Brevet FR2685790A1 — publié le 19930702

- CONVERTISSEUR SERIE-PARALLELE ET PARALLELE-SERIE PHOTONIQUE La présente invention concerne un dispositif photonique pour le traitement de signaux optiques binaires à fréquence déterminée. Dans l'état actuel des technologies optiques, on connaît deux classes de dispositifs, à savoir: des dispositifs d'optique guidée à une ou deux dimensions, représentés, respectivement, par les fibres optiques et les circuits intégrés planaires, ces dispositifs étant destinés à 1 i O assurer la propagation et le routage d'informations reparties dans le temps; des dispositifs de traitement photonique à une ou deux dimensions, représentés, respectivement, par des barettes ou réseaux linéaires et des matrices, ces dispositifs étant constitués d'éléments photoniques bi-stables, destinés à assurer chacun la mémorisation d'une information élémentaire, physiquement représentée par une quantité d'énergie optique reçue, puis ré-émise. La présente invention vise à fournir un dispositif permettant la combinaison ou le raccordement de ces deux classes de dispositifs, en réalisant un circuit d'interfaçage optique permettant de traiter un flux d'informations, par exemple pour le convertir d'un flux de type série en un flux de type parallèle, ou vice-versa, ou pour obtenir un retard variable des informations élémentaires L'invention se propose, en outre, de fournir un dispositif réalisable avec les technologies utilisables pour les circuits intégrés photoniques, à savoir les semi-conducteurs de type 111-V et les circuits passifs en silice sur substrat silicium ou en polymères sur substrat quelconque. A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un circuit optique intégré planaire, avec un arrangement périodique d'éléments amplificateurs semi-conducteurs et de guides d'interconnexion passifs, des entrées et des sorties optiques étant agencées dans cet arrangement de façon que les temps de propagation des signaux entre des entrées et/ou sorties successives soient identiques entre eux. Un tel dispositif peut être agencé pour constituer un registre à décalage série-parallèle ou parallèle-série, ou encore une ligne à retard variable. Les caractéristiques et les avantages de l'invention seront mieux 1 O compris à la lumière de la description d'une forme de réalisation, indiquée à titre d'exemple et représentée dans le dessin annexé, dans lequel: La Fig 1 montre, schématiquement, un dispositif selon l'invention. 1 5 La Fig 1 présente un mode de réalisation exploitant les techniques connues d'intégration ou d'hybridation optique Le dispositif comporte un substrat 1 portant des guides passifs 10 N (n = 1,2, N) interconnectant des éléments amplificateurs 20 N intégrés ou hybridés sur le substrat Le trajet optique est replié sur lui-même, de la façon représentée à la Fig 1, o les points 30 0 et 30 N+ 1 désignent respectivement l'entrée et la sortie principales du circuit. Les points 30 1 à 30 N sont N sorties ou entrées intermédiaires de ce circuit. L'onde optique se propageant à l'intérieur de ce dispositif rencontre, entre deux éléments amplificateurs consécutifs, deux interfaces matériau-air 30 N et 40 n La face 4 du substrat correspondant à l'interface 40 N est revêtue d'un traitement optique réfléchissant, de sorte que l'énergie de l'onde optique est très peu affectée par ses multiples réflexions sur cette face La face opposée 3 du substrat correspondant aux entrées et sorties 30 n, présente un coefficient de réflexion déterminé de façon qu'une partie de l'énergie de l'onde optique émerge du circuit, tandis que le reste de l'énergie continue à se propager dans celui-ci Ceci peut être réalisé soit par le facteur de réflexion spéculaire intrinsèque au matériau, soit par un traitement réflecteur partiel adapté Les éléments amplificateurs 20.n présentent un gain compensant les pertes par propagation et réflexion subies par l'onde le long du trajet optique entre deux entrées ou sorties consécutives. Pour un fonctionnement du dispositif comme registre à entrée série et sortie parallèle, l'information véhiculée par l'onde couplée à l'entrée 30 0 est supposée conditionnée en motifs de N bits, N étant le nombre de sorties intermédiaires du circuit L'onde optique se 1 i O propage de l'entrée 30 0 vers la sortie 30 N+ 1 en passant par toutes les sorties intermédiaires 30 n Si T est le temps bit, c à d la durée de l'information binaire élémentaire, on disposera, avec une période égale à N x T, du contenu du motif de N bits réparti au même instant sur les différentes sorties 30 1 à 30 N, c à d en parallèle. 1 5 Dans un mode de fonctionnement à entrée parallèle et sortie série, on peut présenter, à un instant donné, à chaque entrée 30 1 à 30 N une information optique codée de durée égale à T et collecter, à la sortie 30 N+ 1, la totalité des informations appliquées sous la forme d'un motif de N bits consécutifs. Le dispositif peut également être utilisé comme ligne à retard variable, en collectant l'information série à une des sorties intermédiaires, donc avec un retard par rapport à l'instant d'entrée dans le circuit, qui est proportionnel au numéro d'ordre de la sortie intermédiaire considérée. Il est à noter que le présent dispositif est accordé par sa construction Le temps de propagation des signaux entre des entrées et/ou sorties consécutives doit, en effet, être identique et correspondre à la valeur de la fréquence d'horloge des informations optiques binaires à traiter A titre d'exemple, si le débit binaire est égal à 2,5 Gbitls, le trajet optique est caractérisé par une période de 35 mm environ pour un circuit réalisé sur substrat de phosphure d'indium La fréquence d'accord peut être ajustée finement en réglant la température de fonctionnement du circuit, étant donné que l'indice de réfraction qui détermine la vitesse de propagation des ondes optiques varie avec la température suivant des lois connues. REVENDICATIONS 1 Dispositif photonique pour le traitement de signaux optiques binaires à fréquence déterminée, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit optique intégré planaire ( 1) avec un arrangement périodique d'éléments amplificateurs semi-conducteurs ( 20 n) et de guides d'interconnexion passifs ( 10 n), des entrées et des sorties optiques ( 30 n) étant agencées dans cet arrangement de façon que les temps de propagation des signaux entre des entrées et/ou sorties successives soient identiques entre eux. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chemin optique est replié sur lui-même entre deux faces opposées ( 3,4) du substrat du circuit intégré ( 1), les entrées et sorties ( 30 n) du dispositif étant disposées le long d'une face ( 3) du substrat, et une face opposée ( 4) de ce substrat étant munie d'un revêtement réfléchissant. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour constituer un registre à décalage série-parallèle. 4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour constituer un registre à décalage parallèle-série. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour constituer une ligne à retard variable.