Brevet FR2774478A1 — publié le 19990730

La présente invention concerne un procédé et un appareil se rapportant à un module optique ayant plusieurs fonctions et, plus particulièrement, I'invention concerne un ensemble empilé de puces optoélectroniques offrant l'avantage d'être blindées contre les interférences électromagnétiques. Dans la technique antérieure, on a tenté de maximiser le fonctionnement de composants optiques afin d'augmenter le rendement des circuits dans lesquels ils étaient intégrés. Typiquement, ces efforts ont conduit à des complications de réalisation pratique, de fabrication ou de conception, qui, toutes, ont contribué à augmenter le coût et à abaisser la rentabilité du temps de recherche et de mise au point. Lorsqu'il a été tenté d'empiler des composants ou d'en augmenter le nombre par un quelconque autre moyen, les interférences électromagnétiques sont devenues un problème contre lequel les concepteurs ont dû lutter. Il serait souhaitable au plus haut point de pouvoir disposer d'un procédé de fabrication d'un module optique multi-fonctionnel que l'on pourrait facilement et rapidement assembler et auquel on pourrait facilement appliquer un blindage. Ces unités blindées pourraient ensuite être employées dans un circuit. L'invention propose un module optique qui satisfait ces exigences ainsi qu'un procédé de formation de ce module. Selon un aspect de l'invention, il est proposé un module optique à plusieurs fonctions, comprenant une pluralité d'éléments constituant des puces optoélectroniques, chacun des éléments possédant un cadre destiné à porter un dispositif optoélectronique, et chaque dispositif étant destiné à effectuer une fonction différente de celle effectuée par un autre dispositif; une source optique possédant des moyens de guidage, des moyens de blindage servant à blinder les dispositifs optoélectroniques contre les interférences électromagnétiques, et des moyens d'alignement disposés sur le cadre et servant à aligner les éléments constituant des puces sur les moyens de guidage de la source optique, de façon que les éléments constituant des puces puissent être empilés sur les moyens de guidage. Le module tel que défini offre des avantages importants par rapport aux ensembles couramment utilisés en ce qu'il est possible de particulariser le module en vue de certaines applications souhaitées par l'utilisateur. A cet effet, on peut empiler les unes sur les autres des puces optiques ayant des fonctions complètement différentes. La sélection des puces dépendra des fonctions cherchées par le concepteur du module. Une particularité qui convient tout spécialement est celle qui consiste à aligner passivement les puces sur la source optique. Comme cela est bien connu dans la technique, I'alignement est de façon typique l'aspect le plus laborieux de la fabrication de composants optiques. Du fait que l'on utilise des composants sous forme de puces optiques montés sur des cadres en liaison avec un système de guidage qui est associé à la source optique, au titre d'une possibilité, on simplifie beaucoup la procédure d'alignement sans pour autant compromettre la précision de l'alignement. En utilisant la technique présentée, on peut créer, entre autres choses, des modules fonctionnant en duplex, en coupleurs et avec plusieurs longueurs d'onde, de sorte que, selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un module optique à plusieurs fonctions, qui comprend une pluralité d'éléments constituant des puces optoélectroniques, chacun des éléments ayant un cadre destiné à porter un dispositif optoélectronique, chaque dispositif servant à effectuer une fonction différente de celle d'un autre dispositif; une source optique possédant des moyens de guidage, un substrat destiné à recevoir les éléments constituant des puces optoélectroniques, et comportant des moyens de blindage qui servent à blinder les dispositifs optoélectroniques vis-à-vis des interférences électromagnétiques ; et des moyens d'alignement disposés sur le cadre et servant à aligner les éléments qui constituent des puces sur les moyens de guidage de la source optique, de sorte qu'on peut empiler des éléments constituant des puces sur les moyens de guidage. A titre d'exemples, on peut former des modules de façon à empiler de manière alignée des puces optoélectroniques destinées à émettre chacune une longueur d'onde différente. De plus, le module peut incorporer des puces détectrices, détectant chacune une fréquence différente. En ce qui concerne le fonctionnement en duplex, le module comportera, en un nombre quelconque, des puces d'émission et des puces de réception. Ces éléments émetteurs et récepteurs peuvent etre disposés en alternance, être respectivement unique ou être respectivement sous forme matricielle. On peut utiliser à la fois des composants passifs et des composants actifs et on peut intégrer les modules dans un circuit plus grand. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de formation d'un module à plusieurs fonctions, qui comprend les opérations suivantes: prévoir une pluralité d'éléments constituant des puces optoélectroniques, chacun des éléments ayant un cadre destiné à porter un dispositif optoélectronique, ce dispositif étant destiné à effectuer une fonction qui est différente de celle d'un autre dispositif; prévoir une source optique qui possède des moyens de guidage ; et prévoir des moyens d'alignement disposés sur le cadre et servant à aligner les éléments qui constituent des puces sur les moyens de guidage de la source optique, de sorte qu'on peut empiler les éléments constituant des puces sur les moyens de guidage afin de réaliser un module optique ayant toute une variété de fonctions. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est une vue en plan du cadre de montage, appelé aussi grille de connexion, destiné à recevoir une puce optique, la figure 2 est une vue en plan du cadre de montage destiné à recevoir une puce optique selon un autre mode de réalisation, la figure 3 est une vue éclatée montrant la disposition des puces placées sur la source optique; la figure 4 est une vue en plan d'un autre mode possible de réalisation de l'invention, ou un ensemble empilé comporte un élément de blindage qui assure le blindage vis-à-vis des interférences électromagnétiques la figure 5 est une vue latérale du mode de réalisation de la figure 4 , et la figure 6 est une vue latérale d'un substrat possédant des possibilités de blindage. On note que des numéros identiques désignent, dans le texte, des éléments identiques. Sur la figure 1 des dessins, est présenté un premier exemple de puce optique, désignée dans son ensemble par le numéro de référence 10, qui est destinée à être utilisée selon l'invention. Une diode laser 12 est prévue, et un support, ou cadre de montage, 14 est connecté au substrat et à la diode laser 12 via des plots de contact 16 et 18. Cette configuration permet un soudage, du type puce à bosses, de la diode laser aux plots tout en autorisant le laser à émission de surface à produire un faisceau collimaté dans une direction d'écartement par rapport au plan des contacts. Comme cela est bien connu, on retire la bande d'extrémité 20 après le montage du laser et l'achèvement du boîtier afin d'isoler les deux plots 16 et 18. Le cadre de montage 14 comporte également des ouvertures 22 qui sont alignées de manière précise par rapport aux plots de liaison 16 et 18. Des ouvertures 22 facilitent l'alignement passif avec des guides disposés sur la source optique, comme discuté ultérieurement. La figure 2 représente une autre puce optique, qui comporte une matrice de diodes 12'. Il faut comprendre que les puces représentées ne sont que des exemples et que le choix des composants optoélectroniques dépendra de ce qui est demandé par l'utilisateur. La figure3 est une vue éclatée d'un module empilé. La source optique 24 peut être toute source appropriée, dont il existe une véritable abondance dans la technique antérieure, pouvant être utilisée avec des puces, et on omettra d'en fournir une description détaillée. La source 24 comportera des guides 26, représentés dans cet exemple sous la forme de parties saillantes, qui peuvent être usinés ou fixés d'une quelconque autre manière à la source 24, comme représenté. Les guides 26 reçoivent les puces 10 via les ouvertures 22 de manière à assurer un alignement précis entre le dispositif optique, dans cet exemple les diodes 14, et des fibres optiques, désignées dans leur ensemble par le numéro de référence 28. Les puces peuvent effectuer respectivement des fonctions particulières, comme discuté ci-dessus, de manière qu'il soit donc réalisé un module à fonctions multiples permettant au concepteur de choisir quelles fonctions seront utiles dans une situation donnée. Selon une autre possibilité, le module représenté sur la figure 3 peut comporter, au choix, des éléments passifs 28 tels que des miroirs optiques. Dans cet ensemble, les éléments actifs (dispositifs optiques connectés aux puces 10) peuvent alterner avec les éléments passifs 28. En outre, une série d'éléments 28 peuvent être