Brevet FR2794858A1 — publié le 20001215

Dispositif analyseur de spectre optique à réseau de diffraction en optique intégrée DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un dispositif analyseur de spectre optique à réseau de diffraction en optique intégrée comprenant - un réseau de diffraction réalisé en optique intégrée et composé d'une part d'un coupleur d'entrée raccordé à au moins un guide d'onde d'entrée ou une fibre optique d'entrée susceptible d'injecter le signal optique, et d'autre part d'une pluralité de guides d'onde connectés au coupleur d'entrée et répartis avec des longueurs croissantes par incrément sensiblement constant pour constituer un réseau de phase diffractant chaque longueur d'onde du signal optique dans une direction angulaire différente , - et des moyens de photodétection destinés à détecter le spectre optique diffracté par le réseau de diffraction. ÉTAT ANTÉRIEUR DE LA TECHNIQUE Le principe du réseau de diffraction de type phasar en optique intégrée est décrit dans les documents de M.K. Smit, "New focusing and dispersive planar component based on an optical phased array", Electronics Letters, Vol. 24, N 7, pp. 385-386 (1988) et de A.R. Vellekoop, M.K. Smit, "Low-loss planar optical polarisation splitter with small dimensions", Electronics Letters., Vol. 25, N 15, pp. 946 - 947 (1989). Les documents US-A-5 002 350 et US-A-5 136 671 se rapportent à un composant destiné à assurer les fonctions de multiplexage et démultiplexage des canaux optiques d'un réseau multiplexé en longueur d'onde. Ce composant est désormais connu sous les appellations " Phasar " (Europe), " Arrayed Waveguide Grating " (Japon) et " Dragone type design " (USA). La figure 1 représente un tel état de la technique du composant Phasar réalisé en optique intégrée, qui se décompose en trois parties # Le coupleur d'entrée 10 est un guide d'onde plan délimité par les extrémités des guides d'ondes d'entrée 12 et du réseau de phase 14. Les points de départ des guides formant le réseau de phase 14 occupent des positions périodiques sur un arc de cercle de rayon R et dont le centre est au voisinage du guide d'entrée central. Les guides d'ondes d'entrée 12 se terminent également sur un arc de cercle de rayon RI2 et dont le centre se situe donc au milieu de l'axe constitué par le guide d'entrée central et le guide central du réseau de phase 14. Cet arrangement des guides d'ondes d'entrée 12 et du réseau de phase 14 constitue le montage de Rowland. La lumière injectée dans cette structure au moyen d'un guide d'entrée 12 est guidée dans la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée 16, et peut diverger dans la direction parallèle jusqu'au réseau de phase 14 où chaque guide d'onde collecte une fraction de l'onde incidente. # Le réseau de phase 14 est constitué de guides d'ondes conçus avec des longueurs croissantes par incrément constant. Ainsi, le réseau de phase 14 assure la double fonction de guider la lumière du coupleur d'entrée 10 au coupleur de sortie 18, et d'appliquer sur la phase de l'onde optique un retard incrémentiel et croissant en fonction du numéro du guide dans le réseau. # Le coupleur de sortie 18 est identique au coupleur d'entrée 10. Les extrémités des guides du réseau de phase 14 sont disposées périodiquement sur un arc de cercle de rayon R et dont le centre est placé au voisinage du guide central de sortie. Du fait de la fonction de transfert appliquée par le réseau de phase et de la disposition périodique de l'extrémité des guides dans le coupleur de sortie 18, cette ligne constitue un réseau diffractant chaque longueur d'onde dans des directions angulaires différentes. La disposition en arc de cercle des guides du réseau de phase 14 assure de plus la focalisation de ces longueurs d'ondes en des points uniques sur la ligne focale 20 où se trouvent les guides de sortie 22. Les guides d'onde d'entrée 12 et de sortie 22 sont monomodes, et la plaquette d'optique intégrée est formée par un substrat plan, par exemple en verre, silice ou silicium, en surface duquel sont intégrés les différents guides d'onde selon l'une des techniques bien connues en optique intégrée, telles que la diffusion d'ions ou le dépôt chimique en phase vapeur CVD. La lumière est ainsi guidée au sein d'un matériau de coeur dont l'indice de réfraction est supérieur â celui du substrat et du matériau de recouvrement. Par définition dans ce document, un guide d'onde ou plus simplement un guide désigne une structure qui guide la lumière selon les directions perpendiculaire et parallèle à la plaquette d'optique intégrée alors que le guidage par un guide d'onde plan est réalisé uniquement suivant la direction perpendiculaire à la plaquette. Pour les applications de multiplexage - démultiplexage de longueurs d'onde dans les réseaux de télécommunications, des fibres optiques d'entrée 24 et de sortie 26 sont de plus attachées aux guides d'ondes d'entrée 12 et de sortie 22, par l'intermédiaire de connecteurs 28, 30 agencés en bord de la plaquette d'optique intégrée 16. La fonction du démultiplexeur de la figure 1 consiste à séparer les rayonnements lumineux mélangés dans la fibre optique d'entrée 24, de manière à retrouver les rayonnements aux longueurs d'ondes @,j à i,16 sur les guides de sortie 22 et les fibres optiques de sorties 26, à 2616. Dans le démultiplexeur du document US-A 5 002 350, on fait état, pour minimiser les pertes optiques, d'un couplage de proximité important entre les guides de l'ensemble des guides d'ondes intégrés formant le réseau de phase, aux niveaux de la sortie du coupleur d'entrée et de l'entrée du coupleur de sortie. Un tel couplage est considéré dans le document US-A 5 136 671 comme étant défavorable au multiplexage recherché s'il n'est pas pris en compte dans la conception du composant. Selon le document de H. Li, S. Zohng, X. Yang, Y. J. Chen and D. Stone, "Full coverage multichannel wavelength monitoring circuit using centre-offset phased array waveguide grating", Electronic Letters, Vol. 34, N 22, pp. 2149 2151 (1998), il est possible à partir du composant phasar de la figure 1, de constituer un analyseur de spectre optique en remplaçant la nappe des fibres optiques de sortie 26 par une barrette de photodétecteurs. Le nombre de points de mesure de ce dispositif