Télécommunications par retournement temporel dans les environnements complexes Laboratoire Ondes et Acoustique ESPCI – CNRS – Université Paris 7 Geoffroy Lerosey Julien de Rosny Arnaud Tourin Arnaud Derode Mathias Fink

Contrôle non destructif Le laboratoire Ondes et Acoustique Télécommunications Ondes en milieux complexes Imagerie et thérapie médicales Domotique et objets interactifs Acoustique sous-marine Contrôle non destructif et instrumentation

Invariance par renversement du temps Le retournement temporel en acoustique Réciprocité spatiale Invariance par renversement du temps

Phase d ’enregistrement Le retournement temporel en acoustique D. Cassereau, M. Fink, 1992 Transducteurs Phase d ’enregistrement Source

Le retournement temporel en acoustique Phase de ré-émission Transducteurs

Le retournement temporel en acoustique 80 mm Signaux retournés temporellement MRT ? Source fc=3.2 MHz

Le retournement temporel en acoustique Signal transmis dans l’eau reçu sur le transducteur 64 Amplitude 20 40 60 80 100 120 140 160 Signal transmis à travers les tiges reçu sur le transducteur 64 Amplitude 20 40 60 80 100 120 140 160 Amplitude Signal reçu au point source « 1 bit d’information » 20 40 60 80 100 120 140 160 Temps (µs)

Le retournement temporel en acoustique Signaux retournés temporellement Récepteur Résolution à -12 dB : 35 mm / 1 mm !! Milieu désordonné dB Eau (espace libre) cm

Retournement temporel électromagnétique Polarisation Fréquence f0=2.45 GHz E ( t ), B ( t ) ® E ( - t ), - B ( - t ) Démodulateur I/Q s(t) LP LP RT de la bande de base + conjuguaison de phase de la porteuse

Retournement temporel électromagnétique 1er prototype : bande passante 10 MHz, 1 antenne, cavité réverbérante G. Lerosey, J. de Rosny, A. Tourin, A. Derode, M. Fink, “Time Reversal of electromagnetic waves”, Phys. Rev. Lett. 92, 193904 (2004) 2e prototype : bande passante 200 MHz, 8 antennes, cavité “maison” G. Lerosey, J. de Rosny, A. Tourin, A. Derode, M. Fink, "Time Reversal of Wideband Microwaves", accepté pour publication dans App. Phys. Lett.

Schéma de principe MRT Réception Cible Switch Switch 250 MHz 20 GS/s. f0=2.45 GHz PLL+DDS 20 MHz Generator AD9956 Cible IQ Switch PA Switch Modulator RFMD2480 Réception 250 MHz LNA I channel Q channel Scope TDS6604 Computer 2 channel generator Acquisition Numerical demodulation 20 GS/s. Tektronix AWG520 1 Gs/s. Time Reversal

Exemple de réponse impulsionnelle Impulsion gaussienne (durée 10 ns) sur la voie I =160 ns Amp (mV) Temps (ns)

Compression temporelle RSB RT = égalisation

Focalisation spatiale Monopoles Plan de masse Faible couplage MRT avec 8 antennes

Focalisation spatiale Sécurité de la transmission Communication simultanée vers plusieurs utilisateurs dans la même bande passante

Conclusion RT électromagnétique Complexité du milieu Effet de la polarisation Développement d’un prototype plus large bande Expériences de communication Apport en terme de Capacité Non-stationnarité du canal Comparaison avec les techniques existantes Projet MIRTEC