interposés avec des puces 10. D'autres combinaisons d'éléments sont également possibles. Le module de la figure 3 peut aussi être incorporé dans un circuit intégré (non représenté), ou bien être monté sur une carte de circuit (non représentée). On passe maintenant aux figures 4 et 5, qui représentent un module assemblé, désigné dans son ensemble par le numéro de référence 30. Le module 30 possède un blindage métallique 32 servant à assurer le blindage vis-à-vis d'interférences électromagnétiques, à savoir diaphonie, tension parasite, etc., afin d'empêcher que le module ne soit endommagé. Le blindage 32 peut comprendre un matériau métallique, pris dans les familles du cuivre, du fer ou de l'aluminium, et est de manière souhaitable encapsulé à l'intérieur d'une pellicule, par exemple une pellicule de polyéthylène. Un exemple typique d'une pellicule appropriée permettant d'atteindre le but visé est donné par une pellicule de polytéréphtalate d'éthylène. Un élément d'écartement protecteur 34 s'interpose entre l'écran métallique 32 et le cadre 14. L'élément d'écartement protecteur écarte le blindage du cadre 14 de manière qu'ils forment des plans mutuellement écartés parallèles et coaxiaux. Le matériau dont est fait l'élément d'écartement protecteur 34 comprendra des matières isolantes appropriées, dont un exemple typique est le verre, qui est couramment utilisé dans le domaine des semiconducteurs. Un radiateur 36 entoure sensiblement la partie optique du module et est maintenu visà-vis du cadre de montage 14 par un matériau approprié d'écartement et, ou bien, de montage, dont un exemple peut être fourni par un adhésif approprié. L'aire dans laquelle l'adhésif peut être déposé sera désignée de façon générale par le numéro de référence 38. Sur la figure 6, est représenté un substrat 40, possédant une tige de guidage 26. Dans ce mode de réalisation, le substrat 40 porte typiquement un cadre de montage, tel que ceux discutés ici précédemment en liaison avec les figures 1 à 5. Dans un tel ensemble, la ou les tiges de guidage peuvent etre constituées d'acier inoxydable, le substrat étant constitué de cuivre ou d'un élément de la famille du cuivre, de la famille du fer ou de la famille de l'aluminium. Ce matériau s'est révélé réduire efficacement, dans des proportions importantes, la diaphonie électrique aux très bas niveaux. Le cadre de montage, qui est indiqué par des lignes en traits interrompus sur la figure 6, est monté au voisinage immédiat du substrat. Ceci assure que le blindage est obtenu et que la diaphonie est réduite de façon importante. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des modules et des procédés dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Module optique à plusieurs fonctions, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments (10 ; 28 ; 30) constituant des puces optoélec- troniques, chacun desdits éléments ayant un cadre (14) destiné à porter un dispositif optoélectronique, chaque dit dispositif servant à effectuer une fonction différente de celle d'un autre dispositif parmi lesdits éléments, une source optique (12, 24) possédant des moyens de guidage (26); des moyens de blindage (32) servant à blinder les dispositifs optoélectroniques (30) vis-à-vis d'interférences électromagnétiques, et des moyens d'alignement (22) disposés sur ledit cadre et servant à aligner lesdits éléments constituant des puces sur lesdits moyens de guidage de ladite source optique, de sorte que lesdits éléments constituant des puces peuvent être empilés sur lesdits moyens de guidage. 2. Module optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits éléments constituant des puces optoélectroniques comportent des composants optiques actifs (10 , 30) et des composants optiques passifs (28). 3. Module optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de blindage (32) comprennent une pellicule métallique. 4. Module optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pellicule métallique comprend un matériau choisi dans la famille du fer, la famille du cuivre ou la famille de l'aluminium. 5. Module optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pellicule métallique est encapsulée dans une pellicule de polyéthylène, comprenant du polytéréphtalate d'éthylène. 6. Module optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de blindage sont séparés desdits éléments constituant des puces optoélectroniques suivant un plan de séparation mutuelle coaxial par un élément isolant électromagnétique (34). 