Brevet FR2608783A1 — publié le 19880624

- 1 - ELEMENT DE COMMUTATION OPTIQUE ENTRE DEUX GUIDES DE LUMIERE ET MATRICE DE COMMUTATION OPTIQUE FORMEE DE CES ELEMENTS DE COMMUTATION L'invention concerne un élément de commutation optique incluant deux guides de lumière parallèles, rs guides de lumière étant constitués chacun d'un ruban en ui Matériau semiconducteur d'un premier indice de réfraction réalisé sur un substrat semiconducteur en un matériau d'un second indice de réfraction inférieur tel que la lumière est confinée dans le ruban formant le guide, les dimensions de ces guides étant telles qu'ils transportent chacun une onde monomode, et la commutation étant déclenchée par l'effet de tensions appli- quées sur des électrodes disposées dans la zone de commu- tation. L'invention concerne en outre une matrice de com- mutation optique formée d'un nombre NxN de ces éléments de commutation. L'invention trouve son application dans la commu- tation de signaux optiques transportés par fibres optiques, par exemple dans le domaine des télécommunications, domaine dans lequel la commutation entre de nombreuses fibres optiques doit être rendue possible pour éviter de devoir convertir les signaux optiques transportés par les fibres en signaux élec- triques lors de la commutation entre les différents abonnés. Un élément de commutation optique apte à former une matrice de commutation, tel que défini dans le préambule, est connu de la publication intitulée: "Low-loss GaAs-GalxAlxAs double-heterostructure directional coupler" par A.Carenco, P. Sansonetti and alii dans Technical Digest, Orlando Hyatt Hotel, Kissimee, Florida, April 24-26, 1984" sous la référence Th B 4-1". Ce document décrit un élément de commutation formé de deux guides de lumière constitués par des rubans en GaAs. Ces rubans sont parallèles et réalisés côte à côte, à - 2 - une très faible distance l'un de l'autre en surface d'une cou- che de GalxAlxAs qui sert de couche de confinement entre ces guides de lumière et le substrat plan en GaAs. Une autre couche de GaIxAlxAs couvre chacun des rubans formant les guides. Ceux-ci sont d'autre part réalisés en relief sur le substrat par gravure d'une couche de départ. Des électrodes de type Schottky sont enfin réalisées en surface de chacun des guides, tandis que la face opposée du substrat est munie d'une couche formant un contact ohmique. Les guides transportent chacun une onde monomode et, du fait de la petite distance qui les séparent latérale- ment, une polarisation appliquée sur l'un ou l'autre des gui- des permet de changer le couplage des deux guides monomodes, assurant ainsi la commutation souhaitée. Une matrice de commutation peut être réalisée à partir de tels éléments de commutation en réunissant les gui- des d'un élément aux guides d'un autre élément par des tron- çons de guide courbes. Mais une telle structure présente plusieurs in- convénients. Tout d'abord, la distance latérale entre les ru- bans sur le substrat est un facteur extrêmement critique pour le comportement de l'élément de commutation. Or, la distance latérale entre deux rubans semiconducteurs réalisés sur un plan est difficilement contrôlable. Dans le dispositif décrit dans le document cité, cette distance latérale est de l'ordre de 2 à 3/um. Comme la longueur de couplage, c'est-à-dire la dimension longitudinale des guides de lumière, est liée à cette distance latérale, cette dimension longitudinale est dans ce cas de plusieurs mm, ce qui est réellement énorme en termes de dimensions de dispositifs intégrés. De plus, des tronçons de guide courbes raccordent les éléments de commutation entre eux pour former une ma- trice. Ces tronçons effectuent obligatoirement ce raccordement sous un angle très faible, ce qui entraîne qu'une telle ma- trice occupe une très grande surface. D'autre part, les -3- procédés de gravure ou de croissance épitaxiale employés pour réaliser ces tronçons sont toujours anisotropes, ce qui en- traîne que les parois externes de ces tronçons sont rugueuses ou présentent des marches provoquant des pertes dans ces tron- çons. Or, pour le domaine envisagé de l'application aux télécommunications, la demande est pour des circuits électro- optiques toujours plus performants, toujours lus miniaturi- sés, et toujours moins coûteux, c'est-à-dire d'une réalisation plus aisée. La présente invention permet de résoudre ces pro- blèmes à l'aide d'un élément de commutation tel que défini dans le préambule, caractérisé en ce qu'il inclut en outre, un