Brevet FR3144459A1 — publié le 20240628

L’invention concerne un circuit photonique planaire (PIC) pour le démultiplexage d’un faisceau optique incident multimode en une pluralité de sous-faisceaux monomodes comprenant une couche guidante (GL), le circuit photonique planaire comprenant : un dispositif diffractif (Ddiff) intégré comprenant un réseau diffractif ou deux réseaux diffractifs superposés (DG0, DG1, DG2, DG3, DG4, DG5, DG6) de couplage, configuré pour coupler le faisceau optique multimode dans la couche guidante du circuit photonique planaire et pour générer deux ou quatre faisceaux diffractés (Fd1, Fd1’, Fd2, Fd2’, Fd3, Fd4), un dispositif de conversion (Dconv) intégré comprenant des zones de propagation libre (Zpl), une zone de propagation libre étant associée à chacun des faisceaux diffractés, une pluralité de guide d’ondes collecteurs disposés en aval de chaque zone de propagation libre (OGcol), et une pluralité de guides d’ondes monomodes (OGmono), un guide d’onde collecteur étant couplé à un guide d’onde monomode, de manière à générer ladite pluralité de sous-faisceaux monomode (Fi). Figure 6 Circuit photonique intégré de démultiplexage d’un faisceau optique incident fortement multimode et de recombinaison. DOMAINE DE L’INVENTION L’invention concerne le domaine des communications optiques selon un canal de propagation multimode spatial. C’est notamment le cas en espace libre, où le front de phase de l’onde vecteur de l’information est plus ou moins fortement distordu par la traversée d’un milieu perturbé, tel une couche atmosphérique dans une liaison terre-satellite. Selon un autre exemple, une propagation dans une fibre multimode induit une perturbation du faisceau par couplage entre les modes spatiaux. Plus particulièrement l’invention concerne un circuit photonique planaire comprenant les fonctionnalités nécessaires au démultiplexage spatial du faisceau incident, c’est à dire la collecte du faisceau incident multimode et sa décomposition en une pluralité de faisceaux optiques monomodes. L’invention concerne également un circuit photonique planaire intégrant les fonctionnalités de recombinaison et de détection/traitement des faisceaux monomodes. ETAT DE LA TECHNIQUE Un problème à résoudre pour les communications optiques, lorsque le front de phase d’un faisceau optique porteur d’information est distordu par une traversée en espace libre, est de maintenir un bilan de liaison optimal en dépit de ces perturbations. Si ce faisceau dégradé était directement couplé à un guide monomode une grande majorité de l’énergie sur les autres modes spatiaux serait perdue et le rapport signal sur bruit serait très dégradé. En outre, à cause des perturbations atmosphériques, l’énergie peut passer rapidement d’un mode à l’autre. Dans le cas d’une détection monomode, on arrive à des fluctuations énormes d’intensité couplée (allant par exemple jusqu’à 30 dB), alors qu’en récupérant et en sommant l’énergie de chacun des modes, on réduit énormément ces fluctuations d’énergie couplée. On cherche ainsi à récupérer le maximum de modes spatiaux possibles contenus dans le faisceau dégradé pour récupérer le maximum d’énergie et ainsi améliorer le rapport signal sur bruit. Pour cela lors de la réception une solution consiste à collecter puis à transformer un faisceau multimode en de multiples faisceaux monomodes, cette opération étant réalisée par un dispositif de démultiplexage spatial 14. Les différents faisceaux monomodes sont ensuite recombinés, puis traités/détectés. Ainsi le dispositif de démultiplexage spatial s’insère dans un système de réception dont 3 exemples sont donnés ci-dessous à titre non limitatifs. Le premier exemple illustré illustre un système de réception SR1 pour le cas d’une liaison WDM dans lequel, à l’émission, un faisceau constitué de M longueurs d’onde multiplexées λ 1 , λ 2 , …λ M , (indice j variant 1 à M) émises par des lasers L1, L2, LM, chacune portant un signal de modulation (modulateurs mod1, mod2 … et multiplexeur λ MUX ), est émis en espace libre. Après propagation dans l’atmosphère FS le faisceau présente une amplitude et une phase fortement distordues, formant à la réception le faisceau incident Fid. Le système de réception SR1 comprend le démultiplexeur spatial 14 qui décompose le faisceau multimode Fid en une pluralité de N faisceau monomodes Fi (i variant de 1 à N). Les faisceaux monomodes sont ensuite recombinés de manière cohérente par un recombineur 20, qui génère un faisceau recombiné Frecomb. Le faisceau somme Frecomb est alors démultiplexé par un dispositif de démultiplexage en longueur d’onde λ DEMUX de manière à former M faisceaux à M longueur d’ondes λj constituant chacun un canal de transport de l’information. Puis les M faisceaux sont envoyés chacun vers M détecteurs PD 1 , PD 2 ,… PD M (pour M canaux WDM). En sortie des détecteurs on récupère M signaux électriques S λ j , un par longueur d’onde. Il s’agit ici d’un système de réception à recombinaison cohérente présentant une très bonne efficacité de recombinaison sur une large bande spectrale ou peigne de fréquences (architecture WDM). Le document US 2020-0195355 décrit un tel système de réception et une architecture de composant recombineur cohérent 20 intégrable dans un circuit photonique planaire. Le deuxième exemple illustré concerne une détection incohérente dans laquelle le système de réception SR2 comprend également le démultiplexeur spatial 14 qui décompose le faisceau multimode Fid en une pluralité de N faisceaux monomodes Fi. Chaque faisceau monomode Fi est couplé à un démultiplexeur λ DEMUX et les faisceaux à chaque longueur d’onde λj sont détectés par N x M photodétecteurs PDi,j. Des liaisons électriques réalisent la sommation sur i de tous les signaux issus des détecteurs PDij à la longueur d’onde λj. A l’issu de la sommation on récupère M signaux électriques S λ j , un par longueur d’onde. Le troisième exemple illustré illustre un système de détection cohérente mono-longueur d’onde SR3, par exemple utilisé dans le domaine des télécommunications, dans le cas des communications optiques cohérentes pour fournir de très hauts débits de