Brevet FR3088449A1 — publié le 20200515

DD18877 - 106090267 1 COMMUTATEUR OPTOÉLECTRONIQUE A INTERFEROMETRE DE MACH- ZEHNDER DOMAINE TECHNIQUE [1] Le domaine de l'invention est celui des commutateurs optoélectroniques de type Mach-Zehnder pouvant être utilisés dans les circuits intégrés photoniques, notamment dans le cadre de la photonique sur silicium. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE [2] Les circuits intégrés photoniques (PIC pour Photonic Integrated Circuit, en anglais) sont formés de composants photoniques actifs (commutateurs, modulateurs, diodes...) et passifs (guides d'onde, multiplexeurs...) couplés optiquement les uns aux autres. Les commutateurs optoélectroniques sont utilisés notamment dans le cadre du routage de signaux optiques. Ils peuvent être du type à interféromètre de Mach-Zehnder ou du type à anneau résonant. Les interféromètres de Mach-Zehnder, bien que présentant une surface plus importante au sein du circuit PIC que celle des interféromètres à anneau résonant, ont l'avantage de présenter une large bande spectrale de fonctionnement (broadband, en anglais). [3] L'interféromètre de Mach-Zehnder du commutateur optoélectronique est habituellement un interféromètre 2x2 comportant un coupleur d'entrée à deux ports d'entrée destinés à recevoir un signal optique entrant, un coupleur de sortie ayant deux ports de sortie destinés à fournir le signal optique sortant, les deux coupleurs étant reliés entre eux par deux guides d'onde distincts appelés bras dans lesquels circulent des signaux optiques issus du même signal optique entrant. [4] Dans le but de commuter le signal optique sortant de l'un à l'autre des deux ports de sortie, un déphaseur optique est disposé sur au moins l'un des bras, qui permet de générer une variation de la phase du signal optique circulant dans le bras considéré, et ainsi de générer une différence de phase entre les signaux optiques reçus par le coupleur de sortie. En fonction des interférences constructives ou destructives entre les signaux optiques circulant dans les bras, le signal optique sortant sera fourni par l'un ou l'autre des ports du coupleur de sortie. [005] Le déphaseur optique est classiquement à effet électro-réfractif ou à effet thermo- optique. Dans les deux cas, la variation de la phase est obtenue par une variation de l'indice de réfraction du matériau formant le coeur du guide d'onde considéré. Cette modification de DD18877 - IC6090267 2 l'indice de réfraction peut être obtenue par modification de la densité en porteurs libres dans le cas du déphaseur électro-réfractif, ou par modification de la température appliquée au bras dans le cas du déphaseur thermo-optique. [6] D'une manière générale, un tel commutateur optoélectronique de type Mach-5 Zehnder doit posséder de bonnes performances, notamment en termes de temps de commutation, de pertes d'insertion, et d'isolation optique entre les ports du coupleur de sortie. [7] Le temps de commutation est la durée nécessaire au basculement de la majorité de l'intensité optique de l'un à l'autre des ports de sortie. Elle peut être de l'ordre de quelques 10 nanosecondes dans le cas d'un déphaseur électro-réfractif ou de l'ordre de quelques microsecondes dans le cas d'un déphaseur thermo-optique. [8] Les pertes d'insertion (IL, pour Insertion Losses, en anglais) représentent ici les pertes optiques associées au commutateur, et dépendent du rapport Iin/Imu entre l'intensité optique th, du signal optique entrant sur l'intensité optique loto du signal optique sortant en 15 l'absence de diaphotie (c'est-à-dire lorsque l'intensité optique est maximale sur le port passant du coupleur de sortie et minimale sur le port non-passant). [9] L'isolation optique entre les ports du coupleur de sortie est évaluée par le taux d'extinction (ER, pour Extinction Ratio, en anglais) qui dépend du rapport Io'ton/Ic,'toff entre l'intensité optique maximale Ionr,on obtenue sur un port du coupleur de sortie en mode 20 passant, et l'intensité optique minimale Ic,'toff obtenue sur ce même port en mode bloquant. Une mauvaise isolation optique entre les ports, qui se traduit par la présence d'un signal optique non voulu au niveau du port non-passant du coupleur de sortie, est représentative du phénomène de diaphotie (optical crosstalk, en anglais) qui provient notamment d'un déséquilibre entre les pertes optiques au niveau des bras. 25 [0010] La demande de brevet US2or7/o29320o décrit un commutateur de type MachZehnder utilisant un déphaseur électro-réfractif pour assurer la commutation du signal optique de l'un à l'autre des ports de sortie, et présentant un faible temps de commutation ainsi qu'une diaphotie réduite. Pour cela, comme l'illustre la figure 1A, le commutateur 1 comporte un interféromètre ro de Mach-Zehnder muni d'un déphaseur électro-réfractif 23 30 dont l'activation permet de commuter le signal optique sortant sur l'un ou l'autre des ports 13a, 13b du coupleur de sortie 13. Dans le but de corriger un déséquilibre des phases optiques entre les bras 12a, 12b et ainsi d'augmenter le taux d'extinction ER, le commutateur 1 comporte un module de correction dynamique 26, formé d'un déphaseur thermo-optique 21 disposé dans le second bras 12b et de deux photodétecteurs 25a, 25b couplés optiquement aux ports 13a, 13b du coupleur de sortie 13. Ainsi, à partir des signaux de mesure transmis par les photodétecteurs 25a, 25b, le déphaseur thermo-optique 21 est plus DD18877 - 106090267 3 ou moins activé de manière à compenser les erreurs de phase