Brevet FR2621707A1 — publié le 19890414

L'invention concerne une matrice de commutation optique qui sélectionne un trajet de propagation entre des parties d'entrée/sortie par une commande électrique. La matrice de commutation optique comporte des éléments de commutation situés à chaque point de croisement de la matrice, lesquels éléments changent la direction d'un signal optique. Pour propager efficacement des signaux optiques, il est important de réduire la perte de propaga- tion au passage des éléments de commutation. Un élément de commutation utilisé pour une matrice classique de commutation optique est illustré sur la figure 1 des dessins annexés et décrits ci-après. Sur la figure 1, un élément de commutation est composé d'un coupleur directionnel 60 et d'un guide d'onde 63a, 63b, 64a et 64b. Le coupleur directionnel 60 comporte deux guides d'ondes parallèles 61 et 62. Des électrodes 65 et 66 sont formées, respectivement, sur les guides d'ondes parallèles 61 et 62. Le guide d'onde parallèle 65 est raccordé entre les guides d'ondes 63b et 64a. Le guide d'onde parallèle 66 est raccordé entre les guides d'ondes 63a et 64b. Des réflecteurs d'angle 67-70 sont formés à leurs angles de jonction. Par exemple, sur la figure 1, le signal optique appliqué en entrée au guide d'onde 63a se réfléchit sur le réflecteur d'angle 69 et se propage dans le guide d'onde parallèle 62. Par suite de l'interaction entre les guides d'ondes parallèles 61 et 62, le signal optique est transféré vers le guide d'onde parallèle 61. Puis le signal optique se réfléchit sur le récepteur d'angle 68 et se propage dans le guide d'onde 63b. Par ailleurs, en réglant la tension appliquée aux électrodes 65 et 66, on empêche le signal optique d'être transféré du guide d'onde parallèle 62 au guide d'onde parallèle 61. Dans ce cas, le signal optique se réfléchit sur le réflecteur d'angle 70, puis se propage dans le guide d'onde 64b. Cependant, au passage de chaque élément de commutation, le signal optique se réfléchit nécessairement deux fois sur les réflecteurs d'angle. Dans le cas d'une matrice de configuration m x n, par exemple, le signal optique peut se réfléchir sur les réflecteurs d'angle au maximum (m + n - 1) x 2 fois les trajets de propagation. Une perte de propagation apparaît & chaque fois que le signal optique se réfléchit. Un objet de l'invention est de proposer une matrice de commutation optique dans laquelle la perte de propagation est réduite. L'invention a également pour objet une matrice de commutation optique qui peut être minia- turisée et fabriquée à bon marché. Un autre objet de l'invention est de proposer une matrice de commutation optique présentant des caractéristiques de diaphonie améliorées. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en plan d'un élément de commutation utilisé dans une matrice classique de commutation optique; la figure 2 est une vue schématique en plan d'une matrice de commutation optique selon l'invention; la figure 3 est une vue schématique en plan d'une première forme de réalisation d'un élément de commutation selon l'invention; la figure 4 est une vue schématique en plan d'une deuxième forme de réalisation d'un élément de commutation selon l'invention; la figure 5 est une vue schématique en plan d'une troisième forme de réalisation d'une matrice de commutation optique selon l'invention; et la figure 6 est une vue schématique en plan d'un élément de commutation de la troisième forme de réalisation. Les figures 2 et 3 illustrent une première forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, une matrice de configuration 4 x 4, par exemple, est formée de quatre guides d'ondes d'entrée 10 et de quatre guides d'ondes de sortie 12 se croisant mutuellement. La matrice présente quatre accès d'entrée 101-104 et quatre accès de sortie 121-124. Des éléments de commutation 14 sont disposés à chaque point de croisement de la matrice. Pour fabriquer une telle matrice de commutation optique, on utilise, par exemple, un substrat