transmission de données. Le faisceau émis par le laser L1 à λ1 est modulé à la fois en amplitude et en phase grâce à deux modulateurs mod,I et mod,Q. Le système de réception SR3 comprend le démultiplexeur spatial 14 et le recombineur cohérent 20. Le signal recombiné est ensuite mélangé par un mélangeur 24 à un signal issu d’un oscillateur local OL. Le mélangeur est typiquement un composant de type MMI pour « MultiMode Interference coupler » en anglais. Pour la détection cohérente classique, en mélangeant le signal avec un oscillateur local on a accès à l’amplitude du champ électrique par battement sur une photodiode balancée. Dans le domaine des communications optiques cohérentes on a besoin à la fois de l’information encodée sur le champ en phase et en quadrature (I et Q). Dans ce cas, illustré , on a une détection cohérente pour le signal en phase (I) sur un détecteur balancé PDb (signal électrique de sortie S I ) et une détection cohérente pour la détection du signal en quadrature (Q) sur un autre détecteur balancé (signal électrique de sortie S Q ). Le MMI 2 vers 4 (deux entrées : le signal et l’oscillateur local) génère directement le mélange des 2 signaux avec les phases adéquates. Ce format de modulation particulier a la plus large capacité de transmission de données, mais est d’autant plus sensible aux perturbations atmosphériques. Tous les systèmes de réception décrits ci-dessus nécessitent un démultiplexeur spatial 14 qui se décline selon plusieurs architectures connues de l’homme de l’art. Selon un premier exemple décrit dans le document EP3100095 on effectue un échantillonnage spatial du faisceau incident selon une base de modes spatiaux préétablie (par exemple Hermite-Gauss) par traversée successive de lames de phase et de sections de propagation libre. Ce démultiplexeur est donc constitué d’éléments optiques discrets, est passif, et n’inclut pas de composants pour la détection. Un produit commercial est issu de ce brevet (TILBA) et a été associé à un circuit photonique intégré pour la recombinaison cohérente et la détection des faisceaux monomodes (V. Billault, et al. "Free space optical communication receiver based on a spatial demultiplexer and a photonic integrated coherent combining circuit," Opt. Express 29, 33134-33143 (2021)). Selon un deuxième exemple décrit dans le document US20150086157 le démultiplexeur spatial réalise une fusion adiabatique de fibres monomodes vers une fibre à cœur multimode. Cette solution entièrement fibrée est intéressante, mais il n’existe que peu de produis commerciaux, et n’offrant que quelques modes spatiaux (3 ou 6 pour le produit de la société OPTOSCRIBE). Le défaut principal de ces deux approches est d’être relativement volumineuse et non intégrable sur un circuit photonique. Il convient de les associer, avec les problèmes de connexion afférents, à d’autres composants externes pour la réalisation des fonctions plus complexes (recombinaison, détection), ce qui rend le système final peu compact et moins robuste à l’environnement. Un troisième exemple décrit dans la publication de Watanabe et al. "Coherent few mode demultiplexer realized as a 2D grating coupler array in silicon." (Optics Express 28.24 (2020): 36009-36019) décrit un dispositif en photonique intégrée de génération et de réception de modes spatiaux d’ordre peu élevé pour le couplage à une fibre faiblement multimode FMF illustré figures 4A et 4B. On entend par modes spatiaux d’ordre peu élevé uniquement les modes LP 01 , LP 11a et LP 11b . Il est noté E 01 , E 11a , E 11b les projections du champ incident sur chacun de ces modes. On entend par fibre optique faiblement multimode une fibre dans laquelle se propagent un nombre de modes spatiaux (par polarisation x ou y) inférieur ou égal à 4. La technique exposée consiste à juxtaposer 4 réseaux de couplage bidimensionnels G1, G2, G3 et G4 en matrice 2x2 (voir ). Cette décomposition en 4 réseaux permet ainsi de traiter séparément et en simultané 4 zones spatiales de la lumière incidente sur le démultiplexeur. Tous les modes non gaussiens présentant des lobes spatiaux symétriques par rapport à un ou deux axes (x et/ou y) et d’amplitude opposée, l’intégrale de recouvrement entre un mode non gaussien et un réseau de diffraction vers un guide monomode est généralement proche de zéro : les modes non gaussiens ne sont pas couplés dans la couche guidante. En traitant séparément 4 zones spatiales, cette structure permet de collecter l’intensité de 4 lobes d’une onde optique incidente au circuit intégré. Cette structure permet ainsi de traiter les projections E 0 1 , E 11a , E 11b (voir ). Ce système n’est pas extrapolable à un nombre plus élevé de modes spatiaux. Chacun des 4 réseaux est en outre la superposition de 2 réseaux orthogonaux. Chaque réseau Gi est couplé respectivement à 2 guides monomodes perpendiculaires MC (« Mode Coupler »), pour collecter les polarisations rectilignes et orthogonales correspondantes. Le faisceau incident sortant de la fibre multimode est ainsi couplé à 8 guides monomodes via les 4 réseaux G1 à G4. Le signal se propageant dans chacun des 8 guides monomodes est ensuite mélangé à un signal LO issu d’un oscillateur local au moyen d’un MMI, pour effectuer une détection cohérente I,Q sur chacun des canaux. Ce dispositif présente l’avantage d’être intégré sur un circuit photonique mais il est adapté à une fibre faiblement multimode et ne permet pas de traiter un nombre de modes spatiaux supérieur à 4. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant un circuit photonique planaire comprenant un démultiplexeur spatial intégré capable de traiter de nombreux modes spatiaux d’un faisceau incident fortement multimode. L’intégration du démultiplexeur permet en outre de réaliser sur un même circuit photonique planaire l’intégralité du traitement en incluant la recombinaison et la détection des faisceaux monomodes. DESCRIPTION DE L’INVENTION La présente invention a pour objet un circuit photonique planaire pour le démultiplexage d’un faisceau optique incident multimode en une pluralité de sous-faisceaux monomodes, comprenant une couche guidante, le circuit photonique planaire comprenant : un dispositif diffractif intégré comprenant un réseau diffractif ou deux réseaux diffractifs superposés de couplage, configuré pour coupler le faisceau optique multimode dans la couche guidante du circuit photonique planaire et pour générer deux ou quatre faisceaux diffractés, un dispositif de conversion intégré comprenant des zones de propagation libre, une zone de propagation libre étant associée à chacun des faisceaux diffractés, une pluralité de guide d’ondes collecteurs disposés en aval de chaque zone de propagation libre et une pluralité de guides d’ondes monomodes, un guide d’onde collecteur étant couplé à un guide d’onde monomode et étant configuré pour transformer de manière adiabatique une fraction du faisceau optique multimode collectée localement par ledit guide collecteur en un faisceau optique selon un mode fondamental dudit guide d’onde monomode, de manière à générer ladite pluralité de sous-faisceaux monomode (Fi). Selon un premier mode de réalisation le dispositif diffractif comprend un réseau de diffraction unique présentant des franges planes et générant deux faisceaux diffractés se propageant selon deux directions opposées, et le dispositif de conversion comprend deux lentilles divergentes positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libres. Selon un deuxième mode de réalisation le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction présentant des franges planes perpendiculaires, et configurés pour générer chacun deux faisceaux diffractés se propageant selon deux directions opposées, et le dispositif de conversion comprend quatre lentilles divergentes positionnées sur les trajets respectifs des quatre faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libre. Selon un troisième mode de réalisation le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction présentant des franges planes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales, et le dispositif de conversion comprend deux lentilles divergentes positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libres. Selon un quatrième mode de réalisation le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction présentant des franges courbes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non perpendiculaires. Selon un mode de réalisation le circuit photonique planaire selon l’invention comprend en outre un dispositif intégré de combinaison et de détection desdits sous-faisceaux monomodes comprenant au moins un photodétecteur. Selon un mode de réalisation le dispositif intégré de combinaison et de détection comprend en outre une pluralité de lignes à retard configurées pour égaliser les trajets optiques ou mixtes optique/électrique des sous-faisceaux monomodes, considérés depuis la position du ou des réseaux diffractifs superposés et jusqu’à un endroit où est généré un signal portant une information associée à une seule longueur d’onde et intégrant la contribution de tous les sous-faisceaux monomodes. Selon un mode de réalisation le dispositif intégré de combinaison et de détection comprend : -une pluralité de démultiplexeurs en longueur d’onde respectivement couplés à la pluralité guide d’ondes monomodes, -une pluralité de photodétecteurs couplés aux sorties desdits démultiplexeurs, -des pistes électriques configurées pour sommer, pour chaque longueur d’onde, les signaux issus des photodétecteurs. Selon un mode de réalisation ledit endroit est celui pour lequel la sommation électrique inclut tous les signaux issus des photodétecteurs associés à une même longueur d’onde. Selon un mode de réalisation le dispositif de combinaison et de détection comprend : une pluralité de dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente agencés en cascades de manière à obtenir un faisceau recombiné, les guides d’onde monomodes étant couplés 2 à 2 aux dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente du premier étage de ladite cascade, un démultiplexeur en longueur d’onde, une pluralité de photodétecteurs couplés aux sorties du démultiplexeur. Selon un mode de réalisation le dispositif élémentaire de recombinaison cohérente comprend un interféromètre intégré comprenant un premier et un deuxième élément déphaseur. Selon un mode de réalisation ledit endroit est la sortie du démultiplexeur en longueur d’onde. Selon un mode de réalisation le dispositif de combinaison et de détection comprend en outre un mélangeur configuré pour mélanger le faisceau recombiné avec un oscillateur local, le photodétecteur étant un photodétecteur balancé. Selon un mode de réalisation le mélangeur présente 4 sorties couplées à deux photodétecteurs balancés de manière à effectuer une détection en phase et en quadrature. La description suivante présente plusieurs exemples de réalisation du dispositif de l’invention: ces exemples sont non limitatifs de la portée de l’invention. Ces exemples de réalisation présentent à la fois les caractéristiques essentielles de l’invention ainsi que des caractéristiques additionnelles liées aux modes de réalisation considérés. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques, buts et avantages de celle-ci apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquels : La déjà citée illustre un premier exemple d’émission/réception d’une liaison WDM selon l’état de la technique, dans lequel à l’émission un faisceau, constitué de M longueurs d’onde multiplexées portant chacune un signal de modulation, est émis en espace libre, et à la réception on a une recombinaison cohérente. La déjà citée illustre un deuxième exemple d’émission/réception d’une liaison WDM selon l’état de la technique dans lequel à la réception la recombinaison est incohérente. La déjà citée illustre un système d’émission/réception mono longueur d’onde avec une détection cohérente en phase et en quadrature selon l’état de la technique. Les figures 4A et 4B déjà citées illustrent un dispositif en photonique intégrée de génération et de réception de modes spatiaux pour le couplage à une fibre faiblement multimode selon l’état de la technique. La illustre le circuit photonique planaire (PIC) selon l’invention. La illustre une première