Brevet FR2497362A1 — publié le 19820702

PROCEDE D'ALIGNEMENT D'UNE FIBRE OPTIQUE MONOMODE Er D'UN GUIDE D'ONDE INTEGRE La présente invention concerne un procédé d'alignement d'une fibre optique monomode et d'un guide d'onde intégré. Lorsque l'on veut utiliser différents composants optiques dans un montage le couplage de leurs extrémités est essentiel ; en effet il est nécessaire de minimiser les pertes de transmission dûes aux jonctions optiques. Du fait de la faible dimension des surfaces en regard, cela nécessite un positionnement de grande précision. On veut, ici, disposer en permanence d'un circuit optique intégré couplé en entrée et en sortie avec des fibres monomodes ; ce qui permet d'utiliser ce circuit intégré en n'ayant plus à se préoccuper que des connexions de ses fibres d'entrée-sortie avec les fibres d'entrée-sortie d'autres éléments optiques, ce qui augmente considérablement la facilité d'emploi de tels circuits et les rend très facilement interchangeables. Après avoir réalisé l'alignement des faces émettrices et réceptrices de ces composants optiques, il faut figer cet alignement. On peut rendre ces composants optiques ; circuit intégré et fibres optiques monomodes, solidaires de supports. qn relie alors ces supports avec des moyens de liaison qui peuvent être par exemple des vis. Mais lors de l'introduction de ces moyens de liaisons on peut créer des contraintes qui perturbent le réglage, en provoquant le désalignement des composants optiques. La présente invention propose un procédé qui pallie cet inconvénient. Il permet de positionner avec une bonne précision les supports du circuit intégré optique et des fibres optiques monomodes pour obtenir le maximum de transmission entre les entrées-sorties du circuit intégré et ces fibres optiques monomodes. On solidarise, alors, ces supports entre eux sans introduire de contraintes. Le couplage optimisé pendant la phase de réglage ne subit aucune dégradation lorsque les liaisons sont figées par collage, et ce couplage offre, de plus, une parfaite stabilité dans le temps. L'invention a pour objet un procédé d'alignement d'une fibre optique monomode et d'un guide d'onde intégré aboutissant à une face latérale d'un circuit optique intégré sur un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste à loger la fibre dans un sillon rectiligne d'une plaquette, cette plaquette reposant sur un premier support ; à juxtaposer à ce premier support un second support par aboutement de faces de glissement planes, le circuit optique intégré étant solidaire de ce secnd support ; à aligner les axes et les extrémités de ce guide d'onde et de cette fibre par déplacement de cette fibre dans ce sillon et par glissement de ce premier support par rapport à ce second support ; à rendre solidaires l'ensemble fibre, plaquette et premier support; et à solidariser ces supports par un film de matériau adhésif recouvrant ces faces ; ce matériau étant appliqué à l'état fluide, au moins dans la phase finale de cet alignement. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 illustre le dispositif après réglage ; - la figure 2 illustre les appareillages nécessaires à ce réglage. Le principe de l'invention consiste tout d'abord à réaliser un montage qui permette de positionner et de solidariser un circuit optique intégré et au moins une fibre optique monomode en couplant, respectivement, chacune de ces entrées et chacune de ses sorties à une fibre optique monomode. Ce circuit optique intégré peut être par exemple un interféromètre, un coupleur, un modulateur. Le dispositif de l'invention avec entrée-sortie sur fibres optiques monomodes est en effet utilisable facilement en communications optiques dans une chatne de traitement de signal. Le principe de fonctionnement du dispositif à obtenir est illustré sur la figure 1. Les trois éléments monomodes à coupler: le circuit optique intégré 1 et deux fibres monomodes 4 et 34 sont fixés indépendamment les uns des autres à trois parallélèpipèdes B, A1 et A2. Ces pièces sont ensuite mises en regard deux à deux afin de réaliser l'alignement et le couplage. Dans ce