Brevet FR2835064A1 — publié le 20030725

riau transparent dans un moule. La présente invention concerne un élément optique utilisé essentiellement dans un système de communications optiques, une machine de mesure optique ou analogue. Elle concerne en particulier un élément optique qui comporte un cristal photonique. On sait qu'un cristal photonique, ayant une structure dans laquelle des diélectriques différant par l'indice de réfraction sont disposés périodiquement à des intervalles d'une période pratiquement égale à la longueur d'onde de la lumière, présente les propriétés caractéristiques suivantes: (a) le confinement de la lumière dû à une bande interdite photonique, (b) une très grande dispersion en longueur d'onde due à la structure originale de bandes, et (c) une anomalie de la vitesse de groupe de la lumière qui se propage. On a proposé ou examiné un grand nombre d'éléments optiques mettant en oeuvre ces propriétés. Un cristal photonique peut être classé en cristal photonique unidimensionnel, en cristal photonique bidimensionnel ou en cristal photonique tridimensionnel, suivant le nombre de directions présentant des structures périodiques. Par exemple, le cristal photonique unidimensionnel le plus simple est un filtre formé de manière que deux types de couches minces (par exemple des couches de SiO2 et des couches TiO2) sont empilées en alternance sur un substrat plan à faces parallèles. Un tel filtre a déjà été utilisé en pratique. Cette structure a pour fonction de réfléchir uniquement la lumière introduire dans une plage spécifique de longueurs d'onde car elle présente une bande interdite photonique dans une direction périodique. En outre, comme la plage de longueurs d'onde de la bande interdite photonique pour la lumière oblique d'entrée varie avec la direction de polarisation, le filtre peut être réalisé afin qu'il joue le rôle d'un filtre séparant la lumière polarisée. Une structure formée par application d'une technique photolithographique de manière que des trous d'air soient placés dans des couches minces sur un substrat a été examinée largement comme cristal photonique bidimensionnel. Lorsqu'un défaut linéaire est formé dans l'arrangement des trous d'air, la partie du défaut linéaire peut être sous forme d'un guide d'onde optique. Etant donné qu'un guide d'onde optique stérique peut étre réalisé lorsqu'une bande interdite photonique est obtenue dans toutes les directions dans un cristal photonique tridimensionnel, on peut prévoir qu'un grand nombre d'éléments optiques peuvent étre intégrés dans un cube d'environ 1 mm de côté. Parmi les cristaux photoniques unidimensionnel, bidimen- sionnel et tridimensionnel, le cristal photonique unidimensionnel n'a pas été étudié autant que les cristaux photoniques bidimensionnel et tridimensionnel, car la meilleure utilisation des propriétés du cristal photonique unidimensionnel est presque limitéE au filtre précité, bien que le cristal photonique unidimensionnel présente le grand avantage de pouvoir étre fabriqué facilement. Les propriétés (b) et (c) du cristal photonique unidimensionnel peuvent cependant étre suffisamment utilisées, bien que le cristal photonique unidimensionnel soit moins bon que les cristaux photoniques bidimensionnel et tridimensionnel pour la propriété (a). I1 existe un exemple de dispositif utilisant les propriétés (b) et (c) dans lequel une surface d'extrémité d'un film multicouche, c'est-àdire une surface ayant une structure multicouche exposée, est utilisée comme surface d'entrée ou de sortie de lumière Par exemple, l'analyse théorique des directions des rayons lumineux tomb ant sur une se ction de film multicou ch e incliné e a été décrite dans le doeument "Applied Physics B", Vol. 39, page 231, 1986. On a aussi décrit une technique d'obtention du méme effet de séparation de lumière polarisée que celui d'un matériau biréfringent par utilisation de la propriété (dite "biréfringence de structure") d'un film multicouche dans lequel l'indice de réfraction du film multicouche varie beaucoup en fonction de la lumière polarisée TE/TM, l'objet étant la séparation de la lumière polarisée par la biréfringence de structure ("Optics Letters", Vol. 15, n 9, page 516, 1990). On a aussi indiqué qu'une très grande dispersion (effet de super-prisme) était obtenue parce que la forme de la première bande photonique d'un film multicouche périodique est linéaire à prosimité d'une bande interdite ("International Workshop on Photonic and Electromagnetic Cristal Structures", Technical Digest, F1-3). A la suite d'examens réalisés par l'inventeur, il a apparu que la lumière tombant en direction pratiquement perpendiculaire sur une surface d'extrémité d'un film multicouche se propageait dans une direction apériodique, si bien que la caractéristique du cristal photonique peut étre réalisée. Suivant une simulation et des expériences sur des ondes électromagnétiques, effectuées par l'inventeur, lorsqu ' une onde plane de lumière mono chromatique tomb e en direction pratiquement perpendiculaire sur une surface d'extrémité d'un cristal photonique unidimensionnel (film multicouche périodique), la lumière est séparée en ondes qui correspondent à certaines bandes si bien que les ondes se propagent dans le film multicouche. Lorsque la longueur d' onde de la lumière d' entrée est suffisamment grande par rapport à la période du film multicouche, seule une onde qui correspond à la première bande (appelée dans la suite "lumière de la première bande") se propage. Lorsque la longueur d'onde de la lumière d'entrée diminue, des ondes d'ordre supérieur, par exemple la lumière de la troisième bande et la lumière de la cinquième bande, commencent à se propager successivement. Ainsi, une partie de l'énergie de la lumière d'entrée se propage toujours sous forme de lumière de la première bande indépendamment de la longueur d'onde de la lumière d'entrée. La lumière d'une bande d'ordre élevé, par exemple la lumière de la troisième ou de la cinquième bande, possède les propriétés (b) et (c), alors que la lumière de la première bande n'a pas les propriétés (b) et (c). Ainsi, la lumière de la première bande est de la lumière superflue qui est presque inutile pour un élément optique. Un problème se pose car la lumière de la première bande joue le rôle de lumière parasite qui provoque une réduction du rapport signal-sur-bruit de l'élément, et la lumière de la première bande réduit le rendement d'utilisation de la lumière d'entrce. L'invention est destinée à résoudre ce problème et elle a pour objet la mise à disposition d'un élément optique possédant un dispositif qui ne propage que la lumière d'une bande spécifique d'ordre élevé dans le cristal photonique. Selon l'invention, la lumière incidente, à une surface d'extrémité d'un cristal photonique unidimensionnel, subit une modulation de phase avec la méme période et la méme direction que le cristal photonique, si bien que seule de la lumière d'une bande spécifique d'ordre élevé se propage dans le cristal photonique. En variante, la lumière sortant de la surface d'extrémité du cristal photonique est modulée en