7. Module optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit module comporte, parmi les éléments constituant des puces optoélectroniques, un élément de réception destiné à recevoir une longueur d'onde et un élément d'émission destiné à émettre une longueur d'onde. 8. Module optique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément de réception et ledit élément d'émission sont placés en alternance. 9. Module optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit élément de réception comprend un unique récepteur et ledit élément d'émission comprend un unique émetteur. 10. Module optique selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit élément de réception comprend un récepteur matriciel et ledit élément d'émission comprend un émetteur matriciel. 11. Module optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit module (10) comprend un coupleur optique. 12. Module optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chacun des éléments constituant des puces optoélectroniques comporte au moins un des éléments parmi une diode à micro-cavité, une diode détectrice, ou une diode à émission de surface à cavité verticale, à soudage du type puce à bosses. 13. Module optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alignement comprennent des ouvertures (22) ménagées dans lesdits éléments constituant des puces (10). 14. Module optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits composants optiques passifs (28) comportent des miroirs dichroïques. 15. Module optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits éléments constituant des puces sont alignés de manière passive. 16. Module optique à plusieurs fonctions, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité d'éléments (10 ; 28 ; 30) constituant des puces optoélectroniques, chacun desdits éléments ayant un cadre (14) destiné à porter un dispositif optoélectronique, chaque dit dispositif servant à effectuer une fonction différente de celle d'un autre dispositif parmi lesdits éléments une source optique (12 , 24) possédant des moyens de guidage (26); un substrat (40) destiné à recevoir lesdits éléments constituant des puces optoélectroniques, comportant des moyens de blindage (32) servant à blinder les dispositifs optoélectroniques (30) vis-à-vis d'interférences électromagnétiques , et des moyens d'alignement(22) disposés sur ledit cadre et servant à aligner lesdits éléments constituant des puces sur lesdits moyens de guidage de ladite source optique, de sorte que lesdits éléments constituant des puces peuvent être empilés sur lesdits moyens de guidage. 17. Module optique selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit substrat (40) comprend un substrat de cuivre. 18. Module optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit substrat de cuivre comporte des tiges de guidage en acier inoxydable (26). 19. Module optique selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit substrat est immédiatement adjacent à un cadre de montage dudit dispositif optoélectronique. 20. Procédé de formation d'un module à plusieurs fonctions, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: prévoir une pluralité d'éléments constituant des puces optoélectroniques, chacun desdits éléments possédant un cadre destiné à porter un dispositif optoélectronique, chaque dit dispositif servant à effectuer une fonction différente de celle d'un autre dispositif parmi lesdits éléments, prévoir une source optique possédant des moyens de guidage , et prévoir des moyens d'alignement disposés sur ledit cadre et servant à aligner lesdits éléments constituant des puces sur lesdits moyens de guidage de ladite source optique, de sorte que lesdits éléments constituant des puces peuvent être empilés sur lesdits moyens de guidage afin de produire un module optique qui possède toute une variété de fonctions. 21. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération consistant à simultanément émettre et détecter des longueurs d'onde à l'aide dudit module. 22. Procédé selon la revendication 20 ou 21, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'opération consistant à simultanément détecter une pluralité de longueurs d'onde de fréquences différentes. 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 20 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à monter ledit module sur une carte de circuit électronique. 24. Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'opération consistant à monter, au voisinage de chaque dispositif optoélectronique, un élémerlt de blindage métallique sur le module à plusieurs fonctions assemblé.