variante du PIC selon l’invention dans laquelle le dispositif diffractif comprend un réseau de diffraction unique présentant des franges planes et générant deux faisceaux diffractés se propageant selon deux directions opposées. La illustre la diffraction monodirectionnelle d’un faisceau incident structuré spatialement selon la direction dite transverse Y perpendiculaire à la direction de diffraction X et incident selon une incidence oblique. La illustre la diffraction monodirectionnelle d’un faisceau incident structuré spatialement selon la direction dite longitudinale X (direction de diffraction X) et incident selon une incidence oblique. La illustre une double diffraction en sens opposé d’un faisceau structuré selon X et incident en incidence normale sur le réseau. La illustre une deuxième variante du PIC selon l’invention dans laquelle le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction superposés présentant des franges planes et perpendiculaires et configurés pour générer chacun deux faisceaux diffractés se propageant selon deux directions opposées. La illustre une troisième variante du PIC selon l’invention dans laquelle le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction présentant des franges planes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que les deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales. La illustre une quatrième variante du PIC selon l’invention dans laquelle le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction présentant chacun des franges courbes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales. La illustre un mode de réalisation du PIC selon l’invention dans lequel le circuit photonique planaire comprend en outre un dispositif intégré de combinaison et de détection desdits sous-faisceaux monomodes. La illustre un mode de réalisation pour lequel on effectue une recombinaison incohérente. La illustre l’architecture en cascade de la recombinaison cohérente. La illustre un dispositif élémentaire de recombinaison cohérente selon l’état de la technique. La illustre un circuit photonique planaire selon l’invention qui effectue un démultiplexage spatial sur 16 faisceaux monomodes et une recombinaison cohérente avec des interféromètres tels qu’illustrés . DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne un circuit photonique planaire PIC pour le démultiplexage d’un faisceau optique incident fortement multimode en une pluralité de sous-faisceaux monomodes. Le faisceau multimode complexe à traiter est quelconque. Il est par exemple issu d’une dégradation par propagation dans l’atmosphère d’un faisceau émis initialement gaussien ou d’une fibre optique, comme expliqué plus haut. En outre le faisceau optique incident sur le dispositif est typiquement issu initialement d’une source optique modulée par un signal de communication, et a traversé un canal de propagation en espace libre non homogène ou a été injecté dans une fibre multimode et s’est propagé dans celle-ci. La propagation dans l’atmosphère ou dans la fibre déforme le profil de phase et d’amplitude du faisceau. Le faisceau incident sur le PIC selon l’invention est donc fortement multimode spatial et est préférentiellement collimaté ou focalisé pour éclairer le dispositif diffractif Ddiff. On entend par fortement multimode un faisceau qui comprend au moins N=5 modes spatiaux par polarisation, typiquement entre 5 et 30 modes spatiaux. Le PIC selon l’invention comprend une couche guidante GL, parallèle au substrat Sub, dans laquelle se propage la lumière. Le principe du PIC selon l’invention est illustré . Il comprend un dispositif diffractif Ddiff intégré dans le circuit qui comprend un réseau diffractif ou deux réseaux diffractifs superposés de couplage, le ou les réseaux étant configuré(s) pour coupler le faisceau optique incident multimode Finc dans la couche guidante GL du circuit photonique planaire et pour générer deux ou quatre faisceaux diffractés. Seul un faisceau diffracté Fd est illustré et les figures suivantes 6, 10, 11 et 12 illustrent différentes variantes de génération de deux ou quatre faisceaux diffractés. Le PIC, également dénommé puce photonique, comprend également un dispositif intégré de conversion Dconv comprenant des zones de propagation libre Zpl des faisceaux diffractés, une zone de propagation libre étant associée à chacun des faisceaux diffractés. Le PIC comprend également une pluralité de guide d’ondes collecteurs OGcol disposés en aval de chaque zone de propagation libre, et une pluralité de guides d’ondes monomodes OGmono, chaque guide d’onde collecteur étant couplé à un guide d’onde monomode (et réciproquement), de manière à générer la pluralité de sous-faisceaux monomode Fi, i variant de 1 à N. La n’illustre qu’une zone de propagation libre, associée au faisceau Fd. A titre non limitatif quatre variantes du PIC selon l’invention sont décrites plus loin. Le ou les réseaux diffractifs sont des réseaux de Bragg présentant des franges d’alternance d’indice de réfraction de la couche guidante. Ces réseaux sont habituellement utilisés pour coupler un faisceau monomode, typiquement gaussien, de l’espace libre vers un guide d’onde sur une puce photonique. Ils diffractent le faisceau incident dans la couche guidante GL du PIC et selon une ou plusieurs directions données par le ou les vecteurs d’onde du ou des réseaux. La diffraction du champ électromagnétique à 2 dimensions incident sur le dispositif diffractif conduit à une ou plusieurs projections à une dimension du champ 2D de Finc dans le plan du circuit intégré. Chacune de ces projections 1D est spatialement multimode. Le dispositif de conversion Dconv convertit les projections multimodes 1D de Finc dans le plan du circuit intégré en une pluralité de faisceaux guidés monomodes Fi, de phases et d’amplitudes différentes. Le ou les deux réseaux de Bragg couplent le faisceau multimode incident vers plusieurs guides multimodes (les guides collecteurs). Pour ce faire on fait diverger le faisceau diffracté dans le plan de la puce photonique (zones de propagation libre Zpl) et on place des guides collecteurs OGcol sur le trajet du faisceau