Brevet FR2800475A1 — publié le 20010504

La présente invention concerne le filtrage du bruit optique survenant dans les dispositifs photoniques planaires. Plus particulièrement, présente invention concerne un procédé pour filtrer le bruit optique survenant dans des dispositifs photoniques planaires, ainsi que des dispositifs photoniques planaires comportant des filtres de bruit optique. Le développement des systèmes optiques employant la méthode de transmission dite WDM (systèmes à multiplexage par repartition dans les longueurs d'ondes) mène à l'emploi d'un nombre croissant de composants complexes tels que des filtres d'aplatissement de gain, des dispositifs à atténuation variable, des multiplexeurs pour ajouter ou extraire des longueurs d'onde (en anglais "add-drop multiplexers"), etc. Typiquement on cherche à intégrer tous ces composants dans un dispositif planaire car ceci permet de mettre en oeuvre dans une seule plaquette plusieurs fonctions optiques. Par ailleurs, on peut facilement ajouter à la plaquette des dispositifs actifs pour ainsi créer un 'lément hybride très compact fournissant plusieurs des fonctions requises dans des réseaux optiques (telles que les fonctions de commutation, atténuation, contiole, multiplexage et démultiplexage par répartition dans les longueurs d'onde, etc). Bien évidemment, si plusieurs éléments sont intégrés dans une seule plaquette, la performance du dispositif entier serait beaucoup amoindrie si le bruit optique généré par l'un des composants interférait avec les autres composants. Dans des dispositifs photoniques classiques il y a plusieurs éléments qui constituent des sources de bruit optique, tels que les combineurs de faisceaux Nxl, les mach-zenders, les multiplexeurs et des commutateurs. La figure 1 montre un dispositif optique 1 comportant une de ces sources de bruit optique, notamment un combineur (de faisceaux) jonction-Y 2, ainsi qu'une prise 3 connectée au guide d'ondes 5 à une position qui est en aval du combineur de faisceaux 2 dans le chemin de propagation de lumière transportée dans le guide d'ondes 5. La prise 3 sert à mesurer le niveau du signal optique qui se propage dans le guide d'ondes 5. Lorsque deux faisceaux de lumière arrivent au combineur 2 avec des phases différentes (par exemple, depuis un mach-zender) le mode asymétrique est excité dans la région de convergence et provoque la sortie d'une partie de la lumière hors du guide d'onde. Ainsi, deux lobes secondaires non-guidés sont créés autour du guide d'onde et divergent dans le revêtement de celui-ci. L'énergie optique présente dans ces lobes secondaires peut arriver sur d'autres composants optiques situés en aval du combineur 2 dans le chemin de propagation de la lumière et provoquer des interférences. Typiquement, le combineur à jonction-Y 2 de la Figure 1 est destiné à servir en tant que commutateur. Dans un tel cas, qui est illustré la Figure 2, les deux faisceaux de lumière qui arrivent au combineur de faisceaux 2 ont une différence de phase de pi (l80 ) et le mode asymétrique est excité a 100% de sorte qu'il n'y a plus de lumière du tout qui se propage dans le guide d'ondes 5. Le niveau du signal mesuré par la prise 3 devrait donc être égal à ou voisin de zéro. Cependant, comme on peut le voir sur la Figure 2, une partie de l'énergie des lobes secondaires non-guidés est détectée par la prise 3. En d'autres termes, du bruit optique généré par le combineur de faisceaux 2 cause une mesure trop élevée du niveau du signal se propageant dans le guide d'ondes 5. Un but de la présente invention est de fournir une méthode permettant d'éliminer ou de réduire le bruit optique survenant dans des dispositifs optiques planaires. Un autre but de la présente invention est de fournir des dispositifs optiques dans lesquels le bruit optique est réduit. Plus spécialement, la présente invention prévoit une méthode de filtrage du bruit optique généré par un composant optique dans un dispositif photonique planaire, caractérisé en ce qu'elle comporte l'étape consistant à disposer de part et d'autre du chemin de la lumière en aval du composant optique, de façon symétrique, des régions de changement d'indice de réfraction adaptées pour empêcher la propagation de la lumière plus en avant en dehors dudit chemin. En outre, la présente invention prévoit un dispositif photonique planaire comportant au moins un composant optique qui constitue une source de bruit optique, caractérisé en ce qu'il comporte, disposées de façon symétrique de part et d'autre du chemin de la lumière en-aval du composant optique, régions de changement d'indice de réfraction