Brevet FR3136069A1 — publié le 20231201

L’invention porte sur un procédé de positionnement spectral d’un système photonique, le système photonique mettant en œuvre les opérations de conditionnement d’un signal de contrôle (V) conduisant à produire un signal numérique de contrôle, la mise en œuvre d’une première opération (OP1) de traitement du signal numérique de contrôle pour produire au moins un signal numérique, dit « premier signal de verrouillage », représentatif de la puissance d’une deuxième harmonique de la fréquence de modulation (Fd) présente dans le signal numérique de contrôle, la mise en œuvre d’une deuxième opération (OP2) de traitement du premier signal de verrouillage (Vr1) pour produire une commande numérique d’ajustement, la deuxième opération (OP2) visant à optimiser l’amplitude du premier signal de verrouillage (Vr1), et le conditionnement de la commande numérique d’ajustement pour produire la commande d’ajustement (CLa) et l’appliquer au dispositif d’ajustement (H1). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1 a Procédé de positionnement spectral d’un système photonique DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne un système photonique. Plus précisément l’invention porte sur un procédé de positionnement spectral d’un dispositif photonique comprenant, au moins, une source laser et un filtre. Le filtre peut être un filtre en anneau résonnant, un filtre de type interféromètre de Mach Zehnder (MZ) ou former, en partie au moins, un modulateur en anneau résonnant ou un modulateur MZ. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION On connaît dans l’état de la technique de nombreuses méthodes visant à aligner entre eux la fréquence de résonance d’un filtre optique et la fréquence d’émission d’une source laser. L’ajustement de la fréquence de résonnance ou la fréquence d’émission peuvent être faits à l’aide d’un réchauffeur placé à proximité du filtre ou du laser. Le réchauffeur est commandé de manière à « verrouiller » le système, c’est-à-dire à faire correspondre la fréquence d’émission à la fréquence de résonnance. Dans le document "Error-free operation of a polarization-insensitive 4λ; x 25 Gbps silicon photonic WDM receiver with closed-loop thermal stabilization of Si microrings," Opt. Express 24, 13204-13209 (2016) un photodétecteur et un réchauffeur sont associés à chaque filtre du système. Un régulateur mesure à intervalles réguliers le courant fourni par le photodétecteur et ajuste incrémentalement la commande du réchauffeur en vue de maximiser le courant produit, et ainsi chercher à aligner la fréquence d’émission du laser et la fréquence de résonnance du filtre. Chaque filtre (ou groupes de filtres) du système comprend sa propre boucle de régulation (incluant un réchauffeur et un photodétecteur) et est donc verrouillé individuellement. Le document "Wavelength Locking and Thermally Stabilizing Microring Resonators Using Dithering Signals," in Journal of Lightwave Technology, vol. 32, no. 3, pp. 505-512, Feb.1, 2014 propose également un procédé de positionnement spectral d’un système photonique similaire, incluant une pluralité de filtres munis de réchauffeurs et de photodétecteurs. Selon l’approche divulguée par ce document, les fréquences de résonnances des filtres sont modulées à l’aide d’un signal de modulation en créneau. Pour chaque filtre, un circuit analogique effectue le produit entre le signal fourni par le photodétecteur et le signal de modulation, filtre les harmoniques pour ne conserver que la partie statique de ce produit pour identifier, selon le signe de cette partie statique, si la fréquence d’émission est inférieure ou supérieure à la fréquence de résonnance. Cette information est exploitée pour ajuster la commande appliquée au réchauffeur en vue de réduire l’écart existant entre ces deux fréquences. Selon cette approche également chaque filtre du système photonique comprend sa propre boucle de régulation (incluant un réchauffeur et un photodétecteur) et est donc verrouillé individuellement. Lorsque le système photonique présente plusieurs voies, c’est-à-dire plusieurs fréquences de résonnance et/ou plusieurs fréquences d’émission qu’il est nécessaire de verrouiller entre elles, ces méthodes nécessitent autant de photodétecteurs que de voies. La présence d’un photodétecteur pour chaque voie à verrouiller rend ces approches particulièrement complexes à mettre en œuvre, notamment lorsque le nombre de voies est important, par exemple supérieur 10 ou à 50. Le