est alors égal au nombre des guides de sortie. Dans le cadre d'une application de supervision de réseaux multiplexés en longueurs d'onde, la résolution de l'analyseur doit être 5 à 10 fois meilleure que celle des composants de multiplexage et démultiplexage. La taille des plaquettes d'optique intégrée limite néanmoins le nombre de sorties possibles pour un composant phasar. La solution proposée dans le document précité consiste alors à utiliser un effet Vernier entre plusieurs entrées du composant et la barrette de photodétecteurs. Un dispositif de commutation spatiale est alors nécessaire pour sélectionner successivement les différentes entrées. La gravure d'un réseau de diffraction à facettes dans une plaquette d'optique intégrée a également été envisagée. Dans le dispositif décrit dans l'article P. C. Clemens, R. Mârz, A. Reichelt, and H. W. Schneider, "Flat field spectrograph in IEEE Photonics Letters, Vol. 4, N 8, pp. 886 - 887 (1992), le réseau est gravé dans un guide d'onde plan. La lumière est injectée au moyen d'une fibre optique, et est analysée au moyen d'une barrette de photodétecteurs. En pratique, la gravure d'un tel réseau est difficile. Elle doit être réalisée à travers les couches de coeur et de recouvrement sur une hauteur de l'ordre de 20Nm. La définition des facettes du réseau et son efficacité de diffraction sont alors fortement dégradées. Le document de H. Takahashi, S. Suzuki, K. Kato, I. Nishi, "Arrayed-waveguide grating for wavelength division multi/demultiplexer with nanometre resolution", publié dans Electronics. Letters., Vol. 26, N 2, pp. 87 - 88, (1990), propose l'emploi d'un réseau de diffraction de type phasar dans un dispositif d'analyse spectrale. Seul le réseau de phase est réalisé en optique intégrée de sorte que des ensembles optiques sont nécessaires d'une part, pour injecter la lumière dans les guides du réseau et d'autre part, pour imager la ligne diffractante du réseau sur une caméra, Un problème important n'a pas été traité. En sortie du réseau, la lumière diverge fortement dans la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée. II en résulte une atténuation importante du signal optique. La dépendance à la polarisation des composants phasars résulte de la biréfringence des guides d'ondes constituant le réseau de phase. Dans le cas de procédé d'optique intégrée générant des guides en silice dopée à une température élevée, la biréfringence a pour origine la mise en contrainte des couches optiques par le substrat du fait de leurs coefficients de dilatation différents. Les deux solutions apportées à ce problème sont l'insertion d'une lame demi-onde dans le réseau de phase, ou l'adaptation du coefficient de dilatation de la couche de recouvrement à celui du substrat. De tels dispositifs sont décrits respectivement dans les documents de H. Takahashi, Y. Hibino, I. Nishi, "Polarization-insensitive arrayed-waveguide grating wavelength multiplexer on silicon", Opt. Lett., Vol. 17, N 7, pp. 499 - 501, (1992) et de S.M. Ojha, C. Cureton, T. Bricheno, S. Day, D. Moule, A.J. Bell and J. Taylor, "Simple method of fabricating polarisation-insensitive and very low crosstalk AWG grating devices", Electronics Letters, Vol. 34, N 1, pp. 78 - 79, (1998). Un autre problème des composants phasars est leur dépendance à la température qui se traduit par un déplacement des longueurs d'onde démultiplexées. C'est la raison pour laquelle la plupart des composants phasars fonctionnels sont associés à un dispositif de stabilisation en température utilisant une résistance chauffante ou un module à effet Pelletier. Une solution technologique consistant à graver un prisme dans le réseau de phase, et à le remplir avec du silicone possédant un coefficient thermo- optique élevé, a également été décrit dans l'article Y. Inoue, A Kaneko, F. Hanawa, H. Takahashi, K. Hattori and S. Sumida, "A thermal silica-based arrayed-waveguide grating multiplexer", El. Lett., Vol. 33, N 23, pp. 1945 1946, (1997). OBJET DE L'INVENTION L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif analyseur de spectre optique fiable, doté d'une dispersion en longueur d'onde élevée, tout en étant insensible à la polarisation et à la température. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que - les extrémités de sortie des guides d'onde du réseau de phase sont échelonnées à pas sensiblement constant le long d'une ligne de diffraction, - la plaquette d'optique intégrée est découpée à faible distance de la ligne de diffraction créant ainsi une ligne d'émission à partir de laquelle le faisceau diverge, - des moyens optiques d'imagerie sont agencés à l'extérieur de la plaquette d'optique intégrée en étant insérés entre la ligne d'émission et les moyens de photodétection pour former l'image du spectre optique diffracté par la ligne de diffraction sur les moyens de photodétection. Par comparaison au composant phasar, ce réseau de diffraction de type phasar est dépourvu de coupleur de sortie dont la fonction de focalisation est assurée par les moyens optiques d'imagerie. Cette association permet d'atteindre une dispersion en longueur d'onde plus importante. De plus, l'image formée est une ligne où les longueurs d'onde du signal optique occupent des positions différentes et qui s'adapte aux moyens de photodétection. Selon un mode de réalisation préférentiel, les moyens optiques d'imagerie sont agencés à l'extérieur de la plaquette d'optique intégrée en étant insérés entre la ligne d'émission et les moyens de photodétection. Les moyens optiques d'imagerie comportent un premier élément optique de collimation destiné à rendre parallèle le faisceau lumineux divergent délivré par la ligne d'émission dans la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée sans modifier la direction du faisceau diffracté dans le plan de la plaquette d'optique intégrée et un second élément optique de focalisation pour focaliser le faisceau en sortie dudit élément optique de collimation sur les moyens@de photodétection selon les directions parallèle et perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée. L'élément optique de collimation est une lentille cylindrique, et possède une ligne focale objet s'étendant en alignement avec la ligne d'émission. La hauteur du spot formé par l'élément optique