Brevet FR2803047A1 — publié le 20010629

COMPOSANT HYBRIDE D'OPTOCOUPLAGE. La présente invention concerne un composant hybride d'optocouplage. On connaît dans l'état de la technique des dispositifs de couplage optique pour le pompage de fibres optiques constitués par un support pour recevoir une fibre optique présentant une encoche, et une diode électroluminescente éclairant cette encoche. Un tel dispositif de couplage est décrit dans le brevet américain US5854865 qui concerne le couplage d'une fibre pour le pompage optique. On connaît également le brevet PCT W09 0519 qui concerne un couplage non axial d'une fibre optique avec une source laser de pompage. Agencement d'accouplement pour le transfert axial de radiation entre une source lumière ayant une émission substantiellement circulaire avec un angle de divergence alpha, et une fibre optique multimode avec un plan de oupe transversale, â travers une ongueur intermédiaire de fibre optique multimode d'alimentation ayant une extrémité avec un plan de coupe transversale accouplée avec la dite source de lumière et une portion fusée avec la dite fibre optique multimode. Un autre brevet européen EP812039 décrit une source de lumière à fibre avec coupleur à fibre multimode Le but de la présente invention est de proposer un composant présentant des améliorations par rapport aux dispositifs de l'art antérieur, pour des app ations d'amplification optique ou de pompage de cavité laser. A ce titre, l'invention concerne dans son acception la plus générale un composant hybride mul lexeur d'optocouplage constitué par une platine métallique apte à recevoir au moins une fibre optique présentant une ou plusieurs encoches pour le couplage optique transverse avec une diode semi-conductrice électroluminescente éclairant ladite encoche pour le pompage de la fibre optique, caractérisé en ce que l'une au moins des fibres optiques est une fibre optique à double gaine et en ce que la diode est une diode semi conductrice multimode formant sur l'encoche une tâche lumineuse dont la section est inférieure à la projection de la section dans un plan perpendiculaire à l'axe optique de la diode. Avantageusement, la platine 'tallique est constitué un support en cuivre apte à recevoir la diode multimode, ledit support en cuivre étant couple thermiquement à un élément à effet Peltier. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux, l'encoche comporte un revêtement réflé ssant afin d'augmenter la réflexion de la lumière de pompe sur l'encoche. Selon une première variante, la diode est fixée sur le support en cuivre avec une soudure basse température. Selon une deuxième variante, la diode est fixée sur le support cuivre par une liaison mécanique sur une feuille d'indium. Selon un mode de réalisation préféré, le composant comporte en outre une combinaison de deux lentilles croisées à 90 pour limiter la divergence de la diode dans les plans parallèle perpendiculaire à la jonction semi-conductrice et assurer la collimation du faisceau lumineux produit par la diode multimode sur l'encoche de la fibre optique. Avantageusement, il comporte en outre une lame de verre ou une lame biréfringente pour le maintien de la fibre double gaine au niveau de l'encoche. Selon une variante, ladite lame est collée sur un support de faible conductivité. Avantageusement, ladite lame est recouvert d'un film métallique sur ses bords, afin de permettre la soudure sur le support de fibre. Selon une application particulière, le composant hybride selon l'invention comporte une fibre double gaine pour le transport signal et la lumière de pompage, pour la réalisation du pompage optique d'une cavité laser. Selon une autre application, le composant hybride selon l'invention comporte une fibre optique monomode pour le transport du ignal et une fibre double gaine pour le transport du signal et la lumière de pompage, pour la réalisation d'une amplification optique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant à un exemple de réalisation non limitatif, se référant aux dessins annexés où - la figure 1 représente une vue éclatee d'un composant d'optocouplage selon l'invention , - la figure 2 représente une vue extérieure d'un composant d'optocouplage selon l'invention , Le module multiplexeur décrit à titre d'exemple non limitatif comprend - une diode semi-conductrice (1) multimode forte puissance - une ou plusieurs fibres double gaine (2) avec une ou plusieurs encoches de couplage - une lentille (3) de couplage - une lame demi-onde (12) - un élément Peltier (4) - un capteur de température (5) - un photodiode (6). Ces composants sont intégrés dans un tier hermétique (10) comportant un brochage électrique (11) et, . - pour les applications d'amplification optique une fibre optique monomode (7) transportant le signal et une fibre double gaine transportant le signal et la pompe ; - pour les applications de pompage de cavité de laser : une fibre double gaine transportant le signal et la pompe. La diode laser (1) est montée sur un support (8) en cuivre permettant une évacuation de la chaleur vers 'élément tier (4) sur lequel il est fixé. La diode (1) peut être soudée avec une soudure basse température ou vissée sur une feuille d'indium. La fibre optique (7) est soudée sur le support de cuivre (8) par une lamelle métallique (9). Le lentille (3) est collée sur un support verre traité antireflet à la longueur d'onde de la pompe. La lame de verre peut être remplacée par une lame demi-onde dont la fonction est d'assurer un support mécanique une orientation