entre les signaux optiques circulant dans les bras 12a, 12b, ce qui permet d'augmenter le taux d'extinction ER (et donc de diminuer la diaphotie). Cependant, il apparaît que le déphaseur électro-réfractif, bien que permettant d'obtenir une commutation rapide, induit des pertes d'insertion non 5 négligeables ainsi qu'une diaphotie qu'il convient de corriger. [0011] Le document Matsuura et al. intitulé Accelerating Switching Speed of thermo-optic MZI Silicon-Photonic Switches with 'Turbo Pulse' in PWM Control, Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), 2017, illustre une autre approche qui consiste à utiliser des déphaseurs thermo-optiques pour assurer la commutation du signal 10 optique de l'un à l'autre des ports de sortie. Il décrit un commutateur optoélectronique de type Mach-Zehnder à faible diaphotie et faibles pertes d'insertion, dont le temps de commutation est diminué. Comme l'illustre la figure 113, l'interféromètre 10 de MachZehnder comporte deux déphaseurs thermo-optiques 21a, 21b disposés dans les bras 12a, 12b. La commutation est assurée par l'activation de l'un ou l'autre des déphaseurs thermo- 15 optiques 21a, 21b. Ces derniers ne présentent sensiblement pas de pertes d'insertion, de sorte que des pertes optiques entre les bras 12a, 12b sont sensiblement équilibrées, conduisant à une bonne isolation entre les ports du coupleur de sortie. Les auteurs montrent que le temps de commutation peut être diminué en appliquant à l'un ou l'autre des déphaseurs thermo-optiques 21a, 21b un signal de commutation présentant un pic de 20 puissance électrique suivi d'un retour à une valeur nominale constante. Il apparaît que la variation de la température générée par le déphaseur thermo-optique 21a, 21b jusqu'à la température nominale de commutation est plus rapide, permettant alors de diminuer le temps de commutation d'une vingtaine de microsecondes à quelques microsecondes. Cependant, il apparaît que le temps de commutation reste ici de l'ordre de grandeur d'une 25 commutation de type thermo-optique, c'est-à-dire de l'ordre de quelques microsecondes. De plus, la commande des déphaseurs thermo-optiques est relativement contraignante dans la mesure où elle implique l'utilisation de pic de puissance électrique. EXPOSÉ DE L'INVENTION 30 [0012] L'invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l'art antérieur, et plus particulièrement de proposer un commutateur optoélectronique à faibles pertes d'insertion et taux d'extinction élevé, et présentant un faible temps de commutation. [0013] Pour cela, l'objet de l'invention est un commutateur optoélectronique, comportant : o un interféromètre de Mach-Zehnder, comportant : 35 - un coupleur d'entrée, comportant au moins un premier port d'entrée adapté à recevoir un signal optique dit entrant ; DD18877 - ICG090267 4 - un premier et un deuxième guides d'onde dits bras, reliés au coupleur d'entrée, adaptés à transmettre des signaux optiques, issus du signal optique entrant, et pouvant présenter une différence de phase dite effective ; - un coupleur de sortie, relié aux bras, et comportant deux ports de sortie, pour fournir S un signal optique dit sortant, o un dispositif de commutation, comportant : - au moins deux déphaseurs thermo-optiques disposés au niveau des bras, - un module de commutation adapté à appliquer aux déphaseurs thermo-optiques un signal continu, dit de commutation, d'intensité constante, de manière à générer une 10 composante dite thermo-optique de la différence de phase effective, qui varie jusqu'à une valeur finale prédéterminée se traduisant par une commutation du signal optique sortant sur l'un ou l'autre des ports de sortie. [0014] Selon l'invention, le dispositif de commutation comporte en outre : - au moins deux déphaseurs électro-réfractifs disposés au niveau des bras, 15 - un module de compensation adapté à appliquer aux déphaseurs électro-réfractifs un signal transitoire, dit de compensation, d'intensité variable, de manière à générer une composante supplémentaire, dite électro-réfractive, de la différence de phase effective, ladite intensité variable étant déterminée de manière à minimiser un écart entre la valeur finale prédéterminée et la différence de phase 20 effective. [001s] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce commutateur optoélectronique sont les suivants. [0016] Le dispositif de commutation peut comporter en outre au moins un photodétecteur couplé à l'un des ports de sortie et connecté au module de compensation, le module de 25 compensation comportant un calculateur pour déterminer, sur la base de signaux de mesure transmis par le photodétecteur, l'intensité variable à appliquer de manière à minimiser ledit écart entre la valeur finale prédéterminée et la différence de phase effective. [0017] Les déphaseurs électro-réfractifs peuvent être des diodes pin, des diodes pn, ou des structures capacitives à accumulation de porteurs. 