Brevet FR2875608A1 — publié le 20060324

RENVOI À LA DEMANDE CONNEXE Cette demande est connexe à une demande de brevet U.S. No. de série 10/123 656, déposée le 16 avril 2002 et intitulée RESONANT COUPLING OF OPTICAL SIGNALS FOR OUT-OF-PLANE TRANSMISSION. ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION Les dispositifs optiques intégrés à l'échelle nanoscopique arrivent rapidement à une fonctionnalité de génération de traitement de signal précédemment limitée au domaine purement électronique. Ces dispositifs à l'échelle nanoscopique, qui sont habituellement planaires, comprennent normalement un guide d'ondes planaire supporté par un substrat avec le guide d'ondes planaire qui confine la lumière dans le substrat. Cependant, il peut être difficile de coupler efficacement un signal optique hors d'un guide d'ondes planaire dans une direction hors du plan soit pour une transmission dans un espace libre soit, plus habituellement, pour un coulage à une fibre optique. De plus, un signal optique qui est extrait hors d'un substrat planaire dans une direction hors du plan comporte des propriétés de mode qui dépendent de l'architecture particulière du système d'extraction et les propriétés de mode peuvent ne pas être entièrement compatibles avec l'application souhaitée. Des éléments optiques externes en quantité ont été utilisés pour façonner un faisceau extrait pour obtenir une caractéristique d'émission souhaitée. Par exemple, une lentille externe telle qu'une lentille cylindrique ou une lentille bille peut être utilisée pour concentrer un faisceau extrait dans une fibre optique adjacente. Cependant, les limites de taille et d'alignement des éléments optiques en quantité peuvent rendre leur utilisation avec des éléments optiques intégrés problématique. 2875608 2 RÉSUMÉ DE L'INVENTION Un système optique comprend un système de résonance optique formé dans un substrat planaire pour émettre un signal optique de résonance dans une direction hors du plan par rapport au substrat et une structure optique formée sur une surface du système de résonance optique pour modifier une caractéristique d'un signal de résonance émis. Par exemple, la structure optique est une couche diélectrique qui est configurée pour transmettre un déphasage sur une partie du signal de résonance. Du fait que le signal de résonance consiste en un seul mode de résonance avec un diagramme de rayonnement symétrique axialement, un déphasage peut être utilisé pour, par exemple, collimater, distribuer, diriger, et généralement façonner des caractéristiques de sortie du signal de résonance émis. La structure optique peut également être utilisée pour accorder le facteur de quantité (Q) du système de résonance optique. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention peut être mieux comprise en se référent aux dessins suivants. Les composants sur les dessins ne sont pas nécessairement à l'échelle, l'accent étant mis sur la clarté de l'illustration des principes de la présente invention. De plus, sur les dessins, des numéros de référence identiques désignent des parties correspondantes dans l'ensemble des multiples vues. La figure 1 est un schéma de principe illustrant 30 un mode de réalisation d'un système de résonance optique de la présente invention. La figure 2 est un schéma de principe illustrant un mode de réalisation alternatif d'un système de résonance optique de la présente invention. 2875608 3 La figure 3 est un organigramme illustrant un procédé destiné à utiliser le système de résonance optique de la figure 2. La figure 4 est un schéma simplifié d'un mode de 5 réalisation d'un système de résonance optique de la présente invention. La figure 5 est une vue en coupe transversale du système de résonance optique de la figure 2, représentant la quantité de résonance formée dans un substrat optique. La figure 6 est un schéma simplifié illustrant une première fonctionnalité du système de résonance optique de la figure 5. La figure 7 est un schéma simplifié illustrant une 15 fonctionnalité alternative du système de résonance optique de la figure 5. La figure 8 est un schéma simplifié illustrant une fonctionnalité alternative du système de résonance optique de la figure 5. La figure 9 est un organigramme illustrant un procédé destiné à réaliser le système de résonance optique de la figure 5. La figure 10 est un organigramme illustrant un procédé alternatif destiné à réaliser le système de 25 résonance optique de la figure 5. La figure 11 est une illustration représentant le fonctionnement du système de résonance optique de la figure 5. La figure 12 est une vue en coupe transversale du système de résonance optique de la figure 5, sans une plaque supérieure du système de résonance optique. La figure 13A représente une vue de profil en coupe transversale d'une structure optique qui est formée sur une surface d'un système de résonance 2875608 4 optique pour modifier une caractéristique d'un signal de résonance émis. La figure 13B représente une vue en perspective des anneaux concentriques représentés sur la figure 5 13A. La figure 14 représente une vue de profil en coupe transversale d'une moitié d'un système de résonance optique par rapport à un instantané de l'amplitude du champ électrique, E,p, en fonction de la distance, p, loin de l'axe central de la structure à résonance optique. La figure 15 représente une vue de profil en coupe transversale d'une moitié d'un système de résonance optique avec une structure optique formée sur la surface supérieure par rapport à l'instantané de l'amplitude du champ électrique, E,p, en fonction de la distance, p, loin de l'axe central de la structure à résonance optique. La figure 16 représente des graphiques exemplaires de l'intensité de rayonnement normalisée à la surface d'un système de résonance optique par rapport à la distance p, loin de l'axe central de la cavité de résonance La figure 17 représente un organigramme de procédé 25 d'un procédé destiné à rediriger un rayonnement optique. DESCRIPTION DÉTAILLÉE L'invention est décrite en se référant aux dessins annexés. Cependant, l'invention peut comporter des modes de réalisation sous de nombreuses formes différentes et ne devrait pas être interprétée comme étant limitée aux modes de réalisation ici exposés; ces modes de réalisation sont plutôt destinés à faire comprendre la partie de l'invention aux hommes du 2875608 5 métier. Par ailleurs, tous les "exemples" ici donnés sont