de la polarisation de la diode de pompe afin de maximiser le couplage. La colle utilisée est d'indice adéquat pour limiter les réflexions de Fresnel. La fibre double gaine (2) présente une encoche (15) réalisée par usinage mécanique. Un couteau métal ique recouvert d'une pâte diamantée entraînée dans un mouvement de translation perpendiculairement à la fibre. Le contrôle de la profondeur de l'encoche est réalisée par des capteurs de position. La lame de verre (16) ou la lame biréfringente maintenant la fibre double gaine (2) est collée sur un support en métal de faible conductivité thermique. Elle peut selon une autre réalisation être recouverte d'un film métallique sur les bords pour pouvoir la souder au support de fibre. La géométrie de ce support métallique est conçue afin de créer des ponts thermiques pour permettre le soudage sur le bloc de cuivre de la diode. Le support de lentille présente une ouverture au niveau de l'encoche pour pouvoir la visualiser lors de l'opération de couplage de la diode dans la fibre. La lentille est une combinaison de deux lentilles croisées à pour pouvoir limiter la divergence de la diode dans les plans parallèle et perpendiculaire à la jonction semi-conductrice. Elle peut également imager surface émettrice la diode sur l'encoche. Elle est collée ou soudée sur un support métallique de faible conductivité thermique. La géométrie support est conçue afin de créer ponts thermiques afin de permettre le soudage de la diode sur le bloc de cuivre. l'absence de lentille, l'alignement de diode avec la fibre peut être effectué de façon passive, à l'aide d'un microscope binoculaire. Avec une lentille, il est possible d'optimiser le rapport de coupage de la pompe dans la fibre double-gaine, en alignant la lentille et la fibre sur la diode à l'aide d'un détecteur monitorant la pompe couplée dans la fibre, ou le signal généré par la pompe dans le cas d'une fibre double gaine dopée aux ions de terres rares avec des dopants luminescents. Pour cela, on positionne la lentille par rapport à diode en visualisant le champ proche et/ou le champ lointain. Ensuite, la fibre est placée contre la lentille et le repérage de l'encoche se fait en observant la lumière de pompe de la fibre. Quand l'encoche refléchit la lumière de pompe dans la fibre, la lumière de pompe transmise à travers la fibre est fortement atténuée et la fibre double gaine guide partiellement la lumière de pompe. L'optimisation du couplage est effectué par ajustements successifs des positions de la fibre et de la lentille. Une fois l'optimisation achevée, le support de lentille est soudé avec une soudure basse température sur les cavaliers fixés sur le bloc de cuivre de la diode. Il pet également être collé avec de la colle époxy à faible rétreint. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple de mise en #uvre. REVENDICATIONS 1 - Composant hybride d'optocouplage constitué par une platine métallique (7) apte à recevoir au moins une fibre optique présentant une ou plusieurs encoches pour le couplage optique transverse avec une diode semi-conductrice électroluminescente éclairant ladite encoche pour le pompage de la fibre optique, caractérisé en ce que l'une au moins des fibres optiques est une fibre optique à double gaine (2) et en ce que la diode est une diode semi-conductrice multimode formant sur l'encoche une tâche lumineuse dont la section est inférieure la projection de la section dans un plan perpendiculaire à l'axe optique de la diode (1). 2 - Composant hybride d'optocouplage selon la revendication 1 caractérisé en ce que la platine métallique est constitue par un support en cuivre apte à recevoir la diode multimode (1), ledit support en cuivre étant couple thermiquement â un élément à effet Peltier (4). 3 - Composant hybride d'optocouplage selon revendication 2 caractérisé en ce que la diode est fixée sur le support en cuivre avec une soudure basse température. 4 - Composant hybride d'optocouplage selon la revendication 2 caractérisé en ce que la diode (1) est fixée sur le support en cuivre (8) par une liaison mécanique sur une feuille d'indium. 5 - Composant hybride d'optocouplage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une combinaison de deux lentilles (3) croisées à pour limiter la divergence de la diode dans les plans parallèle et perpendiculaire à la jonction semi conductrice et assurer la collimation du faisceau lumineux produit la diode multimode sur l'encoche de fibre optique. - Composant hybride d'optocouplage selon 'une au moins revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une lame de verre (16) ou une lame biréfringente pour le maintien de la fibre double gaine au niveau 1 encoche. 7 - Composant hybride d'optocouplage selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite lame est collée sur un support de faible conductivité. - Composant hybride d'optocouplage selon la revendication 6 caractérisé en ce que ladite lame est recouvert film métallique (9) sur ses bords, afin de permettre soudure sur le support de fibre. 9 - Composant hybride d'optocouplage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une fibre double gaine pour le transport du signal la lumière de pompage, pour la réalisation du pompage optique d'une cavité laser. 10 - Composant hybride d'optocouplage selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une fibre optique monomode pour le transport du signal et une fibre double gaine pour le transport du signal et la lumière de pompage, pour la réalisation d'une amplification optique.