de focalisation sur les moyens de photodétection suivant la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée est déterminée par le diamètre de mode des guides d'onde au niveau de la ligne d'émission et suivant cette même direction, et le facteur de grandissement des moyens optiques d'imagerie, ledit spot ayant une dimension inférieure à la hauteur des éléments photosensibles des moyens de photodétection. L'élément optique de collimation peut aussi être composé d'un miroir cylindrique ou de plusieurs lentilles cylindriques dans le but d'améliorer ses caractéristiques d'imagerie. La conception de l'élément optique de collimation peut encore être simplifiée en accolant à la ligne d'émission un adaptateur de mode qui élargit le diamètre de mode selon la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée et diminue donc la divergence du faisceau émis. L'élément optique de focalisation peut comprendre également une ou plusieurs lentilles ou un miroir concave, qui présentent une symétrie de révolution autour de l'axe optique pour assurer la focalisation du faisceau à la fois selon les directions parallèle et perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée. L'élément optique de focalisation peut aussi être décomposé en deux éléments optiques de focalisation cylindriques, croisés à 90 et en alignement selon les directions parallèle et perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée, qui focalisent alors séparément le faisceau selon ces deux directions. L'élément optique de localisation cylindrique focalisant le faisceau dans le plan de la plaquette d'optique intégrée ou une partie de cet élément peut éventuellement être défini dans l'élément d'optique intégrée en formant une ligne de diffraction suivant un arc de cercle. Les moyens photodétection sont constitués par une barrette de photodétecteurs disposée dans le plan image des moyens d'imagerie, par exemple des photodiodes en InGaAs réparties linéairement avec un pas constant et dont les signaux électriques représentatifs de la puissance optique incidente sont multiplexés pour former un signal vidéo. Ils peuvent aussi être composés de deux barrettes de photodétecteurs agencées de part et d'autre d'un séparateur de faisceau pour couvrir des zones différentes du domaine spectral. Une autre variante prévoit un élément réalisé en optique intégrée, ayant des guides d'onde monomodes ou multimodes, dont les extrémités d'entrée sont disposées avec un pas réduit dans le plan image des moyens d'imagerie, et dont les extrémités de sortie possèdent un pas élargi de manière à connecter une nappe de fibres, ou une barrette de photodétecteurs. Le réseau de phase peut être conçu de façon à ce que la longueur des guides s'écarte d'une stricte périodicité dans le but d'agir sur la fonction de transfert appliquée à la phase de l'onde. Pour la même raison, la position des extrémités d'entrée ou de sortie des guides peuvent aussi s'écarter d'un échelonnement rigoureusement périodique. La ligne de diffraction en sortie du réseau de phase peut enfin être rectiligne ou former un arc de cercle. Dans ce dernier cas, la ligne de diffraction produit en partie ou en totalité l'effet de focalisation recherché dans le plan de la plaquette d'optique intégrée pour former l'image du spectre optique diffracté par la ligne de diffraction sur les moyens de photodétection. La ligne de diffraction peut aussi être avantageusement confondue avec la ligne d'émission. Le coupleur d'entrée peut aussi être conçu avec plusieurs guides d'entrée et raccordé à des fibres optiques d'entrée additionnelles destinées par exemple à injecter une ou des longueurs d'onde de référence pour assurer le calibrage au niveau des moyens de photodétection. Un dispositif de commutation peut aussi être associé avantageusement aux différentes fibres optiques d'entrée pour sélectionner les signaux de l'une d'entre elles et mettre en oeuvre un effet Vernier entre ces fibres et les éléments photosensibles des moyens de photodétection qui accroît la résolution globale du dispositif analyseur de spectre optique. Selon une autre caractéristique de l'invention, un organe correcteur de déviation optique est associé aux moyens optiques d'imagerie pour compenser la dépendance à la polarisation et /ou à la température des guides d'onde du réseau de diffraction. L'organe correcteur de déviation optique est formé par un premier prisme en matériau biréfringent, notamment à quartz, lequel est intercalé soit entre la lentille et l'élément optique de focalisation, soit entre la ligne de diffraction de la plaquette et la lentille. U n deuxième prisme en matériau à coefficient thermo-optique élevé, notamment du silicium ou du silicone, peut être associé aux moyens optiques d'imagerie pour compenser la sensibilité du réseau de phase à la température. DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: # la figure 1 est une vue schématique d'un composant phasar en optique intégrée assurant les fonctions de multiplexage et démultiplexage de longueurs d'ondes dans les réseaux de télécommunications à fibres optiques ; # les figures 1 a et 1 b sont des vues en coupe selon les lignes la-la et lb- 1 b de la figure 1 ; # la figure 2a représente une vue schématique en perspective de l'analyseur de spectre optique selon l'invention ; # les figures 2b et 2c sont des vues en coupe de la figure 2a respectivement dans le plan de la plaquette d'optique intégrée et perpendiculairement à ce plan ; # la figure 3 montre une vue à échelle agrandie du réseau de diffraction de type phasar utilisé dans l'invention ; # la figure 4a représente le diagramme établissant la variation du pouvoir séparateur en longueur d'onde en fonction du rapport RIwX caractérisant le coupleur d'entrée ; # la figure 4b montre la variation du pouvoir séparateur en longueur d'onde et de l'isolation en fonction du nombre N de guides d'onde du réseau de phase ; # la figure 5 représente le diagramme de réponse de l'analyseur à une raie laser ; # les figure 6a - 6f montrent diverses réalisations possibles du réseau de diffraction de type phasar selon l'invention ; # la figure 6g est une vue en perspective d'un cube séparateur équipé de deux barrettes de photodétécteurs ; # la figure 6h représente une variante de l'analyseur où