ruban du même matériau semiconducteur que les guides qui s'étend entre ces derniers continûment d'un guide à l'autre, sur une longueur D dite de couplage entre les abscisses -D/2 et +D/2 repérées sur l'axe longitudinal de symétrie du système des deux guides, cet axe étant supposé orienté dans la direc- tion de propagation de la lumière dans les guides, la région ainsi formée constituant la zone de commutation, et en ce que les électrodes sont au moins au nombre de trois dont une pre- mière électrode permettant d'appliquer une tension de réfé- rence sur le substrat, une seconde électrode s'étendant sen- siblement en surface du second guide entre l'abscisse -D et l'abscisse - E, E étant petit devant D, une troisième élec- trode s'étendant sensiblement en surface du premier guide en- tre l'abscisse + c et l'abscisse +D, ces deuxième et troisième électrodes formant des rubans dont les axes de symétrie longi- tudinale font avec l'axe optique des second et premier guides respectivement un angle -e défini en première approximation par la relation e2 - 2(nl-no/nl) mesuré dans le sens trigono- métrique et dont le sommet est sensiblement situé sur l'axe optique des guides à l'abscisse - E et à l'abscisse + E res- pectivement. Selon une réalisation plus élaborée de l'élément de commutation selon l'invention, ce dernier comprend en outre -4- des quatrième et cinquième électrodes respectivement symétri- ques des seconde et troisième électrodes par rapport à l'axe longitudinale de symétrie des guides. Selon une réalisation préférentielle, cet élément de commutation comprend en outre une dite sixième électrode en forme de ruban s'étendant sensiblement de l'abscisse -D à l'abscisse +D sur la zone comprise entre les deux guides et sur une largeur, mesurée perpendiculairement à l'axe de symé- trie orienté, qui n'excède pas la distance d séparant les guides, et disposée de manière à ne pas présenter de contact électrique avec une autre électrode. Selon l'invention, il peut être en outre réalisé une matrice de commutation comportant un nombre N d'entrées I1, I2... IN, et un nombre N de sorties 01, 02, ON entre lesquelles s'opère la commutation, caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre N(N-1)/2 éléments de commutation d'un des types précédents appliqués en quinconce sur N guides de lu- mière disposés parallèlement de façon équidistante entre les N entrées et les N sorties. Dans ces conditions, le dispositif selon l'inven- tion présente entre autres, les avantages suivants: - la dimension d'un élément de commutation paral- lèlement à la direction de propagation de la lumière est très petite devant celle d'un tel élément selon l'art antérieur; - les rubans formant aussi bien les guides de lumière que la zone de commutation peuvent être réalisés parallèlement à une direction cristallographique. En conséquence, ils peu- vent être réalisés soit par croissance épitaxiale localisée, soit par gravure anisotrope, procédé qui fournissent pour les rubans des faces latérales planes, permettent d'obtenir un bon confinement de la lumière et des pertes minimales; - la distance entre les rubans formant les guides n'est pas critique. Le dispositif est donc d'une réalisation aisée; - les rubans formant les guides peuvent être paral- lèles à une direction cristallographique sur leur entière -5- longueur. Il n'est pas nécessaire de prévoir de sections cour- bes pour raccorder les sorties et entrées de l'élément de com- mutation aux sections de guides servant au transport de la lu- mière vers un autre élément de commutation; - on peut prévoir de nombreux éléments de commutation sur un guide sans que ce dernier change de direction. Une ma- trice est donc formée d'un nombre a, si grand que voulu de guides d'onde tous parallèles et tous équidistants sans que le pas de répétition soit aussi critique que selon l'art anté- rieur. Le système est donc d'une réalisation particulièrement aisée; - seules les électrodes sont réalisées dans une di- rection qui peut être différente des axes cristallographi- ques. Mais elles sont réalisées par un système de masquage bien connu de l'homme du métier et facile è mettre en oeuvre; - du fait que les dimensions de l'élément de commuta- tion sont très petites et du fait que plusieurs éléments peuvent être disposés d'une manière très rapprochée sur chaque système de guides, la surface occupée par une matrice de com- mutation peut étre très faible. Le nombre des éléments est en outre inférieur au nombre d'éléments nécessaire