Brevet FR2661514A1 — publié le 19911031

Dispositif d'aboutage de fibres optiques sur un substrat d'optique intégrée La présente invention porte sur un dispositif d'aboutage de fibres optiques à un substrat d'optique intégrée, permettant le raccordement, avec la très grande précision d'alignement requise, des fibres optiques aux guides d'ondes d'optique intégrée formés dans le substrat. De manière connue, la technique dite d'optique intégrée permet la création de guides d'ondes dans un substrat diélectrique, en général en verre, par augmentation locale de l'indice de réfraction du verre. Elle utilise des procédés de diffusion locale d'ions dans le substrat ou de dépôt de couches d'indice de réfraction convenable, supérieur à celui du substrat, pour l'obtention de ces guides d'ondes dans le substrat. Ces composants d'optique intégrée sont de plus en plus utilisés dans les domaines de transmission utilisant des fibres optiques. L'un des problèmes rencontrés dans leur utilisation industrielle porte sur la très grande précision d'alignement requise des fibres optiques par rapport à ces guides d'ondes. Cette précision d'alignement est de l'ordre du micron et moins ; elle s'avère délicate à obtenir en particulier du fait du manque de tenue mécanique des fibres optiques. Pour répondre à ce problème, on connaît, notamment par les documents FR-A- 2 574 950 et 2 612 301, un composant d'optique intégrée dont le substrat en verre comporte les guides d'ondes qui y sont formés et en outre des rainures longitudinales qui sont alignées avec les guides d'ondes individuels. Ces rainures longitudinales sont destinées à recevoir les fibres optiques individuelles et à permettre leur positionnement sensiblement en bout et en alignement avec les guides. Un réglage final de précision peut être assuré par micromanipulation des fibres, avant leur scellement au substrat et en particulier avant scellement de leurs extrémités en bout des guides d'ondes. Selon ces deux documents ces rainures longitudinales sont prévues initialement sur le substrat et sont issues de moulage avec lui, avant la formation des guides d'ondes dans le substrat. Ces derniers sont alors impérativement à aligner avec la plus grande précision possible. Cet alignement de précision s'avère délicat pour l'obtention d'entraxes quasi identiques entre les fibres et les guides d'ondes. Un éventuel réglage final par micromanipulation des fibres déjà positionnées dans les rainures longitudinales, qui est de très faible amplitude, peut rester insuffisant pour la grande précision d'alignement requise. La présente invention a pour but d'éviter ces problèmes de réalisation du composant dûs à la nécessité d'aligner les guides avec les rainures déjà existantes sur le substrat, en obtenant différemment et de manière plus simple la précision requise d'alignement des fibres optiques avec les guides d'ondes d'optique intégrée du substrat en verre. Elle a pour objet un dispositif d'aboutage de fibres optiques sur un substrat en verre à guides d'ondes d'optique intégrée, dit premier substrat, comportant, outre ledit premier substrat, des deuxièmes substrats en verre, à rainures sur l'une de leurs faces dite face supérieure correspondant aux extrémités des guides d'ondes créés sur le premier substrat et aboutissant sur des faces latérales de ce premier substrat, et une lame déformable également en verre sur laquelle sont assemblés non jointifs entre eux ledit premier substrat et, latéralement sur ce premier substrat, les deuxièmes substrats, avec leurs rainures respectives sensiblement en alignement avec les extrémités des guides et recevant les fibres individuelles positionnées face aux guides et scellées sur les deuxièmes substrats et contre le premier. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte, en outre, des cales en verre, scellées sur ladite lame déformable, avec chacun des deuxièmes substrats entre le premier substrat et l'une desdites cales. Ce dispositif permet d'utiliser la déformation possible de la partie de la lame comprise entre le premier et chacun des deuxièmes substrats pour ajuster avec précision la position du bout de chaque fibre face au guide d'ondes correspondant, avant son scellement contre le premier substrat. Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement au cours de la description d'une réalisation préférée du dispositif donnée à titre d'exemple et illustrée dans la figure unique du dessin ci-annexé. Le dispositif d'aboutage selon l'invention, qui est illustré en élévation dans cette figure comporte - un premier substrat en verre 1, où sont formés des guides d'ondes d'optique intégrée notés 1A, - un deuxième et un troisième substrat, 2 et 3, également en verre et présentant des rainures notés 2A et 3A sur leur face supérieure pour le positionnement de fibres 4 et 5, - une première et une deuxième cale, 6 et 7 également en verre, et o - une lame déformable 8, elle aussi en verre mais d'épaisseur réduite pour une déformation possible, sur laquelle sont montés et maintenus les uns relativement aux autres les substrats 1, 2 et 3 et les cales 6 et 7, comme il est précisé ci-après. Le premier substrat 1 est de forme parallélépipédique. Les guides d'ondes d'optique intégrée 1A y sont obtenus, par un procédé de photogravure et de diffusion d'ions en tant que tel connu. Ils sont crées sur la grande face supérieure du substrat ou légèrement en profondeur, sur toute la longueur du substrat, leurs extrémités aboutissant sur les petites faces latérales du substrat. Ces guides d'ondes 1A constituent selon l'application envisagée un coupleur de type défini. Ce coupleur peut être un coupleur en Y à deux guides qui d'une part débouchent sur l'une des petites faces latérales du substrat 1 et d'autre part sont réunis à un guide commun lui-même débouchant sur l'autre petite face latérale du substrat. Il peut en variante être un coupleur à proximité, à deux guides qui débouchent sur l'une et l'autre des deux petites faces latérales du substrat et ont leur partie centrale très proche, ou encore un autre des différents types de coupleurs en tant que tels connus. Les substrats 2 et 3 sont également parallélépipédiques. Ils sont en verre de même nature que le substrat 1. Ils présentent une ou deux rainures parallèles, qui correspondent aux extrémités des guides d'ondes sur l'une et l'autre des petites faces latérales du substrat 1, respectivement. Ces rainures 2A, 3A sont de préférence des rainures en Vé. Elles peuvent être issues de moulage avec chacun de ces substrats 2, 3 ou issues de gravure chimique, ou encore issues d'usinage, comme il est en tant que tel connu. Les cales 6 et 7 sont essentiellement de hauteur légèrement moindre que celle des substrats 1, 2 et 3. Alors que les rainures en Vé 2A et 3A sont prévues pour le maintien des extrémités dénudées des fibres, ces cales 6 et 7 doivent assurer la tenue mécanique des fibres avec leur revêtement 4A, 5A. La lame 8 est aussi de même nature que les substrats. Elle est simplement choisie de dimensions suffisantes pour le maintien sur elle des substrats et des cales relativement entre eux et de manière non jointive, et d'épaisseur relativement faible pour pouvoir lui appliquer une déformation macroscopique. L'assemblage des substrats 1 à 3 et des cales 6 et 7 sur la lame est réalisé à l'aide de colle. Le substrat 1 est placé et fixé sensiblement dans la partie centrale de la lame. Les substrats 2 et 3 sont montés et collés de part et d'autre du substrat 1, sans être accolés au substrat 1, mais avec leurs rainures en alignement approximatif avec les extrémités des guides individuels. Les cales 6 et 7 sont elles mêmes fixées de part et d'autre des substrats 2 et 3, au voisinage des bords de la lame sensiblement, sans être jointives avec les substrats 2 et 3. Lors de cet assemblage, les positionnements du substrat 2 ou 3 par rapport au substrat 1 et de chaque cale 6 ou 7 par rapport au substrat 2 ou 3 sont définis et ajustés en regard des longueurs des extrémités dénudées des fibres, pour que les fibres reposant sur les cales et prépositionnées dans les rainures arrivent à quelques microns près en contact avec les extrémités des guides. Le positionnement précis des fibres optiques 4 et 5 face aux guides d'ondes 1A est alors réalisé sur les éléments assemblés sur la lame 8. Ce positionnement peut être réalisé de deux façons, pour lesquelles les