diffracté divergent pour échantillonner le faisceau spatialement. On a donc une zone Zpl et une pluralité de guides OGcol associés à chaque faisceau diffracté. Du côté amont du guide OGcol chaque guide collecteur collecte une fraction du front d’onde (amplitude/phase) multimode se propageant dans Zpl. Chacun des guides collecteurs OGcol transforme de manière adiabatique cette fraction du faisceau optique multimode collectée localement par le guide collecteur, dite lumière multimode, en un faisceau optique se propageant selon le mode fondamental (aval du guide). On entend par mode fondamental le mode d’ordre le moins élevé. Le nombre de guides collecteurs définit la résolution de l’échantillonnage spatial de la lumière multimode. La résolution minimale nécessaire dépend du nombre de modes de la lumière incidente. Ainsi pour échantillonner efficacement le front d’onde multimode, le nombre de guides OGcol est choisi au moins aussi grand que le nombre de modes dans les projections multimodes 1D dans la zone de propagation libre Zpl. Dans le guide collecteur on a transféré l’énergie qui était dans les différents modes initialement présents dans la partie amont du guide, vers un seul mode présent dans la partie aval, le mode fondamental. On a donc côté aval un fort taux de rejection modal. Un guide d’onde monomode est disposé dans le prolongement (côté aval) du guide d’onde collecteur associé et est configuré pour transporter ce mode fondamental, qui constitue le sous-faisceau monomode Fi. En d’autres termes le guide collecteur transforme la lumière multimode collectée en une lumière se propageant selon le mode fondamental du guide d’onde monomode associé. Selon un mode de réalisation préféré le guide d’onde collecteur présente une largeur décroissante selon le sens de propagation (mode dit « taper », forme en entonnoir), illustré . Selon un autre mode de réalisation le guide d’onde collecteur présente une forme évasée, c’est-à-dire une largeur croissante selon le sens de propagation («taper » inversé, forme de pointe côté amont). Ainsi ce n’est pas la largeur physique de la section du guide collecteur qui compte, mais c’est la taille du mode fondamental qui doit être décroissante dans le sens de la propagation. Selon un mode de réalisation les guides collecteurs sont jointifs (côté amont c’est à dire du côté de la zone de propagation en espace libre) de manière à récupérer toute la lumière du faisceau diffracté divergent. Des guides collecteurs jointifs sont préférentiellement en mode « taper » (largeur décroissante) tel qu’illustré . Selon un mode de réalisation les guides monomodes OGmono présentent tous la même largeur. Les modes portés par ces guides ont vocation à être recombinés donc il est préférable que les guides monomodes aient tous la même largeur pour la simplicité de la combinaison. Selon un mode de réalisation la largeur initiale/géométrie des guides collecteurs est adaptée à la statistique des modes les plus présents dans le faisceau incident. Avec le PIC selon l’invention on ne cherche pas à multiplexer et/ou démultiplexer les modes spatiaux d’une fibre faiblement multimode, mais on collecte sur un circuit photonique la plus grande quantité d’énergie d’un faisceau spatialement distordu, avec un fort contenu modal. L’avantage de l’invention est d’offrir un PIC qui intègre un démultiplexeur de modes spatiaux. Pour cela une architecture originale de démultiplexeur spatial comprenant Ddiff et Dconv est proposée. Le faisceau incident multimode est décomposé en une pluralité de composantes monomodes qui sont intégrées dans le PIC et disponibles pour un traitement également de manière intégrée, sans aucune connexion ni ajout de composant extérieur, le traitement s’effectuant selon un mode préféré dans le même circuit photonique (voir plus loin). Une première variante du circuit PIC selon l’invention est illustrée . Dans cette variante le dispositif diffractif Ddiff comprend un réseau de diffraction unique DG0 présentant des franges planes et générant deux faisceaux diffractés Fd1, Fd1’, se propageant selon deux directions opposées (diffraction bidirectionnelle). Il y a donc ici deux zones de propagation libre Zpl, une par faisceau diffracté. Pour permettre l’échantillonnage spatial par les guides collecteurs le dispositif de conversion Dconv comprend en outre deux lentilles divergentes LD1, LD1’ positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés Fd1 et Fd1’ en amont des zones de propagation libres Zpl. Soit N le nombre de guides monomodes OGmono, on a ici N/2 guides par direction. Dans cette variante le faisceau incident éclaire préférentiellement Ddiff selon une incidence normale pour que la condition de Bragg soit vérifiée pour les deux directions de propagation opposées. L’intérêt d’avoir deux directions de diffraction opposées pour un réseau DG est illustré figures 7 à 9. La illustre la diffraction monodirectionnelle uniquement (faisceau diffracté Fd) d’un faisceau incident 70 structuré spatialement selon la direction dite transverse Y perpendiculaire à la direction de diffraction X et incident selon une incidence oblique pour laquelle la condition de Bragg est vérifiée. Le circuit PIC présente une couche guidante GL d’indice ng, un substrat Sub d’indice n0 et une couche intermédiaire IL d’indice de réfraction intermédiaire n int La illustre la diffraction monodirectionnelle uniquement (faisceau diffracté Fd) d’un faisceau incident 80 structuré spatialement selon la direction dite longitudinale X (direction de diffraction X) et incident selon une incidence oblique pour laquelle la condition de Bragg est vérifiée. Le faisceau diffracté Fd couplé dans la couche guidante GL du circuit intégré PIC a une énergie proportionnelle à l’intégrale de recouvrement entre le profil de structuration du faisceau dans la direction de diffraction, et le profil de diffraction du réseau. Le couplage du faisceau Fd dans la couche guidante « moyenne » ainsi la structuration du faisceau, et une partie de l’énergie associée à ce mode est perdue. La diffraction monodirectionnelle uniquement est donc sous-optimale pour des faisceaux structurés selon