selon l'art antérieur pour une matrice comparable - l'élément de commutation selon l'invention permet soit la commutation proprement dite d'un guide vers l'autre, soit le multiplexage de signaux de différentes longueurs d'onde; L'invention sera mieux comprise au moyen de la description suivante illustrée par les figures schématiques annexées dont: - La figure la qui représente l'élément de commu- tation selon l'invention vu du dessus. - La figure lb qui est une représentation symbo- lique d'un tel élément de commutation. - La figure 2 qui représente l'élément de commu- tation dépourvu de ses électrodes et vu du dessus. -6- - Les figures 3a et 3b qui représentent l'élément de commutation en coupe selon l'axe I-I dans deux exemples de réalisation différents. - Les figures 4a et 4b qui représentent cet élé- ment de commutation en coupe selon l'axe II-II dans respecti- vement les deux exemples de réalisation des figures 3a et 3b. - La figure va qui représente le trajet des fais- ceaux lumineux dans le cas o la commutation est bloquée. - La figure 5b qui représente le trajet des fais- ceaux lumineux dans le cas d'un multiplexage du guide 1 dans le guide 2. - La figure 5c qui représente le trajet des fais- ceaux lumineux dans le cas d'un multiplexage du guide 2 dans le guide 1. - La figure 6 qui représente le trajet des fais- ceaux lumineux dans le cas de la commutation du guide 2 dans le guide 1 et du guide 1 dans le guide 2. - La figure 7 qui représente en coupe l'élément de commutation selon l'invention dans un premier exemple de réalisation. - La figure 8a qui représente en coupe l'élément de commutation dans un second exemple de réalisation. - La figure 8b qui représente en coupe l'élément de commutation dans un troisième exemple de réalisation. - La figure 9 qui représente schématiquement vue du dessus une matrice de commutation composée d'éléments selon l'invention et comprenant N entrées et N sorties. La figure la représente donc schématiquement vu du dessus un élément de commutation selon l'invention. Cet élément comprend deux guides de lumière G1 et G2 réalisés en surface d'un substrat S. Le substrat est formé dans un maté- riau semiconducteur d'indice de réfraction no. Les guides de lumière G1 et G2 sont des rubans en un matériau semiconducteur d'indice de réfraction ni tel que: no et G2. Les guides G1 et G2 présentent, parallèlement au plan de la figure la et perpendiculairement à leur axe op- tique, une dimension w. Ils sont d'autre part séparés d'une distance d, dite distance latérale, suffisamment grande pour s'assurer que la lumière quf st transportée par l'un des guides ne passe pas dans l'autre guide par couplage. Un flux lumineux 41 peut être injecté à l'entrée I1 du guide G1 et un flux lumineux X2 à l'entrée I2 du guide G2. Un flux lumineux '1l peut être recueilli à la sortie 01 du guide G1 et un flux lumineux '2 à la sortie 02 du guide G2. Ces flux sont transportés par les guides dans les directions indiquées par les flèches sur la figure la. Les guides G1 et G2, et la région intermédiaire 3 des guides sont munis d'électrodes 10, 11, 12, 21 et 22. La figure 2 montre les configurations respectives de la zone intermédiaire 3, ou zone de commutation proprement dite, et des guides G1 et G2. La zone de commutation 3 est formée par un ruban du même matériau semiconducteur que les guides qui s'étend entre ces derniers et les reliant sur une longueur D mesurée parallèlement à leur axe longitudinal de symétrie YY' supposé orienté dans la direction de propagation de la lumière, c'est-à-dire de Y vers Y' sur la figure la. La zone de commutation 3 s'étend donc de l'abscisse -D/2 à l'abscisse +D/2 mesurées sur cet axe. Une électrode de contact 10 s'étend en surface de cette zone de commutation parallèlement à l'axe des gui- des. Ses dimensions sont au plus égale à la dimension d de la zone intermédiaire des guides perpendiculairement à leur axe et supérieure à la dimension D parallèlement à l'axe des gui- des. Favorablement, l'électrode 10 pourra présenter dans cette direction une dimension environ égale à 2D et donc dépasser la zone intermédiaire d'une grandeur D/2 de part et d'autre. L'électrode 10 présentera d'autre part, dans sa partie -8- centrale, un rétrécissement, en sorte que sa dimension perpen- diculairement au guide y sera inférieure à d. Cette disposi- tion est destinée à permettre la mise en place des électrode 11, 12, 21 et 22. L'électrode de contact 11 présente la forme d'un ruban de largeur équivalente