L'entreprise suisse Luxtelligence S.A. de Lausanne est entrée dans le club exclusif des fournisseurs les plus innovants de l'Agence spatiale européenne (ESA) après avoir reçu le prestigieux prix ESA Innovation Award au salon Space Tech Expo Europe 2025 à Brême le 20 novembre 2025. Il s'agit d'une reconnaissance qui souligne à quel point il est important pour l'industrie spatiale européenne de développer de nouvelles puces photoniques avancées capables de répondre à l'explosion du trafic de données – des ordinateurs quantiques aux systèmes de communication par satellite.

Le prix fait partie d'un programme plus large d'évaluation des fournisseurs de l'ESA, dans le cadre duquel l'Agence récompense chaque année les entreprises qui élèvent la barre en termes de qualité, de fiabilité et d'innovation. Aux côtés de Luxtelligence, qui a reçu le prix de l'innovation, les entreprises OHB d'Allemagne et Huld de Finlande ont également été mises à l'honneur cette année, l'ESA envoyant ainsi un message clair selon lequel sans partenaires industriels de premier plan, il n'y a pas d'Europe sûre et compétitive dans l'espace.

Ce que représente l'ESA Innovation Award

L'ESA Innovation Award fait partie d'un système de prix que l'Agence décerne aux fournisseurs sur la base d'une coopération pluriannuelle, des résultats dans les projets et de la contribution à l'ensemble de la communauté spatiale européenne. Dans le cadre de ce système, sont décernés, entre autres, des prix d'excellence (Excellence Award) et d'innovation (Innovation Award). Alors que le prix d'excellence souligne la qualité constante des livraisons et de la gestion des grands programmes, le prix de l'innovation se concentre sur les entreprises qui développent des technologies capables de changer les règles du jeu.

La cérémonie de cette année a eu lieu sur le stand de l'ESA au salon Space Tech Expo Europe 2025 à Brême, l'un des événements européens clés dédiés à l'industrie spatiale et aux technologies associées. C'est précisément dans cet environnement que Luxtelligence a été mise en avant comme exemple de la façon dont la recherche fondamentale de longue date peut être transformée en produits concrets prêts pour le marché – et ce dans le domaine de la photonique intégrée, qui est aujourd'hui l'un des piliers stratégiques des systèmes de communication avancés.

Le prix a été remis au nom de l'ESA par Britta Schade, chef du département de l'assurance produit et de la sécurité, qui a souligné à cette occasion que l'Innovation Award n'est pas décerné uniquement pour un succès individuel, mais pour une approche globale de l'innovation. Dans le cas de Luxtelligence, cela signifie l'élimination systématique des obstacles clés qui ont freiné pendant des années l'application plus large des circuits photoniques avancés dans les missions spatiales – avant tout les problèmes de réglage (accordabilité), les valeurs limites de tension et de puissance ainsi que les exigences de production industrielle.

Luxtelligence : de l'EPFL à la première plateforme européenne de ce type

Luxtelligence S.A. est issue de l'environnement de recherche de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), l'une des principales institutions européennes dans le domaine de la photonique et des technologies quantiques. L'équipe réunie autour du laboratoire de photonique intégrée a travaillé pendant des années sur la façon de transformer les matériaux ferroélectriques en couches minces – principalement le niobate de lithium (LiNbO₃) et le tantalate de lithium (LiTaO₃) – en puces optoélectroniques prêtes pour une production plus massive.

Contrairement aux plateformes photoniques classiques en silicium, les films minces ferroélectriques permettent une modulation de la lumière extrêmement rapide avec des pertes plus faibles et des tensions de commande plus basses. Une telle combinaison de propriétés est idéale pour les besoins des centres de données, des réseaux de télécommunication de nouvelle génération, des communications quantiques, mais aussi pour les applications spatiales exigeantes où chaque watt de puissance et chaque gramme de masse jouent un rôle décisif.