l'élément optique de focalisation est constitué de deux lentilles cylindriques croisés ; # la figure 6i montre une autre variante de l'analyseur où les moyens de photodétection sont constitués par un élément en optique intégrée connecté à une nappe de fibres ou une barrette de photodétecteurs ; # la figure 6j est une variante de l'analyseur avec un photodétecteur unique ; # la figure 7 montre une autre variante de l'analyseur avec compensation de la dépendance à la polarisation ; # la figure 8 montre une autre variante de l'analyseur avec compensation de la dépendance à la température. DESCRIPTION DE L'INVENTION En référence aux figures 2a, 2b et 2c, l'analyseur de spectre optique 32 se compose d'un réseau de diffraction 34 de type phasar réalisé sur une plaquette 16 en optique intégrée, et d'un moyen optique d'imagerie 36 de la ligne de diffraction et la ligne d'émission sur une barrette de photodétecteurs 38. Les figures 2b et 2c sont des coupes dans le plan de la plaquette 16 d'optique intégrée et perpendiculairement à ce plan, incluant le trajet des rayons optiques. Le réseau de diffraction 34 de type phasar en optique intégrée est plus particulièrement montré à la figure 3. Les mêmes numéros de référence seront utilisés pour désigner des pièces identiques à celles du composant phasar de la figure 1. Le réseau de diffraction 34 de type phasar comprend le coupleur d'entrée 10 et le réseau de phase 14 du composant phasar de la figure 1, mais est dépourvu de coupleur de sortie 18. Une fibre optique d'entrée 24 attachée à un guide d'entrée 12 permet l'injection de la lumière dans le coupleur d'entrée 10. Ce dernier est constitué par un guide d'onde plan, dans lequel la lumière, est guidée dans la direction perpendiculaire à la plaquette 16 d'optique intégrée, et peut diverger dans la direction parallèle de manière à exciter les guides d'ondes formant le réseau de phase 14. Les extrémités des guides d'onde du réseau de phase 14 connectées au coupleur d'entrée 10 sont disposées périodiquement avec le pas pennée suivant un arc de cercle de rayon R, et dont le centre 11 est au voisinage de l'extrémité du guide d'entrée central. Les guides d'onde du réseau de phase 14 sont composés de sections de guides droits et courbes qui sont calculés d'une part, pour que la longueur totale des guides soit croissante par incrément constant AL, et d'autre part, pour que leurs extrémités de sortie s'étendent parallèlement et se terminent périodiquement avec le pas psortie en formant une ligne rectiligne 40a, qui est désignée dans ce document par ligne de diffraction. La plaquette d'optique intégrée 16 est ensuite découpée à faible distance de cette ligne de diffraction 40a. La lumière diffractée par la ligne de diffraction est ainsi guidée par une portion de guide d'onde plan et diverge ensuite depuis une ligne d'émission 40b. Les lignes de diffraction et d'émission peuvent être confondus dans le cas où la découpe de la plaquette est faite suivant la ligne de diffraction. Des adaptateurs de mode (entonnoir faisant varier adiabatiquement la largeur des guides) peuvent aussi être disposés aux extrémités des guides pour améliorer la collecte de la lumière par le réseau 14 dans le coupleur d'entrée 10, et l'efficacité de diffraction en sortie du réseau. Le couplage de proximité entre guides d'onde est principalement localisé aux extrémités du réseau 14. II peut être plus ou moins élevé suivant le confinement du mode dans le guide, et les valeurs choisies pour le pas en entrée et sortie. Les guides s'écartent ensuite et le couplage diminue jusqu'à devenir négligeable. En sortie du réseau de phase 14, l'interférence des ondes émises par chacun des guides d'onde constitue le phénomène de diffraction. L'interférence est constructive dans la direction angulaire 0 ( par rapport à la normale de la ligne de diffraction) pour la longueur d'onde k, lorsque la relation Suivante est vérifiée nAL + ps()nire m/, où n,, désigne l'indice effectif de phase des guides d'onde du réseau de phase, et m est un nombre entier représentant l'ordre de diffraction du réseau 14. Cette relation est classiquement décomposée de la façon suivante n,oOL mÀo où #.0 est la longueur d'onde diffractée dans la direction 6 = 0, dOldk est la dispersion en longueur d'onde du réseau 14, et n9 est l'indice effectif de groupe des guides d'onde. Les moyens optiques d'imagerie 36 de la ligne de diffraction 40a et d'émission 40b du réseau 14 sur la barrette de photodétecteurs 38 se composent d'une lentille 42 cylindrique et d'un élément optique de focalisation 44 de grande longueur focale. La lentille 42 cylindrique a pour fonction de rendre parallèle le faisceau divergent émis par les guides d'onde depuis la ligne d'émission dans la direction perpendiculaire à la plaquette 16 d'optique intégrée. La ligne focale objet de la lentille 42 est alignée avec la ligne d'émission du réseau 14. L'élément optique de focalisation 44 assure ensuite la focalisation du faisceau dans les deux directions parallèles et perpendiculaires à la plaquette 16 sur la barrette de photodétecteurs 38 qui délivrent un signal électrique représentatif du spectre optique. En désignant par F la, longueur focale de l'élément optique de focalisation 44, la dispersion en longueur d'onde de l'analyseur de spectre optique 32 sur la barrette de photodétecteurs 38 est donnée par Cette relation démontre un premier intérêt de l'analyseur de spectre optique 32, par lequel un réseau de diffraction 34 de type phasar peut être conçu dans un ordre de diffraction élevé avec une efficacité de diffraction voisine de l'unité. La dispersion en longueur d'onde, proportionnelle au rapport mlp est donc plus élevée que celle d'un réseau de diffraction gravé ou holographique avec lesquels un ordre aussi élevé ne peut être atteint. La dispersion du dispositif est ensuite augmentée par l'élément optique de focalisation 44 dans le rapport de sa longueur focale. Le dispositif illustré aux figures 2a et 3 présente d'autres avantages sur les analyseurs à réseau de diffraction gravé ou holographique. Sa fiabilité est supérieure car il n'inclut pas d'élément mécanique mobile et permet d'envisager une application de supervision de réseau pour laquelle la durée de vie requise est de 25 ans. De plus, le retard