destinés à être non limitatifs. En se référant maintenant à la figure 1, un signal optique d'entrée 100 est fourni à un système de résonance optique 101. Le système de résonance optique 101 capture l'énergie du système optique d'entrée 100 par le biais de caractéristiques de résonance du système de résonance optique 101. Le système de résonance optique 101 émet ensuite un signal optique de sortie 102. A titre d'exemple, le signal optique de sortie pourrait être émis de façon orthogonale par rapport au signal optique d'entrée 100. Le signal optique d'entrée 100 dans différents modes de réalisation pourrait se déplacer dans un certain nombre de supports différents, y compris un guide d'ondes de fibre optique, un guide d'ondes diélectrique, un espace libre, etc. Le signal optique de sortie 102 qui est émis peut être atténué, mais retient habituellement tout "contenu d'informations" qui peut avoir été encodé sur le signal optique d'entrée 100. Le signal optique de sortie 102 dans un mode de réalisation, parmi d'autres, comporte un diagramme de rayonnement symétrique axialement qui est idéal pour coupler le signal de sortie dans une fibre optique, ou un autre dispositif optique intégré. En se référant maintenant à la figure 2, un schéma de principe d'un mode de réalisation alternatif de la présente invention est représenté. Dans ce mode de réalisation, un signal optique d'entrée 200 se déplace dans une région 201 de substrat, près d'un système de résonance optique 202. Le système de résonance optique 202 capture une partie du signal et génère un signal optique de sortie 204. A titre d'exemple, le signal optique d'entrée se déplace dans une direction qui est sensiblement parallèle aux surfaces supérieure et 2875608 6 inférieure 220 et 221 de la région du substrat et le signal optique de sortie pourrait être émis dans une direction orthogonale par rapport au signal optique d'entrée 200. Le système de résonance optique fonctionne en capturant les champs évanescents 203 associés au signal optique d'entrée 200 dans le système de résonance optique 202. Les champs évanescents sont créés lorsqu'un signal se propage dans un guide d'ondes. Le signal optique d'entrée, en raison de sa nature électromagnétique, développe de façon inhérente un champ évanescent qui entoure le guide d'ondes. Le champ évanescent 203 créé à proximité du système de résonance optique par le signal optique d'entrée 200 résonne avec au moins un mode du système de résonance optique 202, obligeant l'énergie optique à être transférée dans le système de résonance optique 202. Le système de résonance optique 202 émet ensuite de façon préférentielle l'énergie optique dans une direction souhaitée pour produire le signal optique de sortie 204. Le signal optique de sortie 204 créé par le système de résonance optique 202 peut être atténué, mais retient habituellement tout "contenu d'informations" qui peut avoir été encodé sur le signal d'entrée 200. Le signal de sortie 204 dans un mode de réalisation, parmi d'autres, comporte un diagramme de rayonnement symétrique axialement qui est idéal pour coupler le signal optique de sortie dans une fibre optique, ou dans un autre dispositif optique intégré. En se référant maintenant à la figure 3, un mode de réalisation d'un procédé destiné à utiliser le système de résonance optique de la figure 2 est représenté. Au bloc 300, le système de résonance optique reçoit un signal optique. Dans le bloc 301, les caractéristiques de résonance sont utilisées pour 2875608 7 générer un second signal optique. Puis, dans le bloc 302, le second signal est émis. Comme exemple, le système de résonance optique reçoit habituellement un signal optique par le biais d'un guide d'ondes. Ce guide d'ondes peut se terminer dans le système de résonance optique, ou en variante, le guide d'ondes peut continuer à travers le système de résonance optique. Dans l'un ou l'autre cas, les champs évanescents qui s'étendent à l'extérieur du guide d'ondes permettent le couplage du signal optique au système de résonance optique. Un profil de confinement asymétrique du système de résonance optique peut permettre au système de résonance optique d'émettre de façon préférentielle le second signal optique. Le signal optique émis peut ensuite être couplé à un autre dispositif optique intégré ou simplement une fibre optique pour transporter le signal optique émis jusqu'à un autre emplacement. En se référant maintenant à la figure 4, un schéma simplifié d'un mode de réalisation du système de résonance optique est représenté. Le présent mode de réalisation du système de résonance optique, représenté dans l'espace libre, comprend une structure diélectrique 400. La structure diélectrique 400 implique une première structure de plaques parallèles diélectriques 401a à f, et une seconde structure de cylindres concentriques diélectriques 402a à c. La première structure du système de résonance optique chevauche, et est en communication optique avec, la seconde structure du système de résonance optique pour capturer au moins une partie d'un signal optique d'entrée. Les première et seconde structures fonctionnent ensuite pour émettre un signal de sortie. A titre d'exemple, le signal optique de sortie peut 2875608 8 être émis dans une direction orthogonale par rapport au signal optique d'entrée. En se référant maintenant à la figure 5, une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation, parmi d'autres, du système de résonance optique de la présente invention est représentée. Le système de résonance optique 400 comprend une pluralité de plaques 401a à f et une pluralité de cylindres 402a à c qui se coupent les uns les autres pour former une cavité centrale 500 avec les caractéristiques de résonance. Chacune des plaques 401a à f réside dans le plan x-y, et réfléchit partiellement l'énergie optique le long de l'axe z, orthogonal par rapport au plan x-y. Chacun des cylindres 402a à c réfléchit partiellement la lumière dans la direction radiale, parallèle par rapport au plan x-y. Habituellement, les plaques 401a à f et les cylindres 402a à c sont formés à partir du même matériau diélectrique ou de matériau diélectrique similaire. Par exemple, un tel matériau diélectrique qui pourrait être utilisé est du silicium. Un matériau environnant, ou un substrat optique 501 ayant les surfaces 420 et 421 sensiblement parallèles, est habituellement formé à partir d'un matériau diélectrique ayant une constante