document "Simultaneous wavelength locking of microring modulator array with a single monitoring signal," Opt. Express 25, 16040-16046 (2017) propose une technique permettant le verrouillage simultané des fréquences de résonnance d'un réseau de modulateurs en anneau sur les raies spectrales d’un rayonnement lumineux en peigne de fréquences. Comme cela est bien connu en soi, un modulateur en anneau permet à la fois de filtrer une longueur d’onde choisie parmi plusieurs longueurs d’onde et permet la modulation de cette longueur d’onde choisie. Dans le document précité, le verrouillage est réalisé à l’aide d’un unique photodétecteur prélevant la puissance du rayonnement circulant dans un bus optique auquel sont couplés les modulateurs et dans lequel circule un signal optique WDM modulé. Un algorithme d’optimisation exploite la partie RF de puissance optique du rayonnement, c’est-à-dire la puissance générée par les modulateurs, pour établir les signaux de commande de réchauffeurs respectivement associés à ces modulateurs, les commandes visant à maximiser la puissance optique RF présent dans le bus optique. Lors de l'initialisation de l’algorithme d’optimisation, chaque modulateur est ajusté consécutivement au cours d’une recherche exhaustive jusqu'à ce qu'il y ait un gradient notable dans la puissance RF mesurée. À ce stade, une méthode de gradient prend le relais pour une convergence rapide vers le meilleur biais de chauffage. Pendant ce processus, chaque modulateur est verrouillé. Une fois le dernier modulateur en anneau ajusté, l'algorithme utilise la méthode du gradient sans fin sur chaque anneau pour assurer le suivi de la dérive de température. L’approche suivie par ce document repose sur l’hypothèse que la puissance optique RF est maximale lorsque les fréquences de résonnance des modulateurs sont bien alignées avec les fréquences d’émission formant les raies spectrales du rayonnement. Pour que cette hypothèse soit satisfaite, il est notamment essentiel que les données modulées par chaque modulateur soient non corrélées. Cette approche nécessite également que les fréquences d’émission soient bien séparées les unes des autres, de 50 GHz au moins. Une autre approche se fondant sur un seul photodétecteur et sur la modulation des fréquences de résonnances des filtres est présentée dans le document « Streamlined Architecture for Thermal Control and Stabilization of Cascaded DWDM Micro-Ring Filters Bus » présenté par Maarten Hattink lors de la conférence Optical Fiber Conference, tenue du 6 au 10 mars 2022. Cette approche nécessite toutefois une calibration du dispositif qui rend la solution particulièrement lourde à exploiter. Le choix des fréquences de modulations proposé par ce document conduit à introduire des termes d’erreur sur le signal d’asservissement. OBJET DE L’INVENTION Un but de l’invention est de proposer un procédé de positionnement spectral d’un système photonique n’ayant pas les limitations de l’état de la technique et s’en distinguant. Plus précisément, un but de l’invention est de proposer un système de positionnement spectral ne nécessitant pas autant de photodétecteurs que de voies à verrouiller. BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un procédé de positionnement spectral d’un système photonique, le système photonique comprenant au moins une source laser produisant un rayonnement présentant au moins une fréquence d’émission ; au moins un filtre présentant une fréquence de résonnance ; au moins un guide d’onde configuré pour coupler optiquement le rayonnement produit par la source laser au filtre ; un photodétecteur optiquement couplé au guide d’onde pour recevoir un rayonnement filtré, le photodétecteur produisant un signal de contrôle ; au moins un dispositif d’ajustement associé à la source laser ou au filtre, le dispositif d’ajustement étant commandé pour moduler, à une fréquence de modulation, et ajuster la fréquence d’émission de la source laser ou la fréquence de résonnance du filtre. Le procédé met en œuvre les opérations suivantes : le conditionnement du signal de contrôle conduisant à produire un signal numérique de contrôle ; une première opération de traitement du signal numérique de contrôle pour produire au moins un signal numérique, dit « premier signal de verrouillage », représentatif de la puissance d’une deuxième harmonique de la fréquence de modulation présente dans le signal numérique de contrôle ; une deuxième opération de traitement du premier signal de verrouillage pour produire une commande numérique d’ajustement, la deuxième opération visant à optimiser l’amplitude du premier signal de verrouillage ; le conditionnement de la commande numérique d’ajustement pour produire la commande d’ajustement et l’appliquer au dispositif d’ajustement. Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable : la deuxième opération vise à maximiser l’amplitude du premier signal de verrouillage ; le premier signal de verrouillage est formé du rapport entre les puissances, dans le signal numérique de contrôle, de la part de signal dans la seconde harmonique et dans la fréquence fondamentale, la deuxième opération visant à optimiser l’amplitude du premier signal de verrouillage pour qu’il soit égal à une valeur déterminée ; la modulation appliquée par le dispositif d’ajustement est spectralement pure ; la première opération produit au moins un deuxième signal de verrouillage représentatif de la phase du signal numérique de contrôle ; la première opération comprend une transformée de fourrier du signal numérique de contrôle ; le système photonique comprend une pluralité de dispositifs d’ajustement sélectivement commandables et respectivement associés à une pluralité de filtres ou à une pluralité de sources laser, le procédé comprenant une étape de sélection d’un seul des dispositifs d’ajustement et y appliquer la commande d’ajustement ; l’étape de sélection est répétée pour sélectionner successivement chacun des dispositifs d’ajustement et y appliquer successivement les commandes d’ajustement ; le système photonique comprend une pluralité de dispositifs d’ajustement respectivement associés à une pluralité de filtres ou à une pluralité de sources laser, les fréquences de modulation des dispositifs d’ajustement étant distinctes les unes des autres ; la fréquence de modulation de chaque dispositif d’ajustement est également distincte d’une deuxième harmonique des fréquences de modulation des autres dispositifs d’ajustement ; la première opération produit une pluralité de signaux de verrouillage, chaque signal de verrouillage étant associé à une deuxième harmonique de la fréquence de modulation d’un dispositif d’ajustement ; une pluralité de deuxième opération associée à la pluralité des signaux de verrouillage produit concurremment une pluralité de commandes numériques d’ajustement ; le procédé comprend un second mode de fonctionnement dans lequel le modulateur est désactivé, le dispositif de verrouillage produisant une commande d’ajustement à partir d’un troisième signal de verrouillage représentatif de la puissance présente dans le signal de contrôle. Selon un autre aspect, l’objet de l’invention propose un système photonique de positionnement spectral d’un dispositif photonique comprenant : au moins une source laser produisant un rayonnement présentant au moins une fréquence d’émission ; au moins un filtre présentant une fréquence de résonnance ; au moins un guide d’onde configuré pour coupler optiquement le rayonnement produit par la source laser au filtre ; un photodétecteur optiquement couplé au guide d’onde pour recevoir un rayonnement filtré, le photodétecteur produisant un signal de contrôle ; au moins un dispositif d’ajustement associé à la source laser ou au filtre, le dispositif d’ajustement étant commandé pour moduler, à une fréquence de modulation, et ajuster la fréquence d’émission de la source laser ou la fréquence de résonnance du filtre ; un dispositif de verrouillage configuré pour mettre en œuvre les opérations suivantes : le conditionnement du signal de contrôle conduisant à produire un signal numérique de contrôle ; une première opération de traitement du signal numérique de contrôle pour produire au moins un signal numérique, dit « premier signal de verrouillage », représentatif de la puissance d’une deuxième harmonique de la fréquence de modulation présente dans le signal numérique de contrôle ; une deuxième opération de traitement du premier signal de verrouillage pour produire une commande numérique d’ajustement, la deuxième opération visant à maximiser l’amplitude du premier signal de verrouillage ; le conditionnement de la commande numérique d’ajustement pour produire la commande d’ajustement et l’appliquer au dispositif d’ajustement. Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable : le système photonique comprend un unique photodétecteur ; le système photonique comprend un filtre comprenant une pluralité de filtres élémentaires couplés ; le dispositif photonique est un laser accordable. le dispositif photonique est un interrupteur optique. le dispositif photonique comprend une pluralité de lasers émettant une pluralité de fréquences d’émission. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquels : Les figures 1a, 1b, 1c, 1d et 1e représentent des schémas des principes sous-tendant l’invention ; La représente un dispositif de verrouillage pouvant mettre en œuvre un procédé selon l’invention ; La représente une première partie d’un dispositif de verrouillage pouvant mettre en œuvre un premier mode de fonctionnement ; Les figures 1h, 1i représentent deux variantes des traitements mis en œuvre par le dispositif de verrouillage de la ; Les figures 2a et 2b représentent deux variantes d’un premier mode de réalisation de l’invention, en multiplexage temporel ; Les figures 3a et 3b représentent deux variantes d’un deuxième mode de réalisation de l’invention, en multiplexage fréquentiel ; Les figures 4a, 4b représentent une première application d’un procédé conforme à l’invention ; Les figures 5a, 5b représentent une deuxième application d’un procédé conforme à l’invention ; Les figures 6a, 6b illustrent une troisième application d’un procédé conforme à l’invention. Procédé de positionnement spectral d’un système photonique, le système photonique (1) comprenant au moins une source laser (La ;La1,La2,La3) produisant un rayonnement présentant au moins une fréquence d’émission ; au moins un filtre (MR1,MR2,MR3) présentant une fréquence de résonnance ; au moins un guide d’onde (WG ;WG1,WG2) configuré pour coupler optiquement le rayonnement produit par la source laser (La ;La1,La2,La3) au filtre (MR1,MR2,MR3) ; un photodétecteur (PD) optiquement couplé au guide d’onde (WG ;WG1,WG2) pour recevoir un rayonnement filtré, le photodétecteur (PD) produisant un signal de contrôle (V) ; au moins un dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) associé à la source laser (La ;La1,La2,La3) ou au filtre (MR1,MR2,MR3), le dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) étant commandé pour moduler, à une fréquence de modulation (Fd), et ajuster la fréquence d’émission de la source laser ou la fréquence de résonnance du filtre ; le procédé mettant en œuvre les opérations suivantes : le conditionnement du signal de contrôle (V) conduisant à produire un signal numérique de contrôle (Vn) ; une première opération (OP1) de traitement du signal numérique de contrôle (Vn) pour produire au moins un signal numérique (Vr1), dit « premier signal de verrouillage », représentatif de la puissance d’une deuxième harmonique de la fréquence de modulation (Fd) présente dans le signal numérique de contrôle (Vn) ; une deuxième opération (OP2) de traitement du premier signal de verrouillage (Vr1) pour produire une commande numérique d’ajustement (CLan), la deuxième opération (OP2) visant à optimiser l’amplitude du premier signal de verrouillage (Vr1) ; le conditionnement de la commande numérique d’ajustement (CLan) pour produire la commande d’ajustement (CLa ;CLa1,CLa2,CLa3) et l’appliquer au dispositif d’ajustement (H1,H2,H3). Procédé selon la revendication précédente dans lequel la deuxième opération (OP2) vise à maximiser l’amplitude du premier signal de verrouillage (Vr1). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le premier signal de verrouillage (Vr1) est formé du rapport entre les puissances, dans le signal numérique de contrôle (Vn), de la part de signal dans la seconde harmonique et dans la fréquence fondamentale, la deuxième opération (OP2) visant à optimiser l’amplitude du premier signal de verrouillage pour qu’il soit égal à une valeur déterminée. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la modulation appliquée par le dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) est spectralement pure. Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la première opération (OP1) produit au moins un deuxième signal de verrouillage (Vr2) représentatif de la phase du signal numérique de contrôle (Vn). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la première opération (OP1) comprend une transformée de fourrier du signal numérique de contrôle (Vn). Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le système photonique (1) comprend une pluralité de dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3) sélectivement commandables et respectivement associés à une pluralité de filtres (MR1,MR2,MR3) ou à une pluralité de sources laser (La1,La2,La3), le procédé comprenant une étape de sélection d’un seul des dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3) et y appliquer la commande d’ajustement (CLa1,CLa2,CLa3). Procédé selon la revendication précédente dans lequel l’étape de sélection est répétée pour sélectionner successivement chacun des dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3) et y appliquer successivement les commandes d’ajustement (CLa1,CLa2,CLa3). Procédé selon l’une des revendications 1 à 6 dans lequel le système photonique comprend une pluralité de dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3) respectivement associés à une pluralité de filtres (MR1,MR2,MR3) ou à une pluralité de sources laser (La1,La2,La3), les fréquences de modulation des dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3) étant distinctes les unes des autres. Procédé selon la revendication précédente dans lequel la fréquence de modulation de chaque dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) est également distincte d’une deuxième harmonique des fréquences de modulation des autres dispositifs d’ajustement (H1,H2,H3). Procédé selon l’une des deux revendications précédentes dans lequel la première opération (OP1) produit une pluralité de signaux de verrouillage (Vr1,Vr2), chaque signal de verrouillage étant associé à une deuxième harmonique de la fréquence de modulation d’un dispositif d’ajustement (H1,H2,H3). Procédé selon la revendication précédente dans lequel une pluralité de deuxième opération (OP2) associée à la pluralité des signaux de verrouillage (Vr1,Vr2) produit concurremment une pluralité de commandes numériques d’ajustement (CLa1n,CLa2n,CLa3n). Procédé selon l’une des revendications précédentes présentant un second mode de fonctionnement selon lequel le modulateur (M ;M1,M2,M3) est désactivé, le dispositif de verrouillage (R) produisant une commande d’ajustement à partir d’un troisième signal de verrouillage représentatif de la puissance présente dans le signal de contrôle (V). Système photonique (1) de positionnement spectral d’un dispositif photonique comprenant : au moins une source laser (La ;La1,La2,La3) produisant un rayonnement présentant au moins une fréquence d’émission ; au moins un filtre (MR1,MR2,MR3) présentant une fréquence de résonnance ; au moins un guide d’onde (WG ;WG1,WG2) configuré pour coupler optiquement le rayonnement produit par la source laser (La ;La1,La2,La3) au filtre (MR1,MR2,MR3) ; un photodétecteur (PD) optiquement couplé au guide d’onde (WG ;WG1,WG2) pour recevoir un rayonnement filtré, le photodétecteur (PD) produisant un signal de contrôle (V) ; au moins un dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) associé à la source laser (La ;La1,La2,La3) ou au filtre (MR1,MR2,MR3), le dispositif d’ajustement (H1,H2,H3) étant commandé pour moduler, à une fréquence de modulation (Fd), et ajuster la fréquence d’émission de la source laser ou la fréquence de résonnance du filtre ; un dispositif de verrouillage (R) configuré pour mettre en œuvre les opérations suivantes : le conditionnement du signal de contrôle (V) conduisant à produire un signal numérique de contrôle (Vn) ; une première opération (OP1) de traitement du signal numérique de contrôle (Vn) pour produire au moins un signal numérique (Vr1), dit « premier signal de verrouillage », représentatif de la puissance d’une deuxième harmonique de la fréquence de modulation (Fd) présente dans le signal numérique de contrôle (Vn) ; une deuxième opération (OP2) de traitement du premier signal de verrouillage (Vr1) pour produire une commande numérique d’ajustement (CLan), la deuxième opération (OP2) visant à maximiser l’amplitude du premier signal de verrouillage (Vr1) ; le conditionnement de la commande numérique d’ajustement (CLan) pour produire la commande d’ajustement (CLa ;CLa1,CLa2,CLa3) et l’appliquer au dispositif d’ajustement (H1,H2,H3). Système photonique (1) selon la revendication précédente comprenant un unique photodétecteur (PD). Système photonique (1) selon l’une des revendications 14 et 15 comprenant un filtre comprenant une pluralité de filtres élémentaires couplés. Système photonique (1) selon la revendication précédente dans lequel le dispositif photonique est un laser accordable. Système photonique (1) selon l’une des revendications 14 et 15 dans lequel le dispositif photonique est un interrupteur optique. Système photonique (1) selon l’une des revendications 14 et 15 dans lequel le dispositif photonique comprend une pluralité de lasers (La1,La2,La3) émettant une pluralité de fréquences d’émission.