Luxtelligence est la première entreprise européenne à proposer commercialement des circuits intégrés photoniques optoélectroniques basés sur des matériaux ferroélectriques en couches minces et vise à surpasser la norme existante de la photonique sur silicium. L'entreprise se positionne comme un fournisseur spécialisé de puces en niobate de lithium et tantalate de lithium en couches minces, avec un accent sur une très large bande passante, de faibles pertes et une stabilité dans des conditions de fonctionnement exigeantes.

Bien que des recherches similaires et des productions pilotes dans le domaine des puces photoniques avancées soient menées aux États-Unis d'Amérique et en Chine, Luxtelligence est parmi les premières en Europe à transformer cette technologie en produits matures destinés aux utilisateurs industriels. Elle s'appuie pour cela sur une équipe multidisciplinaire solide à laquelle participent des experts en photonique, électronique, technologies quantiques, matériaux et ingénierie industrielle.

Pourquoi les communications optiques sont une question stratégique

La communication optique, que ce soit par fibres optiques ou en espace libre, est devenue une infrastructure clé pour la société numérique moderne. À mesure que la demande de transmission de données augmente – stimulée par l'expansion de la 5G et des futurs réseaux 6G, les services cloud, l'intelligence artificielle et l'informatique quantique – la pression sur les réseaux de télécommunication et de données existants augmente également.

Dans les communications terrestres, le passage des lignes en cuivre aux fibres optiques a déjà permis une croissance exponentielle de la capacité, mais tous ces réseaux en arrière-plan ont besoin de puces optoélectroniques compactes, économes et évolutives qui convertissent le signal lumineux en signal électrique et vice versa. L'optoélectronique sur puce, telle que développée par Luxtelligence, est le cœur de tels systèmes : modulateurs, amplificateurs et autres blocs photoniques qui déterminent combien de données nous pouvons transmettre par un canal et avec quelle consommation d'énergie.

Lorsque l'on ajoute à cela les applications spatiales – réseaux à large bande par satellite, liaisons optiques entre satellites, communication satellite-sol et futurs réseaux de communication quantique – il devient clair pourquoi l'ESA considère les communications optiques comme un domaine stratégique. La communication optique en espace libre (Free-Space Optical, FSO), c'est-à-dire la transmission d'un faisceau lumineux à travers l'atmosphère ou le vide, permet des vitesses de transmission élevées sans avoir besoin d'antennes radiofréquences lourdes et complexes.

La technologie développée par Luxtelligence cible directement de tels scénarios. Leurs puces pourraient devenir le noyau des futurs terminaux optiques pour satellites, stations au sol et liaisons inter-satellites, où il est important d'atteindre des vitesses maximales avec une consommation d'énergie minimale, une haute résistance aux radiations et un fonctionnement fiable pendant des années en orbite.

Résoudre les goulots d'étranglement clés dans la photonique intégrée

La photonique intégrée est réputée depuis une décennie comme une technologie d'avenir, mais son introduction à part entière dans les systèmes spatiaux a été freinée par quelques problèmes très concrets. Le premier est l'accordabilité – la possibilité de régler finement les propriétés des composants tels que les résonateurs et les lasers afin de compenser les tolérances de fabrication et les changements de fonctionnement. Le second est le problème des valeurs limites de tension et de puissance, étant donné que les hautes tensions de commande rendent difficile l'intégration avec l'électronique existante et augmentent la consommation d'énergie. Le troisième défi est la faisabilité industrielle elle-même : comment transformer des processus de laboratoire en une production en série fiable.

Luxtelligence, avec le soutien des programmes Discovery et NAVISP Element 1 de l'ESA, a développé une plateforme technologique qui adresse les trois problèmes simultanément. Leur processus de production est basé sur la microstructuration précise de matériaux ferroélectriques en couches minces, permettant d'obtenir des guides d'ondes extrêmement lisses et des pertes optiques très faibles. Cela ouvre la voie à des modulateurs fonctionnant à des vitesses plus élevées, à des tensions plus basses et avec moins d'échauffement.