30 [0018] Les bras peuvent être réalisés à base de silicium. [0019] L'interféromètre de Mach-Zehnder peut être un interféromètre 2x2 dont le coupleur d'entrée comporte deux ports d'entrée. [0020] L'invention porte également sur un procédé de commutation d'un signal optique de sortie de l'un à l'autre des ports de sortie d'un commutateur optoélectronique selon l'une 35 quelconque des caractéristiques précédentes, comportant les étapes suivantes : DD18877 - ICG090267 5 i) application du signal de commutation aux déphaseurs thermo-optiques de manière à générer la composante thermo-optique de la différence de phase effective, qui varie jusqu'à la valeur finale prédéterminée se traduisant par la commutation du signal optique sortant ; 5 ii) application du signal transitoire de compensation aux déphaseurs électro-optiques de manière à générer la composante électro-réfractive de la différence de phase effective, dont l'intensité variable est déterminée de manière à minimiser ledit écart entre la valeur finale prédéterminée et la différence de phase effective. [0021] Le signal de commutation petit être adapté à entraîner une variation allant de o à n, 10 et inversement, de la contribution thermo-optique de la différence de phase effective, sur une durée caractéristique de variation dite thermo-optique. [0022] Le signal de compensation peut être adapté à entraîner : - une variation allant de o à ±n de la composante électro-réfractive de la différence de phase effective, sur une durée caractéristique de variation dite électro-réfractive 15 inférieure à la durée caractéristique de variation thermo-optique, - suivie d'un retour à o, sur une durée caractéristique de variation sensiblement égale à la durée caractéristique de variation thermo-optique. [0023] En l'absence de différence de phase entre les signaux optiques circulant dans les bras, le signal optique sortant peut être émis au deuxième port du coupleur de sortie, la 20 commutation du deuxième port au premier port du coupleur de sortie peut comporter les étapes suivantes : - une application du signal de commutation, de sorte que la composante thermo- optique de la différence de phase effective passe de o à n ; - une application du signal de compensation, de sorte que la composante électro- 25 réfractive de la différence de phase effective passe de o à n, puis diminue jusqu'à o à mesure que la composante thermo-optique augmente progressivement de o à n. [0024] L'application du signal de commutation peut revenir à appliquer au déphaseur thermo-optique situé dans le premier bras tin signal continu d'intensité constante VTO,E entraînant une variation de n de la phase du signal optique circulant dans le premier bras, 30 et à appliquer au déphaseur thermo-optique situé dans le deuxième bras un signal d'intensité nulle. [0025] L'application du signal de compensation peut revenir à appliquer au déphaseur électro-réfractif situé dans le premier bras un signal transitoire d'intensité variable passant de o à une valeur VER' entraînant une variation de n de la phase du signal optique circulant 35 dans le premier bras, suivie d'une diminution à une valeur nulle à mesure que la composante DD18877 - ICG090267 6 thermo-optique augmente progressivement de o à n, et à appliquer au déphaseur électroréfractif situé dans le deuxième bras un signal d'intensité nulle. [0026] En l'absence de différence de phase entre les signaux optiques circulant dans les bras, le signal optique sortant étant émis au deuxième port du coupleur de sortie, la 5 commutation du premier port au deuxième port du coupleur de sortie peut comporter : - une application du signal de commutation, de sorte que la composante thermo- optique passe de n à o ; - une application du signal de compensation, de sorte que la composante électro- réfractive passe de o à -n, puis augmente jusqu'à o, à mesure que la composante 10 thermo-optique diminue progressivement den à o. [0027] L'application du signal de commutation peut revenir à appliquer au déphaseur thermo-optique situé dans le premier bras un signal continu d'intensité constante VTO.g, et à appliquer au déphaseur thermo-optique situé dans le deuxième bras un signal continu d'intensité constante VT0.7, entraînant une variation de n de la phase du signal optique 15 circulant dans le deuxième bras. [0028] L'application du signal de compensation peut revenir à appliquer au déphaseur électro-réfractif situé dans le premier bras un signal d'intensité nulle, et à appliquer au déphaseur électro-réfractif situé dans le deuxième bras un signal d'intensité variable passant de o à une valeur VER' entraînant une variation de n de la phase du signal optique 20 circulant dans le deuxième bras, suivie d'un retour à une valeur nulle à mesure que la composante thermo-optique diminue progressivement de n à o. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS [0029] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront 25 mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures 1,41 et 113, déjà décrites, sont des vues schématiques et partielles de différents exemples de commutateurs optoélectroniques selon l'art antérieur ; 30 la figure 2 est une vue schématique et partielle d'un commutateur optoélectronique selon un mode de réalisation ; la figure 3 illustre l'évolution temporelle : - du signal de commutation Vroa, Vrob appliqué aux déphaseurs thermo-optiques, et de la contribution thermo-optique Ackto qui en résulte ; DD18877 - 106090267 7 - du signal de compensation VERa, VERb appliqué aux déphaseurs électro-réfractifs, et de la contribution électro-réfractive A$ER qui en résulte ; et - de la différence de phase effective A(I)eff correspondant à la somme de la composante thermo-optique Mn° et de la composante électro-réfractive .3.4ER ; 5 la figure 4 illustre l'évolution temporelle : - du signal de commutation VTOa appliqué au déphaseur thermo-optique du premier bras, et de la variation de phase qui en résulte ; - du signal de commutation Vfob appliqué au déphaseur thermo-optique du deuxième bras, et de la variation de phase 4)B qui en résulte ; 10 - de la composante thermo-optique At° qui en résulte ; - du signal de compensation VERa, VERb appliqué aux déphaseurs électro-réfractifs, et de la composante électro-réfractive 4(1)ER qui en résulte ; et - de la différence de phase effective Ockerf correspondant à la somme de la composante thermo-optique Ackfo et de la composante électro-réfractive .3.4ER ; 15 la figure 5 est une vue schématique et partielle d'un commutateur optoélectronique selon une variante du mode de réalisation illustré sur la fig.2. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS [0030] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent 20 les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient à io% près, et de préférence à 5% près. 25 [0031] L'invention porte sur un commutateur optoélectronique de type Mach-Zehnder. Il comporte un interféromètre de Mach-Zehnder présentant au moins une entrée pour recevoir un signal optique dit entrant, et ici deux entrées (cas d'un interféromètre 2x2), et deux sorties distinctes pour fournir le signal optique dit sortant, et un dispositif de commutation adapté à commuter le signal optique sortant de l'un à l'autre des sorties. 30 [0032] Un tel commutateur optoélectronique est de préférence présent dans une puce optique permettant le routage de signaux optiques, la puce optique étant réalisée dans le cadre de la technologie dite photonique sur silicium. Les guides d'onde du commutateur optoélectronique peuvent ainsi être réalisés à base de silicium et intégrés dans un substrat de type SOI (Silicon-On-Isulator). Le dispositif de commutation comporte au moins deux DD18877 - ICG090267 8 déphaseurs thermo-optiques et au moins deux déphaseurs électro-réfractifs, disposés à raison d'au moins un déphaseur thermo-optique et au moins un déphaseur électro-réfractif par bras. 5 [0033] La figure 2 est une vue schématique et partielle d'un commutateur optoélectronique 1 de type Mach-Zehnder (MZ) selon un mode de réalisation. [0034] Le commutateur optoélectronique 1 comporte un interféromètre 10 de MachZehnder et un dispositif de commutation 20 à base de déphaseurs thermo-optiques 21a, 21b et de déphaseurs électro-réfractifs 23a, 2311 Dans cet exemple, la commande des 10 déphaseurs électro-réfractifs 23a, 231) est effectuée à partir de signaux de mesure transmis par des photodétecteurs 25a, 25b couplés optiquement aux deux ports 13a, 131) du coupleur de sortie 13. [0035] L'interféromètre 10 de Mach-Zehnder comporte au moins un port d'entrée na d'un coupleur 11 destiné à recevoir un signal optique dit entrant d'intensité h,. Le coupleur 15 d'entrée n est de préférence un coupleur d'interférence multimode (MMI pour Mufti Mode Interference) comportant deux ports d'entrée na, ni) et divisant le signal optique entrant en deux signaux optiques de même intensité dans un premier et un deuxième guides d'onde 12a, 121) qui forment les bras de l'interféromètre 10. Le signal optique entrant est un signal optique continu et monochromatique, dont la longueur d'onde peut être égale, à titre 20 d'exemple, à 1,31iim environ dans le cas d'applications dites datacom, ou égale à 1,55pm environ dans le cas d'applications de télécom. [0036] Les deux bras 12a, 121) sont reliés optiquement à un coupleur de sortie 13 qui comporte deux ports de sortie 13a, 13b. Le coupleur de sortie 13 est de préférence un coupleur d'interférence multimode, et combine les deux signaux optiques incidents pour 25 fournir un signal optique sortant sur l'un ou l'autre des ports de sortie 13a, 131) selon que les interférences entre les deux signaux optiques incidents sont constructives ou destructives. Aussi, dans le cas où l'interféromètre 10 est un interféromètre 2x2 comportant des coupleurs MMI, le premier bras 12a est directement relié au premier port d'entrée na et au premier port de sortie 13a, et le deuxième bras 121) est directement relié au deuxième port 30 d'entrée nb et au deuxième port de sortie 13b. [0037] Ainsi, à titre d'exemple, si la différence de phase dite effective A(1)eff=4)A4E, définie comme étant la différence entre la phase (I)A du signal optique circulant dans le premier bras 12a et la phase (PB du signal optique circulant dans le deuxième bras 121), est sensiblement nulle Ailieff=0, le commutateur 1, recevant un signal optique entrant sur le port d'entrée na, 35 fournit alors un signal optique d'intensité maximale sur le port de sortie 13h. Le deuxième DD18877 - ICG090267 9 port de sortie 13h est alors le port dit passant, et le premier port de sortie ma est le port dit non-passant ou bloquant. De même, si h différence de phase effective Aclien est sensiblement égale à n, le commutateur 1 fournit alors un signal optique sortant sur le premier port de sortie ma, le deuxième port 13b étant alors le port non passant. La différence de phase 5 effective Ackeff, comme décrit en détail plus loin, peut comporter une composante dite thermo-optique &jTO générée par les déphaseurs thermo-optiques 21a, 21h, et une composante dite électro-réfractive MiER générée par les déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b. Elle est dite effective dans la mesure où elle correspond à la différence de phase instantanée, à l'instant t, entre les signaux optiques circulant dans les bras de 10 l'interféromètre 10. [0038] Le commutateur 1 comporte un dispositif de commutation 20 adapté à assurer la commutation du signal optique sortant sur l'un ou l'autre des ports de sortie, à réception d'une instruction de commutation émise par un contrôleur (non représenté) auquel il est connecté, et à maintenir le signal optique