la direction de diffraction, voire totalement inefficace pour certains types de modes. La illustre le cas d’une double diffraction (faisceaux Fd et Fd’) en sens opposé d’un faisceau 90 structuré selon X et incident en incidence normale sur le réseau DG. Le profil de diffraction du réseau, exponentiellement décroissant, est représenté sur les courbes respectivement de gauche pour la direction de propagation vers l’arrière du réseau Ar et de droite pour la diffraction vers l’avant Av. La diffraction par le réseau vers les deux directions avant et arrière donne un degré de liberté supplémentaire pour décomposer la structuration spatiale du faisceau incident. L’intégrale de recouvrement entre le profil de structuration du faisceau et le profil de diffraction du réseau dans les deux directions génèrent deux faisceaux Fd et Fd’ avec une énergie totale bien supérieure à une diffraction monodirectionnelle. Selon une deuxième variante illustrée le dispositif diffractif Ddiff comprend deux réseaux de diffraction DG1, DG2 superposés présentant des franges planes et configurés pour générer chacun deux faisceaux diffractés, respectivement (Fd1, Fd1’) et (Fd2, Fd2’) se propageant selon deux directions opposées. Les franges respectives des deux réseaux sont perpendiculaires entre elles On a ici 4 zones de propagation libre et le dispositif de conversion comprend quatre lentilles divergentes LD1, LD1’, LD2, LD2’ positionnées sur les trajets respectifs des quatre faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libre. Soit N le nombre de guides monomodes OGmono total, on a ici N/4 guides par direction. Dans cette variante le faisceau incident éclaire préférentiellement Ddiff selon une incidence normale pour que la condition de Bragg soit vérifiée pour les 4 faisceaux diffractés. L’intérêt de cette configuration est que du fait de la présence de deux réseaux perpendiculaires, la structuration selon Y du faisceau incident est reproduite par la diffraction sur DG1 (diffraction selon X et -X) et la structuration selon X du faisceau incident est reproduite par la diffraction sur DG2 (diffraction selon Y et -Y). La structure modale selon les deux directions X et Y est présente dans les faisceaux diffractés par cette architecture. En outre l’architecture à deux réseaux perpendiculaires peut traiter potentiellement les deux directions de polarisation du faisceau incident. Selon une troisième variante illustrée le dispositif diffractif Ddiff comprend deux réseaux de diffraction DG3, DG4 présentant des franges planes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que les deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales. Les franges planes présentent pour cela entre elles un angle différent de 90°. Le dispositif de conversion comprend deux lentilles divergentes LD3, LD4 positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés Fd3 et Fd4 en amont des zones de propagation libres. On a N/2 guides OGmono par direction. L’avantage de cette configuration est que la condition de Bragg peut être simultanément respectée pour les deux réseaux avec un faisceau incident selon le plan bissecteur défini par la droite B et l’axe Z. Cette configuration est ainsi compatible d’une incidence oblique dans ce plan. Selon une quatrième variante illustrée le dispositif diffractif Ddiff comprend deux réseaux de diffraction DG5, DG6 présentant chacun des franges courbes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales. Les franges courbes présentent pour cela entre elles un angle différent de 90°. Outre la compatibilité d’une incidence oblique dans le plan bissecteur, cette configuration présente l’intérêt d’être simplifiée car la courbure des franges remplace les lentilles divergentes. Selon un mode de réalisation illustré le circuit photonique planaire selon l’invention comprend en outre un dispositif intégré de combinaison et de détection Dcd desdits sous-faisceaux monomodes Fi, Dcd comprenant au moins un photodétecteur, une pluralité de photodétecteurs dans la plupart des cas. L’objectif est la récupération de l’information qui module le faisceau incident. A la sortie de Dcd on récupère des signaux électriques, un signal Sλj par longueur d’onde λj dans le cas d’une liaison WDM (recombinaison cohérente ou incohérente), un signal électrique unique pour la détection cohérente mono λ, ou deux signaux électriques en sortie des deux détecteurs balancés dans le cas d’une détection cohérente I/Q. Le PIC réalise une intégration monolithique du démultiplexeur de modes spatiaux et du ou des détecteurs. L’intégration dans un même circuit de l’ensemble des fonctionnalités de la réception (couplage / démultiplexage spatial / recombinaison / détection) confère au PIC selon l’invention une compacité extrême allant bien au-delà des approches de l’état de l’art, et tout à fait pertinente pour des applications embarquées. Un domaine d’exploitation du PIC selon l’invention est celui des communications en espace libre dans le domaine spatial (terre-satellite), ou celui de la communication entre porteurs dans les domaines terrestres, naval ou aérien. La compacité du système de réception selon l’invention rend la solution exploitable pour les communications entre drones. D’autre part, l’intégration directe sur une même puce photonique de la fonction de réception multimode évite les pertes de couplage optique du récepteur vers le détecteur. En outre la recombinaison cohérente ou incohérente des sous-faisceaux modulés permet de réduire drastiquement l’évanouissement du signal de communication induit par les échanges rapides d’énergie entre les modes spatiaux, typiquement dûs aux turbulences atmosphériques. Enfin un autre avantage du PIC intégrant toute la réception est de permettre un équilibrage intégré des chemins optiques de chaque sous-faisceau jusqu’à la combinaison, ce qui permet de traiter une bande passante importante, et autorise notamment l’usage du PIC selon l’invention pour des formats en multiplexage de longueur d’onde. Pour cela le dispositif de combinaison et de détection Dcd comprend en outre une pluralité de lignes à retard LR configurées pour égaliser les