phase afin qu'elle puisse étre transformée en une onde plane. Cette action est obtenue par le moyen suivant. Un élément optique selon l'invention comporte une structure multicouche qui comprend une répétition d'une structure périodique sous forme d'au moins une région reproductible de période prédéterminée, une surface d'extrémité de la structure multicouche pratiquement perpendiculaire aux surfaces des couches de la structure multicouche étant utilisée comme surface d'entrée de lumière. L'élément optique ayant la confguration précitée possède en outre une unité de modulation de phase (dispositif de modulation de phase) placée près de la surface d'entrée de lumière ou adDacente à celle-ci, afin qu'une onde modulée en phase de même période que la structure périodique soit créée dans une direction d'empilement de la structure multicouche. De préférence, une surface d'extrémité de la structure multicouche, pratiquement perpendiculaire aux surfaces des couches de la structure et opposée à la surface d'entrée de lumière, est utilisée comme surface de sortie de lumière, et l'élément optique comporte en outre une unité de modulation de phase adUacente à la surface de sortie de lumière ou proche de celle-ci afin qu'elle transforme pratiquement la lumière de sortie de la structure multicouche en une onde plane. La structure périodique peut être considérée comme un cristal photonique unidimensionnel. L'onde modulée en phase est créée de manière que l'onde appartenant à une bande photonique associative unique, sauf la bande de l'ordre le plus bas, se propage essentiellement en direction perpendiculaire à la direction périodique et ne contenant pas la structure périodique. Dans l'élément optique selon l'invention, une onde presque plane provenant de l'extérieur de la structure multicouche est transformée en une onde modulée en phase par l'unité de modulation de phase si bien que l'onde modulée en phase est transmise à la structure multicouche. L'unité de modulation de phase est constituée soit par un réseau en phase ayant la même période que la structure périodique, soit par un système optique destiné à provoquer des inter- férences mutuelles de plusieurs rayons lumineux d'une onde plane à la même fréquence. De préférence, le réseau de phase est intégré à la structure périodique. Le réseau de phase peut être formé par une partie de la structure multicouche séparée par une gorge réalisée à proxImité de la surface d'entrée de lumière ou de la surface de sortie de lumière d'extrémité de la structure multicouche. L'unité de modulation de phase placée du côté de la sortie de lumière peut être réalisée de la manière déjà décrite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un exemple de vue illustrant la propagation de lumière dans un film multicouche périodique; la figure 2 est un graphique représentant une structure de bandes photoniques (lumière polarisée TE) du film multicouche périodique; la figure 3 est un graphique représentant une structure de bandes photoniques (lumière polarisée TM) du film multicouche périodique; la figure 4 est un schéma illustrant la propagation de la lumière dans un film multicouche périodique disposé entre deux types de matériaux homogènes; la figure 5 est un schéma d'un champ électrique dû à la lumière se propageant dans la première bande; la figure 6 est un schéma d'un champ électrique de la lumière se propageant dans la troisième bande; la figure 7 est un schéma représentant la lumière qui se prop age dans un film multicouche périodique dans le cas de l'utilisation d'un réseau de phase; la figure 8 est un schéma représentant la lumière qui se propage dans un film multicouche périodique dans le cas o des réseaux de phase sont placés à la fois au côté d'entrce et au côté de sortie; la figure 9 est un schéma d'un réseau de phase placé du côté d'entrée; la flgure 1O est un schéma illustrant la propagation de lumière dans un film multicouche périodique dans le cas o une onde d'interférence constituée par deux ondes planes est utilisée comme lumière d'entrée; la figure 11 est un schéma représentant la propagation de lumière dans un film multicouche périodique dans le cas o une onde d'interférence constituée par trois ondes planes est utilisée comme lumière d'entrée; la figure 12 est un exemple de réseaux de phase placés à la fois aux côtés d'entrée et de sortie; la figure 13 est une vue représentant le résultat de la simulation de l'exemple de calcul 1; la figure 14 est une vue représentant le résultat de la simulation de l'exemple de calcul comparatif 1 à titre de référence; la figure 15 est une vue représentant le résultat de la simulation de l'exemple de calcul 2; la figure 16 est une vue représentant le résultat de la simulation d'un exemple de calcul 3; la figure 17 est une vue représentant le résultat de la simulation de l'exemple de calcul 4; la figure 18 est vue représentant le résultat de la simulation d'un exemple de calcul comparatif 4 à titre de référence; la figure 19 représente le résultat d'une simulation dans le cas d'ondes planes qui se recoupent; la figure 20 est une vue représentant le résultat de la simulation d'un exemple de calcul 5; la hgure 21 est une vue représentant le résultat de la simulation d'un exemple de calcul 6; la figure 22 est une vue représentant le résultat de la simulation d'un exemple de calcul comparatif 6 à titre de référence; la figure 23 est un schéma en perspective d'un dispositif de démultiplexage/multiplexage dans un exemple d'application de l'invention; et la figure 24 est un schéma en perepective d'un dispositif de compensation de dispersion dans un exemple d'application de l' invention. La figure 1 est une coupe qui représente un film multicouche périodique constituant une structure fondamentale selon l'invention. Un film multicouche périodique 1 est formé à une surface d'un substrat plan à faces parallèles 2 (formé d'un matériau M2). Par exemple, le film multicouche a une structure de période a (= tA + tB) formée afin qu'une substance A d'épaisseur tA (indice de réfraction nA) et une substance B d'épaisseur tB (indice de réfraction nB) soient empilées en alternance. Une surface du film multicouche est add acente à un milieu M (de l'air dans le cas de la figure 1). Lorsqu'un flux lumineux 3 à une longueur d'onde (3)0 dans le vide tombe sur une surface d'extrémité la du film multicouche périodique de la figure 1, on analyse la propagation de la lumière dans le film multicouche. On constate d'après l'analyse que le filrn multicouche périodique joue le rôle d'un cristal photonique tel que la lumière qui se propage donne un effet original dans une condition prédéterminée. La caractéristique de propagation de lumière dans un cristal photonique peut être observée lorsque les bandes photoniques sont calculées et représentées. Par exemple, une méthode de calcul des bandes a été décrite en détail dans le document "Photonic Crystals", Princeton University Press (1995), ou le document "Physical Review B", Vol. 44, n 16, page 8565, 1991. On suppose que le film multicouche périodique représenté sur la figure 1 a une structure