à la dimension w des guides. L'axe XX' étant l'axe de symétrie de la région de commutation perpendiculaire à l'axe YY' des quides, l'électrode 11 s'étend d'un point situé sur le guide G1 à proximité de cet axe XX' et par exemple à l'abscisse +E mesurée sur YY', c étant choisi très petit devant D, jusqu'au point situé à l'abscisse +D me- surée sur YY' et de telle manière que l'axe longitudinal du ruban 11 fait avec l'axe optique du guide G1 un angle -0 me- suré dans le sens trigonométrique, le sommet de cet angle étant situé sur le guide G1 à l'abscisse + E.Les électrodes 12, 22 et 21 se déduisent de l'électrode 11 par symétrie par rapport aux axes XX' et YY'. L'angle C choisi pour positionner les électrodes 11, 12, 21 et 22 par rapport aux axes des guides de lumière est déterminé en première approximation à partir de la rela- tion: ni sin CI1 = no sin s0 dans laquelle n1 est l'indice du guide et no l'indice du mi- lieu adjacent aux parois du guide, notamment l'indice du subs- trat S, et 1 et 0 sont les angles d'incidence et de réfrac- tion dans ces milieux. Pour que la lumière soit confinée dans le guide, il faut que sin Go = 1 donc: sin G1 = no/nl = 1 - Ln/nl avec An = ni - no et C = r/2 - 1 cos e = 1 - A n/nl 1 - 82/2 1 - An/nl. 9 9- On choisira donc de placer les électrodes selon un angle donné par la relation 1: e2 2 An/nl. Dans une forme de réalisation, les électrodes 10, 11, 12, 21 et 22 n'ont aucun contact entre elles et peuvent donc être polarisées ind4pendamment les unes des autres. Dans une tre forme de réalisatio.,, les élec- trodes 11 et 12 d'une part, et les électrodes 21 et 22 d'autre part sont reliées l'une à l'autre, et sont toutes alimentées simultanément. Dans l'une ou l'autre de ces formes de réalisa- tion, une électrode supplémentaire i en contact avec le subs- trat S est prévue et les tensions de polarisation sont appli- quées entre cette électrode 1 reliée par exemple à la masse et soit les électrodes 11 et 21 reliées entre elles, soit les électrodes correspondantes 12 et 22 reliées entre elles, soit les quatre électrodes 11, 12, 21 et 22 reliées entre elles, soit encore l'électrode 10. Dans ce qui suit on supposera se trouver tou- jours dans l'une des hypothèses précédentes. La figure lb, montre une représentation symbo- lique de l'élément de commutation E constitué du système re- présenté figure la appliqué aux guides G1 et G2. Le fonctionnement de l'élément de commutation se- ion l'invention est le suivant: - Un flux lumineux D1 de longueur d'onde X1 est injecté à l'entrée I1 du guide G1 et un flux lumineux X2 est injecté à l'entrée 12 du guide G2. - Une tension est appliquée sur l'électrode 10 de telle manière qu'une variation d'indice négative apparaisse dans la zone intermédiaire 3. Dans ces conditions les fais- ceaux 01 et 02 transportés par G1 et G2, ne peuvent emprunter le passage offert par la zone intermédiaire 3 pour passer d'un guide dans l'autre. Ils circulent continûment dans les guides dans lesquels ils ont été injectés comme illustré par la - 10 - figure 5a et sont recueillis respectivement aux sorties 01 et 02. - Dans l'étape de commutation proprement dite, la tension cesse d'être appliquée sur l'électrode 10 et une ten- sion est appliquée sur les électrodes 12 et 22 simultanément. La tension appliquée sur l'électrode 12 dévie le faisceau ói vers la zone intermédiaire 3 et la tension appli- quée sur l'électrode 22 redresse le faisceau (l pour le placer dans l'axe du guide G2 o il continue { se propager. Sur la sortie 02, est ainsi recueilli un faisceau ó'2 comprenant à la fois le faisceau 2 de longueur d'onde X2 et le faisceau ói de longueur d'onde Xl. Il y a multiplexage des signaux de lon- gueur d'onde %i, X2 des guides Gl et G2 dans le guide G2. La sortie 01 montre d'autre part une extinction. Cette.étape est illustrée figure 5b. - En alimentant au contraire les électrodes 21 et 11, on peut obtenir le multiplexage des signaux de longueur d'onde X1, X2 des guides G1 et G2 dans le guide G1 avec ex- tinction de la sortie 02- Cette étape est illustrée figure 5c. Dans le cas o toutes les électrodes 11, 12, 21 et 22 sont reliées entre elles, le faisceau e1 injecté en Il dans le guide G1 est dévié vers la zone intermédiaire 3 et sort en 02 par le guide G2, tandis que le faisceau 2 injecté en Il croise ce dernier faisceau dans la zone intermédiaire 3 et sort en 01 par le guide G1. Il y a commutation simple des faisceau ó 1 et ó2 qui peuvent éventuellement être de même longueur d'onde X. Ce