optique incrémentiel appliqué à la phase de l'onde et générateur du phénomène de diffraction est défini dans le matériau des guides d'onde, et non pas dans l'air comme c'est le cas pour un réseau de diffraction. Ce dispositif est donc indépendant des variations de l'indice de l'air suivant l'altitude de mesure, la pression atmosphérique, la température et l'humidité. Cette caractéristique simplifie la procédure de calibrage en longueur d'onde. Enfin, le problème de la dépendance de l'indice du matériau des guides d'onde en fonction de la température peut simplement être corrigé au moyen d'une mesure de la température du réseau 14, et un calibrage des longueurs d'onde en fonction de la température lue, en montant le réseau 14 sur un dispositif de stabilisation en température utilisant une résistance chauffante ou un module à effet Pelletier. Une solution qui sera décrite par la suite, fait usage d'un prisme réalisé dans un matériau à fort coefficient thermo-optique. En pratique, les réseaux de télécommunications à fibres optiques multiplexés en longueur d'onde déployés comportent actuellement jusqu'à 40 canaux séparés de 0.8nm, et placés dans la bande 1527.5nm - 1562.5nm des amplificateurs à fibres dopées erbium. La longueur d'onde centrale et la largeur de ce domaine sont donc respectivement égaux à a.0 = 1545nm, 0#. = 35nm De plus, une technologie d'optique intégrée de type PECVD par dépôt sous vide permet de générer des guides en silice dopée avec un indice effectif de l'ordre de n,. = 1.45 et des diamètres de mode typiques (diamètre défini à 1/e2 du maximum d'intensité) : wX = 9Nm dans le plan de la plaquette et WY = 5pm dans la direction perpendiculaire à la plaquette. Compte tenu des contraintes de dépôt de la couche de recouvrement dans cette technologie, deux guides adjacents doivent être séparés de la distance de 10pm. Le pas choisi pour les guides du réseau de phase 14 à la connexion au coupleur d'entrée 10 et sur la ligne de diffraction 40 du réseau découle de cette condition pentrée = psortie = p = 10Nm Enfin, des barrettes linéaires de photodétecteurs 38 de type CCD, avec des éléments photosensibles en InGaAs comportant 600 pixels de longueur 26Nm sont disponibles dans cette fenêtre de longueurs d'onde. La dimension des éléments photosensibles est de sx = 20Nm dans le plan de la barrette 38, et sy = 30pm dans la direction perpendiculaire. La dispersion en longueur d'onde du dispositif doit être calculée de manière à ce que le domaine spectral 0X, = 35 nm soit étalé sur la longueur de la barrette 38 Les caractéristiques de l'analyseur de spectre optique 32 peuvent être calculées selon les formules précédentes. Le réseau de diffraction 34 de type phasar doit posséder un intervalle spectral libre (ISL = kolm) plus large que le domaine spectral à couvrir de manière à éviter le recouvrement des ordres adjacents Un domaine de largeur 0k = 35 nm centré autour de la longueur d'onde #O = 1545nm peut donc être analysé au moyen d'un réseau de diffraction dont l'ordre de diffraction est égal à m=35 ce qui correspond à un pas d'accroissement de la longueur des guides du réseau égal à et à une dispersion en longueur d'onde pour le réseau seul égale à (n9 = n,,) L'élément optique de focalisation 44 doit ensuite être choisie pour atteindre la dispersibn en longueur d'onde voulue sur la barrette de photodétecteurs 38: Dans la direction perpendiculaire à la plaquette 16 d'optique intégrée et à la barrette de photodétecteurs 38, le spot formé sur la barrette doit posséder une hauteur inférieure à celle des éléments photosensibles. La hauteur du spot s'obtient à partir du diamètre de mode des guides d'onde en sortie du réseau 14 (wy = 5Nm) multiplié par le facteur de grandissement (F/f) de l'ensemble lentille 42 cylindrique et élément optique de focalisation 44. Un facteur supplémentaire de 1.5 est appliqué pour tenir compte du profil d'intensité gaussien, et assurer une focalisation de 99% de l'énergie sur la hauteur (sy = 30Nm) des éléments photosensibles soit une lentille 42 cylindrique de longueur focale f > 30mm Dans le plan de la barrette de photodétecteurs 38, le pouvoir séparateur en longueur d'onde est défini par la largeur à mi-hauteur de la réponse de l'analyseur de spectre optique 32 à une raie laser de largeur spectrale négligeable. Son évaluation fait intervenir le diamètre de mode wx du guide d'entrée au point de connexion au coupleur d'entrée 10, la longueur R (rayon de courbure de l'arc formé par les guides du réseau de phase du coupleur d'entrée 10, le nombre N de guides dans le réseau de phase 14 et la focale F de l'élément optique de focalisation 44. L'ensemble coupleur d'entrée 10 et l'élément optique de focalisation 44 applique le facteur de grandissement nF/R au diamètre de mode wx du guide d'entrée (n est l'indice effectif du guide d'onde plan formant le coupleur d'entrée 10. Le coupleur d'entrée 10 intervient donc dans ce calcul par le rapport R/wX. En optique intégrée, le diamètre de mode d'un guide d'onde dans le plan de la plaquette 16 peut être réglé au moyen d'un entonnoir qui transforme la largeur d'un guide de manière adiabatique. La longueur R du coupleur d'entrée 10 est définie lors de la conception du réseau de phase 14. Enfin, la contrainte de limiter la taille du réseau de phase 14 et le nombre N de guides qui le compose a pour conséquence d'élargir la réponse spectrale et de dégrader l'isolation au voisinage de la longueur d'onde diffractée en générant des maximums d'intensité secondaires. La figure 4a établit tout d'abord la relation entre le pouvoir séparateur .et le rapport RIwx qui caractérise le coupleur d'entrée 10. Un pouvoir séparateur de 0.2nm est atteint pour le point de fonctionnement R/wX = 1356 wX=9Nm R = 12.2 mm L'effet du nombre N de guides du réseau sur le pouvoir séparateur et l'isolation (définie par le rapport entre l'intensité de la longueur d'onde diffractée et le maximum secondaire principal) est donnée en figure 4b. Une isolation supérieure à 35dB correspond donc à un réseau comportant N = 301 guides Ces paramètres sont ceux du réseau de diffraction 34 de la figure 3. La réponse de l'analyseur de spectre optique 32 à une raie laser est donnée en figure 5. La largeur à mi-hauteur est 0.2nm, de sorte que des canaux