Selon les démonstrations réalisées jusqu'à présent, les puces de l'entreprise Luxtelligence atteignent des vitesses de transmission de l'ordre de centaines de gigabits par seconde par canal unique, une transmission proche de 400 Gb/s ayant été démontrée, environ quatre fois plus rapide que les solutions typiques basées sur la photonique sur silicium. De tels résultats indiquent que les futures générations de puces pourraient permettre même des térabits par seconde par lien optique unique, ce qui est directement conforme aux besoins des centres de données et des méga-constellations de satellites.

Un avantage supplémentaire est que Luxtelligence développe et industrialise sa technologie dans des sites de production européens. Au lieu de compter sur des fournisseurs hors du continent, l'ESA et l'industrie européenne obtiennent une source nationale de composants clés pour les futurs systèmes de communication, réduisant ainsi le risque géopolitique et renforçant la souveraineté technologique de l'Europe.

Trois activités de l'ESA qui ont ouvert la voie au prix

Dans la justification du prix, l'ESA souligne particulièrement cinq projets dans le domaine de la photonique, dont trois ont été financés par les programmes Discovery et NAVISP Element 1 et sont directement liés au travail de Luxtelligence. Ces recherches avaient pour but d'éliminer des obstacles techniques concrets qui empêchaient jusqu'à présent l'introduction de circuits intégrés photoniques avancés dans les missions spatiales.

Niobate de lithium haute densité pour modulateurs à basse tension

La première activité, intitulée « High density Lithium Niobate integrated photonic circuits for high-speed low-voltage modulators », est axée sur le développement d'une plateforme photonique hautement intégrée à base de niobate de lithium en couches minces. L'objectif clé était de transférer le processus de nanofabrication en laboratoire de l'EPFL – y compris la technologie de revêtement spécifique comme le « diamond-like carbon » (DLC) – vers un environnement industriel géré par Luxtelligence.

Au cours du projet de 18 mois, un ensemble de blocs de construction fondamentaux (process design kit, PDK) a été développé, comprenant des modulateurs à haute vitesse avec une faible tension de commande, des guides d'ondes, des résonateurs et d'autres composants nécessaires pour des circuits photoniques plus complexes. Ainsi ont été posées les fondations de la première plateforme commerciale européenne de ce type, disponible également pour les utilisateurs externes souhaitant développer leurs propres puces sur niobate de lithium.

Amplificateurs photoniques dopés à l'erbium sur puce

La deuxième activité, « Erbium-doped photonic integrated circuit-based amplifier », a été développée en collaboration avec l'entreprise DEEPLIGHT et s'est concentrée sur la construction d'un amplificateur optique sur puce suffisamment compact et robuste pour les conditions spatiales, tout en conservant des performances comparables aux systèmes terrestres. L'erbium est connu depuis longtemps comme un élément clé dans les amplificateurs optiques pour les longueurs d'onde de télécommunication autour de 1550 nm, mais le défi était de l'intégrer dans une plateforme photonique sur niobate de lithium en couches minces.

Le projet a montré que les mêmes techniques de fabrication que Luxtelligence utilise dans son usine peuvent également être utilisées pour fabriquer des amplificateurs sur puce, prêts pour la qualification dans les missions spatiales. Une telle approche ouvre la possibilité de construire des chaînes optiques entièrement intégrées – du modulateur à l'amplificateur – sur une seule plateforme monolithique, ce qui simplifie la conception du système, réduit la masse et augmente la fiabilité.

Couche mince de tantalate de lithium : la prochaine étape dans le développement de la plateforme

La troisième activité de l'ESA, toujours active, « Thin-film Lithium Tantalate on Insulator Photonics », explore l'utilisation du tantalate de lithium (LiTaO₃) comme matériau complémentaire au niobate de lithium. Le tantalate de lithium partage de nombreuses propriétés utiles du niobate de lithium – comme un fort effet électro-optique – mais offre également des avantages supplémentaires, par exemple en termes d'élargissement de fréquence, de résistance aux hautes températures ou de stabilité de certains paramètres optiques.

