

« Les fabricants sont en l’occurrence confrontés à des problèmes très complexes liés à la dérive des longueurs d’onde et au rendement de fabrication des barrettes laser », complète Frank Smyth. « Et c’est là que les lasers en peigne peuvent apporter des avantages. »

Comme les longueurs d’onde d’un peigne proviennent d’un seul laser et d’un seul résonateur passif, l’espacement est défini par lithographie sur un seul circuit, plutôt que dédier individuellement un circuit à chaque longueur d’onde.

Pour Steven Estrella, directeur de la gestion des produits chez Quintessent, un spécialiste américain des lasers à peigne, cette technologie présente aussi plusieurs avantages dans la fabrication même des composants :

« Compte tenu de la pénurie actuelle de lasers DFB à onde continue (dits CW DFB) à base de phosphure d’indium, il est plus important que jamais de réduire le nombre de lasers nécessaires. De leur côté, les lasers en peignes réduisent le nombre de points de défaillance sur le composant photonique, ce qui augmente sa fiabilité tout en réduisant la complexité de contrôler qu’il émet sur les bonnes longueurs d’onde », dit-il.

Où et quand les lasers en peigne vont-ils arriver ?

Les avis divergent quant aux premiers domaines de déploiement des lasers en peigne. Quintessent vise des distances de liaison comprises entre 30 et 100 mètres. « Nos lasers en peigne sont conçus pour alimenter des liaisons DWDM au sein d’un rack et entre plusieurs racks, soit l’endroit où les sujets de puissance électrique et de bande passante sont actuellement les plus problématiques », dit Steven Estrella.

Vivek Raghunathan, PDG et cofondateur de la startup américaine Xscape Photonics, souligne quant à lui que les liaisons entre les GPU et les switches au sein d’une même baie rack sont à présent suffisamment uniformes pour motiver la standardisation d’une nouvelle conception de composants photoniques.

Marcello Girardi n’est pas d’accord : « Le premier axe de développement est l’extension horizontale, entre les rangées des baies de serveurs, car c’est là que les composants optiques sont réellement déployés. » Il reconnaît que, sur le long terme, les réseaux verticaux au sein de chaque baie constituent sans doute les meilleurs candidats au déploiement de lasers en peigne, mais encore faudrait-il, selon lui, que les fabricants de switches internes aux baies soient motivés pour implémenter une telle évolution, alors que les distances y sont minimales.

Vivek Raghunathan rétorque que la consommation électrique des liaisons optiques pourrait être divisée par deux, voire par trois, avec un seul laser et une seule boucle de contrôle pour générer plusieurs longueurs d’onde, plutôt qu’avoir un exemplaire de ces circuits pour alimenter chaque canal de communication. Accessoirement, une puissance électrique réduite diminue les besoins en refroidissement, lesquels s’amplifient dans les baies de serveurs à cause de l’amoncellement des GPU.

La situation actuelle et les perspectives

L’arrivée des lasers en peigne est loin d’être certaine. Dans son rapport Optical Component Startup Tracker, daté de juillet 2026, le cabinet d’analystes Cignal AI fait état de préoccupations concernant le risque de point de défaillance unique et la stabilité de tels dispositifs.

Un constat que pondère Frank Smyth : « plusieurs acteurs s’emparent du sujet, mais nombre d’entre eux présentent des solutions qui se situent quelque part entre la démo de laboratoire et le kit d’évaluation », estime-t-il.

Solinide affirme commercialiser déjà un produit. « Aujourd’hui, nous livrons des unités montées en rack plutôt que des modules ; le prix se situe donc dans une catégorie nécessairement inhabituelle. Mais il s’explique par le format et le volume de la solution, et non par la technologie », se défend Marcello Girardi. Il prévoit des prototypes jusqu’en 2027 et une production en série en 2028, date à laquelle il s’attend également à ce que les coûts baissent suffisamment pour permettre un basculement.

Un élément clé qui fait encore défaut dans l’ensemble des solutions serait un module de source laser externe qui soit standardisé pour les optiques intégrées. Il n’existe pas encore de version certifiée.

Des normes sont à l’étude et elles détermineront si les déploiements de lasers en peigne deviendront un marché multifournisseur ou resteront liés à une poignée de systèmes fermés. Ce sont l’ELSFP (External Laser Source Small Form-factor Pluggable), qui couvre le module physique de source lumineuse, et l’OCI-MSA (Optical Compute Interconnect Multi-Source Agreement), qui englobe l’interconnexion au sens large. Ensemble, ces initiatives permettraient aux opérateurs de certifier un connecteur plutôt qu’une pile spécifique à un fournisseur, contribuant ainsi à éviter la dépendance vis-à-vis d’un fournisseur unique.

« Les principaux points qui détermineront une adoption plus large de cette technologie seront surtout le besoin de réduire la puissance électrique par longueur d’onde et la capacité de fabriquer des lasers en peigne avec un haut rendement », veut croire Frank Smyth. 

Cette opinion est initialement parue en anglais sur DatacenterKnowledge, une publication sœur du MagIT.

Sean Michael Kerner est consultant en informatique, passionné de technologie et bricoleur. Il conseille des entreprises du secteur industriel et des médias sur des questions technologiques.

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