distants de 0.8nm peuvent facilement être séparés. De plus, l'isolation, supérieure à 38dB à la distance de 0,35nm du centre du canal, permet également une mesure du rapport signaUbruit optique de la liaison. La supervision en puissance, longueur d'onde et rapport signal/bruit du réseau de télécommunications à quarante canaux séparés de 0.8 nm pris en exemple, est donc faisable avec ce type de dispositif d'analyse spectrale. A partir de la configuration de base illustrée aux figures 2a et 3, il est possible de proposer un grand nombre de réalisations dérivées suivant les applications envisagées, et décrites à titre d'exemples en référence aux figures 6a-6j. Sur la figure 6a, la fibre d'entrée 24 peut être directement attachée au guide d'onde plan formant le coupleur d'entrée 10 du réseau de diffraction 34 de type phasar La taille du réseau 34 est ainsi réduite. De plus, le diamètre wx du mode injecté dans le coupleur d'entrée 10 peut être adapté en dehors des contraintes de la technologie d'optique intégrée utilisée pour le réseau 34. Une fibre spécifique, un adaptateur de mode réalisé dans une autre technologie d'optique intégrée ou une lentille à gradient d'indice peuvent ainsi être connectés au coupleur d'entrée 10. La figure 6b montre un autre moyen de réduire la taille du réseau 34, consistant à replier en V le coupleur d'entrée 10a. La lumière injectée dans le coupleur 10a atteint le réseau de diffraction 34 après réflexion totale sur un interface verre-air, si les angles d'incidence sont suffisamment grands ou traités réfléchissant. Sur la figure 6c, un adaptateur de mode 35 est accolé à la ligne d'émission 40b dans le but d'élargir le diamètre de mode des guides d'onde 14 selon la direction perpendiculaire à la plaquette 16 d'optique intégrée. La conception de l'élément optique de collimation est simplifiée car la divergence du faisceau est ainsi réduite. II peut s'agir par exemple d'un guide d'onde plan réalisé en optique intégrée par échange d'ions dans un substrat de verre, dont le diamètre de mode en l'extrémité d'entrée et suivant la direction d'intérêt est égal à celui des guides de la ligne d'émission et celui en l'extrémité de sortie a été élargi adiabatiquement en faisant diffusé les dopants. La figure 6d montre la réalisation d'une ligne de diffraction 40a curviligne, notamment en arc de cercle en retrait de la ligne d'émission 40b. Le faisceau diffracté dans le plan de la plaquette 16 d'optique intégrée peut ainsi être rendu convergent ou divergent de sorte qu'une partie ou la totalité de l'effet de focalisation nécessaire dans ce plan peut être généré au niveau du réseau de diffraction de type phasar. En référence à la figure 6e, le coupleur d'entrée 10b peut être conçu avec plusieurs fibres d'entrées 24, 24a, 24b. La fibre d'entrée 24 continue d'injecter les signaux optiques utiles, et les domaines spectraux injectés dans les différentes entrées sont superposés sur la barrette de photodétecteurs 38. Une ou plusieurs longueurs d'onde de référence situées de part et d'autre du spectre principal à analyser peuvent ainsi être injectées dans le dispositif par l'intermédiaire des fibres d'entrées 24a et 24b additionnelles. Selon une variante, les différentes entrées peuvent également constituer des voies de mesure distinctes, à condition que les domaines spectraux injectés dans chacune des entrées ne se recouvrent pas sur la barrette de photodétecteurs 38. Sur la figure 6f, un réseau de diffraction de type phasar avec plusieurs entrées permet également de mettre oeuvre un effet Vernier entre ces entrées et les photodétecteurs de la barrette dans le but d'améliorer la résolution. Un dispositif de commutation 35 de fibres optiques est nécessaire pour sélectionner successivement les différentes entrées 24, 24a, 24b. Le nombre total de points de mesure du dispositif est alors égal au nombre d'entrées multiplié par le nombre de pixels de la barrette de photodétecteurs. La résolution de l'analyseur de spectre optique 32 peut aussi être améliorée en faisant usage de plusieurs barrettes de photodétecteurs. La figure 6g montre la mise en place de deux barrettes 38a, 38b à travers un cube séparateur 46 de faisceau. Les deux barrettes 38a, 38b occupent des positions décalées sur deux faces perpendiculaires du cube séparateur 46 pour couvrir des zones différentes du domaine spectral. Ce dispositif à deux barrettes peut également être employé pour analyser des spectres optiques qui se recouvrent et qui proviennent de deux ordres de diffraction du réseau de phase. Chaque barrette doit alors être équipé d'un filtre optique sélectionnant l'ordre à analyser. Sur la figure 6h, l'élément optique de focalisation 42 est décomposé en deux éléments optiques de focalisation cylindriques, croisés à 90 et en alignement selon les directions parallèle et perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée, qui focalisent alors séparément le faisceau suivant ces deux directions. Sur la figure 6i, le moyen de photodétection est un nouveau élément 47 en optique intégrée composé de guides d'ondes monomodes ou multimodes disposés avec un pas réduit dans le plan image de l'élément optique de focalisation 44 et possédant en sortie un pas élargi de manière à connecter une nappe de fibres ou encore une barrette de photodétecteurs. Sur la figure 6j, il est aussi possible d'utiliser un photodétecteur 48 unique au foyer de l'élément optique de focalisation 44. Le photodétecteur 48 peut être une photodiode, et l'analyse spectrale est alors obtenue avec un dispositif de déflexion angulaire 50 (par exemple un miroir tournant, ou un modulateur acousto-optique) placé entre la lentille 42 cylindrique et l'élément optique de focalisation 44. COMPENSATION DE LA SENSIBILITE A LA POLARISATION DE LA LUMIERE Selon la figure 7, la configuration spécifique du dispositif d'analyse spectrale permet d'apporter une solution au problème de la biréfringence des guides d'onde et de la dépendance à l'état de polarisation de la lumière qui en résulte pour un réseau de diffraction de type phasar. En raison de la géométrie plane de la plaquette 16 d'optique intégrée, les deux axes de biréfringence sont parallèles et perpendiculaires à la plaquette, et correspondent aux directions de polarisation TE (plan de la plaquette