Luxtelligence applique dans le cadre de ce projet sa technologie existante de gravure et de traitement à la nouvelle plateforme, dans le but d'atteindre des pertes optiques ultra-faibles et des résonateurs de très haute qualité sur tantalate de lithium. Si ces objectifs sont atteints, la porte s'ouvrira à une nouvelle génération de sources lumineuses intégrées et de peignes de fréquences qui pourraient jouer un rôle important dans les communications quantiques, les mesures précises et les systèmes de navigation avancés.

De la recherche fondamentale au succès industriel

Le prix ESA Innovation Award pour Luxtelligence arrive une année où l'Agence marque un demi-siècle de ses activités fondamentales de recherche et développement. Les programmes de recherche fondamentale, qui ont commencé dès les années 1970, ont été conçus précisément pour être prêts au moment où les nouvelles technologies mûrissent pour une application pratique. De ce point de vue, l'histoire de Luxtelligence est un exemple de la façon dont les investissements à long terme dans la photonique fondamentale, les technologies quantiques et les nouveaux matériaux peuvent être transformés en une plateforme industrielle concrète.

En mai 2025, la commémoration des 50 ans de recherche fondamentale de l'ESA s'est tenue à Florence, où se sont réunis les architectes des missions les plus réussies de l'ESA et les entrepreneurs qui construisent aujourd'hui la future infrastructure spatiale. Luxtelligence fait partie des entreprises qui, dans un tel environnement, montrent comment les résultats des expériences de laboratoire passent dans le monde industriel – et ce précisément au moment où l'Europe accorde de plus en plus d'attention à la souveraineté dans les technologies critiques.

Pour l'ESA et ses partenaires, un tel exemple de succès est la confirmation que les programmes Discovery et NAVISP Element 1 jouent un rôle clé dans la mise en relation des institutions de recherche et de l'industrie. En finançant des idées plus risquées mais potentiellement révolutionnaires dans les phases précoces de développement, l'Agence donne l'opportunité à des entreprises comme Luxtelligence de démontrer des technologies qui resteraient autrement enfermées dans les laboratoires ou partiraient hors d'Europe.

Implications pour les futures missions et l'industrie

Les technologies développées par Luxtelligence ont des implications immédiates pour une série de futures missions et projets commerciaux. À court terme, les puces photoniques à base de niobate de lithium et de tantalate de lithium pourraient se retrouver dans les terminaux optiques pour satellites fournissant l'internet à large bande, dans les liaisons inter-satellites pour l'échange de grandes quantités de données et dans les démonstrateurs expérimentaux de communication quantique.

À moyen terme, à mesure que les produits seront davantage standardisés et les coûts de production réduits, les mêmes plateformes pourraient s'étendre également aux centres de données sur Terre. Les modulateurs à haute vitesse et basse tension et les amplificateurs intégrés pourraient réduire la consommation d'énergie dans les équipements de réseau, ce qui est particulièrement important dans le contexte de la croissance constante de la consommation d'électricité due à la numérisation et à l'intelligence artificielle. Ainsi, les puces optoélectroniques du domaine spatial deviennent partie intégrante d'une tendance plus large d'infrastructure numérique « plus verte » et plus efficace.

À long terme, la photonique intégrée sur films minces ferroélectriques pourrait devenir le fondement de toute une nouvelle génération de systèmes quantiques et spatiaux. Peignes de fréquences précis, sources laser intégrées, capteurs ultra-sensibles et plateformes de communication quantique compactes ne sont que quelques-unes des directions dans lesquelles cette technologie peut se développer. Le prix ESA Innovation Award est un signal que la communauté spatiale européenne compte déjà sur de telles possibilités et donne une impulsion pour que ce développement ait lieu au sein de l'Europe.

Luxtelligence, en tant qu'entreprise relativement jeune qui s'est développée sur la base de l'excellence académique et du soutien stratégique de l'ESA, montre que le passage de l'idée au produit industriel est possible même dans des niches de haute technologie exigeantes. Pour l'industrie spatiale européenne, c'est un signe encourageant que le continent peut maintenir et accroître son rôle dans la course mondiale pour des systèmes de communication plus rapides, plus sûrs et plus durables – sur Terre et dans l'espace.