Brevet FR2742235A1 — publié le 19970613

FILTRE PASSE-BANDE INSCRIT DANS UN GUIDE D'ONDE La présente invention concerne de manière générale l'inscription de filtres optiques dans des guides d'onde. Elle concerne plus particulièrement un filtre passe-bande à large bande passante inscrit dans un guide d'onde, tel que fibre optique ou composant optique semi-conducteur. La formation d'un filtre dans un guide d'onde est connue de la technique antérieure et recourt à des techniques d'inscription de réseau de Bragg dans ce guide. Pour la formation d'un tel réseau dans une fibre optique, l'art antérieur, tel que divulgué dans les brevets américains US-A-4 474 427, US-A-4 725 110, US-A-5 104 209 et US-A-5 367 588 propose plusieurs techniques, chacune se basant sur une variation de l'indice de réfraction du coeur de la fibre par illumination à l'U.V. Un filtre optique utilisant un tel réseau de Bragg présente un spectre en réflexion définissant un pic centré sur la fréquence du réseau. Ainsi, en transmission, un tel filtre fonctionne en filtre de réjection et présente une bande de réjection correspondante au pic obtenu en réflexion. En référence aux figures 1 et 2, pour la réalisation d'un filtre passe-bande, l'article intitulé "x-phase-shifted periodic distributed structures in optical fibres by postprocessing" de J. Canning et M.G. Sceats, paru dans Electronics Letters, 4 août 1994, vol 30, N'16, propose d'inscrire, au centre d'un réseau de Bragg 10-10' formé dans la fibre 1, une zone de déphasage 20 sensiblement égal à it entre mode aller et mode retour. En pratique, cela est équivalent à dire que les deux portions 10 et 10' formant le réseau sont déphasées entr'elles de k/4, où x est la longueur d'onde d'accord du réseau. La figure 2, représente le spectre en transmission T du filtre ainsi obtenu.Le filtre possède en transmission une bande passante BP très étroite qui peut apparaître limitative pour certaines applications. L'invention vise donc à remédier à cet inconvénient en fournissant un filtre passe-bande possédant une bande passante relativement large comparativement à celle obtenue selon la réalisation décrite dans l'article précité. A cette fin, un filtre optique passe-bande inscrit dans un guide d'onde est caractérisé selon l'invention en ce qu'il comprend trois portions de réseau de Bragg successives (10a, lOb, 10c) qui ont des longueurs respectives L, 2L et L, L désignant une longueur dudit guide d'onde, et qui sont centrées chacune sur une longueur d'onde donnée Xp, chaque portion de réseau opérant en déphasage sensiblement de hop/4 par rapport à une portion de réseau adjacente. Avantageusement, le filtre optique comprend, en outre, deux réseaux de Bragg respectivement centrés sur deux fréquences pour lesquelles apparaissent deux pics respectifs de part et d'autre de la bande de filtrage passe-bande dudit filtre. En outre, le filtre peut comprendre deux réseaux chirpés destinés respectivement à élargir deux bandes de réjection de part et d'autre de ladite bande de filtrage passe-bande. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés correspondants, dans lesquels - les figures 1 et 2, déjà commentées, montrent respectivement un filtre passe-bande selon la technique antérieure qui est photoinscrit dans une fibre optique et un spectre de transmission d'un tel filtre; - la figure 3 est une représentation schématique d'un filtre passe-bande selon l'invention; - la figure 4 est un spectre de transmission obtenu avec le filtre passe-bande selon l'invention montré à la figure 3; et - la figure 5 montre sous forme schématique un filtre passe-bande complexe incluant en outre un filtre passe-bande du type montré à la figure 3. En référence à la figure 3, un filtre optique passebande 2' selon l'invention est sous la forme de trois portions de réseau de Bragg successives 10a, lOb et 10c inscrites sur une longueur 4L d'une fibre optique 1, L désignant une longueur donnée de ladite fibre 1. La première portion 10a a une longueur L, la seconde portion lOb a une longueur 2L, et la dernière portion 10c une longueur L. Les trois portions de réseau sont centrées chacune sur une même longueur d'onde, notée Xp, qui est fonction du pas de réseau. Chaque portion de réseau prise seule présente un spectre en réflexion définissant un pic centré sur cette longueur d'onde Xp. Le filtre 2' comprend, en outre, deux zones intermédiaires 21 et 22 respectivement disposées aux deux longueurs L et 3L dudit réseau 10a-10b-10c.La zone intermédiaire 21 est disposée entre les deux portions de réseau adjacentes 10a et lOb, et la zone intermédiaire 22 est disposée entre les deux portions de réseau adjacentes lOb et 10c. Ces zones intermédiaires de déphasage 21-22 sont telles que pour chaque couple (10a, lob) et (lob, vioc) de portions de réseau adjacentes, les deux portions de réseau adjacentes du couple opèrent avec un déphasage de hop/4 entr'elles. L'inscription des portions de réseau de Bragg 10a, lOb et 10c recourt au principe fondamental d'inscription d'un filtre dans une fibre décrit dans le brevet