adaptées pour empêcher la propagation de la lumière plus en avant en dehors dudit chemin. Normalement, le chemin de propagation de la lumière sera défini par un guide d'ondes connecté à la sortie du composant source de bruit optique. Les régions de changement d'indice de réfraction servent a absorber ou bien à renvoyer vers les côtés la lumière se propageant en-dehors du guide d'ondes principal, afin que celle-ci ne provoque pas d'interférences au niveau d'autres composants optiques se trouvant plus en avant sur le guide d'onde. fait que ces régions soient disposées de façon symétrique de part et d'autre du guide d'ondes principal a pour conséquence qu'elles effectuent un filtrage efficace du bruit optique, c'est-à-dire que la lumière constituant le bruit optique n' pas insérée à nouveau dans le guide d'onde principale. La présente invention s'applique non seulement à la réduction du bruit optique causé par des éléments tels que des combineurs à jonction Y, des mach- zenders, et des commutateurs dans des dispositifs photoniques mais également à la réduction du bruit optique généré par d'autres composants, tels que par exemple des phasars, qui créént des lobes secondaires non-désirés. Selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention, les régions de changement d'indice de réfraction consistent en une tranchée, ou bien une série de tranchées l'une derrière l'autre, gravée(s) dans le dispositif photonique, disposée(s) de façon symétrique de chaque côté du chemin de propagation de la lumière (c'est-à-dire, normalement, de chaque côté du guide d'ondes principal). Les tranchées utilisées dans le premier mode de réalisation préféré de l'invention absorbent la lumière des lobes secondaires non-désirés se propageant en dehors du guide d'ondes principal. De façon alternative, on peut revêtir les parois des tranchées, ou bien remplir les tranchées, avec un matér refléchissant afin de réfléchir la lumière des lobes secondaires. Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention régions de changement d'indice de réfraction consistent en des régions en forme de dents de scie créées dans la couche de coeur du milieu constituant le dispositif photonique. Chacune de ces régions en forme de dent de scie possède une surface plane disposée de façon sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière dans le guide d'ondes principal. Les régions en forme de dents de scie utilisées selon le second mode de réalisation préféré de l'invention renvoient vers les côtés la lumière constituant le bruit optique. Il se peut, donc, que cette lumière puisse provoquer des interférences si d'autres composants optiques sont disposés sur les côtés du guide d'ondes principal. Cependant, selon le second mode de réalisation de l'invention on peut fabriquer les éléments servant au filtrage du bruit au cours d'une des étapes normales de gravure de la couche de coeur (typiquement au cours de la formation du guide d'ondes). Ainsi, le second mode de réalisation de l'invention ne demande pas d'étape supplémentaire dans la fabrication du dispositif photonique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation préférés l'invention, donnés à titre d'exemples, et illustrée avec les dessins en annexe, dans lesquels - la figure 1 est un schéma montrant un dispositif photonique planaire comportant une source de bruit optique; - la figure 2 est un schéma montrant la distribution d'énergie dans le dispositif de la figure 1 lorsque le mode asymétrique est excite à 100%; - la figure 3 est un schéma montrant le dispositif photonique de la figure 1 modifié par l'adjonction de moyens de filtrage selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 est un schéma montrant la distribution d'énergie dans le dispositif de la figure 3 lorsque le mode asymétrique est excité à 100%; - la figure 5 est un schéma montrant la distribution d'énergie dans le dispositif de la figure 3 lorsque le mode symétrique est excité afin de transporter de l'énergie dans le guide d'ondes principal; - la figure 6 est un schéma montrant le dispositif photonique de la figure 1 modifié par l'adjonction de moyens de filtrage selon un deuxieme mode de réalisation de l'invention; - la figure 7 est un schéma montrant l'effet des moyens de filtrage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention sur la lumière des lobes secondaires; - la figure 8 est un schéma montrant la distribution d'énergie dans le dispositif de la figure 6 lorsque le mode asymétrique est excité à 1 , - la figure 9 est un schéma montrant la distribution d'énergie dans le dispositif de la figure 6 lorsque le mode