Depuis une dizaine d'années, la recherche de solutions permettant de s'affranchir de la conversion optique- électronique dans la fonction d'aiguillage des signaux a exploré les différentes options technologiques permettant de réaliser un cœur de machine tout optique.

 A l'origine, plusieurs arguments ont été avancés en faveur des techniques qui permettent de réaliser la fonction d'aiguillage en maintenant l'information sous forme optique : les limites d'intégration des composants électroniques, tandis que l'optique permet de traiter simplement les signaux à de plus hauts débits.

 Minimiser la consommation et l'espace nécessaire à l'aiguillage des informations prend de l'importance dans certains contextes opérationnels de réseau où l'espace coûte très cher ; la transparence optique, permettant aux systèmes d'évoluer en termes de débit par longueur d'onde ou de type de signaux véhiculés au moindre coût.

 La plupart des voies technologiques permettent en effet d'aiguiller les signaux optiques indépendamment de leur débit et de leur format. Notons cependant que cet argument ne prend pas en compte les exigences de supervision de la qualité du signal, nécessaires dans tout réseau, exigences d'autant plus fortes que les débits et les enjeux sont importants. Cette supervision de la qualité d'un signal passe aujourd'hui par l'analyse des trains numériques transportés, ce qui s'oppose à la transparence du système ; la simplicité de certaines fonctions optiques au regard de leur équivalent électronique. Par exemple, la fonction de démultiplexage optique peut être réalisée par un simple composant passif ; la perspective de nouvelles architectures adaptées à une couche de liens optiques, sécurisée par la reconfiguration des machines d'aiguillage.

 L'étude d'une organisation du réseau optimisée pour mieux tirer profit des solutions d'aiguillage optique, et l'analyse de son articulation avec les autres couches du réseau (IP/WDM en particulier) ont été conduites parallèlement à l'amélioration des techniques tout optiques. Notons que ce dernier argument n'est pas spécifiquement défenseur d'une technologie "tout optique". C'est cependant un fait que les réflexions, relatives à l'enjeu d'une couche de liens de niveau longueur d'onde, ont été étroitement associées, à leur origine, à la recherche de solutions tout optiques.

 Deux grandes classes d'options technologiques peuvent être distinguées. La première famille repose sur l'aiguillage spatial qui s'appuie sur des mécanismes qui orientent le canal optique vers un port de sortie. Cette orientation peut avoir lieu en espace libre ou dans des guides. Les composants à base de MOEMS (Micro-Opto-Electro-Mechanical System) sont les plus étudiés actuellement pour une solution d'aiguillage en espace libre, car ils présentent des arguments très convaincants pour accéder à un nombre élevé de voies. La technologie des MOEMS, relativement récente, permet de concevoir sur une même plaque de silicium des matrices de miroirs de très petites dimensions. L'aiguillage au sein du système est réalisé en faisant passer le faisceau lumineux issu de la fibre à travers une lentille de collimation pour l'envoyer sur un miroir réfléchissant mobile à commande électrostatique. Les performances sont avant tout liées au maintien de la qualité optique des fronts d'onde propagés en espace libre et au caractère analogique ou numérique de la déflexion.

 Du fait de la présence de  nombreuses parties mobiles, la fiabilité de fonctionnement reste à approfondir ; bien que certains équipementiers mettent en avant l'utilisation de cette même technologie dans des environnements où la fiabilité joue un rôle crucial (déclenchement des airbags, avions…). Les solutions d'optique guidée sont limitées en taille, essentiellement pour des raisons de performances.

 L'un des défis techniques majeurs est d'assurer des pertes cumulées raisonnables qui ne dépendent pas sensiblement du trajet de routage au sein de la machine. L'aiguillage en optique guidée a néanmoins l'avantage d'être en continuité avec des technologies optoélectroniques matures et robustes. Les cœurs de machine reposent sur un assemblage de composants actifs et passifs pour construire des étages de commutation spatiale selon différentes structures telles que les réseaux de Clos ou de Benes. Les principales voies relatives à la réalisation des composants élémentaires , qui font l'objet d'investigations par les laboratoires industriels sont les suivantes:

•  Les technologies à base de niobate de lithium (LiNbO3) sont basées sur des structures de type coupleur directif sont limitées par l'encombrement et la diaphotie, conduisant à des tailles actuellement réalisées (1616 à partir de 16 circuits 18 et 7 circuits 16x16) significativement inférieures à celles mentionnées ci-dessus.

•  Les technologies à base d'interféromètres de Mach-Zehnder sur substrat Silicium offrent de meilleures performances en termes de diaphotie : la commande thermo-optique modifie localement l'indice du matériau et commande le déphasage nécessaire à l'aiguillage entre les deux voies de sortie. Mais la consommation est élevée et la taille d'un circuit limitée à 16x16.

• Enfin, certains industriels envisagent d'assurer la fonction de commutation par une modification du coefficient de réflexion au niveau de l'intersection des guides de l'aiguilleur élémentaire. Le croisement des guides est soit rempli d’un liquide adaptateur d’indice (transmission    en ligne droite), soit vide (réflexion totale vers le guide croisé). Le passage d’un état à l’autre est réalisé par exemple en déplaçant le liquide par une bulle de gaz créée par chauffage localisé à partir d’une technologie dérivée de celle des imprimantes à jet d’encre pour le déplacement de liquide.

 La réalisation de matrices de plusieurs dizaines, voire centaines de ports serait ainsi réalisable. Une seconde méthode d'aiguillage des signaux consiste à sélectionner le signal d'un multiplex à l'aide d'un filtre optique. Ce mode d'aiguillage qui utilise la longueur d'onde du signal comme argument est appelé aiguillage fréquentiel (ou en longueur d'onde). Un exemple de système d'aiguillage, dit par "diffusion-sélection", colore les signaux d'entrée à l'aide de transpositeurs de fréquence en fonction de leur destination de sortie. Cette architecture s'appuie sur deux composants clés :