américain US-A-4 474 427. Pour cette inscription, peut être utilisée à titre d'exemple ou bien une technique d'holographie rappelée dans le document US-A-4 725 110, ou bien une technique point par point décrite dans le brevet US-A-5 104 209, ou encore une technique à masque de phase divulguée dans le US-A-5 367 588. Chacune des deux zones de déphasage 21 et 22 sensiblement de hop/4 résulte soit d'une irradiation à 1'W uniforme locale, soit d'un déphasage direct introduit entre deux réseaux adjacents lors de l'inscription de ces deux réseaux, par exemple en utilisant un masque de phase. Comme montré sur la figure 4, le spectre en transmission T obtenu pour le filtre de l'invention comprend un pic 30 sensiblement à la fréquence Ap centrale à la bande de réjection 31-32. Cette bande de réjection est délimitée par deux pics de transmission 33 et 34. De part et d'autre de ces deux pics de transmission 33 et 34, le spectre de transmission décrit, en fonction de la longueur d'onde X, une "courbe d'oscillation amortie" avec des minimaux de transmission croissants, de sorte que pour des fréquences supérieures à (Xp + AR) et inférieures à (Xp - Ak), où AX désigne une largeur de bande donnée, la transmission est totale.Selon l'invention, la bande passante BP du pic 30, définissant la bande passante du filtre, est sensiblement supérieure à celle obtenue dans la réalisation de la technique antérieure (FIG.1). A titre indicatif, des bandes passantes BP de l'ordre de 0,5 nm ont été obtenues par les inventeurs. I1 est rappelé que la fréquence centrale Xp du pic 30 est fonction du pas de réseau. Selon une réalisation de l'invention et à titre d'exemple, la longueur L est égale à 0, 22 mm et chaque portion de réseau 10a, lOb et lOc est défini par une amplitude de modulation d'indice de An = O, 004. I1 peut être prévu d'élargir la bande de réjection 3132 de part et d'autre du pic de transmission 30. Pour cela, l'invention fournit, en référence à la figure 5, un filtre complexe comprenant un filtre passe-bande du type montré à la figure 3, deux réseaux de Bragg 40 et 41 et deux réseaux de Bragg "chirpés" 42 et 43. Les deux réseaux de Bragg 40 et 41 sont formés dans la fibre 1 de part et d'autre du filtre passe-bande 2' illustré à la figure 3. Les deux réseaux chirpés 42 et 43 inscrits dans la fibre 1 encadrent les deux réseaux 40 et 41. L'homme du métier conviendra que la disposition des deux réseaux de Bragg 40 et 41 et des deux réseaux chirpés 42 et 43 peut être quelconque relativement au filtre passe-bande (FIG.3) de l'invention. Chacun des deux réseaux de Bragg 40 et 41 est centré sur l'une respective des deux fréquences pour chacune desquelles apparaît l'un des deux pics 33, 34. Ces deux pics 33 et 34 sont situés de part et d'autre de la bande de filtrage passe-bande 30 du filtre 2'. Les deux réseaux 40 et 41 sont destinés à supprimer ces deux pics de transmission 33 et 34, en élargissant ainsi la bande de réjection 31-32 de part et d'autre de la bande de transmission passe-bande 30. Pour chacun des deux réseaux 40 et 41, le pas est choisi de sorte que la bande de réflexion dudit réseau coïncide avec l'un respectif des pics de transmission 33 et 34. De manière à élargir encore la bande de réjection 3132, on utilise les deux réseaux chirpés 42 et 43. Chacun de ces deux réseaux est sous la forme d'un réseau de Bragg à pas variable offrant une bande de réjection en transmission relativement large. Le filtre passe-bande complexe montré à la figure 5 possède un spectre en transmission du type représenté par la courbe en trait discontinu dans la figure 4. Le spectre comprend une bande de réjection relativement large, délimitée par les bornes Bm et kM, sensiblement au centre de laquelle apparait le pic de transmission 30 à la longueur d'onde Xp. En utilisant des techniques connues, typiquement de gravure, l'homme du métier conviendra que l'invention peut être appliquée à l'inscription de filtre passe-bande dans des composants optiques semi-conducteurs. REVENDICATIONS 1 - Filtre optique passe-bande inscrit dans un guide d'onde, caractérisé en ce qu'il comprend trois portions de réseau de Bragg successives (10a, lOb, lOc) qui ont des longueurs respectives L, 2L et L, L désignant une longueur dudit guide d'onde, et qui sont centrées chacune sur une longueur d'onde donnée Xp, chaque portion de réseau opérant en déphasage sensiblement de hop/4 par rapport à une portion de réseau adjacente. 2 - Filtre optique conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, deux réseaux de Bragg (40, 41) respectivement centrés sur deux fréquences pour lesquelles apparaissent deux pics respectifs (33, 34) de part et d'autre de la bande de filtrage passe-bande (30) dudit filtre. 3 - Filtre optique conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux réseaux chirpés (42, 43) destinés respectivement à élargir deux bandes de réjection (31, 32) de part et d'autre de ladite bande de filtrage passe-bande (30). 4 - Filtre optique conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit guide (1) est une fibre optique.