Brevet FR2714740A1 — publié le 19950707

Ensemble d'isolation optique et module d'émission oPtique comportant cet ensemble. La présente invention concerne notamment un ensemble d'isolation optique. Elle trouve application dans les réseaux de télécommunication à fibres optiques. Un tel réseau comporte classiquement des modules d'émission optiques. Un tel module reçoit une nappe de fibres optiques dans laquelle les fibres sont parallèles à une même direction longitudinale et sont juxtaposées selon une direction transversale. Cette nappe est raccordée à une barrette laser comportant des émetteurs laser émettant chacun selon cette direction longitudinale dans une fibre optique associée, ces émetteurs étant donc juxtaposés selon cette direction transversale. I1 est usuel que chaque émetteur laser soit protégé contre des retours de lumière par un isolateur optique à effet Faraday interposé entre cet émetteur et la fibre associée. Un tel isolateur comporte des éléments optiques traversés par la lumière. Ces éléments incluent un élément rotateur de polarisation à forte constante de Verdet, et le plus souvent, un ou deux polariseurs. L'isolateur comporte en outre un aimant pour soumettre l'élément rotateur à un champ magnétique. Les coûts de la réalisation et du positionnement de ces éléments optiques de l'isolateur constituent une fraction appréciable du coût total de réalisation d'un module d'émission optique de ce genre. La présente invention a notamment pour but de permettre de réaliser et de positionner de manière simple et peu coûteuse les isolateurs d'un tel module d'émission et plus généralement d'un ensemble d'isolation optique comportant une rangée de tels isolateurs. Dans ces buts elle a notamment pour objet un ensemble d'isolation optique comportant des éléments rotateurs à effet Faraday rangés selon une direction transversale. Selon cette invention ces éléments rotateurs sont constitués par des segments successifs d'un même barreau s'étendant de manière continue selon cette direction. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue en perspective d'un module d'émission optique selon cette invention. La figure 2 représente une vue de dessus de ce module. La figure 3 représente une vue de côté de ce module. On va tout d'abord décrire les éléments constitutifs d'un ensemble d'isolation optique inclus dans ce module d'émission. Parmi ces éléments certains sont connus. Ce sont les suivants - Un substrat 2. Une face principale 4 de ce substrat présente une direction longitudinale s'étendant entre un côté amont 6 et un côté aval 8 de ce substrat. On définit dans cette direction un sens longitudinal direct OX allant de ce côté amont à ce côté aval et un sens longitudinal inverse XO opposé à ce sens direct. Cette face 4 présente aussi une direction transversale OY croisée avec cette direction longitudinale et, plus précisément, typiquement perpendiculaire à cette dernière. Des éléments optiques sont portés par ce substrat. Ils constituent au moins partiellement une pluralité de voies V1, V2, V3, V4 désignées chacune par la lettre V suivie d'un numéro de cette voie. Ces voies transmettent respectivement et séparément une pluralité d'ondes lumineuses utiles se propageant de manière générale dans le sens longitudinal direct. Elles sont juxtaposées selon la direction transversale OY. Chacune de ces voies, par exemple la voie V1, présente des tronçons s'étendant et se succédant dans le sens longitudinal direct et constitués chacun par au moins un élément optique. Ces tronçons incluent - un tronçon amont TA constitué par au moins un élément optique amont L1, B1 porté par le substrat, - un tronçon d'isolation TB constitué par au moins un élément optique d'isolation PM1, Ri, PV1 porté aussi par le substrat, - et un tronçon aval TC constitué par au moins un élément optique aval F1 porté encore par le substrat. Les éléments optiques se correspondant dans les diverses voies V1...V4 sont désignés par des signes de référence constitués des mêmes lettres, mais se terminant par le numéro 1...4 de la voie en question. Les tronçons d'isolation de la pluralité de ces voies se succédent selon la direction transversale OY dans une aire d'isolation 12 présentant une largeur 13 selon cette direction. Chacune des voies telles que V1 est munie d'un isolateur optique 10. De manière générale cet isolateur doit assurer les fonctions suivantes : il doit permettre à une onde lumineuse utile transmise par cette voie de passer dans le sens longitudinal direct du tronçon amont au tronçon aval pour y produire un effet utile. En même temps il doit empêcher une éventuelle onde lumineuse