diélectrique inférieure au matériau qui forme les plaques 401a à f et les cylindres 402a à c. Dans un mode de réalisation exemplaire, une constante diélectrique habituelle pour les plaques et les cylindres pourrait être d'environ 11, et une constante diélectrique habituelle pour les matériaux environnants pourrait être d'environ 2. Cependant, l'homme du métier comprendra que de nombreuses paires différentes de constantes diélectriques peuvent fonctionner pour former le système de résonance optique et l'invention n'est pas seulement limitée aux constantes diélectriques 2875608 9 décrites. Lorsque les plaques 401a à f et les cylindres 402a à c sont combinés comme sur la figure 5, les plaques 401a à f et les cylindres 402a à c fonctionnent pour capturer certaines longueurs d'ondes de lumière. Ces longueurs d'ondes de lumière sont capturées selon les dimensions et les matériaux du système de résonance optique 400, tel que décrit dans la demande de brevet U. S. Numéro de série 10/123 656, déposée le 16 avril 2002 et intitulé RESONANT COUPLING OF OPTICAL SIGNALS FOR OUT-OF-PLANE TRANSMISSION, qui est cédée au cessionnaire de la demande actuelle et incorporée ici à titre de référence. Le système de résonance optique 400, représenté tel que formé dans un substrat optique 501, peut généralement être décrit comme un coupleur hors du plan utilisé pour rediriger un signal optique dans une direction hors du plan, et de façon plus précise, comme un réflecteur de Bragg réparti tridimensionnel. De façon générale, le système de résonance optique 400 capture une lumière par le biais des caractéristiques de résonance du système. Les caractéristiques du système de résonance optique sont définies selon les dimensions du système et les propriétés de réfraction des matériaux diélectriques constituant le système. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, le système de résonance optique 400 a un diagramme de rayonnement symétrique, faisant rayonner l'énergie optique capturée sensiblement dans toutes les directions. Ce diagramme de rayonnement peut être modifié en modifiant la structure du système de résonance optique 400. Cette modification de la structure à résonance optique peut être obtenue en modifiant la fabrication du système de résonance optique 400 ou en modifiant le système de résonance optique 400 après fabrication. 2875608 10 Un industriel peut modifier le diagramme de rayonnement du système de résonance optique 400 en formant une structure asymétrique qui fait rayonner, de façon préférentielle, une énergie optique par le biais de l'asymétrie du système de résonance optique 400. Une telle structure asymétrique pourrait être réalisée en construisant le système de résonance optique 400 avec une structure asymétrique. En d'autres termes, au cours de la fabrication du système de résonance optique 400, au moins l'un ou l'une parmi les plaques 401a à f ou les cylindres 402a à c, ou une partie de ceux-ci, pourrait être omis(e) pour obliger le système de résonance optique 400 à rayonner, de façon préférentielle. Un homme ordinaire du métier comprendra qu'une telle structure asymétrique pourrait également être réalisée en retirant une plaque 401 ou un cylindre 402, ou une partie d'une plaque 401 ou d'un cylindre 402, du système de résonance optique 400 après fabrication. Le système de résonance optique 400 de l'invention peut également être utilisé en tant que coupleur hors du plan tel qu'en structurant le système de résonance optique comme une structure de résonance symétrique axialement et en intégrant le système de résonance optique 400 dans un dispositif optique intégré, tel qu'illustré sur la figure 5. Le fait d'entraîner le système de résonance optique 400 formé dans un substrat optique à émettre à rayonnement hors de la surface du substrat, dans un mode de réalisation, est obtenu en utilisant moins de paires de plaques par rapport au nombre de cylindres dans le système de résonance optique 400. Le système de résonance optique a un facteur Q relativement élevé, et se coupe à une pluralité de champs évanescents qui s'étendent à l'extérieur du noyau d'un guide d'ondes planaire 2875608 11 proximal. Le système de résonance optique 400 est en outre structuré pour émettre un rayonnement optique dans une direction orthogonale par rapport au guide d'ondes planaire proximal. Le couplage de résonance entre le guide d'ondes planaire proximal et la cavité centrale peut être adapté par une conception appropriée et un placement relatif des deux composants, tel que cela est décrit dans la demande de brevet citée ci-dessus. Le nombre de périodes des réflecteurs (les plaques 401a à f et les cylindres 402a à c) du système de résonance optique, dans toutes les dimensions, est choisi pour obtenir un couplage adéquat entre le système de résonance optique 400 et le guide d'ondes planaire proximal. Le nombre de périodes de réflecteurs du système de résonance optique peut en outre être choisi pour obliger le rayonnement hors du plan à être le mécanisme de perte d'énergie dominant pour le système de résonance optique 400. Le fait d'utiliser une structure dans laquelle les caractéristiques de confinement sont asymétriques pour extraire une énergie d'un guide d'ondes planaire présente l'avantage d'émettre un signal hors du plan à partir d'un seul mode de résonance, avec un diagramme de rayonnement symétrique axialement qui réfléchit la symétrie radiale du mode de résonance. En se référant maintenant à la figure 6, un schéma simplifié illustrant une première fonctionnalité du système de résonance optique de la figure 5 est représenté. Un procédé physique utile à la compréhension du fonctionnement de base du système de résonance optique 400 est le mécanisme par lequel un signal optique d'entrée 600 est couplé dans le système de résonance optique 400 d'un guide d'ondes 601 à proximité dans un substrat optique 602. Les géométries habituelles sont représentées sur les figures 6 et 7, 2875608 12 où les modes de guide d'ondes peuvent être soit des ondes progressives soit des ondes stationnaires. La figure 6 illustre un mode de réalisation dans lequel le signal optique d'entrée 600 est couplé dans le système de résonance optique 400 par le biais de champs évanescents qui entourent le guide d'ondes 601. Ces champs évanescents excitent les modes de la cavité de résonance du système de résonance optique 400 et transfèrent une énergie optique à l'intérieur du système de résonance