d'optique intégrée 16) et TM (direction perpendiculaire à la plaquette 16) de la lumière. Les variations extrêmes de la direction de diffraction sont donc obtenues pour les directions de polarisation TE et TM où BGuide = n#P TE - n1PTM représente la biréfringence des guides d'onde formant le réseau 34 de type phasar. Avec un procédé d'optique intégrée optimisé, la biréfringence des guides peut être réduite à B = 10-4, soit une variation de la direction de diffraction JE - 0TM = 0.0214 . Ceci représente un déplacement apparent des longueurs d'onde diffractées de 47.4Nm ou 0.1 nm sur la barrette de photodétecteurs 38. L'accès au faisceau lumineux dans les moyens optiques d'imagerie 36 permet d'insérer un premier prisme 52 ou autre organe correcteur de déviation optique réalisé dans un matériau biréfringent, et calculé pour compenser l'effet de la biréfringence des guides d'onde du réseau de phase 14. Le quartz est en général choisi pour ce type d'application. II s'agit d'un cristal uniaxe (axe de symétrie du cristal) dont l'indice extraordinaire ne (direction parallèle à l'axe optique du cristal), et l'indice ordinaire no (direction perpendiculaire à l'axe optique cristal) sont à la longueur d'onde de 1541.4nm égaux à ne= 1.53630, n, = 1.52781 BQuarb = ne - no = 0.00849 D'une manière générale, un prisme dévie un faisceau incident en direction de sa base suivant la relation D= (n-1)A où D est la déviation du faisceau, n est l'indice du prisme et A l'angle au sommet du prisme. Si l'axe optique du prisme 52 de quartz est aligné avec le plan de la plaquette 16 d'optique intégrée et la direction de polarisation TE, la déviation du faisceau varie en fonction de l'état de polarisation de la lumière suivant la relation DTE - Dnf B2,,,,- A où BQuanz = ne - no représente la biréfringence du quartz formant le prisme 52. Un faisceau diffracté dans la direction 6 par le réseau 34 de type phasar, et dévié de D par le prisme 52 a pour direction angulaire globale 8 + D. La condition pour que la dépendance à la polarisation du réseau 34 soit exactement compensée par celle du prisme 52 est donc eTE - eT" + D' - DM Cette condition conduit d'une part, à orienter la base du prisme 52 du côté du guide d'onde de plus grande longueur dans le réseau 34 de type phasar, et d'autre part, à réaliser le prisme 52 avec un angle au sommet égal à Le prisme 52 peut être inséré à différentes positions dans les moyens optiques d'imagerie 36. Le prisme 52 illustré à la figure 7 est placé entre la lentille 42 cylindrique et l'élément optique de focalisation 44, mais il est clair qu'il peut aussi être inséré entre la plaquette 16 d'optique intégrée et la lentille 42 cylindrique. La déviation du faisceau lumineux au passage du prisme 52 est de D = 1.33 . COMPENSATION DE LA SENSIBILITE A LA TEMPERATURE Un autre problème important des réseaux de type phasar est la dépendance de la direction de diffraction à une variation de la température Dans le cas de guides d'optique intégrée en silice dopée déposée sur un substrat de silice, la dépendance de l'indice effectif des guides d'onde en fonction de la température (dn/dT : coefficient thermo-optique) est celle de la silice. De plus, la variation de longueur des guides du réseau est imposée par la dilatation du substrat dont l'épaisseur est très supérieure à celle des couches optiques soit une dépendance angulaire à la température de 0.0024 / C ce qui correspond à un déplacement des longueurs d'onde diffractées de 5,4pm/ C ou 0.012nm/ C sur la barrette de photodétecteurs. Sur la figure 8, un deuxième prisme 54 réalisé dans un matériau avec un fort coefficient thermo-optique, peut être inséré dans les moyens optiques d'imagerie 36 pour compenser la sensibilité du réseau 34 à la température. Si 8 et D représentent la direction de diffraction et la déviation du prisme 54, la direction globale du faisceau est A + D, et la condition pour atteindre une dépendance nulle à la température est avec où n et A désignent l'indice de réfraction et l'angle au sommet du deuxième prisme 54. Compte tenu du domaine spectral, le prisme 54 peut être réalisé en silicium. C'est un matériau résistant qui possède de bonnes propriétés mécaniques dont le coefficient thermo-optique est 13 fois supérieur à celui de la silice La condition d'une dépendance nulle à la température pour l'ensemble réseau @4 et prisme 54 implique que la base du prisme soit orientée du côté du guide de plus grande longueur dans le réseau 34 de type phasar. De plus, l'angle au sommet du prisme 54 doit être égal à Comme précédemment, le deuxième prisme 54 peut être inséré soit entre la plaquette 16 d'optique intégrée et la lentille 42 cylindrique, ou entre la lentille 42 cylindrique et l'élément optique de focalisation 44. Du fait de l'indice élevé du silicium, des traitements antireflets sont nécessaires sur les deux faces du prisme 54. La déviation du faisceau au passage du prisme 54 est importante (D = 42.6 ), et doit être pris en compte dans la conception optique du dispositif. L'utilisation d'un prisme réalisé en silicone est également envisageable pour compenser la dépendance à la température. Ce matériau présente à la fois un coefficient thermo-optique supérieur à celui du silicum et un indice de réfraction plus faible qui limite la déviation du faisceau au passage du prisme: Avec ces paramètres, l'angle au sommet du prisme et la déviation moyenne du faisceau au passage du prisme sont respectivement égaux â A = 6.52 D = 3.26 Le coefficient thermo-optique étant de signe négatif, la base du prisme doit être disposée du côté du guide de plus courte longueur dans le réseau de phase. La conception des moyens optiques d'imagerie sont simplifiés du fait de la plus petite dimension du prisme et de la déviation plus faible du faisceau au passage du prisme. Revendications 1. Dispositif analyseur de spectre optique à réseau de diffraction en optique intégrée comprenant - un réseau de diffraction (34) réalisé en optique intégrée et composé d'une part d'un coupleur d'entrée (10, 10a, 10b) raccordé à au moins un guide d'onde d'entrée (12) ou une fibre optique d'entrée (24, 24a, 24b) susceptible d'injecter le signal optique, et d'autre part d'une pluralité de guides d'onde connectés au coupleur d'entrée (10, 10a, 10b) et répartis