Brevet FR2709885A1 — publié le 19950317

SOURCE LASER LARGEMENT ACCORDABLE DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet une source laser largement accordable, qu'on peut appeler aussi "synthétiseur". Par "largement" accordable, on entend qui est accordable sur une plage de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres, par exemple 30 à 40 nm. Elle trouve une application en télécommunications optiques. Etat de la technique La source laser de l'invention est du type à amplificateur en boucle. La structure générale de ces dispositifs est connue et elle est rappelée sur la figure 1 annexée. Le dispositif représenté comprend un amplificateur à semiconducteur AS, dont la sortie optique est rebouclée sur l'entrée par une boucle 10 en fibre optique. Cette boucle comprend un premier isolateur 12, un filtre optique 13 et un second isolateur 14. Des variantes sont possibles selon la nature du filtre optique (FABRY-PEROT, dispositif acousto-optique, etc...), selon le type de fibre (qui peut éventuellement être amplificatrice) ou encore selon la structure de l'amplificateur. Ce dernier peut être constitué par une structure semiconductrice formée d'une couche active encadrée par des couches de confinement, l'ensemble étant limité par deux faces parallèles perpendiculaires au plan des couches. Pour éviter, ou tout au moins réduire au maximum, la réflexion sur les faces de la structure, celles-ci sont recouvertes de couches antireflet qui font tomber la réflectivité des faces à une valeur de l'ordre de 10-4 à 10-5. Une telle structure oscille à la longueur d'onde fixée par le filtre optique 13, si la condition de seuil est satisfaite. Pour étudier les caractéristiques spectrales d'une telle source, il est utile d'insérer en outre un coupleur optique dans la boucle. Ce coupleur porte la référence 20 sur la figure 1. Il possède une entrée et deux sorties, l'une de ces sorties étant reliée à la boucle 10 et l'autre à un analyseur 22. Cet analyseur permet de relever des spectres tels que ceux de la figure 2. Sur la partie (a) de la figure 2, on voit le spectre de l'émission spontanée obtenue sans rétroaction, c'est-à-dire à boucle ouverte. Ce spectre est continu sur une large bande. Sur la partie (b), on voit le spectre avec rétroaction avec son pic d'auto-oscillation. La longueur d'onde B1 de ce pic est définie par le filtre optique 13. Dans l'exemple illustré, k1 est à 1540 nm. Bien que donnant satisfaction à certains égards, ces dispositifs présentent deux inconvénients. Le premier est qu'ils nécessitent un soin tout particulier pour la réalisation des couches antireflet. Il est en effet difficile, dans l'état actuel de la technique, de maîtriser l'opération de dépôt de couches pour obtenir des réflectivités résiduelles aussi faibles que 10-4, 10-5. Le second inconvénient est que la largeur de la raie obtenue (figure 2b) est relativement grande, de l'ordre de quelques Gigahertz (pour un filtre de bande passante 1A, ce qui, dans certaines applications, peut être excessif. Exposé de l'invention La présente invention a justement pour but de remédier à ces inconvénients. Elle permet d'obtenir une source accordable présentant une grande finesse de raie (quelques dizaines ou centaines de kiloHertz) tout en simplifiant le procédé de réalisation. Ce résultat est obtenu, selon l'invention, en utilisant un amplificateur à semiconducteur que l'on pourrait qualifier d'imparfait, en ce sens que ses faces ne présentent pas la réflectivité généralement exigée, mais, au contraire, une certaine réflectivité. Cette réflectivité entraîne que la courbe de gain de l'amplificateur ne sera plus lisse comme pour les amplificateurs utilisés dans l'art antérieur (cf figure 2a) mais présentera des pics ou ondulations régulièrement espacés. La sélection en longueur d'onde, opérée à l'aide du filtre optique, s'effectuera alors au sommet de ces pics et non plus en continu comme dans l'art antérieur. Par ailleurs, l'expérience montre que la raie émise sera beaucoup plus fine (10 à 1000 fois). Mais il y a un revers à ces avantages en ce sens que l'accord en longueur d'onde n'est plus continu mais s'effectue par saut. Cependant, dans nombre d'applications (comme dans le multiplexage en longueur d'onde), le caractère discret du spectre obtenu n'est pas un inconvénient, bien au contraire. De façon précise, la présente invention a donc pour objet une source laser largement accordable, du genre de celles qui comprennent un amplificateur à semiconducteur rebouclé sur lui-même à travers un filtre optique, cette source étant caractérisée par le fait que l'amplificateur à semiconducteur possède deux faces présentant une réflectivité telle que le gain de l'amplificateur présente une série de pics régulièrement espacés, le filtre optique étant câlé sur une longueur d'onde correspondant à l'un de ces pics. La source de l'invention est donc accordable de manière discontinue, d'un pic à l'autre. Quant à la réflectivité utilisée pratiquement, elle peut être au moins de l'ordre de 10-3 sur chacune des faces, ou présenter deux valeurs différentes pour les deux faces, par exemple 10-4 sur l'une et 10-2 sur l'autre, ou toute autre combinaison, l'essentiel étant que la courbe de gain présente une structure en peigne, avec