sortant sur le port de sortie 13a, 13b choisi durant 15 toute la durée T nécessaire. La durée T est celle qui sépare deux instructions de commutation. Pour cela, il comporte au moins deux déphaseurs thermo-optiques 21a, 2111 et un module de commutation 22. [0039] Les déphaseurs thermo-optiques 21a, 21b, également appelés chaufferettes, sont disposés dans les bras 12a, 12b, à raison d'au moins un déphaseur thermo-optique par bras. 20 Chaque déphaseur thermo-optique 21a, 21b est adapté à modifier la phase du signal optique circulant dans un bras considéré sous l'effet Joule induit par un courant électrique appliqué à celui-ci. Autrement dit, le déphaseur thermo-optique 21a, 2111 applique une température au guide d'onde 12a, 12b qui entraîne une modification de la phase du signal optique. Pour cela, le déphaseur thermo-optique 21a, 21b peut être formé d'une bande réalisée en un 25 matériau résistif, par exemple métallique, disposée le long d'une zone d'intérêt du guide d'onde 12a, et espacée de celui-ci pour ne pas induire de pertes optiques. Comme mentionné précédemment en référence à l'art antérieur, un déphaseur thermo-optique 21a, 21h présente un temps de commutation AtTo (durée caractéristique de variation) relativement long, habituellement de l'ordre de quelques microsecondes, mais ne présente sensiblement 30 pas de pertes d'insertions ni de variation de pertes d'insertion, et n'entraîne donc sensiblement pas de dégradation du taux d'extinction (bonne isolation entre les deux ports de sortie). [0040] Le module de commutation 22 est adapté à appliquer aux déphaseurs thermooptiques 21a, 21b un signal continu, dit de commutation, d'intensité constante, de manière 35 à générer une composante dite thermo-optique Aclyro(t) de la différence de phase effective 3,4,n(t) entre les signaux optiques circulant dans les bras 12a, 12b. Cette composante DD18877 - ICG090267 10 thermo-optique A(1)To(t) varie d'une valeur initiale Ack jusqu'à une valeur finale prédéterminée 34f, se traduisant par une commutation du signal optique sortant de l'un à l'autre des ports de sortie 13a, 13b. [0041] Pour cela, le module de commutation 22 est connecté aux déphaseurs thermo- 5 optiques 21a, 211). A réception d'une instruction de commutation par le dispositif de commutation 20, le module 22 applique un signal de commutation VTOa, VTOb aux déphaseurs thermo-optiques 21a, 211.). Ce signal de commutation Vroa, VTOb est continu et d'intensité constante durant toute la durée T séparant deux instructions de commutation consécutives. L'intensité du signal de commutation VTOa, VTOb appliqué aux déphaseurs 10 thermo-optiques 2n, 21h est égale, soit à VT0,1.0', soit à VTO,ref+VTO.x. La valeur V-roo.er est une valeur de référence, constante dans le temps, pouvant être nulle. La valeur VTo, est également constante dans le temps et est sensiblement égale à l'intensité à appliquer pour que le déphaseur thermo-optique 21a, 2111) génère une variation de TC de la phase (I) du signal optique circulant dans le bras considéré 12a, 12b. 15 [0042] Ainsi, comme détaillé plus loin, lorsque le signal optique est entrant par le premier port d'entrée na, et pour obtenir un signal optique sortant par le deuxième port de sortie 13h, le module de commutation 22 applique un même signal continu de commutation VTOa, VTob d'intensité constante VT0aof à chacun des deux déphaseurs thermo-optiques 21a, 21h. Ces deux signaux étant de même intensité, la composante thermo-optique A4TO de la 20 différence de phase Ackeff est sensiblement nulle. Ensuite, à réception d'une instruction de commutation du deuxième port 13b au premier port de sortie ma, le module de commutation 22 applique un signal continu de commutation VTOb d'intensité constante VTOEref au deuxième déphaseur thermo-optique 211.) et un signal continu de commutation Vroa d'intensité constante égale à VTo.ref-FVT0,7, au premier déphaseur thermo-optique 21a. 25 Ainsi, la composante thermo-optique Arlyro qui en résulte est sensiblement égale à Tc. Le signal optique sortant commute alors du deuxième port 131.) au premier port de sortie 13a. [0043] Notons que la composante thermo-optique Acpro de la différence de phase effective Ackfr, varie entre o et TC, moyennant un déphasage Ag), pouvant correspondre à un biais naturel que peut présenter l'interféromètre ro de Mach-Zehnder. La prise en compte de ce 30 déphasage Acpo peut être faite lors de l'application du signal de commutation Vroa, Vrob aux déphaseurs thermo-optiques 21a, 21b. Dans le cas où ce déphasage .3,90 varie dans le temps, notamment du fait d'une dérive thermique de l'interféromètre ro, une correction dynamique peut être effectuée via des photodétecteurs couplés optiquement aux ports ma, 13h du coupleur de sortie 13. DD18877 - 106090267 11 [0044] Selon l'invention, le dispositif de commutation 20 comporte des éléments supplémentaires permettant de réduire fortement le temps de commutation du commutateur 1. Pour cela, le dispositif de commutation 20 comporte au moins deux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b disposés dans les bras 12a, 121] de l'interféromètre 10, 5 et un module de compensation 24 adapté à appliquer aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b un signal transitoire, dit de compensation, d'intensité variable. [0045] D'une manière générale, un déphaseur électro-réfractif 23a, 23h est adapté à modifier la phase du signal optique le traversant sous l'effet d'une modification de la densité de porteurs libres présents dans une zone dite active