optique 400 à partir du guide d'ondes 601. Le système de résonance optique 400 fait ensuite rayonner l'énergie optique depuis la surface du substrat pour former un second signal. La figure 7 illustre un mode de réalisation moyennant quoi le signal optique d'entrée 600 forme une onde stationnaire qui couple l'énergie au système de résonance optique 400 par l'intermédiaire des champs évanescents qui entourent le guide d'ondes 700 dans le substrat 701. Le système de résonance optique 400, par le biais des propriétés de résonance du système, capture l'énergie optique du signal optique d'entrée 600 et utilise l'énergie optique pour créer un signal optique de sortie. Le système de résonance optique 400 émet ensuite le second signal optique par le biais de la surface du substrat. Il est supposé, pour chacune de ces géométries, que les modes de guide d'ondes peuvent être normalisés de façon spatiale, et ont la plus grande partie de leur énergie confinée dans le coeur des guides d'ondes 601 et 700, avec des champs évanescents à l'extérieur du coeur qui peuvent être calculés. En se référant maintenant à la figure 8, en raison du principe de réciprocité applicable à la nature passive du système de résonance optique 400, le système peut également être utilisé pour coupler l'énergie dans un guide d'ondes d'un dispositif optique intégré à 2875608 13 partir de sources optiques au-dessus de la surface du substrat. Ici, un signal optique d'entrée 800 est dirigé dans le système de résonance optique 400. Le système de résonance optique 400 capture ensuite l'énergie provenant du signal optique d'entrée et génère un signal optique de sortie 801 et dirige le signal optique de sortie 801 dans le guide d'ondes 802 formé dans le substrat 803. Le système de résonance optique dans ce mode de réalisation pourrait avoir une caractéristique de confinement asymétrique qui rayonne sensiblement dans le guide d'ondes 802. Comme l'homme du métier le comprendra, ceci peut être réalisé en formant le système de résonance optique 400 avec une structure asymétrique dans la direction radiale. En se référant à la figure 9, un organigramme illustrant un procédé destiné à réaliser le système de résonance optique de la figure 5 est représenté. La première étape 900 consiste à fournir un substrat. Après que le substrat a été fourni, l'étape suivante 901 consiste à former une cavité de résonance. L'étape 901 a été condensée dans ce procédé, mais comprend habituellement une série d'étapes d'emplissage et de remplissage marquées par des étapes intermédiaires de photolithographie, tel que cela est connu des hommes du métier. Afin de fabriquer le système de résonance optique 400, l'utilisateur peut également fabriquer un guide d'ondes au cours de l'étape 901 du présent procédé pour réaliser le système de résonance optique 400. Ces étapes d'attaque chimique et de remplissage pourraient comprendre habituellement une étape consistant à utiliser une approche couche par couche pour fabriquer le système de résonance optique. Comme première étape de l'approche couche par couche mentionnée ci-dessus, un industriel pourrait attaquer 2875608 14 chimiquement au moins un anneau dans un substrat optique formé à partir d'un premier matériau, tel que de l'oxyde de silicium. Ensuite, l'industriel pourrait emplir le ou les anneau(x) et déposer une plaque avec un second matériau, tel que du silicium. Puis, l'industriel pourrait déposer le premier matériau sur la plaque, et répéter ce procédé jusqu'à ce qu'un certain nombre souhaité de cylindres et de plaques aient été fabriqués. En variante, l'industriel pourrait tout d'abord déposer une couche du second matériau sur le substrat. L'industriel pourrait ensuite attaquer chimiquement la seconde couche de matériau pour former au moins un anneau sur le substrat. Ensuite, l'industriel pourrait déposer une couche du premier matériau de substrat pour remplir les espaces dans la couche de l'anneau. L'industriel pourrait ensuite déposer une couche formant plaque du second matériau, attaquer chimiquement la plaque, et remplir les espaces dans la couche formant plaque. Puis, l'industriel pourrait répéter chacune de ces étapes jusqu'à ce qu'un certain nombre souhaité de cylindres et de plaques aient été formés. Ces procédés de fabrication sont seulement des exemples de procédés de fabrication qui peuvent être utilisés, cependant, l'homme du métier comprendra qu'il existe de nombreux procédés différents pour fabriquer une structure donnée. L'homme du métier comprendra en outre que le nombre de plaques et de cylindres définit une force de confinement du système de résonance optique. La force de confinement définit l'aptitude du système de résonance optique 400 à garder un signal de résonance contenu à l'intérieur du système de résonance optique après avoir capturé le signal de résonance. Cette force de confinement peut être augmentée ou diminuée selon le 2875608 15 nombre de plaques ou de cylindres qui sont compris dans le système de résonance optique. Ainsi, le nombre de plaques ou de cylindres peut être ajusté pour compenser des considérations de conception spécifiques de chaque application. Par ailleurs, l'homme du métier comprendra que l'industriel peut attaquer chimiquement un système de résonance optique 400 achevé afin d'ajuster la puissance optique qui rayonne depuis la cavité de résonance. En se référant maintenant à la figure 10, un organigramme illustrant un procédé alternatif destiné à réaliser le système de résonance optique de la figure 5 est représenté. La première étape est la même que le mode de réalisation antérieur, représenté sur la figure 9. Cependant, la deuxième étape 1000 est différente. L'étape 1000 permet à l'utilisateur de former un système de résonance optique ayant une structure asymétrique. Au lieu de former une structure complètement symétrique, au moins une partie d'une des plaques extérieures ou plus, ou d'un des cylindres ou plus sont omises au cours de la fabrication. Ainsi, un système de résonance optique asymétrique est formé, lequel système rayonnera, de façon préférentielle, vers la partie asymétrique dans la structure. En se référant maintenant à la figure 11, une illustration montrant le fonctionnement du système de résonance optique de la figure 5 est représenté. La première structure 1100, comprend une pluralité de plaques parallèles 401a à f. Ces plaques 401a à f se trouvent dans le plan x-y, et réfléchissent partiellement