Voler plus loin avec la mise en forme de la lumière

Date de publication : 25 septembre 2023

L’industrie aérospatiale est confrontée à de nombreux défis alors qu’elle s’efforce de répondre aux demandes croissantes du transport aérien. L’un des défis les plus pressants est la nécessité de réduire les émissions de carbone, car l’aviation est l’un des principaux contributeurs aux émissions mondiales de gaz à effet de serre. Il y a par ailleurs une demande croissante pour une connectivité accrue, car les passagers et les membres d’équipage ont besoin d’un accès plus rapide et plus fiable aux services d’information et de communication en vol. Enfin, l’industrie est axée sur l’amélioration de la sécurité grâce à une navigation améliorée, car des accidents continuent de se produire malgré les progrès technologiques.

Les technologies laser sont utilisées dans l’industrie aérospatiale depuis des décennies, avec des applications allant de la fabrication de composants d’avions avec précision, à la maintenance des moteurs, en passant par la communication ou à la navigation. Malgré les nombreuses applications de la technologie laser dans l’industrie aérospatiale, il y a encore place à l’amélioration en termes d’efficacité, de fiabilité et de sécurité. C’est là que la technologie de mise en forme de la lumière de Cailabs, technologie MPLC (Conversion Multi-Plan de la Lumière), peut jouer un rôle majeur.

Dans cet article, nous allons examiner de plus près comment la mise en forme de la lumière peut révolutionner la manière dont les avions volent. Nous explorerons les défis actuels auxquels est confrontée l’industrie, le rôle des technologies laser et les applications spécifiques de la mise en forme de la lumière dans la fabrication, la connectivité et la navigation.

Mise en forme de la lumière et multiplexage spatial: les applications de Cailabs dans un avion
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Les défis de l’industrie aérospatiale

Parlons tout d’abord des défis auxquels l’industrie aérospatiale est confrontée. L’un des plus importants est la réduction des émissions de carbone. Selon l’Association du transport aérien international (IATA), l’aviation représente environ 2,5 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Cela peut sembler négligeable, mais c’est une contribution significative au changement climatique. Pour y remédier, l’industrie travaille sur le développement d’avions plus économes en carburant, l’exploration de carburants alternatifs et la mise en œuvre de changements opérationnels visant à réduire les émissions.

Un autre défi est d’améliorer la connectivité. De nos jours, les passagers s’attendent à avoir accès au Wi-Fi, aux services de streaming et à d’autres commodités pendant leurs vols. Cependant, fournir un accès internet fiable et rapide à une altitude de 10 km peut vite devenir compliqué. L’industrie travaille sur le développement de nouvelles technologies qui peuvent améliorer la connectivité et rendre le divertissement en vol plus agréable pour les passagers.

Enfin, la sécurité est toujours une priorité absolue. Bien que les voyages en avion soient déjà incroyablement sûrs, l’industrie cherche constamment des moyens d’améliorer la navigation et d’éviter les accidents. Cela comprend le développement de meilleurs systèmes de surveillance météorologique, l’amélioration de la communication entre les pilotes et le contrôle du trafic aérien et l’investissement dans de nouvelles technologies qui peuvent améliorer la navigation dans des conditions de faible visibilité.

Les technologies laser et la mise en forme du faisceau dans l’aviation

Les technologies laser jouent un rôle crucial dans l’industrie aérospatiale. Elles sont utilisées pour une grande variété d’applications, allant de la fabrication de composants d’avion avec précision à la maintenance des moteurs, en passant même par la communication et la navigation. Les lasers offrent un niveau de précision et d’efficacité difficile à atteindre avec d’autres technologies, ce qui en fait un outil essentiel dans l’industrie. Mais il y a encore beaucoup de place pour améliorer l’efficacité et la sécurité, et c’est là que la technologie de mise en forme du faisceau entre en jeu.

La technologie de mise en forme du faisceau consiste à manipuler la forme, c’est-à-dire l’intensité et le motif de phase des faisceaux lumineux. Elle peut être utilisée dans une variété d’applications, de la fabrication à la communication en passant par la détection. La technologie mise au point par Cailabs permet de façonner des faisceaux lumineux en des motifs complexes et précis. Elle permet également de façonner simultanément plusieurs faisceaux en modes spatiaux co-propageants, ce que l’on appelle le multiplexage spatial. Cette technologie a une large gamme d’applications dans l’industrie aérospatiale et peut aider à améliorer de nombreux aspects des performances des avions.

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Multiplexage spatial dans une fibre optique multimode
Amélioration de la fabrication avec la mise en forme de faisceau lumineux

Les avions sont connus pour être l’un des plus grands pollueurs, émettant de grandes quantités de CO2 et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Alors que la demande de voyages en avion continue d’augmenter, il est de plus en plus nécessaire pour l’industrie de trouver des moyens de réduire son impact environnemental.

Une façon d’y parvenir est d’utiliser des matériaux plus légers, tels que les composites, dans la fabrication des avions. Ces matériaux sont plus résistants et plus légers que les métaux traditionnels, permettant une consommation de carburant réduite et des émissions plus faibles. En façonnant les faisceaux lumineux utilisés pour positionner les fibres, il est possible d’obtenir un placement plus précis, ce qui peut améliorer l’intégrité structurelle de l’avion tout en réduisant le poids.