du guide d'onde 12a, 12b qui modifie 10 en conséquence son indice de réfraction. Aussi, le guide d'onde 12a, 12b comporte, dans la zone active, une jonction semiconductrice s'étendant suivant l'axe longitudinal du guide d'onde 12a, 12b. La jonction semiconductrice est de type pin ou pn, voire est une jonction capacitive. La modification de la densité des porteurs libres dans la zone active du guide d'onde 12a, 121), lors de la polarisation de la jonction semiconductrice, peut être effectuée 15 par déplétion de porteurs ou par injection de porteurs, voire par accumulation de porteurs dans le cas d'une jonction capacitive. Des exemples classiques de jonctions semiconductrices dont les propriétés sont modifiées par déplétion, injection ou accumulation de porteurs sont donnés notamment dans la publication de Reed et al. intitulée Silicon optical modulators, Nature photonics 4, 518-526 (2010). Comme 20 mentionné précédemment en référence à l'art antérieur, les déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b présente un temps de commutation AtER particulièrement court, habituellement de l'ordre de quelques nanosecondes, mais entraîne des pertes d'insertions et des variations de pertes d'insertion en fonction de la tension/courant de commande qui peuvent provoquer une dégradation du taux d'extinction (mauvaise isolation entre les deux ports de 25 sortie). [0046] Le module de compensation 24 est adapté à appliquer un signal de compensation VERa, VERb aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b. Ce signal de compensation est transitoire, c'est-à-dire momentané, et présente une intensité variable. fi permet de générer une composante supplémentaire, dite électro-réfractive A.ER(t), de la différence de phase 30 effective 3,4(t). Aussi, la différence de phase effective Arkeff(t) correspond à la somme de la composante thermo-optique ArliTo(t) et de la composante électro-réfractive 4ER(t). Comme décrit en détail plus loin, l'intensité du signal de compensation VERa, VERb est déterminée de sorte que la composante électro-réfractive AqiER(t) générée permette de minimiser, en temps réel, un écart A4-A4wr(t) entre la valeur finale prédéterminée A(pf et la différence de phase 35 effective Arlierr(t). DD18877 - ICG090267 12 [0047] Le dispositif de commutation 20 comporte en outre deux photodétecteurs 25a, 251], couplés optiquement aux ports 13a, 13b du coupleur de sortie 13, et connectés au module de compensation 24. Les photodétecteurs 25a, 251) reçoivent donc des signaux optiques correspondant à une partie du signal optique sortant sur Fun et l'autre des ports de sortie 5 13a, 13b, et transmettent au module de compensation 24 des signaux de mesure représentatifs de la puissance optique du signal optique sortant sur le port de sortie correspondant. Le module de compensation 24 comporte un calculateur 24.1 qui, sur la base des signaux de mesure, détermine la valeur de l'intensité du signal de compensation à appliquer aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b pour minimiser en temps réel l'écart 10 entre la valeur finale A$f et la différence de phase effective Ackeff. [0048] Aussi, le module de compensation 24 est connecté aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 231). A réception d'une instruction de commutation par le dispositif de commutation 20, le module de compensation 24 applique un signal de commutation VERa, VERb aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23h. Ce signal de compensation est transitoire, c'est-à- 15 dire momentané au cours de la durée T entre deux instructions de commutation consécutives, et d'intensité variable. L'intensité initiale appliquée à l'un ou l'autre des déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b est égale initialement à - .TERref+VER.n- La valeur fER,ref est une valeur de référence, constante dans le temps, pouvant être nulle. La valeur VER,' est une valeur initiale sensiblement égale à h valeur à appliquer pour que le déphaseur électro- 20 réfractif 23a, 23b génère une variation de n de la phase (I) du signal optique circulant dans le bras considéré 12a, 12h. [0049] Comme détaillé plus loin, le signal de compensation VERa, VERb permet de générer la composante électro-réfractive 34FR(t) de la différence de phase effective 3,4),ff(0, qui vient s'ajouter à la composante thermo-optique AckTo(t). Dans h mesure où le signal de 25 commutation Vroa, Vrob est continu et constant, la composante thermo-optique 34To(t) varie progressivement d'une valeur initiale 3,4); vers la valeur finale Air avec une constante de temps importante AtTO, de l'ordre de quelques microsecondes. En revanche, la différence de phase A4ER(t) atteint la valeur finale Ackf avec une constante de temps très courte AtER, de l'ordre de quelques nanosecondes. A mesure que la composante thermo-optique 34To(t) 30 varie de la valeur initiale Ack vers la valeur finale Ack, la composante électro-réfractive A(I)ER(t) varie pour ainsi minimiser constamment l'écart entrela différence de phase effective Ackit(t) et la valeur finale Ackf. [0050] Ainsi, le commutateur 1 présente un temps de commutation très court, égal au temps de commutation AtER de l'ordre de quelques nanosecondes. Il présente également des pertes 35 d'insertion limitées ainsi qu'un taux d'extinction important dans la mesure où, lorsque la DD18877 - ICG090267 13 composante thermo-optique Aclyro(t) devient prépondérante dans la différence de phase effective ,34,11(t), la composante électro-réfractive A(I)ER(t) devient faible puis négligeable, limitant ainsi le déséquilibre des pertes d'insertion induit par les déphaseurs 23a et 23b et donc la diaphotie associée. 