type de montage, c'est un couplage en direct par la tranche qui est effectué entre le circuit intégré et les fibres optiques. I1 faut donc préparer le circuit intégré en polissant ses faces d'entrée et de sortie. De même, les cassures des fibres doivent être très propres afin d'assurer le maximum d'efficacité de couplage. Afin de faciliter l'alignement, on dispose sur les pièces A1 et Az des plaquettes de silicium monocristallin dans lesquelles on a fabriqué des gorges en forme de V par attaque chimique sélective, gorges dans lesquelles viennent se loger les fibres avec une grande précision. Plusieurs gorges en V parallèles peuvent permettre d'effectuer des jonctions en nappe entre ces plaquettes et le circuit optique intégré lorsque celui-ci comporte plusieurs entrées ou plusieurs sorties on peut d'ailleurs obtenir un raccordement en nappe très précis en utilisant des masques appariés, ces masques étant utilisés lors de l'élaboration de ces plaquettes et de celle du circuit intégré optique. Ainsi il peut y avoir correspondance entre une nappe de fibres optiques monomodes, et une nappe de guides d'ondes du circuit optique intégré. Les blocs A1, A2 et B sur lesquels sont fixés les fibres et le circuit optique intégré sont positionnés, à l'aide de micromanipulateurs, les uns par rapport aux autres afin de réaliser les couplages. Pour faciliter cette opération les faces en regard des éléments A1, B et A2 ont été polies ce qui diminue les frottements et permet de réaliser les couplages avec une grande précision. L'appareillage permettant ces couplages est illustré à la figure 2. L'axe 18 est l'axe de symétrie du montage. Un outil central 6 soutient le bloc B, en le bloquant par serrage par l'intermédiaire des pièces 7 et 9. De part et d'autre de cet outil on considère deux micromanipulateurs dont un seul 30 est représenté sur cette figure 2. En effet on effectue le même réglage de part et d'autre du circuit optique intégré 1 solidaire du support B qui est soutenu par l'outil central 6. N Le micromanipulateur 30 supporte le support A1, il permet des déplacements dans les trois directions X, Y, Z1 dans le sens des flèches 21, 22 et 23 par action des boutons 11, 12 et 10. Un deuxième mouvement Z2 dans la direction des flèches 20, par action sur le bouton 13 permet de dépiacer la fibre optique 4 dans cette même direction. En effet cette fibre 4 est bloquée par la vis 14. Dans une première phase de réglage la fibre 4 peut coulisser librement sous le tampon 17 de la vis 16, le long de la plaquette d'alignement 2 dans une gorge en V. Le procédé de réglage proprement dit comporte les différentes étapes successives suivantes. On positionne d'abord la plaquette 2 sur le support A1 avec une lunette binoculaire puis on effectue un préalignement des socles A1 et B en jouant, tout d'abord, sur les boutons 10, 11 et 12, on approche alors l'extrémité de la fibre 4 du circuit optique en jouant sur le bouton 13. On effectue ensuite un réglage permettant de positionner l'extrémité de la fibre 4. On bloque alors la fibre optique monomode 4, en la coinçant dans la gorge en V de la plaquette 4 par l'intermédiaire du tampon 17,en agissant sur la vis 16. On fige alors le réglage de cette vis avec de la colle. La fibre optique doit être dénudée en son extrémité, cette partie dénudée étant positionnée dans la gorge en V de la plaquette d'alignement 2; sa partie protectrice en epoxy a donc été enlevée. La phase de préalignement est alors terminée et on doit avoir contact entre les faces 19 de A1 et 8 de B. L'extrémité de la fibre 4 étant la plus proche possible de l'entrée correspondante du circuit optique intégré 1. Puis on écarte légèrement les supports A1 et B pour permettre l'introduction d'un film de matériau adhésif entre leurs faces en contact, ce matériau adhésif étant une colle à polymérisation lente. On effectue, alors, un dernier réglage fin, et on laisse polymériser la colle. Le réglage étant effectué, le rétreint ne le perturbe pas, d'où l'intérêt de l'invention. Ces différentes opérations successives sont, bien entendu, effectuées de part et d'autre du