cas est illustré par la figure 6. La commutation peut être déclenchée soit par ef- fet électro-optique, soit par injection de porteurs de charges. I-Exemple de réalisation du type électro-optique Tout à fait à titre d'exemple, un procédé de réa- lisation avantageux d'un élément de commutation selon l'inven- tion est décrit ci-après, ce procédé met en oeuvre la - 1l - croissance épitaxiale en phase liquide (LPE) ou la croissance épitaxiale en phase vapeur (VPE), cette dernière étant préfé- rée. Un substrat S monocristallin orienté est d'abord réalisé de type de conductivité n+, c'est-à-dire dopé à 2 à 4.1018 impuretés/cm3 ou bien une telle couche n+ est réalisée en surface d'un substrat semi-isolant. En surface de cette couche S de tyj n+, des cannelures sont pratiquées par gra- vure anisotrope parallèlement à un axe cristallographique de façon que ces canelures présentent des parois longitudinales formées par des facettes cristallines. Ensuite une couche C1 de type de conductivité n-, c'est-à-dire dopée à une valeur inférieure à 1016 impu- retés/cm3, est réalisée en surface de la couche S par crois- sance VPE de préférence. En effet, par ce procédé, la vitesse de croissance à partir des parois longitudinales de la canne- lure peut être plus élevée que la vitesse de croissance sur la surface supérieure de la couche S. C'est pourquoi, grâce à la croissance VPE, la surface supérieure de la couche C1 va être de type PLANAR. Un tel résultat pourrait plus difficilement être obtenu avec les types de croissance dits MOVPE ou MBE qui constituent le plus souvent des couches d'épaisseur uniforme, ne permettant pas d'obtenir une structure PLANAR à partir d'une cannelure. Les cannelures ainsi remplies par la couche C1 forment les guides G1, G2 et la zone intermédiaire 3 comme montré figure 3a en coupe selon l'axe I-I de la figure 2 ou figure 4a en coupe selon l'axe II-II de la figure 2. Le substrat S est choisi favorablement en arsé- niure de gallium GaAs dopé au moyen d'éléments Si pour obtenir la conductivité de type n+. La couche C1 est réalisée favorablement au moyen d'arséniure de gallium GaAs de type n non dopée intentionnel- lement, ce qui permet d'obtenir la conductivité n-. La surface du substrat sur laquelle sont réalisés les guides est de pré- férence une face cristalline d'orientation (1 0). L'axe des - 12 - guides de lumière est orienté de préférence parallèlement à l'axe cristallographique 1 i 0] ou à l'axe cristallogra- phique i1 I 0]. Selon une méthode de réalisation des guides moins favorable à l'invention, mais néanmoins utilisable, le subs- * trat S n'est pas gravé, mais présente une surface plane. La couche C1 est réalisée en surface, et la formle des guides G1 et G2 et de la zone intermédiaire 3 est ensuite délimitée par un masque. Une gravure de la couche C1 est alors réalisée au- tour des guides G1, G2 et de la zone 3 masquée, en sorte qu'après gravure les guides. et la zone 3 apparaissent en re- lief, comme montré figure 3b en coupe selon l'axe I-I de la figure 2, et figure 4b en coupe selon l'axe II-II de la figure 2. Cette méthode de formation des guides est moins favorable que la méthode qui inclut la formation des guides dans des cannelures et une surface planarisée, du fait que les élec- trodes sont moins faciles à réaliser sur une surface non plane. Cependant, si cette méthode est utilisée, on choisira de préférence les matériaux et orientations tels que décrits plus haut. Dans ces exemples de réalisation, la couche C1 présente une épaisseur de l'ordre de 2,5/um, les guides ont une largeur w: 3 à 4/um, sont séparés par une distance d 8 à l10/um, ont une dimension transversale (voir figures 3 et 4) b = 4/um, et la zone 3 a une dimension longitudinale (voir figure 2) D = 500/um En surface des guides d'onde G1, G2 et de la zone 3, sont ensuite réalisées les électrodes 10, 11, 12, 21 et 22. Pour obtenir un fonctionnement électro-optique de l'élé- ment de commutation selon l'invention, ces électrodes seront du type Schottky, c'est-à-dire réalisées au moyen d'une couche multiple de titane-platine-or (Ti-Pt-Au) par exemple. - 13 - La structure de ce dispositif est représentée en coupe selon l'axe I-I sur la figure 7. Telles que représentées sur cette figure 7, les cannelures formant les guides G1 et G2 montrent en coupe une forme légèrement différente de celle de la figure 3a. Cela est simplement dû au fait que l'on a repré- senté ici des facettes cristallographiques d'orientation dif- férente, qui peuvent également