Brevet FR2310580A1 — publié le 19761203

L'invention concerne un dispositif pour coupler une source de rayonnement sous forme d'un laser, notaient un laser à base d'un semiconduc- teur, à une fibre optique à l'aide d'une cavité résonnante, cette dernière présentant une ouverture ménagée à l'endroit de la tête de la fibre. Un tel dispositif de couplage est connu de la demande allemande (Offenlegungsschrift) M 1.953.283. Dans le dispositif connu, la cavité résonnante est couplée de façon passive au résonateur du laser. En d'autre termes, la cavité résonnante ne fait pas partie de la structure qui influe sur la fréquence et l'intensité des vibrations engendrées par le laser. Dans le dispositif connu, une paroi latrale de la cavité résonnante confine au résonateur du laser et ferme l'extrémité de la fibre optique.Les deux parois latérales comportent chacune une seule ouverture : à l'endroit de la face où lténergie sort du laser est ménagée une ouverture dans la paroi latérale de la cavité résonnante et à l'endroit de l'estréité du noyau de la fibre optique est également ménagée une ouverture dans la paroi correspondante de la cavité résonnante. Le dispositif connu présente un désavantage. La transmission de lténergie du laser dans la fibre optique n'est optimale que si la droite reliant les deux ouvertures est perpendiculaire aux parois latérales correspondantes de la cavité résonnante, ce qui implique d'une part que ces parois latérales doivent présenter des faces rigoureusement parallèles et, d'autre part, que ltextrémité de la fibre optique doit se situer sur, ou du moins pratiquement sur, l'axe optique du laser. Avec le diamètre extrêmement petit de la fibre, la faible épaisseur du laser et la petite distance comprise entre les parois latérales de la cavité résonnante, cela revient à une tâche très difficile pour le constructeur. De ce fait, l'invention vise å éviter ce désavantage ; elle est caractérisée en ce que la cavité résonnante fait partie du résonateur du laser. Un positionnement exact de, l'extrémité de la fibre par rapport au laser n'est ainsi plus nécessaire. La description ci-apréa, en se référant au dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre conrment l'invention peut être relisée. La figure I représente un dispositif conforme à l'invention. La figure 2 illustre un détail du dispositif selon la figure 1. Sur la figure 1, le chiffre de référence I désigne un laser à base d'un semiconducteur. Les chiffres 2 et 9 désignent deux réflecteurs du laser disposés perpendiculairement à l'axe optique 00' du laser. Chaque réflecteur constitue une face terminale du laser 1, une face dite de clivage du laser mono cristallin. Le coefficient de réflexion de ces réflecteurs est approximativement de 0,3 (transition diélectrique-air). Un troisième réflecteur est la face métallisée 6 se trouvant à I'extrémité de la fibre optique 3, qui assure une réflexion complète. LaiSbre3 présente un noyau 5 et une gaine 4. A l'endroit du noyau 5 est ménagée une ouverture 8 dans la face métallisée 6.Le laser 1 est porté à oscillation dans le cas d'un courant continu approprié traversant le laser 1, d'une réflexion au moins partielle du faisceau laser par le réflecteur 9 et d'une réflexion partielle par I'extrémité non métallisée du noyau 5. Le faisceau de rayonnement sortant du laser I est composé par plusieurs modes. Le mode fondamental se propage dans la direction de l'axe optique 00', les modes d'ordre supérieur se propagent suivant plusieurs lobes latéraux. La figure 2 représente le rayon central 10 du mode fondamental, ainsi que les rayons centraux 11, 12, 13 et 14 de plusieurs lobes latéraux correspondant aux modes d'ordre supérieur. Les rayons des modes d'ordre supérieur ne rentrent pas dans le laser, ce qui vent dire que l'amortissement de ces modes d'ordre supérieur est élevé. Par conséquent, ils ne sont pas excités dans le fluide actif du laser 1. Outre la sélection de mode transversale, il se produit également une sélection selon les modes de Fabry-Pérot par l'interaction du résonç teur formé par les faces réflectrices 2 et 9 avec la cavité résonnante, qui est fermée par les faces réflectrices 2 et 6. La longueur électrique tant du résonateur que de la cavité résonnante étant grande par rapport à la longueur d'onde excitée, il se produit, tant dans le résonateur que dans la cavité résonnante, un grand nombre de fréquence de vibrations propres. Dans le résonateur du laser, l'écart comprise entre les fréquences de vibration propres successives est d'environ un dixième de celle mesurée dans la cavité résonnante, ceci par suite de la différence en longueur électrique entre, d'une part, le résonateur du laser et, d'autre part, la cavité résonnante.De la combinaison constituée par le résonateur du laser avec la cavité résonnante, il ne sort que le rayonnement pour lequel une fréquence propre du résonateur du laser coïncide avec une fréquence propre de la cavité résonnante. Un choix approprié de la distance comprise entre les faces 2 et 6 permet de n'engendrer que le rayonnement dont la fréquence se situe au centre de la bande de fréquences du laser 1. Ce rayonnement sort de la combinaison constituée par le résonateur du laser et la cavité résonnante. il existe une grande tolérance en ce qui concerne le positionnement du laser par rapport à la fibre 3. On dispose d'un couplage simple entre le laser 1 et la fibre 3, seul le mode fondamental entrant dans la fibre 3. il faut veiller à ce que la distance 1 comprise entre la face de sortie 2 et la face métallisée 6 ne dépasse pas une valeur maximale détersinée. Pour un diasètre d de la fibre 3 et une divergence te du faisceau du laser, il faut que 1 d soit plus petit que 2tg Fnw Ainsi, 1 pL Le laser l était un laser à hétérojonction double de c position GaAlAs-GaAs. La longueur du laser 1 était de 300 , l'épaisseur de 80 . La région active pressentait une épaisseur de 1 p dans le plan du dessin et une largeur de 10 p, vue perpendiculairement au plan du dessin. Le noyau 5 de la fibre 3 présentait un diamètre de 3 IL. L'énergie fournie par le laser était d'environ 10 mW pour une longueur d'onde de 9000 A E. Le dispositif peut être appliqué aux systèmes de communication optiques. De plus, il peut être utilisé dans le cas où un rayonnement dans un nombre réduit de modes est souhaité. REVENDICATION : Dispositif pour le couplage d'une source de rayonnement sous forme d'un laser, notamment un laser à base d'un semiconducteur, à une fibre optique à l'aide d'une cavité résonnante, cette dernière présentant une ouverture à l'endroit de la tête de la fibre, caractérisé en ce que la cavité résonnante fait partie tu résonateur du laser.