symétrique est excité afin de transporter de l'énergie dans le guide d'ondes principal. Les modes de réalisation préférés de l'inventions seront maintenant décrits en se référant à un dispositif photonique planaire du même genre que celui montré à la Figure 1, c'est-à-dire à un dispositif dans lequel la source de bruit optique est un combineur à jonction-Y. Cependant, il faut comprendre que la présente invention s'applique de façon plus général au filtrage de bruit optique survenant dans des dispositifs comportant des éléments optiques qui créent des lobes secondaires non-désirés (des mach-zenders, des phasars, etc...). Les Figures 3 à 5 montrent le dispositif photonique planaire de la Figure 1 dans lequel des moyens de filtrage selon le premier mode de réalisation de l'invention sont disposés en aval du combineur à jonction-Y 2 source de bruit optique. Comme on peut le voir sur la figure 3, selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de filtrage consistent en deux rangées symétriques de tranchées 10 gravées dans la plaquette. Les tranchées 10 sont sensiblement perpendiculaires à la direction de propagation du faisceau de lumière et disposées de part et d'autre du guide d'onde principal 5. On peut laisser vides les tranchées 10, dans un tel cas elles absorberont une part de l'énergie. De façon alternative, on peut remplir les tranchées 10 avec un matériau réfléchissant ou absorbant (ou bien tapisser les parois des tranchées avec un tel matériau) de sorte qu'elles réfléchiront ou absorberont de l'énergie. La fonction de ces tranchées 10 vis-à-vis de la puissance optique est comparable à celle d'une série d'iris. Lorsque le lobe secondaire arrive sur premier iris (c'est-à-dire la première paire de tranchées 10), la partie périphérique du faisceau est absorbée ou réfléchie mais la partie centrale du faisceau passe. L'énergie de cette partie centrale du faisceau est diffractée de sorte qu'un faisceau divergent est produit. La prochaine tranchée absorbe ou bien réfléchit la partie périphérique de faisceau divergent, laissant passer la partie centrale de celui et ainsi de suite. Il y a, donc, de moins en moins d'énergie du lobe secondaire propagée vers l'avant. L'effet ces rangées de tranchées 10 selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention est illustré sur les figures 4 et 5. Comme on peut le voir sur la figure 4, l'énergie du lobe secondaire non désiré du mode asymétrique est filtrée de sorte qu'il n'y a pas ou guère d'énergie arrivant au niveau de la prise 3. Comme on peut le voir sur la figure 5 (qui montre le mode symétrique), la présence des tranchées 10 cause une atténuation mineure de l'énergie puisque cette dernière est confinée majoritairement dans le guide d'ondes principal. Le deuxième mode de réalisation préféré de l'invention sera maintenant décrit en se référant aux Figures 6 à 9 qui montrent le dispositif photonique planaire de la Figure 1 dans lequel des moyens de filtrage selon le deuxième mode de réalisation de l'invention sont disposés en aval du combineur à jonction 2 source de bruit optique. Comme on peut le voir sur la figure 6, selon le deuxième mode réalisation préféré de l'invention les moyens de filtrage consistent en deux régions 20 d'indice de réfraction relativement élevé, disposées respectivement sur les deux côtés du guide d'ondes principal, chacune de ces régions 20 possédant un bord en forme de dents de scie 25 disposé en face du guide d'ondes principal. Ces régions 20 sont gravées dans la même couche de coeur que le guide d'ondes principal 5. La mise en oeuvre de ce mode de réalisation ne demande donc pas d'étape nouvelle dans la fabrication du dispositif photonique (les régions 20 étant gravées en même temps que le coeur du guide d'ondes). La figure 7 indique comment les dents de scie 25 détournent l'énergie des lobes secondaires non désirés engendrées par le combineur 2. Chaque dent 25 possède une surface 25a qui est disposée sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière des lobes secondaires, et une surface incliné 25b. La lumière des lobes secondaires entre dans la région d'indice de réfraction élevée en passant par la surface 25a d'une dent 25. Lorsque l'énergie arrive à la surface inclinée 25b elle est déviée par reflection interne afin de s'écarter du guide d'ondes principal. Comme on peut le voir sur la figure 8, qui montre la lumière du mode asymétrique, l'énergie des lobes secondaires non désirés est détournée de sorte qu'elle sort de la plaquette au lieu de rester dans la partie centrale. On élimine ainsi des interférences avec d'autres dispositifs optiques (tel la prise se trouvant plus en avant sur le chemin de la lumière transportée par le guide d'ondes. La dernière dent de scie 25 effectue un filtrage plus important de la puissance du lobe secondaire puisque l'énergie est maintenant confinée dans la région d'indice de réfraction élevé 20. Comme dans le premier mode de réalisation, les moyens de filtrage selon ce deuxième mode de réalisation préféré de l'invention ne provoquent qu'une atténuation mineure de l'énergie voulue, c'est-à-dire de l'énergie (du mode symétrique) se propageant dans le guide d'ondes principal 5 ( voir figure 9). Or, la partie évanescente du mode symétrique se propageant dans le guide d'ondes 5 est légèrement perturbée du fait de la présence des régions 20, comme dans le cas d'un coupleur directionnel . Or, à la différence de ce dernier, les régions 20 peuvent se placer à une distance plus importante du guide d'ondes que celle qui serait nécessaire pour une région rectangulaire. Ainsi on peut facilement adapter les paramètres du dispositif afin de minimiser les pertes dans le mode symétrique transmis. Malgré le fait que la description ci-dessus de l'invention s'appuie sur des modes de réalisation particuliers de celle-ci, l'invention ne se borne pas aux caractéristiques précises de ces modes de réalisation. Au contraire, on peut pratiquer de nombreuses modifications et adaptations des modes de réalisation ici décrits, tout en restant dans la portée des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Méthode de filtrage du bruit optique généré par un composant optique (2) dans un dispositif photonique (1) planaire, caractérisé en ce elle comporte l'étape consistant à disposer de part et d'autre du chemin de la lumière en aval du composant optique (2), de façon symétrique, des régions de changement d'indice de réfraction adaptées pour empêcher la propagation de la lumière plus en avant en dehors dudit chemin. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce l'étape de disposition de régions de changement d'indice de réfraction consiste à créer de chaque côté dudit chemin de propagation de la lumière une tranchée (10), ou bien une série de tranchées l'une derrière l'autre, interrompant le milieu optique constituant le dispositif photonique (1). 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce elle comporte l'étape consistant à tapisser les parois ou à remplir les tranchées (10) avec un matériau réflecteur ou absorbant de la lumière. 4. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en que l'étape de disposition de régions de changement d'indice de réfraction consiste à créer des régions (20) possédant des éléments (25) en forme de dents de scie dans la couche de coeur du milieu constituant le dispositif photonique (1), chacun des éléments (25) en forme de dent de scie possédant une surface plane disposée sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière sur ledit chemin. 5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'étape consistant à créer des éléments (25) en forme de dents de scie fait partie d'une étape dans le procédé de fabrication de la couche de coeur du milieu constituant le dispositif photonique. 6. Dispositif photonique planaire (1) comportant au moins un composant optique (2) qui constitue une source de bruit optique, caractérisé en ce que ce qu'il comporte, disposées de façon symétrique de part et d'autre du chemin de la lumière en aval du composant optique (2), des régions de changement d'indice de réfraction adaptées pour empêcher la propagation de la lumière plus en avant dehors dudit chemin. 7. Dispositif photonique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que régions de changement d'indice de réfraction consistent en une tranchée (10), bien une série de tranchées l'une derrière l'autre, interrompant le milieu optique constituant le dispositif photonique (1), disposée de chaque côté dudit chemin propagation de la lumière. 8. Dispositif photonique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les tranchées (10) sont remplies, ou bien les parois de celles-ci sont tapissées, avec matériau réflecteur ou absorbant de la lumière. 9. Dispositif photonique (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que régions de changement d'indice de réfraction consistent en des régions (20) possédant des éléments (25) en forme de dents de scie définies dans la couche de coeur du milieu constituant le dispositif photonique (1), chacun des éléments (25) en forme de dent de scie possédant une surface plane disposée de façon sensiblement perpendiculaire à la direction de propagation de la lumière sur ledit chemin.