avec des longueurs croissantes par incrément sensiblement constant pour constituer un réseau de phase (14) diffractant chaque longueur d'onde du signal optique dans une direction angulaire différente , - et des moyens de photodétection (38, 38a, 38b) destinés à détecter le spectre optique diffracté par le réseau de diffraction, caractérisé en ce que - les extrémités de sortie des guides d'onde du réseau de phase sont échelonnées à pas sensiblement constant le long d'une ligne de diffraction (40a), - la plaquette d'optique intégrée (16) est découpée à faible distance de la ligne de diffraction (40a) créant ainsi une ligne d'émission (40b) à partir de laquelle le faisceau diverge, - des moyens optiques d'imagerie (36) sont agencés à l'extérieur de la plaquette (16) d'optique intégrée en étant insérés entre la ligne d'émission (40b) et les moyens de photodétection (38, 38a, 38b) pour former l'image du spectre optique diffracté par la ligne de diffraction (40a) sur les moyens de photodétection (38, 38a, 38b). 2. Dispositif analyseur de spectre optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens optiques d'imagerie (36) comportent - un élément optique de collimation (42) destiné à rendre parallèle le faisceau lumineux divergent dans la direction perpendiculaire à la plaquette d'optique intégrée délivré par la ligne d'émission (40b), - et un élément optique de focalisation (44) pour focaliser le faisceau dudit élément optique de collimation (42) sur les moyens de photodétection (38, 38a, 38b). 3. Dispositif analyseur de spectre optique selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément optique de collimation (42) comporte une ou plusieurs lentilles cylindriques, et/ou un miroir cylindrique, et possède une ligne focale objet s'étendant en alignement avec la ligne d'émission (40b) du réseau de diffraction (34). 4. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le spot formé sur les moyens de photodétection (38, 38a, 38b) suivant la direction perpendiculaire à la plaquette (16) d'optique intégrée est déterminé par le diamètre de mode des guides d'ondes au niveau de la ligne d'émission 40b, et le facteur de grandissement des moyens optiques d'imagerie (36), ledit spot ayant une dimension sensiblement inférieure à la hauteur des éléments photosensibles des moyens de photodétection (38, 38a, 38b). 5. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne de diffraction 40a est rectiligne et confondue avec la ligne d'émission 40b. 6. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la ligne de diffraction 40a est un arc de cercle et produit en partie ou en totalité l'effet de focalisation recherché dans le plan de la plaquette 16 d'optique intégrée pour former l'image du spectre optique diffracté par la ligne de diffraction 40a sur les moyens de photodétection (38, 38a, 38b). 7. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le coupleur d'entrée (10, 10a, 10b) est un guide d'onde plan susceptible de guider la lumière dans la direction perpendiculaire à la plaquette (16) d'optique intégrée, ladite lumière pouvant diverger dans la direction parallèle pour exciter les extrémités d'entrée des guides d'onde du réseau de phase (14), lesdites extrémités étant disposées avec un pas sensiblement constant suivant un arc de cercle et dont le centre (11) est situé au voisinage de l'extrémité opposée du guide d'entrée central. 8. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le coupleur d'entrée (10b) est raccordé en plus à des fibres optiques d'entrée (24a, 24b) additionnelles destinées à injecter des longueurs d'onde de référence pour assurer le calibrage au niveau des moyens de photodétection (38, 38a, 38b). 9. Dispositif analyseur de spectre optique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un dispositif de commutation (35) est associé aux différentes fibres optiques d'entrée (24, 24a, 24b) pour sélectionner les signaux de l'une d'entre elles. 10. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens photodétection (38, 38a, 38b) sont constitués par une barrette de photodétecteurs disposée dans le plan image des moyens d'imagerie (36), et assurant la lecture du spectre optique. 11. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de photodétection (38, 38a, 38b) comportent deux barrettes de photodétecteurs (38a, 38b) agencées de part et d'autre d'un séparateur (46) de faisceau pour couvrir des zones différentes du domaine spectral 12. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens de photodétection (38, 38a, 38b) comportent un élément réalisé en optique intégrée (47), ayant des guides d'onde monomodes ou multimodes, dont les extrémités d'entrée sont disposées avec un pas réduit dans le plan image des moyens d'imagerie (36), et dont les extrémités de sortie possèdent un pas élargi de manière à connecter une nappe de fibres, ou une barrette de photodétecteurs. 13. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 9, çaractérisé en ce que - les moyens de photodétection (38, 38a, 38b) comportent un photodétecteur (48) unique disposé au foyer image de l'élément optique de focalisation (44), - un dispositif de déflexion angulaire (50) est associé aux moyens optiques d'imagerie (36) pour effectuer l'analyse spectrale. 14. Dispositif analyseur de spectre optique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'un organe correcteur de déviation optique est associé aux moyens optiques d'imagerie (36) pour compenser la dépendance à la polarisation et /ou à la température des guides d'onde du réseau de diffraction (34). 15. Dispositif analyseur de spectre optique selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe correcteur de déviation optique est formé par un premier prisme (52) en matériau biréfringent, notamment du quartz, lequel est lequel est associé aux moyens optiques d'imagerie (36) pour compenser la sensibilité du réseau de phase à l'état de polarisation de la lumière. 16. Dispositif analyseur de spectre optique selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe correcteur de déviation optique comporte un deuxième prisme (54) en matériau à coefficient thermo-optique élevé, notamment du silicium, lequel est associé aux moyens optiques d'imagerie (36) pour compenser la sensibilité du réseau de phase à la température.