être obtenues dans le procédé décrit r 's haut. L'angle O ayant été choisi pour obéir à la re- lation: e2 2 2 n/n en fonctionnement électro-optique Ln est donné par la rela- tion: An = (1/2)nl r41E, dans laquelle E est l'énergie dûe au champ électrique et r41 est une constante du milieu, la relation précédente devient donc: 0 2 nl r41E. II- Exemple de réalisation du type à injection de porteurs de charges Les guides de lumière peuvent être réalisés au moyen des mêmes procédés que ceux qui ont été décrits précé- demment, c'est-à-dire soit à partir de cannelures dans un substrat, soit en forme de ruban en relief dans une couche C1. Mais le matériau choisi comme substrat S sera ici avantageusement le phosphure d'indium (InP) de type n+ à 4.1018 impuretés par cm3. Le matériau choisi pour la couche C1 sera le phosphure d'indium (InP) de type n- à 1015 impuretés résiduelles par cm3. De plus, les électrodes doivent ici être consti- tuées par la superposition d'une couche C2 de phosphure d'in- dium (InP) de type P+ à 1019 impuretés par cm3, et d'une - 14 - couche formant contact ohmique, par exemple un alliage or-germanium (AuGe). Les impuretés choisies pour réaliser la conductivité n+ seront par exemple du soufre (S), et la conductivité p+ du zinc (Zn). Comme il a été dit précédemment, les tensions de polarisation des électrodes sont appliquées entre ces élec- trodes et une électrode supplémentaire 1 en contact avec le substrat, qui est avantageusement portée à la massa. Cette électrode 1 est réalisée dans une zone dénudée du substrat è proximité de l'élément de commutation, soit sur la face oppo- sée du substrat, soit sur la face qui reçoit l'élément de com- mutation. Cette électrode 1 est de type ohmique. Si une tension V > 0 est appliquée sur les élec- trodes 10, 11, 12, 21, 22, l'élément de commutation fonctionne par injection de porteurs de charges. Si une tension V effet électro-optique comme dans l'exemple 1. La structure de ce système est représentée, en coupe selon l'axe I-I de la figure 2, sur la figure 8a. Une autre structure représentée figure 8b peut également être favorable au fonctionnement de l'élément de commutation décrit dans le présent exemple. Le substrat S est en phosphure d'indium (InP) de type n+. Une couche Co de con- ductivité n- en phosphure d'indium (InP) est réalisée sous- jacente aux guides G1 et G2 qui sont alors en arséniure de gallium et d'indium de type p (GaInAs-p). Les contacts sont réalisés comme précédemment au moyen de la couche C2 de phos- phure d'indium de type p+ et d'un contact ohmique de métal allié tel que l'or-germanium. Dans ce dernier cas les couches CO, C1, C2 sont choisies ainsi que le substrat S pour que leurs indices de ré- fraction permettent le confinement de la lumière dans les guides. La couche Co peut présenter un dopage résiduel de l'ordre de 1015 impuretés par cm3. Au moyen de l'élément de commutation selon l'in- vention, peut être réalisée une matrice de commutation de N - 15 - entrées I1, I2, In dans N sorties 01, 02, On, comme représenté figure 9. N guides G1, G2,... GN sont réalisés parallèles et séparés d'une distance latérale d sur un substrat semicon- ducteur, par exemple selon un des procédés décrits précédem- ment. Les éléments de commutation E selon l'invention sont r posés en quinconce comme montré figure 9. Pour obtenir la commutation des N entrées dans les N sorties, il est néces- saire d'utiliser seulement un nombre: CN = N (N-1)/2 éléments de type E, ce qui est bien inférieur au nombre d'éléments de commutation utilisés pour obtenir le même résultat dans la matrice selon l'art antérieur, ce nombre étant de N2. De plus, chaque élé- ment étant de beaucoup plus faible surface, la matrice sera alors de très faible surface compatible avec l'idée que le concepteur se fait d'un circuit intégré. Enfin les diverses réalisations proposées pour réaliser l'élément de commutation sont en synergie de fabrication avec un circuit intégré. Ceci permet d'intéger monolithiquement sur le même substrat que la matrice une mémoire morte pour mémoriser les états des élec- trodes nécessaires à la commutation et pour obtenir ainsi une commande simple et efficace de la matrice. On notera que, par rapport à l'art antérieur, les pertes dans les guides d'une telle matrice sont équilibrées, ce qui présente un gros avantage. En effet, le trajet pour commuter de I1 dans ON n'est pratiquement pas plus long que le trajet pour commuter de IN_1 dans ON. De plus les pertes dans chaque élément