fibres sont collées préalablement, ou ne sont pas collées préalablement, sur les substrats 2 et 3 et les cales 6 et 7. En l'absence de collage initial des fibres 4 et 5 sur les substrats 2, 3 et les cales 6, 7, on dépose de la colle en bout de chaque fibre et on la positionne à l'aide d'une pince montée sur déplacements micrométriques pour que son extrémité vienne rigoureusement face au guide et y soit collée. Un contrôle du flux optique à travers la fibre et le guide concernés permet de détecter une transmission maximale et donc un positionnement optimal. La colle est alors polymérisée en bout de la fibre. On colle ensuite la fibre dans la rainure de son substrat 2 ou 3 et la fibre gainée sur sa cale pour assurer une bonne tenue de la fibre. Lorsque les fibres 4 et 5 sont collées initialement sur leur substrat 2 ou 3 et leur cale 6 ou 7, celles-ci ont été prépositionnées du mieux possible pour que leur extrémité soit quasiment en contact avec le guide correspondant. Dans ces conditions, le positionnement final de grande précision est obtenu par déformation de la lame en verre 8, en particulier dans sa zone entre les substrats 1 et 2 ou 1 et 3. Cette lame joue alors le rôle de bras de levier pour l'ajustage du bout de la fibre face au guide. Un contrôle de flux optimal à travers la fibre et le guide concernés permet de détecter le positionnement optimal de l'extrémité de la fibre. Il conduit au scellement à l'aide de colle polymérisable du bout de la fibre contre le substrat 1. La réalisation des rainures et des guides d'ondes sur des substrats indépendants est ainsi rendue plus aisée. L'alignement approximatif des rainures avec les guides d'ondes est contrôlé lors de l'assemblage des substrats sur la lame. Une insuffisance de précision d'alignement est alors compensée par micromanipulation des fibres et/ou déformation de la lame support des substrats. La présente invention a été décrite en regard du seul mode de réalisation dans le dessin. Il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier la cale et le substrat rainuré de maintien et fixation de chaque fibre peuvent être d'un seul tenant, la cale formant un méplat terminal, en retrait sur la surface supérieure rainurée du substrat support résultant, avec un épaulement entre eux sur lequel débouche la ou les rainures REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'aboutage de fibres optiques sur un substrat en verre à guides d'ondes d'optiques intégrée, dit premier substrat, comportant, outre ledit premier substrat (1), des deuxièmes substrats en verre (2, 3), à rainures (2A, 3A) sur l'une de leurs faces dite face supérieure correspondant aux extrémités des guides d'ondes (1A) créés sur le premier substrat et aboutissant sur des faces latérales de ce premier substrat, et une lame déformable (8) également en verre sur laquelle sont assemblés non jointifs entre eux ledit premier substrat et, latéralement sur ce premier substrat, les deuxièmes substrats, avec leurs rainures respectives sensiblement en alignement avec les extrémités des guides et recevant les fibres individuelles (4, 5) positionnées face aux guides et scellées sur les deuxièmes substrats et contre le premier. 2/ Dispositif d'aboutage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des cales en verre (6, 7), scellées sur ladite lame déformable (8), avec chacun des deuxièmes substrats entre le premier substrat et l'une desdites cales. 3/ Dispositif d'aboutage selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites cales (6, 7) sont non jointives contre les deuxièmes substrats, sur ladite lame. 4/ Dispositif d'aboutage selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des cales (6, 7) et le deuxième substrat correspondant sont d'un seul tenant, la cale formant un méplat terminal en retrait sur la surface rainurée de ce deuxième substrat. 5/ Dispositif d'aboutage selon l'une des revendications 2, 3, caractérisé en ce qu'il utilise une déformation possible de la partie de la lame comprise entre le premier et chacun des deuxièmes substrats pour ajuster avec précision la position du bout de chaque fibre face au guide d'ondes correspondant, avant son scellement contre le premier substrat.