parasite parcourant le tronçon aval dans le sens longitudinal inverse de produire un effet dommageable dans le tronçon amont. L'isolateur 10 comporte d'abord pour cela un élément rotateur R1 à effet Faraday constituant un dit élément optique d'isolation porté par le substrat. Cet élément rotateur est tel qu'un champ magnétique adapté à cet élément rende ce dernier apte à faire tourner de 45 degrés dans un sens angulaire direct 14 la direction de polarisation d'une onde lumineuse utile présentant une polarisation linéaire, ce sens angulaire direct étant défini par rotation autour de la direction longitudinale. Cet isolateur comporte aussi un aimant 16 créant ce champ magnétique adapté. On va rappeler maintenant comment un tel isolateur assure ses fonctions, en commencant par ce qui concerne l'onde lumineuse utile. Cette onde présente d'abord en amont de l'élément rotateur une polarisation linéaire selon une direction que l'on appelera ci-après "direction de polarisation amont normale". Des directions de polarisation d'ondes lumineuses seront définies par leurs décalages angulaires mesurés à partir de cette direction de polarisation amont normale dans le sens angulaire direct. Lorsque l'onde utile traverse l'élément rotateur, elle y subit l'effet Faraday. I1 en résulte qu'elle se propage ensuite en aval de cet élément avec une direction de polarisation aval normale ayant un décalage angulaire égal à 45 degrés et positif. La direction de polarisation amont normale est telle que ce décalage autorise ledit effet utile. A titre de premier exemple du mode de polarisation de l'onde lumineuse utile, cette onde peut présenter une polarisation linéaire parce qu'elle est engendrée par un émetteur laser semiconducteur. L'orientation de cet émetteur impose alors la direction de polarisation amont normale. A titre de deuxième exemple, compatible avec le premier, cette direction de polarisation peut être imposée par un polariseur amont tel que PM1 disposé à l'amont de l'élément rotateur tel que R1. Quant audit effet utile il peut être constitué par le fait que cette onde est modulée pour porter une information dans le tronçon aval et au-delà. En ce qui concerne maintenant l'onde lumineuse parasite, cette onde présente d'abord en aval de l'élément rotateur la direction de polarisation aval normale. Après avoir subi l'effet Faraday dans cet élément, elle présente, en amont de ce dernier, une direction de polarisation ayant un décalage angulaire égal à 90 degrés et positif. ce dernier décalage angulaire empêche ledit effet nuisible. A titre de premier exemple du mode de polarisation de l'onde parasite, cette onde peut présenter dans le tronçon aval une polarisation linéaire selon la direction de polarisation aval normale parce qu'elle y est engendrée par une réflexion parasite de l'onde utile présentant cette direction de polarisation. A titre de deuxième exemple compatible avec le premier une telle direction de polarisation peut être imposée par un polariseur aval tel que PV1 disposé à l'aval de l'élément rotateur tel que R1. Quant à l'effet nuisible de l'onde parasite, ce peut être par exemple une perturbation du fonctionnement optique d'un émetteur laser semiconducteur recevant cette onde parasite. Un tel effet nuisible ne se produit pas ou du moins est limité si la direction de polarisation de l'onde parasite est perpendiculaire à la direction de polarisation de l'onde lumineuse émise par ce laser. Selon la présente invention, l'ensemble d'isolation comporte un barreau rotateur R s'étendant de manière continue selon la direction transversale OY sur toute la largeur L de l'aire d'isolation 12. Il en résulte le tronçon d'isolation TB de chaque voie telle que V1 comporte un segment tel que R1 de ce barreau rotateur. Ce segment constitue ledit élément rotateur de l'isolateur optique de cette voie. De préférence et comme représenté l'ensemble d'isolation comporte un aimant 16 créant un champ magnétique constituant à la fois tous lesdits champs magnétiques adaptés aux éléments rotateurs R1...R4 des isolateurs optiques de toutes les voies V1...V4. Cet aimant est par exemple constitué par deux lames aimantées selon la direction longitudinale dans un même sens. Ces deux lames s'étendent selon la direction transversale l'une au-dessus l'autre au-dessous du substrat 2. De préférence et comme représenté un barreau polariseur amont PM est disposé dans l'aire d'isolation 12 à l'amont du barreau rotateur R et constitue un dit élément optique d'isolation porté par le substrat 2. Ce barreau polariseur amont s'étend de manière continue selon la direction transversale OY sur toute