l'énergie optique dans la direction de l'axe z, orthogonal par rapport au plan x-y. Ainsi, la première structure peut être appelée réflecteur unidimensionnel. La seconde structure 1101, comprend une pluralité de cylindres concentriques 402a à c. Les 2875608 16 cylindres 402a à c réfléchissent partiellement un rayonnement optique de façon radiale à partir des cylindres 402a à c. Ainsi, la seconde structure peut être appelée réflecteur bidimensionnel (2-D). Les première et seconde structures 1100, 1101 peuvent fonctionner ensemble sans perturber le comportement cohérent de l'autre. Ceci est mieux observé lorsqu'une équation d'onde qui décrit le champ électrique azimutal pour un mode électrique transversal (TE) de la structure combinée est écrite sous la forme: V2E(p,z)+kosl(p,z)E(p,z)=0 (1) où ko est le vecteur k d'espace libre pour la fréquence spécifique, p est une distance radiale (dans le plan x- y), z est une distance le long d'un axe orthogonal par rapport à. l'axe radial, E(p(p,z) est un champ électrique dans des coordonnées polaires, et sl(p,z) est la constante diélectrique relative du matériau des première et seconde structures 1100, 1101 qui sont supposées être identiques. La constante diélectrique relative, sl(p,z), est donnée par l'équation: (p, z) =1+ (El' -1) (fi (p) +f2 (z) -fi (p) f2 (z (2) où f = f 1 cylindre interne 1 (p) 10 cylindre externe 3) f2 ( Z) _ {l plaque Interne Oplaque externe et sl, est la valeur constante de la constantediélectrique des première et seconde structures 1100, 1101. Il faut remarquer que l'équation (1) serait complètement séparable sauf pour ce qui est du dernier terme de l'équation (2) qui décrit la constante diélectrique des première et seconde structures combinées. Ces termes, proportionnels à fl (p) f2 (z) , est nécessaire si bien que la valeur de la constante 2875608 17 diélectrique n'est pas comptée en double dans les régions d'intersection des plaques des cylindres 401a à f, 402a à c. Si l'équation (1) n'est pas séparable entre les dimensions p et z, alors l'ensemble des plaques 401a à f comprenant les réflecteurs unidimensionnels et l'ensemble des cylindres 402a à c comprenant les réflecteurs bidimensionnels n'agissent pas indépendamment. Ainsi, les réflecteurs unidimensionnels et bidimensionnels ne pourraient pas être simplement combinés pour créer une structure de confinement tridimensionnelle. Pour un choix de mode approprié, la séparabilité pourrait être rétablie à un niveau de précision extrêmement élevé. Ce choix de mode est le mode de résonance 1E%, qui a des caractères nuls de champ électrique au niveau des surfaces internes de l'ensemble des plaques et des cylindres 401a à f, 402a à c, lorsque l'on suit les règles de conception cohérentes pour le système de résonance optique 400. La séparabilité est rétablie lorsque les valeurs du champ électrique rencontrent un "double caractère nul" (des dimensions p et z) au niveau des régions d'intersection non séparables entre les plaques et les cylindres 401a à f, 402a à c du système de résonance optique 400. Ainsi, le terme non séparable peut être supprimé de l'équation. L'erreur numérique associée à cette approximation peut se révéler être extrêmement faible en utilisant des techniques de perturbation. Cependant, les équations ci-dessus sont calculées pour un système de résonance optique dans un espace libre, tel que sur la figure 4. Pour calculer les modes de résonance pertinents du système de résonance optique 400 de la figure 5, nous nous limitons au mode 2E0, et l'équation de champ magnétique B, peut être dérivée à partir des équations de Maxwell. Une description 2875608 18 complète de cette dérivation se trouve dans la demande de brevet citée ci-dessus. En se référant à nouveau aux figures 4 et 5, les structures du système de résonance optique 400 peuvent être utilisées dans toute application quelconque où on souhaite extraire une énergie optique à partir d'une surface de substrat. Une énergie optique peut être couplée à partir de quasiment tout dispositif optique intégré quelconque au système de résonance optique 400 par le biais des champs évanescents, et dirigée finalement hors de la surface du substrat sous la forme d'une énergie optique. Ces structures optiques intégrées peuvent aller des guides d'ondes aux structures de résonance, et le couplage au système de résonance optique peut être précisément réglable de façon calculable. L'énergie optique qui rayonne hors de la surface du substrat peut être dirigée vers d'autres dispositifs ou détecteurs par l'intermédiaire d'une transmission dans un espace libre, ou accumulée efficacement par une fibre optique. L'énergie optique rayonnée est idéalement appropriée au couplage dans une fibre optique, étant donné que le faisceau de sortie a une symétrie circulaire et un diamètre de faisceau de l'ordre de la longueur d'ondes de sortie. De plus, de multiples systèmes de résonance optique 400 peuvent être fabriqués sur un seul dispositif optique intégré. En raison de la nature spécifique de la longueur d'ondes de ces systèmes de résonance optique 400, il est possible d'avoir l'ensemble des coupleurs qui fonctionnent sur la même longueur d'ondes, ou une série de longueur d'ondes. Dans l'ensemble de ces applications, les étapes de fabrication impliquées dans la production d'un système de résonance optique 400 sont compatibles avec les procédures de développement standard de dispositifs optiques intégrés habituels. 2875608 19 Les structures à deux matériaux peuvent être développées grâce à un procédé d'attaque chimique et de remplissage sélectif au cours de la fabrication du dispositif optique intégré associé. Les règles de conception détaillées du système de résonance optique sont décrites dans la demande de brevet citée ci-dessus. Un exemple d'un système de résonance optique comprend trois cylindres et six plaques, les plaques et les cylindres étant en silicium (K = 11,56), tandis qu'un substrat optique est en dioxyde de silicium (K = 2,25). Pour capturer un signal optique ayant une longueur d'ondes de 1, 55 pm, le premier cylindre 402a aurait un rayon interne de 1,140 pm, et un rayon externe de 1,265 pm. Le deuxième cylindre 402b aurait un rayon interne de 1,737 pm et un rayon externe de 1,860 pm. Enfin, le troisième cylindre aurait un rayon interne de 2,329 pm et un rayon externe de 2,452 pm. Chacune des plaques aurait une épaisseur de 0,1175 pm, avec un espacement de 0,310 pm entre