périodique qui se prolonge sans fin en direction Y (direction d'empilement) et se disperse sans fin dans les directions X et Z (directions de dispersion des surfaces de couche). Les flgures 2 et 3 représentent une première, une seconde et une troisième bande de lumière polarisée TE (figure 2) et de lumière polarisée TM (figure 3) calculées dans la direction d'axe Z (ou d'axe X) par une méthode à onde plane dans le cas d'une structure multicouche de période a dans laquelle des couches ayant des indices de réfraction nA, nB sont empilées en alternance: nA = 1,44 (tA = 0,5a) nB = 2,18 (tB = 0,5a) L'expression "lumière polarisée TE" désigne la lumière polarisce dans le cas o la direction du champ électrique est la direction d'axe X, alors que l' expression "lumière polarisée TM" désigne la lumière polarisée lorsque la direction du champ magnétique est la direction d'axe X. Sur chacune des figures 2 et 3, l'axe horizontal indique l'amplitude d'un vecteur d' onde kz dans la direction d' axe Z. et l'axe vertical indique la fréquence normalisée: 0a/20c 0 étant la fréquence angulaire de la lumière d'entrée, a la période de la structure, et c la vitesse de la lumière dans le vide. Une fréquence normalisée peut aussi être donnée par a/()0, ()0 étant la longueur d'onde de la lumière d'entrée dans le vide. La fréquence normalisée est appelée dans la suite a/()0. Comme il n'existe aucune périodicité dans la direction d' axe Z. une zone de Brillouin s'étend indéfiniment sans aucune limite suivant l'axe horizontal, sur chacune des figures 2 et 3. Comme l'indique la hgure 2, un vecteur d'onde kA, qui correspond à la première bande est présent dans le cristal photonique lorsque la longueur d'onde de la lumière d'entrée dans le vide est égale à (3)A. En d'autres termes, une onde a la longueur d'onde suivante (appelée dans la suite "lumière de la première bande"): A1 20/kA1 se propage dans le cristal photonique dans la direction d'axe Z. D'autre part, lorsque la longueur d'onde de la lumière d'entrée sous vide est t3)B' il existe des vecteurs d'onde kB1 et kB3 qui correspondent aux première et troisième bandes. la seconde bande est ignorée car elle est "dissociative". Ainsi, la lumière de la première bande à une longueur d'onde kB1 = 20/kB1 et une onde à une longueur d'onde ()B3 = 20/kB3 (appelée dans la suite "lumière de la troisième bande") se propagent dans le cristal photonique dans la direction d'axe Z. Par ailleurs, la théorie des bandes dissociatives a été décrite en détail dans la communication de K. Sakoda, "Optical Properties of Photonic Crystals", Springer-Verlag (2001). Une valeur numérique obtenue par division d'une longueur d'onde ()A' 0)B' etc) dans le vide par une longueur d'onde correspondante (()A1' B1, etc) dans un cristal photonique est définie comme étant un "indice de réfraction efficace" dans le présent mémoire. Comme on peut le comprendre d'après la figure 3, l'indice de réfraction efficace pour la lumière de la première bande est pratiquement inchangé quel que soit le changement de ()0 puisque a/()0 (axe vertical) est pratiquement proportionnel à kz (axe horizontal). L'indice de réfraction efficace pour la lumière de la troisième bande varie cependant beaucoup avec ()0, si bien que l'indice de réfraction efficace peut devenir inférieur à 1, comme l'indiquent clairement les figures 2 et 3. La figure 4 représente la lumière se propageant dans la troisième bande (indice de réfraction efficace n3) dans la direction d'axe Z et les milieux M1 (indice de réfraction nl) et M2 (indice de réfraction n2) adUacents aux surfaces opposées de la structure multicouche périodique dans le cas o la lumière d'entrée à une longueur d'onde ()0 pénètre par une surface d'extrémité de la structure multicouche périodique en direction perpendiculaire. Si l'on suppose maintenant que n3 est supérieur à nl et n2, la lumière se propageant dans la troisième bande peut être confinée à l'intérieur du film multicouche par réflexion totale aux interfaces, si bien que la lumière se propageant dans la troisième bande ne sort pas des côtés des milieux Ml et M2 mais se propage dans le film multicouche. Bien que la lumière de la première bande provoque une dispersion en longueur d'onde avec le même degré que dans un milieu homogène général, la lumière de la troisième bande présente une très grande dispersion en longueur d'onde parce que l'indice de réfraction efficace pour la lumière de la troisième bande varie beaucoup avec la longueur d'onde de la lumière d'entrée comme décrit précédemment. I1 s'agit d'une sorte d'effet appelé "super-prisme". L'effet de super-prisme a été proposé dans l'article "Physical Review B", Vol. 58, n 16, page R10096, 1998. Les bandes du quatrième ordre ou d'ordre supérieur, bien qu'elles ne soient pas représentées sur les figures 2 et 3, présentent une grande dispersion en longueur d'onde. Une bande d'ordre inférieur telle que la seconde ou la troisième bande est cependant utilisée de préférence car le nombre de "noeuds" décrit dans la suite augmente dans les bandes d'ordre élevé. Comme il est cependant impossible d'uti- liser une bande "dissociative" quelconque comme décrit précédemment, la bande préférée est une "seconde bande associative depuis la bande de l'ordre le plus faible". Sur les figures 2 et 3, la troisième bande équivaut à la seconde bande associative. Dans la structure multicouché, la seconde bande peut être équivalente de la seconde bande associative. Etant donné qu'il se produit une "anomalie de la vitesse de groupe dans le cristal photonique " dans la lumière qui se prop age dans la troisième bande, on p eut prévoir qu'une fonction d' augmentation d'un effet non linéaire est obtenue. Comme l'anomalie de la vitesse de groupe se produit peu dans la première bande, il est avantageux à cet égard d'utiliser la troisième bande (voir le document de "the Optical Society of Japan", "27 Winter Meeting Document", page41 à 53, 2001). Comme le film multicouche périodique représenté sur la figure 1 présente une grande différence entre la structure dans la direction d'axe X et la structure dans la direction d'axe Y. l'indice de réfraction efficace a une valeur qui varie avec la direction de polarisation. Ceci est évident d'après le fait que le graphique de la lumière polarisée TE de la figure 2 est différent du graphique de la lumière polarisée TM de la figure 3. Ainsi, la lumière qui se propage dans le film multicouche périodique a une fonction de séparation de lumière polarisée. Par exemple, le film multicouche périodique peut être utilisé de manière que le démultiplexage et la séparation de lumière polarisée en fonction des longueurs d'onde puissent être réalisés simultanément. Ainsi, des fonctions telles que celles qui sont données par la combinaison d'un réscau de diffraction et d'un élément de séparation de lumière polarisée peuvent être obtenues avec un seul élément, si bien qu'un système optique peut être simplifié. Dans le cas d'un cristal photonique unidimensionnel cependant, la différence entre les modes TE et TM dans une bande d'ordre élevé (bande du second ordre ou d'un ordre