5 [0051] Le fonctionnement du commutateur 1 tel qu'illustré sur la fig.2 est maintenant décrit en détail, en référence aux figures 3 et 4. [0052] On définit ici les termes utilisés pour la suite de la description : - tp,,,a et ta,B représentent respectivement les instants de commutation du deuxième port 10 au premier port du coupleur de sortie 13, et inversement ; - 3,(1)erf(t) est la différence de phase effective, instantanée à l'instant t, entre les signaux optiques circulant dans les bras de l'interféromètre 10. Elle est la somme de deux composantes, à savoir la composante thermo-optique .3,4ro(t) issue des déphaseurs thermo-optiques 21a, 21h, et la composante électro-réfractive 34ER(t) issue des 15 déphaseurs électro-réfractifs 23a, 23b. La différence de phase effective Acka(t), ainsi que la composante thermo-optique A(1)1.0(t), varient entre o et n. La composante électro-réfractive A$LR(t) varie entre o et 341--,41.0(t). La variation d'une différence de phase entre o et n s'entend modulo 27r. - .3,4n est la valeur finale prédéterminée de la différence de phase effective A(keff(t) pour 20 laquelle la commutation est réalisée. Elle est égale à o ou 7C. - \T'Ain et VER., sont respectivement l'intensité du signal électrique appliqué à un déphaseur thermo-optique 21a, 2113 par le module de commutation 22, et à un déphaseur électroréfractif 23a, 23b par le module de compensation 24, pour induire une variation de n de la phase du signal optique le traversant. 25 [0053] On décrit tout d'abord la commutation du signal optique sortant du deuxième port au premier port du coupleur de sortie 13, en référence à la figure 3 qui illustre l'évolution temporelle : - du signal de commutation Vroa(t) et Vrob(t) appliqué aux déphaseurs thermo-optiques 21a, 21h, et de la composante thermo-optique 3.11-0(t) de la différence de phase 30 effective Ackeff(t) qui en résulte ; - du signal de compensation VERa(t) et VERb(t) appliqué aux déphaseurs électro-réfractifs 23a, 2313, et de la composante électro-réfractive 34ER(t) de la différence de phase effective 34ert(t) qui en résulte ; et DD18877 - ICG090267 14 - de la différence de phase effective 4,4) correspondant à la somme de la composante thermo-optique AClyro(t) et de la composante électro-réfractive AcI)ER(t). [0054] A t REVENDICATIONS1. Commutateur optoélectronique (i), comportant : o un interféromètre (1o) de Mach-Zehnder, comportant : - un coupleur d'entrée (11), comportant au moins un premier port d'entrée (na) adapté à recevoir un signal optique dit entrant ; - un premier et un deuxième guides d'onde dits bras (12a, 12h), reliés au coupleur d'entrée (11), adaptés à transmettre des signaux optiques, issus du signal optique entrant, et pouvant présenter une différence de phase dite effective (A(Peff(0) ; - un coupleur de sortie (13), relié aux bras (12a, 12b), et comportant deux ports de sortie (13a, 13b), pour fournir un signal optique dit sortant, o un dispositif de commutation (20), comportant : - au moins deux déphaseurs thermo-optiques (21a, 21b) disposés au niveau des bras (12a, 12h), - un module de commutation (22) adapté à appliquer aux déphaseurs thermo-optiques (21a, 21b) un signal continu, dit de commutation, d'intensité constante, - de manière à générer une composante (.341,0(0) dite thermo-optique de la différence de phase effective (3.4(0), qui varie jusqu'à une valeur finale prédéterminée (34f) se traduisant par une commutation du signal optique sortant sur l'un ou l'autre des ports de sortie (13a, 131.]) ; caractérisé en ce que le dispositif de commutation (20) comporte en outre : - au moins deux déphaseurs électro-réfractifs (23a, 23b) disposés au niveau des bras (12a, 12b), - un module de compensation (24) adapté à appliquer aux déphaseurs électro-réfractifs (23a, 231b) un signal transitoire, dit de compensation, d'intensité variable, - de manière à générer une composante (A4ER(t)) supplémentaire, dite électroréfractive, de la différence de phase effective (34e(f(t)), ladite intensité variable étant déterminée de manière à minimiser un écart (34f-Ateff(t)) entre la valeur finale prédéterminée (34r) et la différence de phase effective (4,11(t)). 2. Commutateur optoélectronique (1) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de commutation (20) comporte en outre au moins un photodétecteur (25a, 25b) couplé à l'un des ports de sortie (13a, 13b) et connecté au module de compensation (24), le module de compensation (24) comportant un calculateur (24.1) pour déterminer, sur la base de signaux de mesure transmis par le photodétecteur (25a, 25b), l'intensité variable à DD18877 - ICG090267 21 appliquer de manière à minimiser ledit écart entre la valeur finale prédéterminée (A r) et la différence de phase effective (A6,40). 3. Commutateur optoélectronique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les déphaseurs électro-réfractifs (23a, 23b) sont des diodes pin, des diodes pn, ou des 5 structures capacitives à accumulation de porteurs. 4. Commutateur optoélectronique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les bras (12a, 12b) sont réalisés à base de silicium. 5. Commutateur optoélectronique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'interféromètre (ro) de Mach-Zehnder est un interféromètre 2x2 dont le 10 coupleur d'entrée (n) comporte deux ports d'entrée (lia, th). 