chacune des plaques, à l'exception des plaques qui bordent la cavité centrale. Les plaques 401c, 401d qui bordent la cavité centrale auraient un espacement de 0,620 pm entre elles. Ainsi, la cavité optique de résonance, dans un mode de réalisation, parmi d'autres, pourrait avoir une hauteur de 0,620 pm et un rayon de 1, 140 pm, afin de capturer un signal optique avec une longueur d'ondes de 1, 55 pm. En se référant maintenant à la figure 12, une cavité de résonance optique asymétrique est représentée. Afin de permettre au système de résonance optique 400 de faire rayonner de façon préférentielle une lumière hors du plan 1220 de la surface de substrat, le système de résonance optique est formé de façon asymétrique en formant le système de résonance optique sans un nombre pair de plaques 401a à e. De 2875608 20 cette façon, le mécanisme de rayonnement dominant pour le système de résonance optique asymétrique 1201 n'est plus dans la direction radiale dans le substrat 501, mais se trouve hors du plan par rapport aux surfaces 1220 et 1221 du substrat, tel qu'indiqué par le rayonnement 1202 sur la figure 12. Le calcul du rayonnement optique du système de résonance optique asymétrique 1201 est difficile pour un certain nombre de raisons. Le retrait de la condition de limite de confinement au niveau de la surface supérieure exclut une solution analytique pour un mode de résonance rayonnant. De même, les modes de résonance du rayonnement ne peuvent pas être normalisés ce qui rend une procédure d'adaptation du mode approximatif impossible à réaliser. En conséquence, le meilleur moyen de calculer approximativement les propriétés de rayonnement de la structure de la figure 12 est perturbant. Comme exemple habituel, une structure comprenant dix régions de cylindres et trois régions de paires de plaques, avec des constantes diélectriques de 11,56 et de 2,25 respectivement pour le système de résonance optique 1201 et les régions d'arrière-plan 501, est spécifié en utilisant les règles de conception. Pour le système de résonance optique complet 400, sans aucune structure asymétrique pour améliorer le rayonnement hors du plan, le facteur Q calculé du résonateur est 1,0 x 108, lorsqu'aucune perte de matériau n'est prise en compte. Le facteur Q calculé est uniquement dû aux pertes de rayonnement dans la direction radiale dans le substrat 501. Un facteur Q mesuré serait bien sûr bien inférieur en raison des pertes de matériau. Si le système de résonance optique 400 est construit de façon asymétrique sans la région de plaque supérieure fortement diélectrique, le rayonnement hors du substrat 2875608 21 est calculé pour générer un facteur Q de 2 x 106. En d'autres termes, pour le mode de résonance du système de résonance optique asymétrique 1201, approximative-ment 50 fois plus d'énergie est susceptible de s'échapper par le biais de la surface supérieure du système de résonance optique asymétrique 1201 que de se répandre dans le substrat 501. Si le système de résonance optique 1201 est construit de façon asymétrique sans les deux régions de plaque supérieure fortement diélectriques, le rayonnement hors du substrat est calculé pour générer un facteur Q de 5,7 x 104. Pour cette configuration, il est observé que le système de résonance optique asymétrique 1201 rayonne très fortement hors du substrat, avec approximativement 2000 fois plus d'énergie qui rayonne hors du substrat que dans le substrat. A partir de l'exemple, il est clair que le couplage des modes de résonance du système de résonance optique asymétrique aux champs de rayonnement hors du substrat peut être ajusté sur une très large plage. En somme, un coupleur hors du plan efficace a été réalisé en utilisant un système de résonance optique avec une cavité de résonance qui peut être formée dans un dispositif optique intégré. Le système de résonance optique peut transférer une énergie optique provenant d'un composant proximal du dispositif optique intégré, tel qu'un guide d'ondes, et la diriger hors du système de résonance optique avec un rendement de couplage calculable. De plus, la sortie du système de résonance optique a l'avantage d'être symétrique axialement, avec un diamètre de faisceau de l'ordre de la longueur d'ondes du rayonnement. Dans certaines applications, il est souhaitable de modifier au moins une caractéristique du signal de résonance qui est émis depuis le système de résonance 2875608 22 optique. Dans un mode de réalisation selon l'invention, une structure optique est formée sur une surface du système de résonance optique pour modifier une caractéristique du signal de résonance émis. Par exemple, la structure optique est configurée pour transmettre un déphasage sur une partie du signal de résonance. Du fait que le signal de résonance consiste en un seul mode de résonance avec un diagramme de rayonnement symétrique axialement, le déphasage peut être utilisé, par exemple, pour collimater, distribuer, diriger, et généralement façonner les caractéristiques de sortie du signal de résonance émis. La structure optique peut également être utilisée pour accorder le facteur Q du système de résonance optique. La figure 13A représente une vue de profil en coupe transversale d'une structure optique 1302 qui est formée sur une surface 1304 d'un système de résonance optique 1310 pour modifier une caractéristique d'émission d'un signal de résonance émis. Dans l'exemple de la figure 13A, la structure optique 1302 consiste en des anneaux concentriques 1312a et 1312b de matériau diélectrique qui sont développés sur la surface supérieure du système de résonance optique, où le système de résonance optique 1310 est formé dans un substrat 1314. La figure 13B représente une vue en perspective des anneaux concentriques 1312a et 1312b représentés sur la figure 13A. Les anneaux concentriques 1312a et 1312b sont dimensionnés et situés pour transmettre de façon sélective un déphasage sur une partie du signal de résonance émis. Dans un mode de réalisation, la structure optique 1302 est formée de dioxyde de silicium en utilisant les mêmes techniques de fabrication lithographiques qui sont utilisées pour former le système de résonance optique 1310. 