supérieur) dans une région dans laquelle kz est petit (région proche de l'axe vertical des figures 2 et 3) est très petite, si bien que la caractéristique de polarisation dans cette région peut être pratiquement ignorée. Comme décrit précédemment, l'élément optique utilisant la lumière qui se propage dans la troisième bande est très utile. Comme l'indique clairement les figures 2 et 3, la lumière de la première bande se propage cependant toujours lorsque la lumière de la troisième bande se propage. Comme la lumière qui se propage dans la première bande a peu d'effet de "très grande dispersion en longueur d'onde" ou "d'anomalie de vitesse de groupe" comme décrit précédemment, la lumière de la première bande n'est rien d'autre que des pertes lors de l'utilisation de la lumière qui se propage dans la troisième bande. La lumière de la première bande constitue de la lumière parasite qui provoque une réduction du rapport signal-sur-bruit de l'élément, et la lumière de la première bande provoque une grande réduction du rendement d'utilisation de l'énergie lumineuse incidente. D'après l'examen effectué par l'inventeur, on sait aussi cependant que seule la lumière de la troisième bande peut se propager dans le film multicouche périodique lorsque la lumière d'entrée subit une modulation de phase. Les figures 5 et 6 représentent à titre d'exemple l'intensité du champ électrique dû à la lumière qui se propage dans la première bande et à celle qui se propage dans la troisième bande dans la direction d' axe Z dans un film multicouche périodique (période a) sous forme d'un empilement de substances A et B qui alternent. Sur les figures 5 et 6, les traits pleins représentent des pics du champ électrique, les traits interrompus représentent des creux du champ électrique, et l'épaisseur de chaque trait indique la valeur de l'amplitude. Pour la lumière se propageant dans la première bande comme l'indique la figure 5, l' amplitude du champ électrique dans le milieu A est différente de celle qui est observée dans le milieu B. mais les pics et les creux du champ électrique sont formés dans des plans respectifs p erpendiculaires à l' axe Z. La lumière qui se propage dans la première bande se propage donc sous forme d'une onde presque plane. Dans le cas de la lumière qui se propage dans la troisième bande cependant, comme l'indique la figure 6, des "noeuds" auxquels l'amplitude du champ électrique est nulle sont produits si bien qu'une période est divisée en deux régions. Comme les régions addacentes diffèrent par la phase de l'onde d'une demi-longueur d'onde, les pics et creux apparaissent en alternance. Dans la lumière de propagation due à une bande d'ordre supérieur, le nombre de noeuds dans une période augmente de sorte que le décalage d'une demi-longueur d'onde se produit fréquemment dans une période, bien que ce phénomène ne soit pas représenté. Ainsi, deux sortes de lumière qui se propagent du fait de la présence de la lumière d'entrée à une longueur d'onde (par exemple (),3 sur la figure 2) et lices à la première et à la troisième bande, se recouvrent, si bien qu'un motif complexe du champ électrique, tel qu'indiqué sur la figure 14, est présenté. Par ailleurs, lorsque l'onde plane 7 pénètre dans un réseau de phase 6 formant une unité de modulation de phase destinée à créer une différence d'une demi-longueur d'onde de période a dans la direction Y comme indiqué sur la figure 7, un motif du champ électrique analogue à celui de la lumière qui se propage dans la troisième bande indiquée sur la figure 6 peut étre produit dans un espace 8. I1 devient évident, d'après la simulation des inventeurs, que seule la lumière qui se propage dans la troisième bande peut être créée sans création de lumière qui se propage dans la première bande lorsqu'une surface d'extrémité d'un film multicouche périodique se trouve dans cet espace 8. Le fait que "seule de la lumière qui se propage en appartenant à une bande spécifique d'ordre supérieur peut être obtenue lorsqu'une onde modulée en phase appropriée de période a dans la direction périodique d' un film multicouche de p ério de a p énètre dans le film multicouche" peut être généralisé d'après ce résultat. I1 est aussi évident que, si l'on considère que le trajet optique est inversé, la lumière qui se propage dans la troisième bande peut être mise sous forme d'une onde plane après que la lumière qui se propage dans la troisième bande est sortie d'une surface d'extrémité du film multicouche lorsqu'une unité de modulation de phase convenable est placée du côté de la surface d'extrémité (voir figure 8). On décrit maintenant plus précisément les conditions de l'unité de modulation de phase. L'unité de modulation de phase la plus simple est un réseau de phase ayant la même période que le film multicouche périodique. Par exemple, le réseau de phase peut être disposé comme l'indique la figure 9. Suivant la simulation de l'invention, il est nécessaire d'optimiser la caractéristique de modulation de phase (telle que les valeurs d'épaisseur tc, tD, 1, G. etc. sur la figure 9) d'après la caractéristique du film multicouche périodique, c'est- à- dire le rapport des épaisseurs des couches, les indices de réfraction des couches, etc. (voir les exemples de caleul décrits plus loin). Comme la modulation de phase doit être synchronisée sur la période du film multicouche, il est nécessaire de remplir les conditions suivantes: ( 1) tA + tB tC + tD (2) le centre en direction Y du milieu A coïncide avec le centre en direction Y du milieu C, et (3) le centre en direction Y du milieu B concide avec le centre en direction Y du milieu D. Comme l'espace compris entre le réseau de phaseet le film multicouche périodique a aussi une influence sur la lumière qui se propage, il doit être sélectionné afin qu'il se trouve dans une plage optimale. Si la période a du flm multicouche ne dépasse pas la longueur d'onde ()0 de la lumière dans le vide, la lumière diffractée d'ordre V1 par le réscau de phase ne peut pas se propager lorsque l'espace compris entre le réseau de phase et le film multicouche périodique est sous forme d'une couche d'air. En conséquence, la quantité de lumière réfléchie augmente. Pour que la quantité de lumière réfléchie n'augmente pas, on peut utiliser un remplissage de cet espace par un milieu ayant un indice de réfraction élevé. Plus précisément, il est avantageux de respecter la relation: (3)0/nG nG étant l'indice de réfraction du milieu qui remplit cet espace. Lors de la mise en oeuvre de l'invention en pratique, on peut envisager un procédé dans lequel une gorge est formée à proximité d'une surface d'extrémité du film multicouche périodique de manière qu'une partie du film multicouche puisse être utilisée telle quelle comme réseau de phase. Dans ce cas, l'épaisseur du réseau de phase et la largeur de la gorge doivent être ajustées de manière que seule la lumière de la troisième bande puisse se propager. I1 est bien évident que la gorge peut être réalisée sous forme d'une couche d'air ou peut être remplie d'un milieu homogène. On peut aussi utiliser un procédé mettant en oeuvre les