6. Procédé de commutation d'un signal optique de sortie de l'un à l'autre des ports de sortie (13a, le) d'un commutateur optoélectronique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant les étapes suivantes : i) application du signal de commutation (Vrea, VTOb) aux déphaseurs thermo-optiques 15 (21a, 21b) de manière à générer h composante thermo-optique (A6To(t)) de la différence de phase effective (A6eff(t)), qui varie jusqu'à la valeur finale prédéterminée (A6f) se traduisant par la commutation du signal optique sortant ; ii) application du signal transitoire de compensation (VERB, VERb) aux déphaseurs électrooptiques (23a, 23h) de manière à générer la composante électro-réfractive (44).(0) de 20 la différence de phase effective (3.6,a(t)), dont l'intensité variable est déterminée de manière à minimiser ledit écart (46r-46cdt)) entre la valeur finale prédéterminée (A6r) et la différence de phase effective 04401 7. Procédé de commutation selon la revendication 6, dans lequel le signal de commutation (VT0a, VT0h) est adapté à entraîner une variation allant de o à rc, et 25 inversement, de la contribution thermo-optique (A6To(t)) de la différence de phase effective (A6err(t)), sur une durée caractéristique de variation (AtTo) dite thermo-optique. 8. Procédé de commutation selon la revendication 7, dans lequel le signal de compensation (VER., VERb) est adapté à entraîner : - une variation allant de o à ±7C de la composante électro-réfractive (A6ER(t)) de la 30 différence de phase effective (46,ff(t)), sur une durée caractéristique de variation (AtER) dite électro-réfractif inférieure à la durée caractéristique de variation (MO thermo-optique, DD18877 - ICG090267 22 - suivie d'un retour à o, sur une durée caractéristique de variation sensiblement égale à la durée caractéristique de variation (At-ro) thermo-optique. 9. Procédé de commutation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel, en l'absence de différence de phase entre les signaux optiques circulant dans les bras (12a, 5 12b), le signal optique sortant est émis au deuxième port (13b) du coupleur de sortie (13), la commutation du deuxième port (13b) au premier port (13a) du coupleur de sortie (13) comportant les étapes suivantes : - application du signal de commutation (V-roa, Vrob), de sorte que la composante thermo-optique (34T0(t)) de la différence de phase effective (34,E(t)) passe de o à n ; 10 - application du signal de compensation (VERa, VERb), de sorte que la composante électro-réfractive (AcI)ER(t)) de la différence de phase effective (34eff(t)) passe de o à n, puis diminue jusqu'à o à mesure que la composante thermo-optique (34T0(t)) augmente progressivement de o à n. 10. Procédé de commutation selon la revendication 9, dans lequel : 15 - l'application du signal de commutation (Woa, VT0E) revient à appliquer au déphaseur thermo-optique (21a) situé dans le premier bras (na) un signal continu (VTOa) d'intensité constante VT0, entraînant une variation de n de la phase ((bA) du signal optique circulant dans le premier bras (12a), et à appliquer au déphaseur thermooptique (21b) situé dans le deuxième bras (12b) un signal (Won) d'intensité nulle ; 20 l'application du signal de compensation (VER., VERn) revient à appliquer au déphaseur électro-réfractif (23a) situé dans le premier bras (12a) un signal transitoire (VERT) d'intensité variable passant de o à une valeur VER' entraînant une variation de n de la phase (1),) du signal optique circulant dans le premier bras (na), suivie d'une diminution à une valeur nulle à mesure que la composante thermo-optique (A$ 0(t)) 25 augmente progressivement de o à n, et à appliquer au déphaseur électro-réfractif (23b) situé dans le deuxième bras (12b) un signal (VERn) d'intensité nulle. 11. Procédé de commutation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel, en l'absence de différence de phase entre les signaux optiques circulant dans les bras (na, 12b), le signal optique sortant étant émis au deuxième port (13b) du coupleur de sortie (13), 30 la commutation du premier port (13a) au deuxième port (13b) du coupleur de sortie (13) comporte : - application du signal de commutation (Vroa, Won), de sorte que la composante thermo-optique (Myro(t)) passe de n à o ; DD18877 - ICG090267 23 - application du signal de compensation (VER., VERb), de sorte que la composante électro-réfractive (.3.1)ER(t)) passe de o à -n, puis augmente jusqu'à o, à mesure que la composante thermo-optique (34T0(t)) diminue progressivement de n à o. 12. Procédé de commutation selon la revendication il, dans lequel : 5 l'application du signal de commutation (Vroa, Vrob) revient à appliquer au déphaseur thermo-optique (21b) situé dans le premier bras (12b) un signal continu (VT0.) d'intensité constante VT0.,,, et à appliquer au déphaseur thermo-optique (21b) situé dans le deuxième bras (12b) un signal continu (VT0b) d'intensité constante VT0,,, entraînant une variation de n de la phase (ria) du signal optique circulant dans le 10 deuxième bras (12b); l'application du signal de compensation (VER., VERb) revient à appliquer au déphaseur électro-réfractif (23a) situé dans le premier bras (12a) un signal (VER.) d'intensité nulle, et à appliquer au déphaseur électro-réfractif (23b) situé dans le deuxième bras (12b) un signal (VERb) d'intensité variable passant de o à une valeur VER.7, entraînant 15 une variation de n de la phase 4E) du signal optique circulant dans le deuxième bras (12b), suivie d'un retour à une valeur nulle à mesure que la composante thermooptique (A4no(t)) diminue progressivement de n à o.