en GaAs. En référence à la figure 3, on décrira la structure de l'élément de commutation 14. L'élément de commutation 14 est composé d'un guide d'onde d'entrée 10, d'un guide d'onde de sortie 12 et d'un guide d'onde de transfert 15. Le guide d'onde de transfert 15 comporte un premier guide d'onde 16 parallèle au guide d'onde d'entrée et un second guide d'onde 17 parallèle au guide d'onde de sortie 12. Un réflecteur d'angle 19 est formé à un angle de jonction 18 des premier et second guides d'ondes 16 et 17. Le premier guide d'onde 16 et le guide d'onde d'entrée 10 forment un premier coupleur directionnel 20. Le second guide d'onde 17 et le guide d'onde de sortie 12 forment un second coupleur directionnel 22. Des électrodes de commande 23 et 24 sont formées sur les premier et second guides d'ondes 16 et 17. Des électrodes de masse 25 et 26 sont formées sur les guides d'ondes d'entrée et de sortie et 12. Par exemple, sur la figure 3, un signal optique se propage de l'accès d'entrée 102 au guide d'onde d'entrée 10. Par suite de l'interaction entre les guides d'ondes 262 1 707 parallèles, le signal optique est transféré au premier guide d'onde 16. Puis le signal optique se réfléchit sur le réflecteur d'angle 19 et se propage dans le second guide d'onde 17. Par suite de 1l'interaction, de nouveau, entre les guides d'ondes parallèles, le signal optique est transféré vers le second guide d'onde 12, puis il se dirige vers l'accès de sortie 122. Par ailleurs, en appliquant une tension prédéterminée à l'électrode 23 de commande, on empêche le signal optique d'être transféré du guide d'onde d'entrée 10 au premier guide d'onde 16. En outre, par exemple, en appliquant une tension prédéterminée à l'électrode 24 de commande, on empêche le signal optique se propageant vers le guide d'onde de sortie 12 d'être transféré vers le second guide d'onde 17. Ainsi, le signal optique se dirige vers l'accès 122 de sortie. Dans la première forme de réalisation telle que décrite ci-dessus, quel que soit le trajet de propagation choisi, le signal optique se réfléchit sur le réflecteur d'angle une seule fois, indépendamment, du dimensionnement de la matrice. La perte de propagation est donc réduite. La figure 4 illustre une deuxième forme de réalisation de l'invention. Les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner les mêmes parties que celles montrées sur la figure 3. Sur la figure 3, le premier(second) guide d'onde 16(17) comprend, de son point médian jusqu'à l'angle 18 de jonction, un guide d'onde non parallèle 27(28) qui n'est pas parallèle au guide d'onde d'entrée(sortie) (12). Les guides d'ondes non parallèles 27 et 28 sont disposés de façon que l'angle 18 de jonction soit en retrait du point de croisement des guides d'ondes d'entrée et de sortie 10 et 12. Les guides d'ondes non parallèles 27 et 28 peuvent être droits ou courbés. Selon la deuxième forme de réalisation, le réflecteur d'angle 19 est en retrait par rapport au point de croisement. Par conséquent, au passage du point de croisement, la dispersion du signal optique par le réflecteur d'angle 19 est réduite. La figure 5 illustre une troisième forme de réalisation de l'invention. Sur la figure 5, une matrice de structure 4 x 4, par exemple, est formée de quatre guides d'ondes d'entrée 37 et quatre guides d'ondes de sortie 41 se croisant mutuellement. Le guide d'onde d'entrée 37 est constitué de quatre étages. Dans chaque étage, un premier coupleur directionnel 35 comporte un premier guide d'onde 35a qui s'étend jusqu'à un accès d'entrée 31b et un second guide d'entrée 35b qui s'étend dans la direction opposée. Les premier et second guides d'ondes 35a et 35b se recouvrent mutuellement de façon qu'un état croisé puisse être établi. Le second guide d'onde 35b est couplé au premier guide d'onde 35a de l'étage suivant. Le guide d'onde de sortie 41 est constitué de quatre étages. Dans chaque étage, le second coupleur directionnel 39 comporte un quatrième guide d'onde 39b qui s'étend jusqu'à un accès