des pics régulièrement espacés. Brève description des dessins - la figure 1, déjà décrite, montre une source accordable à amplificateur à semiconducteur en boucle - la figure 2, déjà décrite, montre le spectre d'émission de l'amplificateur à semiconducteur sans rétroaction (a) et le spectre de l'ensemble avec rétroaction (b) - la figure 3 montre le spectre d'émission de la source de l'invention à deux longueurs d'onde différentes - la figure 4 montre schématiquement la structure d'une source conforme à l'invention. Exposé détaillé d'un mode de réalisation La réflectivité résiduelle des faces de l'amplificateur à semiconducteur entraîne l'apparition de modes longitudinaux, qui vont être autant de modes d'oscillation privilégiés pour l'ensemble rebouclé. Ces modes sont distants, en longueur d'onde, de k2/2nL, si L est la longueur séparant les faces de l'amplificateur, n l'indice de la zone active et X la longueur d'onde. Avec les conditions opératoires particulières utilisées par les Demandeurs, la largeur de la plage d'amplification était d'environ 36,55 nm et l'écart entre modes de 0,85 nm, ce qui représente 43 modes discrets dans la plage. Ces modes sont représentés sur la figure 3. Ils forment un peigne caractéristique de l'amplificateur à réflectivité résiduelle. Une telle forme de courbe de gain est en général jugée inappropriée par l'homme du métier, qui recherche toujours une courbe beaucoup plus lisse. L'un des pics ou modes, à une longueur d'onde Xl, est sélectionné par le filtre optique située dans la boucle de rétroaction (partie a). Un autre mode, à une autre longueur d'onde X2 peut être également sélectionné (partie b) à l'autre extrémité de la bande. La source de l'invention peut donc émettre sur l'un quelconque des pics du peigne. Comme déjà indiqué, la largeur de la raie finalement émise est très faible, de quelques dizaines à quelques centaines de kilohertz On comprend que la source de l'invention, par son mode d'accord discontinu mais régulier, constitue un remarquable synthétiseur, notamment dans les systèmes de transmission à multiplexage en longueur d'onde. Si l'on souhaite, par exemple, disposer de 32 longueurs d'onde différentes espacées chacune de 1 nm, on réalisera un amplificateur à semiconducteur dont la longueur et l'indice de la couche active seront tels que l'écartement entre modes sera de 1 nm. En réglant le filtre optique de manière appropriée, on pourra alors obtenir successivement les 32 longueurs d'onde recherchées. La figure 4 représente, à titre d'exemple, une source selon l'invention. On y retrouve, par rapport au schéma de la figure 1, l'amplificateur à semiconducteur AS, mais avec deux faces 7 et 9 partiellement réfléchissante. L'amplificateur comprend une électrode supérieure alimentée par un courant I. Une boucle 10, en fibre optique de préférence, comprend un premier isolateur 12, un filtre optique FP1, un second isolateur optique 14. Un coupleur 1 vers 2, référencé 20, délivre le faisceau de sortie à une longueur d'onde Xi. Dans la variante illustrée, le filtre optique est un FABRY-PEROT monté sur un support piézoélectrique 15 commandé par des moyens 17. Les moyens 17 délivrent une tension Vi appliquée au support piézoélectrique 15 pour commander l'écartement des deux faces du FABRY-PEROT FP1 et fixer la longueur d'onde filtrée. A chaque tension Vi correspond donc une longueur d'onde émise Xi. Les moyens 17 pourraient, le cas échéant, être des moyens d'asservissement, aptes à maintenir la longueur d'onde Xi à une valeur de référence. REVENDICATIONS 1. Source laser largement accordable comprenant un amplificateur à semiconducteur (AS) rebouclé sur lui-même (10, 12, 14) à travers un filtre optique (13), caractérisée par le fait que l'amplificateur à semiconducteur (AS) possède deux faces (7, 9) présentant une réflectivité telle que le gain de l'amplificateur présente une série de pics régulièrement espacés, le filtre optique (13) étant câlé sur une longueur d'onde correspondant à l'un de ces pics. 2. Source laser largement accordable selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les deux faces (7, 9) de l'amplificateur ont une même réflectivité. 3. Source laser largement accordable selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la réflectivité de chaque face est au moins égale à environ 10-3. 4. Source laser largement accordable selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les deux faces (7, 9) de l'amplificateur présentent des réflectivités différentes. 5. Source laser largement accordable selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'une au moins des réflectivités est de l'ordre de 10-2. 6. Source laser largement accordable selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le filtre optique est un étalon FABRY-PEROT (FP1). 7. Source laser largement accordable selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'étalon FABRY-PEROT (FP1) est monté sur un support piézoélectrique (15) commandé en tension (Vi) par un moyen approprié(17). 8. Source laser largement accordable selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les pics sont espacés de la quantité k2/2nL où L est la longueur séparant les faces de l'amplificateur, n l'indice de la zone active et X la longueur d'onde.