interférences de plusieurs surfaces d'onde pour la création de l'onde modulée en phase. Lorsque deux ondes planes cohérentes se recoupent comme l'indique la figure 10, une onde stationnaire se forme par interférence. La partie de l'onde stationnaire peut donc étre utilisce comme onde modulée en phase. La période dans la direction Y de l'onde modulée en phase peut étre ajustée par l'angle de recoupement des deux ondes planes. Lorsqu'une troisième onde plane est ajoutée aux deux ondes planes comme l'indique la figure 11, l'onde modulée en phase peut étre adustée finement afin qu'elle soit adaptée au film multicouche. Comme il est cependant difficile d'aduster trois ondes planes en réalité, il est évident que l'utilisation d'interférences des deux ondes planes est- facile et simple comme l'indique la figure 10. Ainsi, la structure du film multicouche périodique est de préférence adustée afin que l'onde d'interférence des deux ondes planes puisse correspondre à la condition de propagation dans la troisième bande du film multicouche. La partie de structure périodique de la structure multicouche selon l'invention n'est pas limitée à la configuration des deux types de substances indiquées sur la figure 1. Trois types de substances ou plus peuvent être utilisés. I1 est cependant nécessaire que l'indice de réfrac- tion et l'épaisseur de chaque couche présente une période prédéterminée. La partie de structure périodique est constituée de façon générale par un empilement de m sortes de substances (m étant un nombre entier). On suppose que des substances 1, 2,... m forment une période, que nl, n2,... nm sont les indices de réfraction des substances 1, 2,... m respectivement, et que tl, t2,... tm sont les épaisseurs des substances 1, 2,... m respectivement. L'indice de réfrac- tion moyen nM par période de la structure multicouche par rapport à la longueur d'onde utilisée (9 est défini par l'expression: nM = (tl.n1 + t2. n2 +.. + tm.nm)/a a étant une période représentée par l'expression: a = tl + t2 + À. + tm I1 n'existe aucune bande autre que la première (voir figures 2 et 3) lorsque l'indice de réfraction moyen nM de la partie de structure périodique correspond globalement à la relation: a/)O # 0,5/nM Pour qu'une bande du second ordre ou d'ordre supérieur puisse étre utilisce, il faut donc que la période a de la structure multicouche et que la longueur d'onde utilisée 0)O correspondent à la relation: ()0/2nM X a Si la période a est inférieure à la plage indiquée par la condition, la caractéristique de la structure multicouche devient proche de celle d'un milieu homogène ayant l'indice de réfraction moyen car aucune lumière autre que celle de la première bande ne peut se propager. Les matériaux du film multicouche utilisé selon l'invention ne sont pas particulièrement limités, lorsqu'une transparence dans la plage de longueur d'onde utilisée peut étre assurée. Les matériaux préférés sont la silice, le siliclum, l'oxyde de titane, l'oxyde de tantale, l'oxyde de ntoblum, le fluorure de magnésium, etc. qui sont utilisés en général comme matériaux d'un film multicouche et qui possèdent d'excellentes proprfiétés de durabilité et un faible coût de formation de couche. Ces matériaux peuvent étre utilisés pour la formation facile du film multicouche par un procédé bien connu tel que la pulvérfisation cathodique, le dépÈt sous vide en phase vapeur, le dépôt en phase vapeur assisté par des ions, ou le dépôt chimique en phase vapeur en présence d'un plasma. Comme la dispersion en longueur d'onde on analogue a tendance à augmenter lorsque le rapport des indices de réfraction des matérfiaux du film multicouche augmente, il est avantageux qu'un matérfiau d'indice de réfraction élevé et un matéfiau d'indice de réfraction faible soient utilisés en combinaison dans une application qui nécessite une telle caractéristique. Par exemple, lorsque l' air (indice de réfraction n = 1) et InSb (indice de réfraction n = 4,21) sont utilisés comme matériaux de faible indice de réfraction et d'indice de réfraction élevé respectivement, un rapport d'indices de réfraction qui n'est pas inférieur à 4 peut être obtenu en pratique (voir l'ouvrage 'Micro-Optics Handbook", page 224, 1995, Asakura Shoten). Comme la différence caractéristique due à la direction de polarisation a tendance à diminuer lorsque le rapport d'indices de réfraction des matériaux du film multicouche diminue, une combinaison à faible rapport d'indices de réfraction est aussi utile pour obtenir l'indépendance par rapport à la polarisation. La fonction de modulation est cependant affaiblie, si bien que la fonction prévue peut ne pas être remplie lorsque le rapport d'indices de réfraction est trop faible. Il est donc préférable que le rapport d'indices de réfraction ne soit pas inférieur à 1,2. La gorge formée à proximité d'une surface d'extrémité du film multicouche peut être produite par le procédé général suivant après la stratification du film multicouche: application d'une couche d'un matériau de réserve 6mise sous forme de motifs 6 attaque chimique 6 enlèvement de la couche du matériau de réserve. L'air ou le vide dans la partie de gorge peut être utilisé comme matériau à faible indice de réfraction, ou la partie de gorge peut être remplie par un milieu. Comme matériau constituant le milieu de remplissage, on peut utiliser une résine organique, un matériau vitreux à l'état de sol ou un matériau semi-conducteur fondu. Le matériau vitreux à l'état de sol peut être mis sous forme d'un gel, puis chauffé afin qu'il constitue un verre transparent. Lorsque les matériaux sont convenablement sélectionnés, la fonction selon l'invention peut être obtenue dans une plage de longueurs d'onde allant d'environ 200 nm à environ 20 m, qui est utilisée de façon générale. La structure la plus simple du film multicouche est une structure dans laquelle deux couches d'épaisseurs physiquement égales sont disposées dans une période. L'indice moyen de réfraction et la structure en bande peuvent être adustés par (1) changement du rapport d'épaisseurs des deux couches, (2) utilisation d'au moins trois couches, ou (3) utilisation d'au moins trois sortes de matériaux de couche destinés à être utilisés p our l' augmentation de la caractéristique de dispersion, de la caractéristique de polarisation, du rendement d'utilisation de la lumière incidente, etc. Même dans le cas o l'indice de réfraction de chacune des couches constituant le film multicouche change de façon continue, la caractéristique est presque inchangée lorsque la différence d'indice de réfraction peut être obtenue avec certitude. Le matériau du substrat du film multicouche n'est pas particulièrement limité lorsque l'indice de réfraction du matéria se trouve dans une plage ne présentant pas de fuite de la lumière qui se propage. Des exemples de matériaux utilisés de préférence sont un verre sodocalcique, un verre d'optique, la silice, le silicium et un composé semi- conducteur tel que l' arsénture de gallium. Lorsque les restrictions dues aux caractéristiques de température ou analogues sont faibles, une matière plastique peut être