2875608 23 Des considérations de conception de la structure optique sont ici décrites en se référant aux figures 14 à 16. La partie supérieure de la figure 14 représente une vue de profil en coupe transversale d'une moitié d'un système de résonance optique 1310 tel que décrit ci-dessus en se référant aux figures 1 à 12. Pour les besoins de la description, le système de résonance optique 1310 est représenté sans la structure optique 1302 tel que décrit en se référant aux figures 13A et 13B. Le système de résonance optique 1310 représenté sur la figure 14 est conçu pour faire résonner un signal optique d'entrée 1316 à 1,55 pm et est formé dans un substrat 1314 d'oxyde de silicium, avec l'oxyde de silicium qui a une constante diélectrique de 2,25. Les première et seconde structures 410a à e et 402a à c du système de résonance optique sont formées de silicium pur, avec le silicium pur qui a une constante diélectrique de 11,56. Dans le mode de réalisation exemplaire de la figure 14, les plaques circulaires qui composent la première structure 401a à e du système de résonance optique 1310 ont un diamètre d'approximativement 3 Inn, une épaisseur d'approximativement 0,1175 pm, et un espacement entre les plaques circulaires dans la direction y d'approximativement 0,620}un pour les deux plaques internes et 0,310}un pour les plaques supplémentaires. Les cylindres concentriques qui composent la seconde structure 402a à c du système de résonance optique 1310 ont des diamètres interne et externe d'approximative- ment 1,140/1,265, 1,737/1,860, et 2,329/2,452 pm, respectivement. L'espacement des cylindres concentriques définit des régions annulaires de dioxyde de silicium entre les cylindres concentriques adjacents. Tel que décrit ci-dessus, un signal de résonance 1320 est émis à partir du système de résonance optique dans 2875608 24 une direction hors du plan en réponse au signal optique d'entrée 1310 (par exemple, un signal optique à 1,55 pin). Une composante du champ électrique, Ew, à la surface 1304 du système de résonance optique a une amplitude dont la phase oscille avec le temps et diminue de façon exponentielle en fonction de la distance p, loin de l'axe central 1324 de la cavité centrale 1322. Un instantané de l'amplitude du champ électrique, Ew, en fonction de la distance p, loin de l'axe central 1324 de la cavité centrale 1322 est illustré dans la partie inférieure de la figure 14 par rapport à la structure de résonance optique 1310. Pour le mode de champ de résonance, les oscillations du champ électrique ont leurs zéros au niveau des surfaces internes de chacun des cylindres concentriques du système de résonance optique. L'amplitude du champ électrique est d'un signe opposé sur l'un ou l'autre côté des zéros du champ, formant des régions annulaires concentriques de champ électrique avec une polarité alternée qui correspond aux régions annulaires entre le cylindre concentrique du système de résonance optique. En conséquence des polarités alternées du champ électrique, E4,, et dans une direction perpendiculaire à la surface substrat et des plaques circulaires, le champ électrique reçoit des apports interférant de façon destructrice provenant des régions annulaires adjacentes et polarisées de façon opposée. Les apports interférant de façon destructrice entraînent la déviation du profil de faisceau du signal de résonance loin de la normale de la surface par rapport à la surface du substrat avec une répartition qui est régie par les amplitudes et les phases du champ de diverses régions annulaires. Pour produire un profil d'émission qui soit plus 35 régulier vers la normale de la surface (c'est-à-dire, 2875608 25 qui soit perpendiculaire à la surface du système de résonance optique et du substrat), une structure optique consistant en un ensemble d'anneaux diélectriques est formée sur des régions annulaires de la même polarité. Par exemple, tel que représenté sur la figure 15, trois structure d'anneaux concentriques plates 1312a à c d'oxyde de silicium sont formées sur les régions annulaires qui présentent une polarité négative (telles que représentées sur la figure 14). L'épaisseur des anneaux concentriques est choisie en fonction de la longueur d'ondes du signal de résonance. Dans le mode de réalisation de la figure 15, les anneaux concentriques sont formés au niveau d'une épaisseur qui transmet un déphasage de 180 (c'est-à- dire, un déplacement dans la phase temporelle de la polarité) sur les parties du signal de résonance qui passent à travers les anneaux concentriques. En supposant un signal d'entrée de 1,55 pin et que la constante diélectrique des anneaux est 2,25, l'épaisseur des anneaux est réglée sur 1,55 pm pour transmettre un déphasage de 180 . Le déphasage de 180 provoqué par les anneaux concentriques inverse efficacement la polarité au niveau des régions annulaires correspondantes tel qu'illustré dans le graphique en bas de la figure 15. En conséquence du déphasage et dans une direction perpendiculaire à la surface 1304 du système de résonance optique 1310 et du substrat 1314, le champ de rayonnement émis reçoit des apports interférents de façon constructive provenant de l'ensemble des régions annulaires. Du fait de l'interférence constructive, la répartition angulaire du système de résonance optique émis devient une normale bien plus irrégulière par rapport à la surface du substrat. 2875608 26 La figure 16 représente des graphiques exemplaires de l'intensité de rayonnement normalisée 1330 et 1332 au niveau de la surface 1304 du système de résonance optique par rapport à la distance p, loin de l'axe central de la cavité de résonance. Les graphiques exemplaires comprennent le cas où aucune structure optique (par exemple, épaisseur de l'anneau = 0 pm, identifiée par une ligne d'intensité 1330) n'est présente et le cas d'une structure optique d'anneau concentrique plat de dioxyde de silicium avec des épaisseurs de 1,55 pm (identifiée par la ligne d'intensité 1332). Tel que représenté sur la figure 16, l'intensité du rayonnement 1332 est bien plus concentrée autour de la normale de la direction par rapport à la surface du substrat lorsque les anneaux concentriques sont présents. Les anneaux concentriques décrits ci-dessus formés sur la surface supérieure d'un système de résonance optique peuvent être configurés différemment pour obtenir différents résultats. Par exemple, la structure optique peut comprendre des parties d'anneau ou des anneaux d'épaisseurs différentes ou variables. En particulier, l'épaisseur des anneaux pourrait varier d'anneau en anneau ou varier à l'intérieur du même anneau. Dans le mode de réalisation de la figure 15, l'épaisseur des anneaux concentriques 1312a à c est choisie