de commutation sont extrêmement faibles puisque la lumière est toujours guidée. - 16 - REVENDICATIONS: 1. Elément de commutation optique incluant deux guides de lumière parallèles G1 et G2, constitués chacun d'un ruban en un matériau semiconducteur d'un premier indice de ré- fraction ni réalisé sur un substrat semiconducteur en un maté- riau d'un second indice de réfraction no inférieur tel que la lumière est confinée dans le ruban formant le guide, les di- mensions de ces guides étant telles qu'ils transportent chacuu une onde monomode, et la commutation étant déclenchée par l'effet de tensions appliquées sur des électrodes disposées dans la zone de commutation, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un ruban du même matériau semiconducteur que les guides qui s'étend entre ces derniers continûment d'un guide à l'au- tre, sur une longueur D dite de couplage, entre les abscisses -D/2 et + D/2 repérées sur l'axe de symétrie longitudinal du système des deux guides, cet axe étant supposé orienté dans la direction de propagation de la lumière dans les guides, la ré- gion ainsi formée constituant la zone de commutation, et en ce que les électrodes sont au moins au nombre de trois, dont une première électrode permettant d'appliquer une tension de réfé- rence sur le substrat, une seconde électrode s'étendant sensi- blement en surface du second guide de l'abscisse -D à l'abs- cisse - s, e étant petit devant D, une troisième électrode s'étendant sensiblement en surface du premier guide de l'abs- cisse + ú à l'abscisse +D, les seconde et troisième électrodes formant des rubans dont les axes de symétrie longitudinale font avec les axes optiques des second et premier guides res- pectivement un angle -0 défini en première approximation par la relation: C 2 2(nl-no)/nl, mesuré dans le sens trigonométrique et dont le sommet est sensiblement situé sur l'axe optique des guides respectivement aux abscisses - Cet +c. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une quatrième et une cinquième électrodes, respectivement symétriques des seconde et troi- sième électrodes par rapport à l'axe de symétrie orienté des guides. - 17 - 3. Elément selon l'une des revendications 1 ou 2,ca- ractérisé en ce qu'il comprend en outre une dite sixième élec- trode en forme de ruban s'étendant sensiblement de l'abscisse -D à l'abscisse +D, sur la zone comprise entre les deux guides et sur une largeur mesurée perpendiculairement à l'axe de sy- métrie orienté qui n'excède la distance d séparant les guides, et disposée de manière à ne pas présenter de contact élec- trique avec l'une des électrodes précédentes. 4. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que le substrat est en arséniure de gallium (GaAs) de type de conductivité n+, en ce que les rubans for- mant les guides de lumière sont en arséniure de gallium (GaAs) de type de conductivité n-, en ce que les électrodes sont de type Schottky, et le fonctionnement du type électro-optique. 5. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que le substrat est en phosphure d'indium (InP) de type de conductivité n+, en ce que les rubans formant les guides de lumière sont en phosphure d'indium (InP) de type de conductivité n-, en ce que les électrodes sont formées par la superposition d'une couche de phosphure d'indium (InP) de type de conductivité p+ et d'un contact ohmique, et en ce que l'élément de commutation fonctionne alors par injection de porteurs de charges. 6. Elément selon l'une des revendications 1 à 3, ca- ractérisé en ce que le substrat est en phosphure d'indium (InP) de type de conductivité n+, les rubans formant les guides sont en phosphure d'indium (InP) de type de conducti- vité p, une couche de phosphure d'indium (InP) de type de con- ductivité n- est disposée en surface du substrat limitée à la zone de commutation sous les guides et la zone intermédiaire aux guides, en ce que les électrodes sont formées par la su- perposition d'une couche de phosphure d'indium (InP) de type de conductivité p+ et d'un contact ohmique, par exemple en mé- tal allié tel que l'or-germanium (Au-Ge), et en ce que l'élé- ment de commutation fonctionne par injection de porteurs de charges. - 18 - 7. Procédé de réalisation de l'élément selon l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il com- prend au moins les étapes suivantes: a/ réalisation d'un substrat S en un matériau semicon- ducteur de type de conductivité n+, d'indice de réfraction no; b/ gravure de ce substrat S pour former