trajets optiques ou mixtes optique/électrique des sous-faisceaux monomodes, considérés depuis la position du ou des réseaux diffractifs superposés, et jusqu’à un endroit où est généré le signal portant une information associée à une seule longueur d’onde et intégrant la contribution de tous les sous-faisceaux monomodes. Une ligne à retard est par exemple une spirale « ligne à retard » ou « delay line » en anglais. La localisation de la fin du trajet à égaliser avec les autres trajets est différente selon le type de recombinaison. On considère une liaison WDM dans laquelle dans le faisceau incident on a M longueurs d’onde λj modulées. Les différentes longueurs d’onde λj (porteuses) sont par exemple séparées d’une fréquence et modulées à un signal RF de bande passante Chaque type de recombinaison est compatible de toutes les variantes de démultiplexeur spatial [Ddiff+Dconv]. Selon un premier mode de réalisation illustré on effectue une recombinaison incohérente dont l’architecture générique est illustrée . Cet exemple intègre la première variante de Ddiff et effectue un démultiplexage sur 6 (2x3) modes spatiaux. Dans la détection incohérente on effectue une détection électrique sur chacune des porteuses optiques et après on somme les signaux électriques (photocourants). Le dispositif de combinaison et de détection Dcd comprend ainsi une pluralité (N) de démultiplexeurs DEMUX en longueur d’onde respectivement couplés à la pluralité (N) de guides d’ondes monomodes Fi. Il comprend également une pluralité de photodétecteurs PD couplés aux M sorties de chacun des N démultiplexeurs, soit M x N photodétecteurs et des pistes électriques 7 configurées pour sommer, pour chaque longueur d’onde, les signaux issus des photodétecteurs. On se retrouve en sortie avec M signaux électriques Sλj intégrant les contributions de chacun des modes spatiaux. Les trajets à égaliser sont dans ce cas mixtes optique/électrique et l’endroit de sommation électrique est le point noté Pf sur la figure, qui inclut toutes les contributions des signaux issus des photodétecteurs associés à une même longueur d’onde. L’égalisation s’effectue avec les lignes à retard LR. Dans le cas incohérent l’égalisation des trajets doit s’effectuer avec une précision reliée à la fréquence de modulation . Soit c la vitesse de la lumière dans le vide, n l’indice du milieu de propagation (couche guidante) et la différence de longueur maximale entre deux trajets on a : En prenant par exemple et on a besoin d’une précision . Selon un deuxième mode de réalisation on effectue une recombinaison cohérente dont l’architecture générique est illustrée . Dans cette recombinaison on ajuste les phases et les amplitudes respectives des faisceaux monomodes pour en faire une somme optique constructive Frecomb puis, après un démultiplexage en longueur d‘onde on récupère le signal optique associé à chaque longueur d’onde sur un photodétecteur. La somme optique constructive s’effectue typiquement selon une architecture en cascade telle qu’illustrée , à partir d’un dispositif élémentaire de recombinaison cohérente 15 qui recombine les faisceaux deux à deux. Les longueurs optiques des chemins reliant les étages successifs de combinaison cohérente (E1, E2 , …) sont égalisées. La sortie du dernier élément de combinaison (faisceau Frecomb) est reliée à un multiplexeur en longueur d’onde Demux, un détecteur PDj étant relié à chacune des sorties pour la conversion dans le domaine électrique du signal de modulation. Selon un mode de réalisation le dispositif 15 est un interféromètre intégré tel qu’illustré et décrit dans le document US 2020-0195355 précité. Les faisceaux optiques Fi des canaux monomodes OGmono sont sommés 2 à 2 optiquement au moyen de l’interféromètre intégré 15, qui comprend un premier élément déphaseur contrôlable PS sur au moins un des bras, et un deuxième élément déphaseur contrôlable DL en amont d’au moins une des entrées. Plus précisément le dispositif élémentaire 15 comprend un coupleur variable VC comprenant un premier combineur 2x2 Comb, le modulateur de phase PS et un deuxième combineur 2x2 Comb’, selon une architecture en interféromètre Mach Zehnder ou MZI. Le premier déphaseur PS peut être positionné indifféremment sur les 2 bras du MZI car les deux entrées Fi1 et Fi2 sont mélangées à la suite du premier combineur Comb. Le deuxième combineur Comb’ présente une sortie principale constituant la sortie Out du dispositif élémentaire 15 et délivre le faisceau de sortie et une sortie complémentaire Sc délivrant un faisceau complémentaire du faisceau de sortie. Un détecteur de contrôle Det est relié à la sortie complémentaire Sc. La illustre un circuit photonique planaire selon l’invention qui effectue un démultiplexage spatial sur 16 faisceaux monomodes (N=16) et une recombinaison cohérente avec une pluralité d’interféromètres 15 tels qu’illustrés . Le circuit PIC de la figure comprend donc une pluralité de dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente 15 agencés en cascades de manière à obtenir un faisceau recombiné Frecomb, les guides d’onde monomodes étant couplés 2 à 2 aux dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente du premier étage E1 de ladite cascade. Il comprend également un démultiplexeur en longueur d’onde Demux et une pluralité de photodétecteurs PDj (M photodétecteurs) couplés aux sorties du démultiplexeur. L’égalisation des trajets pour la recombinaison cohérente s’effectue avec pour point d’arrivée de chaque trajet la sortie du démultiplexeur. La contrainte d’accord de phase sur les différents trajets s’exprime comme suit : En prenant par exemple on a besoin d’une précision : Typiquement pour avoir une combinaison efficace il faut ΔL de l’ordre de c / 20.