Brevet FR2304935A1 — publié le 19761015

L'invention concerne des déflecteurs optiques intégrés. I1 est possible de co-ander la déflexion d'un faisceau de lumière en le Lisant passer dans un milieu électro-optique muni d'un dispositif a électrodes digitiformes pour former un réseau de phase dans le milieu. Théoriquement on pourrait réaliser ce genre de dispositif par un système optique intégré a un film mince, mais on se heurte alors surtout a la difficulté de fabrication d'un mince film pouvant servir de guide d'ondes optiques ayant à la fois les propriétés électro-optiques convenables et une atténuation suffisamment faible pour assurer une bonne transmission. Cette difficulté se fait particulièrement sentir lorsqu'il s'agit de préparer un guide dont l'épaisseur doit s'adapter aux dimensions de véritables fibres optiques. L'une des utilisations possibles d'une telle commande de déflexion est la commutation d'un signal optique entre les diverses branches d'un guide d'ondes optiques ramifié. Une autre utilisation est la modulation d'amplitude de la lumière qui se propage dans un guide d'ondes en déviant une certaine proportion de la lumière qui se propage vers une ou plusieurs régions absorbantes. Selon la présente invention on a mis au point un déflecteur optique intégré comportant un guide d'ondes optique formé dans ou sur un substrat. Ce guide d'ondes comporte une région recouverte par un transducteur électromécanique ayant au moins une série d'électrodes digitiformes, la série s'étendant tansversalement sur le guide d'ondes de sorte que ses diverses électrodes soient dirigées en direction du guide d'ondes. Dans un tel dispositif la formation du'réseau de phase dans le guide d'ondes optiques s'obtient indirectement. On utilise un transducteur électromécanique au lieu du transducteur électro-optique et les tensions mécaniques qui en résultent sont couplées dans le guide d'ondes où elles forment le réseau de phase voulu. Cette méthode indirecte permet de choisir un matériau convenable pour la construction du transducteur électromécanique sans avoir a s'occuper de sa transmission optique. Une réalisation préférentielle de l'invention utilisant le dispositif de déflexion optique intégré sera décrite dans ce qui suit. La description du dispositif, qu'on peut utiliser comme modulateur optique de commutation, sera faite en relation avec les dessins joints, dans lesquels la figure I représente une vue en plan du dispositif ; la figure 2 représente une vue en section du dispositif; ia figure 3 représente une variante de la forme possible du transducteur électromécanique. Un guide d'ondes optique; ramifié 10 à indice de réfraction plus grand est formé sur ou dans la surface d'un substrat de verre transparent 11. Ce guide d'ondes est préparé selon n'importe quelle technique courante pour la fabri cation de guides d'ondes optiques intégrés tels que l'échange d'ions ou la déposition sélective. Si le matériau piézoélectrique était en contact direct avec le guide d'ondes, son indice de réfraction devrait être plus faible que celui du guide d'ondes pour éviter que la lumière qui se propage dans le guide d'ondes 10 ne tende à se propager dans le matériau piezoelectrique plutôt que dans le guide d'ondes lui-même. On échappe à cette difficulté en utilisant une couche intermédiaire 12 à indice de réfraction plus faible, que l'on dépose sur le guide d'ondes à l'endroit où sera placé le transducteur électromagnétique. L'utilisation de cette couche intermédiaire présente en outre l'avantage de réduire la quantité d'énergie optique qui se propage dans le transducteur électromécanique, pratiquement à zéro, ce qui a pour conséquence que l'absorption optique du transducteur n'affecte pas l'atténuation du guide d'ondes. On forme ensuite le transducteur électromécanique au-dessus de la couche 12. Ce transducteur est formé d'une couche 13 localisée d'un matériau piézoélectrique, soit par exemple un film d'oxyde de zinc déposé par pulvérisation, dont l'épaisseur est de 1 à 5 microns, et un tracé conducteur digitiforme 14 convenable qui est superposé et qui peut être un simple "dipôle" ou un tracé conducteur digitiforme complexe. Il peut y avoir, par exemple, trente paires de doigts d'aluminium d'une largeur de doigt de 20 microns et un espace interdigital de 80 microns. Au voisinage du tracé de l'électrode, le guide d'ondes optiques doit être au moins aussi large que ce tracé. Mais ailleurs, dans un circuit optique intégré, il sera généralement préférable que le guide d'ondes soit beaucoup plus étroit et autant que possible ne pas dépasser 1 à 2 microns. Ces parties étroites sont reliées au guide d'ondes large par des portions de dérivation latérales du guide d'ondes 15. L'énergie fournie à un tracé digitiforme simple produira un réseau phasé dans le guide d'ondes optiques placé au-dessous de lui, réseau qui diffractera la lumière en donnant des réflexions de plusieurs ordres différents. Lorsque le dispositif doit être simplement utilisé pour la modulation de lumière non dif fractée, la répartition de la lumière diffractée entre de nombreux ordres dif férents est sans importance. Pour l'utiliser comme commutateur, il est souhaitable que la lumière diffractée le soit tout entière dans un seul ordre. il faut alors disposer de l'analogue en phase du "blaze" comme on l'utilise couramment pour les réseaux de contraste.On pourra obtenir un "blaze" effectif en s' ar- rangeant pour que la variation du retard de phase à travers la largeur du guide d'ondes varie selon une fonction en dent-de-scie. Le tracé digitiforme simple donne une fonction très proche d'une fonction sinusoidale, nais l'analyse de Fourier montre qu'en faisant la somme d'une façon judicieuse des harmoniques inférieures convenables, on peut l'arranger de manière à obtenir une fonction ressemblant fortement à une fonction en dent-de-scie. On applique ces principes à la production d'un tracé d'électrodes interdigitées pour réseau de phase dans le blaze (figure 3).Ce tracé comporte trois séries d'électrodes interdigitées 30 dont les répartitions spatiales sont en relation harmonique et dont les tensions relatives aux longueurs d'électrodes et les phases relatives à l'es- pacement sont choisies pour produire la fonction en dents-de-scie synthétisée de fourier. il n'est pas nécessaire que le tracé à électrodes digitiformes se trouve au-dessus de la couche piézoélectrique 13 puisqu'on peut aussi le placer à la surface inférieure de la couche piézoélectrique, entre cette couche et le guide d'ondes 10. Pour renforcer le champ dans la direction préférentielle, on peut placer une contre "contre-électrode" à la surface de la couche piézoélectrique, du côté opposé au tracé digité. Elle s'étend par-dessus tous les doigts de l'électrode et consiste typiquement en une couche d'or de 500 , qui est ainsi assez mince pour éviter une charge acoustique importante. Selon une autre disposition, on a placé la tracé à électrodes digitiformes sur la surface opposée de la couche piézoélectrique. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif déflecteur optique intégré, caractérisé en ce qu'il comprend un guide d'ondes optiques formé dans ou sur un substrat comportant une région recouverte par un transducteur électromécanique ayant au moins une série d'électrodes digitiformes interdigitées qui s'étend transversalement sur le guide d'ondes, les électrodes individuelles étant dirigées selon la direction du guide d'ondes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur est séparé du guide d'ondes par une couche diélectrique d'indice de réfraction plus faible que celui du guide d'ondes. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que le guide d'ondes est branché sur l'un des côtés du transducteur. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux séries des dites électrodes et dans lequel chaque série d'électrodes a un pas uniforme entre électrodes qui est en relation harmonique avec le pas entre électrodes d'une autre série d'électrodes.