la largeur L de cette aire et il impose la direction de polarisation amont normale à toute onde lumineuse le traversant. Il constitue ainsi à la fois tous les polariseurs amont PM1...PM4 précédemment mentionnés. De préférence aussi et comme représenté un barreau polariseur aval PV est disposé dans l'aire d'isolation 12 à l'aval du barreau rotateur R et constitue un dit élément optique d'isolation porté par le substrat 2. Ce barreau polariseur aval s'étend comme le barreau polariseur amont. I1 impose la direction de polarisation aval normale à toute onde lumineuse le traversant. Il constitue ainsi à la fois tous les polariseurs aval PV1...PV4 précédemment mentionnés. De préférence encore et comme représenté une rainure 18 est creusée dans la face principale 4 du substrat et s'étend selon la direction transversale OY pour constituer un logement pour tout dit barreau, c'est-à-dire au moins pour le barreau rotateur R et aussi pour les barreaux polariseurs amont PM et/ou aval PV si l'ensemble d'isolation comporte ces barreaux polariseurs. De préférence encore et comme représenté, le substrat 2 comporte en outre des logements HL, HB1....HB4, HF1...HF4 creusés dans la face principale 4 pour recevoir les éléments optiques amont L1...L4, B1...B4 et aval F1...F4 portés par ce substrat. Ces logements alignent les voies V1...V4 selon la direction longitudinale OX : Ce substrat 2 est avantageusement constitué de silicium monocristallin. Certains au moins des logements 18, HL, HB1...HB4, HF1...HF4 présentent alors des faces selon des plans cristallins privilégiés de ce substrat. Les composants décrits ci-dessus de l'ensemble d'isolation constituent en même temps un module d'émission optique. Pour cela les éléments optiques amont portés par ledit substrat 2 comportent, dans chaque voie telle que V1, en succession dans le sens longitudinal direct OX - un émetteur laser semiconducteur tel que L1 émettant une dite onde lumineuse utile présentant la direction de polarisation amont normale, - et une lentille telle que B1, par exemple en forme de bille, focalisant cette onde. Les émetteurs lasers L1...L4 de toutes les voies V1...V4 sont formés dans une même barrette laser L s'étendant selon la direction transversale OY, les lentilles B1...B4 étant par contre séparées. Quant aux éléments optiques aval portés par le substrat, ils comportent dans chaque voie, par exemple dans la voie V1, une fibre optique F1 recevant l'onde lumineuse utile focalisée par la lentille B1 de cette voie. Le substrat 2 présente alors pour chaque voie une rainure de guidage HF1 constituant un dit logement pour maintenir cette fibre optique F1 selon la direction longitudinale OX. Un couvercle non représenté maintient tous les éléments optiques dans leurs logements respectifs. REVENDICATIONS 1) Ensemble d'isolation optique comportant des éléments rotateurs à effet Faraday rangés selon une direction transversale, cet ensemble étant caractérisé par le fait que ces éléments rotateurs sont constitués par des segments successifs (R1...R4) d'un même barreau (R) s'étendant de manière continue selon cette direction (OY). 2) Ensemble selon la revendication 1, cet ensemble comportant un substrat (2) ayant une face principale (4) présentant - une direction longitudinale (OX) s'étendant entre un côté amont (6) et un côté aval (8) de ce substrat en ayant un sens longitudinal direct (OX) de ce côté amont à ce côté aval et un sens longitudinal inverse (XO) opposé à ce sens direct, - et une direction transversale (OY) croisée avec cette direction longitudinale, cet ensemble d'isolation comportant encore des éléments optiques portés par ledit substrat pour constituer au moins partiellement une pluralité de voies (V1, V2, V3, V4) transmettant respectivement et séparément une pluralité d'ondes lumineuses utiles se propageant de manière générale dans ledit sens longitudinal direct, ces voies étant juxtaposées selon ladite direction transversale, - chacune de ces voies (V1) présentant des tronçons s'étendant et se succédant dans ledit sens longitudinal direct et constitués chacun par au moins un élément optique, ces tronçons incluant - un tronçon amont (TA) constitué par au moins un élément optique amont (L1, B1) porté par ledit substrat, - un tronçon d'isolation (TB) constitué par au moins un élément optique d'isolation (PM1, R1, PV1) porté par ce substrat, - et un tronçon aval (TC) constitué par au moins un élément optique aval (F1) porté par ce substrat, les tronçons d'isolation de la pluralité de ces voies se succédant selon ladite direction transversale (OY) dans une aire d'isolation (12) présentant une largeur (13) selon cette direction, chacune de ces voies (V1) étant munie d'un isolateur optique (10) permettant d'une part à l'onde lumineuse utile transmise par cette voie de passer dans ledit sens longitudinal direct dudit tronçon amont audit tronçon aval pour y produire un effet utile, cet isolateur empêchant d'autre part une éventuelle onde lumineuse parasite parcourant ce tronçon aval dans ledit sens longitudinal inverse de produire un effet dommageable dans ledit tronçon amont, cet isolateur optique comportant pour cela au moins - un élément rotateur (R1) à effet Faraday constituant un dit élément optique d'isolation porté par ledit substrat, cet élément rotateur étant tel qu'un champ magnétique adapté à cet élément rende ce dernier apte à faire tourner de 45 degrés dans un sens angulaire direct (14) la direction de polarisation d'une dite onde lumineuse utile présentant une polarisation linéaire, ce sens angulaire direct étant défini par rotation autour de ladite direction longitudinale, - et un aimant (16) créant ce champ magnétique adapté, cet ensemble étant caractérisé par le fait qu'il comporte un barreau rotateur (R) s'étendant de manière continue selon ladite direction transversale (OY) sur toute ladite largeur (L) de l'aire d'isolation (12) de sorte que le tronçon d'isolation (TB) de chaque dite voie (V1) comporte un segment (R1) de ce barreau rotateur, ce segment constituant ledit élément rotateur de l'isolateur optique de cette voie. 3) Ensemble selon la revendication 2, cet ensemble étant caractérisé par le fait qu'il comporte un aimant (16) créant un champ magnétique constituant à la fois tous lesdits champs magnétiques adaptés aux éléments rotateurs (R1...R4) des isolateurs optiques de toutes lesdites voies (V1...V4). 4) Ensemble selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un barreau polariseur amont (PM) disposé dans ladite aire d'isolation (12) à l'amont dudit barreau rotateur (R) et constituant un dit élément optique d'isolation porté par ledit substrat (2), ce barreau polariseur amont s'étendant de manière continue selon ladite direction transversale (OY) sur toute ladite largeur (L) de cette aire d'isolation. 5) Ensemble selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un barreau polariseur aval (PV) disposé dans ladite aire d'isolation (12) à l'aval dudit barreau rotateur (R) et constituant un dit élément optique d'isolation porté par ledit substrat (2), ce barreau polariseur aval s'étendant de manière continue selon ladite direction transversale (OY) sur toute ladite largeur (L) de cette aire d'isolation. 6) Ensemble selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, cet ensemble étant caractérisé par le fait que ledit substrat (2) comporte une rainure (18) creusée dans ladite face principale (4) de ce substrat et s'étendant selon ladite direction transversale (OY) pour constituer un logement pour tout dit barreau (R, PM, PV). 7) Ensemble selon la revendication 6 caractérisé par le fait que ledit substrat (2) comporte en outre des logements (HL, HB1....HB4, HFi.. .HF4) creusés dans ladite face principale (4) pour recevoir lesdits éléments optiques amont (L1...L4, B1 . . .B4) et aval (F1... F4) portés par ce substrat de manière à aligner lesdites voies (V1...V4) selon ladite direction longitudinale (OX). 8) Ensemble selon la revendication 7 caractérisé par le fait que ledit substrat (2) est constitué de silicium monocristallin, certains au moins desdits logements (18, HL, HB1...HB4, HF1...HF4) présentant des faces selon des plans cristallins privilégiés de ce substrat. 9) Module d'émission optique caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble d'isolation selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, lesdits éléments optiques amont portés par ledit substrat (2) comportant, dans chaque dite voie (V1), en succession dans ledit sens longitudinal direct (OX) - un émetteur laser semiconducteur (L1) émettant une dite onde lumineuse utile présentant ladite direction de polarisation amont normale, - et une lentille (B1) focalisant cette onde, les émetteurs lasers (L1...L4) de toutes lesdites voies (V1...V4) étant formés dans une même barrette laser (L) s'étendant selon ladite direction transversale (OY), lesdits éléments optiques aval portés par ledit substrat comportant dans chaque dite voie (V1) une fibre optique (F1) recevant ladite onde lumineuse utile focalisée par ladite lentille (B1) de cette voie, ledit substrat (2) présentant pour chaque dite voie une rainure de guidage (HF1) constituant un dit logement pour maintenir cette fibre optique (F1) selon ladite direction longitudinale (OX).