pour obliger le rayonnement qui émane de la surface du système de résonance optique et qui passe à travers un anneau concentrique à adopter un déphasage supplémentaire de 180 de plus que ce qu'il aurait adopté en se propageant dans un espace vide. Bien qu'un déphasage de 180 soit choisi dans ce mode de réalisation, différents degrés de déphasage sont possibles en fonction de la caractéristique d'émission qui est souhaitée. En outre, les anneaux concentriques 2875608 27 peuvent être de toute composition de matériau quelconque qui affecte les caractéristiques d'émission souhaitées. Une modification des champs de rayonnement émis en utilisant une structure optique formée sur la surface d'un système de résonance optique affecte également le rendement de couplage de la structure de résonance optique. De façon précise, la structure optique affecte le facteur Q du système de résonance optique par rapport aux structures de guidage d'ondes optiques intégrées proximales. Par exemple, le facteur Q du système de résonance optique 1310 décrit en se référant aux figures 14 et 15 augmente de façon significative lorsque les anneaux concentriques 1312a à c sont ajoutés. Donc, une structure optique telle que des anneaux concentriques formés sur une surface du système de résonance optique peut également être utilisée dans un stade final de fabrication pour accorder les propriétés de couplage du système de résonance optique. La figure 17 représente un organigramme de procédé d'un procédé destiné à rediriger un rayonnement optique. Au bloc 1702, un premier signal optique ayant une composante directionnelle et comprenant au moins une longueur d'ondes est reçue. Au bloc 1704, un signal de résonance avec le premier signal optique au niveau de l'au moins une longueur d'ondes est excité. Au bloc 1706, le signal de résonance, ayant une composante directionnelle hors du plan qui est différente de la composante directionnelle du premier signal optique, est émis. Au bloc 1708, une partie du signal de résonance est déphasée pour modifier une caractéristique du signal de résonance. Il faut mettre l'accent sur le fait que les modes de réalisation décrits ci-dessus de la présente invention sont seulement des exemples de mise en oeuvre 2875608 28 possibles exposés pour comprendre clairement les principes de l'invention. De nombreuses variantes et modifications peuvent être apportées à ou au(x) mode(s) de réalisation décrit(s) ci- dessus de l'invention sans s'éloigner sensiblement des principes de l'invention. L'ensemble de ces modifications et variantes sont destinées à s'inscrire dans la portée de cette description et de la présente invention et sont protégées par les revendications suivantes. R E V E N D I C A T I O N S 1. Système destiné à rediriger un signal optique, ledit système comprenant: un substrat (1314) ayant des première et deuxième surfaces qui sont sensiblement parallèles à un plan; un système de résonance optique (1310) formé dans le substrat et configuré pour capturer au moins une partie d'un premier signal optique qui se propage de façon sensiblement parallèle au plan et pour émettre un signal de résonance dans une direction hors du plan par rapport au substrat; et une structure optique (1302), formée sur une surface du système de résonance optique, qui est configurée pour modifier une caractéristique du signal de résonance émis. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la structure optique (1302) comprend une structure d'anneau concentrique. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel la structure optique (1302) comprend une pluralité de structure d'anneau concentriques (1312a, 1312b). 4. Système selon la revendication 1, dans lequel le système de résonance optique comprend une première structure et une deuxième structure; la première structure (401) résidant de façon sensiblement parallèle au plan et réfléchissant un rayonnement optique dans une première direction sensiblement orthogonale par rapport audit plan; et la deuxième structure (402) chevauchant, et communiquant de façon optique avec ladite première structure, et réfléchissant un rayonnement optique dans une direction sensiblement parallèle audit plan; dans lequel lesdites première et deuxième structures fonctionnent pour capturer au moins une 2875608 30 partie d'un premier signal optique qui se propage de façon sensiblement parallèle audit plan en excitant un signal de résonance dans une cavité de résonance par le biais de caractéristiques de résonance desdites première et seconde structures, et fonctionnent en outre pour émettre ledit signal de résonance dans une seconde direction sensiblement orthogonale par rapport audit plan. 5. Système selon la revendication 4, dans lequel la structure optique (1302) comprend une pluralité de structure d'anneau concentriques (1312a, 1312b). 6. Système selon la revendication 5, dans lequel les structures d'anneau concentriques (1312a, 1312b) sont configurées en fonction de la deuxième structure (402). 7. Système selon la revendication 5, dans lequel la deuxième structure (402) comprend des structures de cylindres concentriques et dans lequel les structures d'anneau concentriques (1312a, 1312b) sont configurées en fonction des structures de cylindre concentriques. 8. Système selon la revendication 7 dans lequel les structures d'anneau concentriques (1312a, 1312b) sont formées sur des régions annulaires d'une polarité commune, où les régions annulaires sont des régions entre les structures de cylindre concentriques. 9. Procédé destiné à rediriger un rayonnement optique, le procédé comprenant les étapes consistant à: recevoir (1702) un premier signal optique dans un système optique ayant des première et deuxième surfaces qui sont sensiblement parallèles à un plan, le premier signal optique ayant une composante directionnelle qui est sensiblement parallèle au plan et comprenant au moins une longueur d'ondes; 2875608 31 exciter (1704) un signal de résonance en réponse au premier signal optique au niveau de l'au moins une longueur d'ondes; émettre (1706) le signal de résonance dans une direction hors du plan par rapport au substrat; et déphaser (1708) une partie du signal de résonance qui est émis dans la direction hors du plan pour modifier une caractéristique du signal de résonance. 10. Procédé selon la revendication 9 comprenant en outre des parties de déphasage du signal de résonance (1320) au niveau de régions de polarité commune.