circuit optique intégré, le dispositif de réglage étant symétrique par rapport à l'axe 18. Après collage entre eux des trois supports A1, A2 et B on a un ensemble tel que les jonctions désirées sont effectuées. Pour réaliser les jonctions du circuit optique intégré avec l'extérieur, on peut considérer par exemple que le socle B est usiné pour permettre le positionnement d'un circuit imprimé 3, sous le circuit optique intégré 1 pour permettre la liaison de celui-ci avec des commandes électriques extérieures. Ces commandes extérieures étant réalisées ici par l'intermédiaire du connecteur 31. Les pièces mécaniques étant positionnées de façon à ce que les éléments optiques soient couplés, on peut aussi utiliser une colle fluide qui se propage facilement entre les surfaces en regard et les solidarise sans que le rétreint ne perturbe le couplage. Afin d'éviter toute perturbation apportée par la colle après la réalisation du couplage, on peut utiliser des colles polymérisables aux rayons ultra-violets pour solidariser les pièces A1, B et A2. Au moins deux de ces pièces doivent cette fois être faites dans un matériau transparent aux rayons ultra-violets, ce peut être un bloc de quartz, de zéro dur exemple. L'intérêt qu'il y a à utiliser de telles colles est que l'on peut en enduire les surfaces de A1, B et A2 avant le couplage et, donc qu'au moment du collage il n'y a pas de modification d'épaisseur entre les surfaces à coller, donc aucune perturbation sur le couplage, on peut d'ailleurs utiliser aussi tout autre rayonnement catalyseur de prise. La mise en oeuvre du procédé nécessite seulement l'utilisation d'outils de positionnement qui doivent comporter toutes les possibilités de réglage fin désirées. Ces outils sont, bien sûr, réutilisables. Le système obtenu permet de disposer d'un circuit optique intégré couplé à ses fibres d'entrée-sortie. Une fois les alignements réalisés on peut rendre l'ensemble fibres guide optique solidaire d'un bottier 33, en fixant la gaine des fibres à ce même bottier. En utilisant ce type de montage, nous avons réalisé un système comportant un modulateur optique intégré à commande digitale avec ses fibres d'entrée-sortie. REVENDICATIONS 1. Procédé d'alignement d'une fibre optique monomode et d'un guide d'onde intégré aboutissant à une face latérale d'un circuit optique intégré sur un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste à loger la fibre (4) dans un sillon rectiligne d'une plaquette (2), cette plaquette reposant sur un premier support (A1) à juxtaposer à ce premier support (A1) un second support (B) par aboutement de faces de glissement planes, le circuit optique intégré (1) étant solidaire de ce second support (B); à aligner les axes et les extrémités de ce guide d'onde et de cette fibre (4) par déplacement de cette fibre (4) dans ce sillon et par glissement de ce premier support (A1) par rapport à ce second support (B); à rendre solidaires l'ensemble fibre (4), plaquette (2) et premier support (A1); et à solidariser ces supports (A1, B) par un film de matériau adhésif recouvrant ces faces; ce matériau étant appliqué à l'état fluide, au moins dans la phase finale de cet alignement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau adhésif est polymérisable lorsqutil est soumis à un rayonnement optique catalyseur de prise. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins l'un des supports (A1 ou B) de la plaquette dans laquelle est logée la fibre (4), ou du circuit optique intégré est réalisé en un matériau transparent à ce rayonnement. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un alignement "en nappe" est réalisé entre plusieurs entrées du guide d'onde et plusieurs fibres logées dans les sillons parallèles d'une plaquette. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les sillons sont obtenus par attaque chimique sélective de la plaquette (2) réalisée en silicium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ces supports supportant fibre et guide d'onde une fois alignés sont rendus solidaire d'un boîtier (33), le gainage de cette fibre étant fixé à ce boîtier (33).