utilisée comme matériau du substrat. Une structure dite à "pont d'air" constituée uniquement par le film mulffcouche sans aucun substrat peut aussi être utilisée. La propagation à l'intérieur du cristal photonique unidimensionnel combiné à un réseau de phase est simulée par la méthode des éléments fnis et on décrit maintenant le résultat de la simulation. Le programme utilisé est le programme "JMAG" établi par The Japan Research Institute Limited. Le modèle de calcul utilisé est indiqué sur la figure 9. Le cristal photonique unidimensionnel a une structure dans laquelle des milieux homogènes A et B sont empilés en alternance à des intervalles d'une période a. Les couches du milieu A ont une épaisseur totale tA.a. Les couches du milieu B ont une épaisseur totale tB.a. Les indices de réfraction des milieux A et B sont nA et nB respectivement. Le réseau de phase est disposé afin qu'il soit séparé par un espace G d'un tronçon vertical du cristal photonique. L'espace compris entre le cristal photonique et le réseau de phase est rempli d'un milieu homogène d'indice de réfracffon nG. La période du réseau de phase constituée par les milieux C et D est la même que celle du cristal photonique. Les couches du milieu C ont une épaisseur totale tC.a. Les couches du milieu D ont une épaisseur totale tD.a. Les indices de réfraction des milieux C et D sont nc et nD respectivement. Le réseau de phase a une longueur L dans la direction d'axe Z. Un espace d'indice de réfraction nz est disposé à gauche du réseau de phase. Une onde plane (onde polarisée linéairement) de longueur d'onde @)O dans le vide pénètre dans le réseau de phase perpendiculairement depuis cet espace. Par ailleurs, le modèle de calcul illustré par la figure 12 est utilisé lorsqu'un faisceau de phase identique à celui de la figure 9 est aussi placé du côté de sortie. Exemple de calcul 1 La structure représentée sur la fgure 9 a été soumise à une simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Dans les exemples qui suivent de calcul et dans les exemples comparatifs, toutes les longueurs sont normalisées par rapport à la période a. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1, 44 Milieu B: épaisseur tB = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1,00 Milieu C: épaisseur tc = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu D: épaisseur tD = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1,00 Longueur du réseau de phase: L = 0,803.a Espace: G = 1,OO.a, nG = 1,00 Milieu spatial: ns = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: ()0 = 0,7072.a, lumière polarisée TE (la direction du champ électrique était la direction de l'axe X) Par ailleurs, le calcul a été exécuté dans une plage finie. L'épaisseur du film multicouche 1 et celle du réseau de phase 6 ont été réglées par une valeur égale à 11 périodes. La largeur de la lumière 7 d'entrée a été réglée à une valeur égale à 8 périodes. A la suite de la simulation, la distribution d'intensité du champ électrique obtenue a été tel qu'indiqué sur la figure 13. Le champ électrique indique la propagation d'une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande) sauf aux parties d'extrémité supérieure et inférieure dans lesquelles la périodicité était désordonnée. Exemple de calcul comparatif 1 A titre de comparaison, une simulation d'onde électro- magnétique a été réalisée dans le cas o le réseau de phase a été retiré de la configuration décrite dans l'exemple de calcul 1. La distribution d'intensité du champ électrique est indiquée sur la figure 14. Il est évident, par comparaison avec la figure 13, que la lumière de la première bande ayant une courte période se propage aussi et recouvre la lumière de la troisième bande. Exemple de calcul 2 Une structure qui s'étend à l'infini dans la direction d'axe Y comme indiqué sur la figure 12 a été soumise à la simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1, 44 Milieu B: épaisseur tB = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1,00 Milieu C: épaisseur tc = 0,50.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu D: épaisseur tD = 0,50.a, indice de réfraction nA = 100 Longueur du réseau de phase: L = 0,803.a Espace: G = 1,132.a, nG = 1,00 Milieu spatial: ns = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: ()0 = 0,7072.a, lumière polarisée TE (la direction du champ électrique était la direction de l'axe X) Le réseau de phase 6, identique à celui du côté d'entrée, a été placé dans l'ordre inverse du côté de sortie du film multicouche. A la suite de la simulation, une distribution d'intensité du champ électrique obtenue était telle que représentée sur la figure 15. Il est évident que le champ électrique dû à la lumière qui se propage dans le film multicouche 1 indique une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande), et que l'onde est transformée à nouveau en une onde plane 15 par le réseau de phase du côté de sortie. Exemple de calcul 3 La structure qui s'étend à l'infini dans la direction d'axe Y comme indiqué sur la figure 12 a été soumise à une simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,60.a, indice de réfraction nA = 3, 48 Milieu B: épaisseur tB = 0,40.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu C: épaisseur tc = 0,50.a, indice de réfraction nA = 3,48 Milieu D: épaisseur tD = 0,60.a, indice de réfraction nA = 1,44 Longueur du réseau de phase: L = 16,44.a Espace: G = 1,00.a, nG = 2,00 Milieu spatial: ns = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: 0)0 = 1,722.a, lumière polarisée TE (la direction du champ électrique était la direction de l'axe X) Le réseau de phase 6 était le méme que le réseau de phase du côté d'entrée et a été placé dans l'ordre inverse du côté de sortie du film multicouche 1. La distribution d'intensité du champ électrique était telle que représentée sur la figure 16. I1 est évident que le champ électrique dû à la lumière qui se propage dans le film multicouche 1 indique une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande) et que l'onde est transformée en une onde plane 15 à nouveau par le réseau de phase du côté de sortie. Exemple de calcul 4 La structure qui s'étend à l'infini dans la direction de l'axe Y comme indiqué sur la figure 9 a été soumise à une simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Dans cet exemple de calcul, le réseau de phase n'était pas disposé et la lumière d'entrée 16 a subi une modulation de phase dans la direction d'axe Y. Ainsi, la lumière est entrée depuis l'espace libre 20 (ns= 1,00) (voir figure 17) alors que la phase de la lumière à l'entrée a été changée comme une onde sinusoïdale de période a dans la direction d'axe Y. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,9.a, indice de réfraction nA = 1, 44 Milieu B: épaisseur tB = 0, l.a, indice de réfraction nA = 1,00 Milieu spatial: ns = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: ()0 = 0,707.a, lumière polarisée TE (la direction du champ électrique était la direction de l'axe X1 La distribution d'intensité du champ électrique est indiquée sur la figure 17. Le champ électrique du à la lumière qui se propage dans le film multicouche 1 indique une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande). Exemple de calcul comparatif 2 La méme lumière d'entrée 16 que dans l'exemple de calcul 4 a été utilisée et le rapport des épaisseurs du film multicouche 1 a été changé de la manière suivante. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,3.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu B: épaisseur tB = 0,7.a, indice de réfraction nA = 1,00 La distribution d'intensité du champ électrique était comme indiqué sur la figure 18. Le champ électrique dû à la lumière qui se propage dans le film multicouche 1 indique qu'une onde de courte période (lumière de la première bande) apparaît dans les couches du milieu A. C eci est le cas lorsque l' adaptation entre la caractéristique du film multicouche 1 et la modulation de phase de la lumière d'entrée 16 n'est pas convenable. Exemple de calcul 5 La structure qui s'étend à l'infini dans la direction d'axe Y comme indiqué sur la figure 12 a été soumise à une simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Dans cet exemple de calcul, aucun réseau de phase n'a été disposé du côté d'entrée ou du côté de sortie, et la lumière d'entrée 7 a été transmise sous forme d'ondes planes provenant de deux directions. Comme l'indique la figure 19, la même onde modulée en phase de direction d'axe Y que la lumière d'entrée 16 de l'exemple de calcul 4 a été formée dans la partie de recoupement des ondes planes 7 dans l'espace libre 18. En conséquence, le film multicouche 1 formé dans les conditions suivantes a été placé dans la partie de recoupement. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,9.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu B: épaisseur tB = 09 l.a, indice de réfraction nA = 1,00 Milieu spatial: nS = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: ()0 = 0,707.a, lumière polarisée TE da direction du champ électrique était la direction de l'axe XJ, ondes planes inclinées se recoupant à V45 Un film multicouche 1 identique à celui de l'exemple de calcul 4 a été utilisé car il a été montré par l'exemple de calcul 4 que l'adaptation entre le film multicouche 1 et la lumière d'entrée 16 modulée en phase comme une onde sinusoïdale était bonne. Une distribution d'intensité du champ électrique était comme indiqué sur la figure 20. Comme la lumière d'entrée 7 est étroite, un désordre des ondes se produit dans les parties d'extrémités supérieure et inférieure du film multicouche 1. La propagation de la lumière dans la partie centrale du film multicouche 1 est cependant réalisée sous forme d'une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande). I1 est évident que la lumière de sortie à droite du filrn multicouche 1 est séparée en deux ondes planes, comme la lumière d'entrée 7. Exemple de calcul 6 La structure qui s'étend à l'infini dans la direction d'axe Y. comme indiqué sur la figure 9, a été soumise à la simulation d'onde électromagnétique dans les conditions suivantes. Dans cet exemple de calcul, le réseau de phase n'a pas été incorporé et la lumière d'entrée 16 a subi une modulation de phase dans la direction d'axe Y. Ainsi, la lumière a été transmise depuis l'espace libre 20 (nS= 1,00) (voir figure 21) alors que la phase de la lumière d'entrée 16 a été modifiée comme une onde sinusoïdale de période a dans la direction d'axe Y. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,9.a, indice de réfraction nA = 3, 48 Milieu B: épaisseur tB = 0,1.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu spatial: ns = 1,00 Longueur d'onde dans le vide: ()0 = 1,722.a, lumière polarisée TE (la direction du champ électrique était la direction de l'axe X) La distribution d'intensité du champ électrique était comme indiqué sur la figure 21. Le champ électrique dû à la lumière qui se propage dans les films multicouches 1 indique une onde nodulaire (lumière se propageant dans la troisième bande). Exemple de calcul comparatif 3 La même lumière d'entrée 16 que l'exemple de calcul 6 a été utilisce et seul le rapport des épaisseurs du film multicouche 1 a été changé de la manière suivante. Période: a Milieu A: épaisseur tA = 0,3.a, indice de réfraction nA = 1,44 Milieu B: épaisseur tB = 0,7.a, indice de réfraction nA = 1,00 La distribution d'intensité du champ électrique est représentée sur la figure 22. Le champ électrique dû à la lumière qui se propage dans le film multicouche 1 indique qu'une onde de courte période (lumière de la première bande) apparaît dans les couches du milieu A. C eci est le cas lorsque l' adaptation de la caractéristique du film multi- couche 1 et de la modulation de phase de la lumière d'entrée 16 n'est pas convenable. Exemple d'application 1: dispositif de démultiplexage/multiplexage La figure 23 est un exemple de dispositif de démultiplexage dans un exemple d'application de l' invention. De la lumière d' entrée 3 contenant un signal optique à plusieurs longueurs d'onde est introduite dans un premier guide d'onde plat lla par l'intermédiaire d'un premier guide d'onde linéaire 12 formé sur un substrat 2. Dans le cas représenté sur la figure 23, une fibre optique ou un organe analogue est raccordée à une extrémité de début du premier guide d'onde linéaire 12 formé sur un substrat 2. Dans le cas de la figure 23, une fibre optique ou analogue est raccordée à une extrémité de début d'un premier guide d'onde linéaire 12. Dans une variante, une fibre optique ou analogue peut être directement raccordée à une surface d'extrémité du premier guide d'onde plat 1 la. Comme le signal optique s'étend dans un plan dans le premier guide d'onde plat lla, il est transformé en un flux lumineux presque parallèle par une partie de lentille convexe 13 disposée dans le premier guide d'onde plat 1 la. Par exemple, la partie de lentille convexe 13 peut être obtenue par remplacement d'une partie du premier guide d'onde plat lla par un matériau d'indice de réfraction accru. Dans une variante, un matériau de plus faible indice de réfraction peut être utilisé pour la formation d'une partie de lentille concave donnant le même effet de condensation de lumière décrit précédemment, ou une lentille de diffraction peut être utilisée. Le signal op tique p énètre obliqu em ent dans un film mu lticou ch e périodique 1 en forme de prisme triangulaire dans la même couche plane que le premier guide d'onde plat 1 la. Une gorge 1O est placée à proximité d'une surface d' extrémité du côté d' entrée du film multicouche périodique 1. Une partie de sortie de la gorge 1O est utilisée comme réseau de phase. Comme le signal optique pénètre dans un corps du film multicouche périodique 1 par l'intermédiaire de la gorge après avoir été soumis à la fonction de modulation du réseau de phase, le signal optique se propage comme lumière de la troisième bande dans le film multicouche 1. Comme la lumière de la troisième bande présente une très grande dispersion en longueur d'onde, le signal optique transmis par le film multicouche 1 en forme de prisme est transmis sous forme d'un flux lumineux presque parallèle séparé en longueurs d'onde. Une