des cannelures linéaires et parallèles, espacées de la distance d définie comme distance latérale entre les guides, et pour former une cavité de même profondeur que les cannelures qui s'étend d'une façon continue entre les guides sur la distance latérale d et sur une distance longitudinale D définie comme la longueur de couplage, les zones ainsi gravées délimitant les guides d'onde et la zone de commutation; c/ réalisation en surface du substrat ainsi que dans les cannelures et cavités, d'une couche C1 d'un matériau semi- conducteur de type de conductivité n-, d'indice de réfraction n1 tel que: no e/ réalisation en surface des guides G2 et G1 respecti- vement desdites seconde et troisième électrodes. 8. Procédé selon la revendication 7, dans la mesure o cette dernière dépend de l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de: f/ réalisation en surface des guides G1 et G2 respecti- vement desdites quatrième et cinquième électrodes. 9. Procédé selon la revendication 8, dans la mesure o cette dernière dépend de la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de: g/ réalisation en surface de la zone intermédiaire au guide de ladite sixième électrode. - 19 - 10. Procédé de réalisation de l'élément selon l'une des revendications 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que les étapes b et c sont remplacées par les étapes suivantes: b'/ réalisation en surface du substrat de deux rubans G1 et G2 formant les guides, de largeur w, d'épaisseur e, pa- rallèles, séparés par une distance latérale d, en un matériau semiconducteur de type de conductivité n-, d'indice de réfrac- tion ni, tel que no de même épaisseur e que les guides. 11. Procédé de réalisation selon l'une des revendica- tions 7, 8, 9, 10, dans la mesure o elles dépendent de la re- vendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre les étapes a et b, ou entre les étapes a et b', l'étape supplémentaire a' de: a'/ réalisation d'une couche de type de conductivité n- en surface du substrat, è l'emplacement de la zone destinée à recevoir la zone intermédiaire. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que cette dernière couche est faite par implantation ionique. 13. Procédé de commutation entre deux guides de lu- mière, mettant en oeuvre un élément de commutation selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il implique l'application d'une même tension à la fois sur la seconde et sur la troisième électrode pour obtenir la commutation du se- cond guide vers le premier. 14. Procédé de commutation entre deux guides de lu- mière, mettant en oeuvre un élément de commutation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il implique l'application d'une même tension è la fois sur la quatrième et - 20 - sur la cinquième électrode pour obtenir la commutation du pre- mier guide vers le second. 15. Procédé de commutation entre deux guides de lu- mière, mettant en oeuvre un élément de commutation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il implique l'application d'une même tension à la fois sur la seconde, troisième. quatrième et cinquième électrode pour obtenir si- multanémept la commutation du premier guide vers le second et du second guide vers le premier. 16. Procédé de commutation entre deux guides de lu- mière, mettant en oeuvre un élément selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de procédé selon l'une des revendications 13, 14 ou 15 alternées avec une étape impliquant l'application d'une tension sur ladite sixième électrode, étape pendant laquelle la commutation est interrom- pue afin de permettre un séquencement des opérations de commu- tation entre les guides. 17. Matrice de commutation comportant un nombre N d'entrée Il, I2... IN et un nombre N de sorties 01, 02... 0N entre lesquels s'opère la commutation, caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre N(N-1)/2 éléments de commuta- tion selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, appliqués en quinconce sur N guides de lumière disposés parallèlement et de façon équidistante entre les N entrées et les N sorties. 18. Procédé de commutation entre N entrées Il, I2,... IN et N sorties 01, 02,... ON mettant en oeuvre une matrice selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il in- clut un séquencement d'opérations de commutation selon la re- vendication 16. 19. Matrice de commutation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'il lui est associée une mémoire morte monolithiquement intégrée sur le même substrat.