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Une autre technique est la fonctionnalisation de surface, qui consiste à créer des motifs tels que des rainures sur la surface de l’avion pour améliorer ses performances aérodynamiques. En façonnant les faisceaux lumineux utilisés pour créer les motifs, il est possible d’obtenir une texturation plus précise et efficace, ce qui peut réduire la traînée et améliorer l’efficacité énergétique.

Enfin, les lasers sont utilisés pour la fabrication additive, un processus dans lequel des pièces 3D sont construites couche par couche à l’aide de lasers. En façonnant le faisceau laser, il est possible de créer des pièces plus complexes et précises, qui peuvent être plus légères et plus durables que celles fabriquées avec des méthodes de fabrication traditionnelles. La mise en forme de faisceaux peut également permettre le traitement d’alliages métalliques qui ne peuvent pas être fabriqués avec des faisceaux gaussiens non façonnés.

Les capacités améliorées de fabrication permises par la mise en forme de faisceau peuvent conduire à des avions plus efficaces, plus légers et plus durables, qui sont essentiels pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire l’impact environnemental de l’aviation.

Amélioration des services de connectivité avec la manipulation de mode spatial
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Conversion Multi-Plan de la Lumière (MPLC)

Un autre domaine où la mise en forme de faisceaux peut faire une grande différence est celui des services de connectivité. La technologie de Cailabs peut, par exemple, être utilisée pour augmenter la capacité de communication en vol en utilisant le multiplexage spatial. Avec la technologie MPLC, il est possible de façonner des faisceaux laser pour créer de multiples canaux de communication à l’intérieur d’une seule fibre optique, augmentant ainsi la quantité de données pouvant être transmises à l’intérieur d’un avion. Cela peut conduire à des services de divertissement en vol plus rapides et plus fiables ainsi qu’à d’autres services de communication pour les passagers et les membres d’équipage.

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La mise en forme de faisceaux peut également être utilisée pour permettre une communication laser avec une atténuation de la turbulence. Bien que la communication laser offre une bande passante supérieure à celle de la communication radio traditionnelle, elle est affectée par la turbulence atmosphérique, ce qui rend difficile le maintien d’une connexion fiable. En façonnant le faisceau lumineux pour compenser les effets de la turbulence grâce à la technologie MPLC, il est possible de maintenir une connexion stable et fiable, même dans des conditions difficiles. Cela signifie que plus de données peuvent être transmises plus rapidement et de manière plus fiable, vous permettant de profiter d’un meilleur accès Internet et de services de streaming plus rapides pendant vos vols.

L’amélioration de la navigation des avions est un autre domaine où le façonnage des faisceaux laser peut faire une grande différence

La technologie de Cailabs peut également être utilisée pour améliorer la connectivité des boules optroniques grâce au multiplexage spatial. Cela signifie que plusieurs capteurs peuvent être intégrés dans un seul pod, améliorant la précision et l’efficacité du système de navigation.

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Le multiplexage spatial peut également être utilisé pour les capteurs à fibre optique distribués, qui peuvent fournir des données en temps réel sur la température, la pression et la contrainte dans différentes parties de l’avion. Ces données peuvent être utilisées pour surveiller l’état de l’avion et identifier les problèmes potentiels avant qu’ils ne deviennent des problèmes graves. L’utilisation de plusieurs modes spatiaux permet une investigation rapide et simultanée de plusieurs phénomènes.

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Les technologies laser sont également utilisées pour le LiDaR (Light Detection and Ranging). Cette technologie de télédétection utilise des lasers pour mesurer les distances et créer des cartes en 3D du terrain, ce qui peut être extrêmement utile pour la navigation et éviter les obstacles. Le façonnage des faisceaux peut augmenter la portée et la robustesse des mesures de LiDaR, en cartographiant mieux le champ de vision ou en améliorant la mesure à travers la turbulence atmosphérique.

Les capacités de navigation améliorées grâce au façonnage des faisceaux peuvent conduire à des vols plus sûrs et plus efficaces. En améliorant la précision des pods optroniques et de la télédétection, les pilotes peuvent naviguer avec plus de confiance dans des conditions de faible visibilité, réduisant le risque d’accidents causés par des collisions avec des obstacles. De plus, en améliorant l’efficacité du lidar et des capteurs de fibres distribuées, il est possible de détecter les dangers potentiels et d’y répondre plus rapidement et plus efficacement.

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Conclusion

En conclusion, le façonnage de faisceaux lumineux, en particulier la technologie de mise en forme de la lumière de Cailabs, offre des avantages considérables à l’industrie aérospatiale. En améliorant la fabrication, les services de connectivité et la navigation, elle peut révolutionner la façon dont les avions sont construits, exploités et pilotés.

Alors que l’industrie aérospatiale continue d’évoluer et de s’adapter aux nouvelles conditions environnementales, technologiques et réglementaires, cette technologie nous aidera sans aucun doute à voler plus loin, plus rapidement et de manière plus durable que jamais. Alors, la prochaine fois que vous volerez à 10 km d’altitude, prenez un moment pour réfléchir à l’incroyable technologie qui rendra votre expérience en vol encore meilleure !


Par Pu Jian

Directrice Management des produits et des partenariats à Cailabs, Pu Jian a lancé tous les produits primés de Cailabs et définit leur stratégie de commercialisation. Elle dirige la coopération entre Cailabs et ses partenaires stratégiques. Elle est titulaire d’un doctorat en optique quantique de l’Ecole Normale Supérieure et de l’Université Pierre et Marie Curie.