de sortie 33a et un troisième guide d'onde 39a qui s'étend dans la direction opposée. Les troisième et quatrième guides d'ondes 39a et 39b se chevauchent mutuellement, de façon qu'un état croisé puisse être établi. Le quatrième guide d'onde 39b est couplé au troisième guide d'onde 39a de l'étage suivant. Les premier et quatrième guides d'ondes 35a et 39b sont raccordés. Un réflecteur d'angle 43 est formé à l'angle de jonction. Les deuxième et troisième guides d'ondes 35b et 39a se croisent en une partie qui ne participe pas à l'état croisé. Les premier et second coupleurs directionnels et 39-composent un élément de commutation 45. A un point de croisement du guide d'onde d'entrée 37 qui est connecté à un accès d'entrée 3la et du guide d'onde de sortie 31 qui est connecté à un accès de sortie 33a, il est formé un réflecteur d'angle 47. Les premier et second coupleurs directionnels 35 et 39 peuvent être formés à ce point de croisement. En référence à la figure 6, on décrira le fonctionnement de l'élément de commutation 35. Les mêmes références numériques s'appliquent aux mêmes éléments que ceux montrés sur la figure 5. Par exemple, sur la figure 6, un signal optique se propage de l'accès d'entrée 31b vers le premier guide d'onde 35a. Par suite de l'interaction entre les guides d'ondes parallèles, le signal optique est transféré vers le second guide d'onde 35b, puis continue de façon directe. Par ailleurs, en réglant la tension appliquée à des électrodes (parties hachurées) du premier coupleur directionnel 35, on empêche le transfert du signal optique du premier guide d'onde 35a vers le second guide d'onde b. Le signal optique se réfléchit alors sur le réflecteur d'angle 43 et se propage dans le quatrième guide d'onde 39b. En réglant la tension appliquée ensuite à des électrodes du second coupleur directionnel 39, on dirige le signal optique vers l'accès de sortie 33b. En outre, par exemple, un signal optique qui se propage vers le troisième guide d'onde 39a est transféré vers le quatrième guide d'onde 39b par suite de l'inter- action entre les guides d'ondes parallèles. Puis le signal optique se dirige vers l'accès de sortie 33b. Selon la troisième forme de réalisation telle que décrite ci-dessus, quel que soit le trajet de propaga- tion choisi, le signal optique se réfléchit sur le réflecteur d'angle une seule fois, indifféremment du dimensionnement de la matrice. La perte de propagation est donc réduite. Sur la figure 5, pour équilibrer la forme des signaux optiques aux accès de sortie, la troisième forme de réalisation comporte des éléments factices 49. L'élément factice 49 est disposé entre l'accès d'entrée 31a et l'élément de commutation 45 qui en est le plus proche. L'élément factice 49 comporte des premier et second guides d'ondes factices 53 et 57. Le premier guide d'onde factice 53 croise le guide d'onde d'entrée 37 pour former un point de croisement 55. Le second guide d'onde factice 57 est disposé à proximité immédiate du point de croisement 55. A une extrémité du second guide d'onde factice 57, un réflecteur d'angle 59 est formé de façon à faire face au point de croisement 55. Au passage de l'élément factice 49, étant donné que le signal optique est diffusé par le réflecteur d'angle 59, une perte de propagation se produit. La perte a lieu également lorsque le signal optique passe par le point de croisement des deuxième et troisième guides d'ondes 35b et 39a. Sur la figure 5, un élément factice 49 est disposé entre l'accès d'entrée 31b (accès de sortie 33c) et l'élément de commutation 45 qui en est le plus proche. Deux éléments factices 39 sont disposés entre l'accès d'entrée 31c (accès de sortie 33b) et l'élément de commutation 45 qui en est le plus proche. Trois éléments factices 49 sont disposés entre l'accès d'entrée 31d (accès de sortie 33a) et l'élément de commutation 45 qui en est le plus proche. Etant donné que les éléments factices 49 sont disposés comme décrit cidessus, quel que soit le trajet de propagation choisi, le signal optique est dispersé six fois de façon égale par les réflecteurs d'angle 43 et 59. Le signal optique possède donc la même force à tout accès de sortie. Ces éléments factices peuvent être adaptés aux première et deuxième formes de réalisation de l'invention. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées & la matrice de commutation optique décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Matrice de commutation optique destinée à sélectionner un trajet de propagation optique entre des accès d'entrée (101-104) et des accès de sortie (121-124) & l'aide d'une commande électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs guides d'ondes d'entrée (10) connectés chacun auxdits accès d'entrée, plusieurs guides d'ondes de sortie (12) connectés chacun auxdits accès de sortie et croisant les guides d'ondes d'entrée pour former des points de croisement, un premier coupleur directionnel (20) disposé du côté accès d'entrée du point de croisement et composé d'une partie du guide d'onde d'entrée et d'un premier guide d'onde (16) qui est parallèle au guide d'onde d'entrée, un second coupleur directionnel (22) disposé du côté accès de sortie du point de croisement et composé d'une partie du guide d'onde de sortie et d'un second guide d'onde (17) qui est parallèle au guide d'onde de sortie, les premier et second guides d'ondes étant reliés entre eux pour former un angle (18) de jonction adjacent au point de croisement, et un réflecteur d'angle (19) qui est formé & l'angle de jonction et qui réfléchit un signal optique. 2. Matrice de commutation optique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un élément factice (49) disposé à proximité immédiate de l'accès d'entrée et comportant un premier guide d'onde factice (53) qui croise le guide d'onde d'entrée pour former un autre point de croisement (55), et un second guide d'onde factice (57) qui est adjacent audit autre point de croisement et qui comporte un réflecteur d'angle (59) situé du côté dudit autre point de croisement. 3. Matrice de commutation optique destinée à sélectionner un trajet de propagation optique entre des accès d'entrée et des accès de sortie au moyen d'une commande électrique, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs guides d'ondes d'entrée (37) connectés chacun à un accès d'entrée et composés de quatre étages, chaque étage ayant un premier guide d'onde (35a) qui s'étend jusqu'audit accès d'entrée (31b) et un second guide d'onde (35b) qui s'étend dans une direction opposée, les premier et second guides d'ondes se chevauchant mutuellement pour former un premier coupleur directionnel (35), le second guide d'onde étant connecté & un premier guide d'onde d'un étage suivant, la matrice de commutation comprenant en outre plusieurs guides d'ondes de sortie (41) connectés chacun à un accès de sortie (33a) et composés chacun de quatre étages, chaque étage ayant un quatrième guide d'onde (39b) qui s'étend jusqu'à l'accès de sortie et un troisième guide d'onde (39a) qui s'étend dans une direction opposée, les troisième et quatrième guides d'ondes se chevauchant mutuellement pour former un second coupleur directionnel (39), le quatrième guide d'onde étant connecté à un troisième guide d'onde d'un étage suivant, les deuxième et troisième guides d'ondes se croisant en une partie qui ne participe pas à un état croisé, les premier et quatrième guides d'ondes étant joints pour former un angle de jonction, un réflecteur d'angle (43) étant formé & cet angle de jonction et réfléchissant un signal optique. 4. Matrice de commutation optique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément factice (49) disposé à proximité immédiate de l'accès d'entrée et ayant un premier guide d'onde factice (53) qui croise ledit guide d'onde d'entrée (37) pour former un point de croisement (55), et un second guide d'onde factice (57) qui est disposé à proximité immédiate du point de croisement et qui comporte un réflecteur d'angle (59) situé du côté du point de croisement.