Δν.n Selon un mode de réalisation le PIC selon l’invention réalise une détection mono-longueur d’onde et une recombinaison cohérente pour une application par exemple de type communication optique cohérente cohérentes (ou l’on module les deux quadratures du champ électrique) ou lidar. Le PIC selon l’invention comprend dans ce cas un mélangeur configuré pour mélanger le faisceau recombiné Frecomb avec un oscillateur local, le photodétecteur étant un photodétecteur balancé. Préférentiellement le mélangeur présente 4 sorties couplées à deux photodétecteurs balancés de manière à effectuer une détection en phase et en quadrature (voir architecture générique ). Circuit photonique planaire (PIC) pour le démultiplexage d’un faisceau optique incident multimode en une pluralité de sous-faisceaux monomodes comprenant une couche guidante (GL), le circuit photonique planaire comprenant : un dispositif diffractif (Ddiff) intégré comprenant un réseau diffractif ou deux réseaux diffractifs superposés (DG0, DG1, DG2, DG3, DG4, DG5, DG6) de couplage, configuré pour coupler le faisceau optique multimode dans la couche guidante du circuit photonique planaire et pour générer deux ou quatre faisceaux diffractés (Fd1, Fd1’, Fd2, Fd2’, Fd3, Fd4), un dispositif de conversion (Dconv) intégré comprenant des zones de propagation libre (Zpl), une zone de propagation libre étant associée à chacun des faisceaux diffractés, une pluralité de guide d’ondes collecteurs disposés en aval de chaque zone de propagation libre (OGcol) et une pluralité de guides d’ondes monomodes (OGmono), un guide d’onde collecteur étant couplé à un guide d’onde monomode et étant configuré pour transformer de manière adiabatique une fraction du faisceau optique multimode collectée localement par ledit guide collecteur en un faisceau optique selon un mode fondamental dudit guide d’onde monomode, de manière à générer ladite pluralité de sous-faisceaux monomode (Fi). Circuit photonique planaire selon la revendication précédente dans lequel : le dispositif diffractif comprend un réseau de diffraction unique (DG0) présentant des franges planes et générant deux faisceaux diffractés (Fd1, Fd1’) se propageant selon deux directions opposées, le dispositif de conversion comprend deux lentilles divergentes (LD1, LD1’) positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libres. Circuit photonique planaire selon la revendication 1 dans lequel : le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction (DG1, DG2) présentant des franges planes perpendiculaires, et configurés pour générer chacun deux faisceaux diffractés (Fd1, Fd1’, Fd2, Fd2’) se propageant selon deux directions opposées, le dispositif de conversion comprend quatre lentilles divergentes (LD1, LD1’, LD2, LD2’) positionnées sur les trajets respectifs des quatre faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libre. Circuit photonique planaire selon la revendication 1 dans lequel : le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction (DG3, DG4) présentant des franges planes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique (Fd3, Fd4) et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non orthogonales, le dispositif de conversion comprend deux lentilles divergentes (LD3, LD4) positionnées sur les trajets respectifs des deux faisceaux diffractés en amont des zones de propagation libres. Circuit photonique planaire selon la revendication 1 dans lequel le dispositif diffractif comprend deux réseaux de diffraction (DG5, DG6) présentant des franges courbes et configurés pour générer chacun un faisceau diffracté unique et pour que lesdits deux faisceaux diffractés se propagent selon deux directions non colinéaires et non perpendiculaires. Circuit photonique planaire selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre un dispositif intégré de combinaison et de détection (Dcd) desdits sous-faisceaux monomodes comprenant au moins un photodétecteur. Circuit photonique planaire selon la revendication précédente dans lequel le dispositif intégré de combinaison et de détection (Dcd) comprend en outre une pluralité de lignes à retard (LR) configurées pour égaliser les trajets optiques ou mixtes optique/électrique des sous-faisceaux monomodes, considérés depuis la position du ou des réseaux diffractifs superposés et jusqu’à un endroit où est généré un signal portant une information associée à une seule longueur d’onde et intégrant la contribution de tous les sous-faisceaux monomodes. Circuit photonique planaire selon l’une des revendications 6 ou 7 dans lequel le dispositif intégré de combinaison et de détection comprend : -une pluralité de démultiplexeurs (Demux) en longueur d’onde respectivement couplés à la pluralité de guides d’ondes monomodes, -une pluralité de photodétecteurs couplés aux sorties desdits démultiplexeurs, -des pistes électriques configurées pour sommer, pour chaque longueur d’onde, les signaux issus des photodétecteurs. Circuit photonique planaire selon les revendications 7 et 8 dans lequel ledit endroit est celui pour lequel la sommation électrique (Pf) inclut tous les signaux issus des photodétecteurs associés à une même longueur d’onde. Circuit photonique planaire selon la revendication 7 dans lequel le dispositif de combinaison et de détection comprend : une pluralité de dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente (15) agencés en cascades de manière à obtenir un faisceau recombiné (Frecomb), les guides d’onde monomodes étant couplés 2 à 2 aux dispositifs élémentaires de recombinaison cohérente du premier étage de ladite cascade, un démultiplexeur en longueur d’onde (Demux), une pluralité de photodétecteurs (PDj) couplés aux sorties du démultiplexeur. Circuit photonique planaire selon la revendication 10 dans lequel le dispositif élémentaire de recombinaison cohérente (15) comprend un interféromètre intégré comprenant un premier (PS) et un deuxième (DL) élément déphaseur. Circuit photonique planaire selon les revendications 7 et 10 dans lequel ledit endroit est la sortie du démultiplexeur en longueur d’onde. Circuit photonique planaire selon les revendications 10 ou 11 dans lequel le dispositif de combinaison et de détection comprend en outre un mélangeur (MMI) configuré pour mélanger le faisceau recombiné avec un oscillateur local, le photodétecteur étant un photodétecteur balancé. Circuit photonique planaire selon la revendication précédente dans lequel le mélangeur présente 4 sorties couplées à deux photodétecteurs balancés de manière à effectuer une détection en phase et en quadrature.