gorge 10 analogue à la gorge 1O placée du côté d'entrée est disposée à la surface d'extrémité du côté de sortie du film multicouche 1. En conséquence, la lumière qui se propage dans la 2S troisième bande est transformée en une onde plane si bien que l'onde plane pénètre dans un second guide d'onde plat llb. Une partie 13 de lentille convexe est aussi incorporée au second guide d'onde plat llb. En conséquence, le signal optique converge sur des signaux optiques 14 dépendant des longueurs d'onde si bien que les signaux optiques 14 qui convergent sont transmis par les extrémités des guides d'onde linéaires 12 à des fibres optiques et analogues. Bien que la figure 23 représente un exemple de dispositif de démultiplexage, l'invention peut aussi être appliquée à un dispositif de multiplexage, lorsque les côtés d'entrce et de sortie se remplacent mutuellement. Exemple d'application 2: dispositif de compensation de dispersion La figure 24 est un exemple de dispositif de compensation de dispersion constituant un exemple d' application de l' invention. Un signal optique qui nécessite une compensation de dispersion est introduit par une fbre optique dans un guide d'onde 12 (d'un matériau homogène) formé sur un substrat 2. Le signal optique est transmis à un guide d'onde linéaire 1 d'un film multicouche par le guide d'onde 12. Une gorge 1O est placée à l'extrémité de début du guide d'onde 1 du film multicouche. En conséquence, seule la lumière de la troisième bande se propage dans le guide d'onde du film multicouche 1. Comme la vitesse de groupe Vg de la lumière de la troisième bande varie beaucoup avec la longueur d'onde de la lumière d'entrée comme décrit précédemment, la compensation de dispersion est exécutée lorsque la lumière de la troisième bande se propage dans le guide d'onde 1 à film multicouche sur une distance relativement petite. Le signal optique ayant subi la compensation de dispersion est transformé en une onde plane 15 à nouveau par une gorge 1O placée à l'extrémité finale du guide d'onde 1 à film multicouche. L'onde plane 15 est transmise à une fibre optique ou analogue par un guide d'onde 12 d'un matériau homogène. Dans cet exemple d'application, la compensation de dispersion qui a été réalisée par une fibre optique à compensation de dispersion de longueur égale à quelques kilomètres dans la technique antérieure peut être exécutée par un dispositif de petite dimension ayant une structure de guide d'onde. Exemple d'application 3: élément optique non linéaire Comme décrit précédemment, à l'intérieur de la structure multicouche selon l'invention, un effet optique non linéaire est accru par propagation de lumière ayant une faible vitesse de groupe. En conséquence, un élément optique ayant un effet optique non linéaire bien supérieur à celui de la technique antérieure peut être réalisé par les opérations suivantes: le dopage de la partie de structure périodique par une substance présentant une fonction optique non linéaire et disposée sous forme de particules fines, la disposition d'une couche en film mince contenant une substance ayant une fonction optique non linéaire dans la partie de structure périodique à chaque intervalle d'une période, ou la disposition d'une substance formant elle-même une partie de structure périodique comme substance présentant une fonction optique non linéaire. Avantage de l'invention Comme décrit précédemment, selon l'invention, grâce à l'utilisation du fait que la lumière réfractée par une structure multicouche a une bonne directivité et la direction de la lumière réfractée varie beaucoup avec la longueur d'onde, un dispositif de démultiplexage de résolution élevée ou un dispositif de séparation de lumière polarisée peut être réalisé sans augmentation de la dimension du dispositif. Comme la structure multicouche peut être fabriquée en série de manière relativement peu coûteuse par une technique existante, une réduction du coût de ces éléments optiques peut être assurée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux éléments optiques qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Elément optique, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure multicouche (1) qui contient une répétition d'une structure périodique sous forme d'au moins une région reproductible de période prédéterminée, une surface d'extrémité (la) de la structure multicouche (1) qui est pratiquement perpendiculaire aux surfaces des couches de la structure multicouche (1) des couches étant utilisée comme surface d'entrée de lumière, et en ce que l'élément optique comporte en outre: une unité de modulation de phase adjacente à la surface d'entrée de lumière ou proche de cette surface pour la création d'une onde modulée en phase ayant la même période que la structure périodique dans une direction d'empilement de la structure multicouche (1). 2. Elément optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que: une surface d'extrémité de la structure multicouche ( 1), pratiquement perpendiculaire aux surfaces des couches de la structure multicouche (1) et opposee à la surface (la) d'entree de lumière, est utilisée comme surface de sortie de lumière, et l'élément optique comporte en outre une unité de modulation de phase adjacente à la surface de sortie de lumière ou proche de celle-ci et destinée à transformer notablement la lumière de sortie de la structure multicouche (1) en une onde plane. 3. Elément optique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'onde modulée en phase est créée de manière qu'une onde appartenant à une seule bande photonique associative, sauf la bande d'ordre le plus faible, se propage dans la région de structure périodique considéree comme cristal photonique unidimensionnel, essentiellement en direction perpendiculaire à la direction périodique et ne contenant pas la structure périodique. 4. Elément optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une onde presque plane provenant de l'extérieur de la structure multicouche (1) est transformée en onde modulée en phase par l'unité de modulation de phase afin que l'onde modulee en phase soit introduite dans la structure multicouche (1). 5. Elément optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de modulation de phase est un réseau de phase (6) de même période que la structure périodique. 6. Elément optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de modulation de phase est un système optique destiné à provoquer des interférences de plusieurs rayons lumineux d'ondes planes de même fréquence. 7. Elément optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de modulation de phase est un réseau de phase (6) de même période que la structure périodique. 8. Elément optique selon l'une des revendications 5 et 7, caractérisé en ce que le réseau de phase (6) est intégré à la structure périodique. 9. Elément optique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le réseau de phase (6) fait partie de la structure multicouche (1) en étant séparé par une gorge formée à proximité de l'une des surfaces d'extrémité d'entrée de lumière et d'extrémité de sortie de lumière de la