Brevet FR3068527A1 (20190104)

REVENDICATIONS1. Source laser à semi-conducteur apte à émettre à au moins une longueur d'onde 5 ÀL,, cette source laser comportant : - un substrat (60) sur lequel sont empilées, dans l'ordre, une première (68), une deuxième (66) et une troisième (64) couches, ce substrat s'étendant essentiellement dans un plan appelé « plan du substrat » et les différentes couches s'étendant parallèlement au plan du substrat, 10 - une cavité optique apte à faire résonner le signal optique à la longueur d'onde ÀL,, cette cavité optique comportant : - un premier guide d'onde (28 ; 132;\n<CLM>\1\tdont le coeur est réalisé en matériau à gain III-V pour amplifier le signal optique à la longueur d'onde ÀL, qui se propage le long du coeur de ce premier guide d'onde, ce premier guide d'onde 15 étant situé à l'intérieur de la première couche, - un deuxième guide d'onde (25 ; 134;\n<CLM>\1\tdont le coeur est réalisé en silicium, ce deuxième guide d'onde étant situé à l'intérieur de la deuxième couche, - un troisième guide d'onde (15, 36 ; 112 ; 136;\n<CLM>\1\tdont le coeur est réalisé dans un matériau moins sensible à la température, c'est-à-dire réalisé dans un 20 matériau dont la variation dnf/dT de son indice de réfraction en fonction de la température est au moins deux fois inférieure à la variation dns,/dT de l'indice de réfraction du silicium en fonction de la température, ce troisième guide d'onde étant situé à l'intérieur de la troisième couche et couplé optiquement au premier guide d'onde par l'intermédiaire du deuxième guide d'onde, 25 caractérisé en ce que, pour coupler optiquement le troisième guide d'onde au premier guide d'onde par l'intermédiaire du deuxième guide d'onde, la cavité optique comporte au moins un coupleur contra-directionnel (24, 34 ; 102, 104 ; 138, 139 ; 158; 228,\n<CLM>\1\tassisté par réseau apte à transformer l'essentiel du signal optique à la longueur d'onde ÀL, qui se propage dans un sens le long du troisième guide d'onde, 30 en un signal optique de même longueur d'onde ÀL,, qui se propage en sens opposé dans le premier ou le deuxième guide d'onde, ce coupleur contra-directionnel comportant à cet effet au moins une partie (44 ;\n<CLM>\1\tréalisée dans le troisième guide d'onde et un réseau (48 ;\n<CLM>\1\tde motifs répétés avec un pas régulier « a» dans le sens de propagation du signal optique à la longueur d'onde ÀL,, ce réseau de motifs 35 étant réalisé dans le deuxième ou le troisième guide d'onde.\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 1, dans laquelle le réseau (48 ;\n<CLM>\1\tde motifs répétés est uniquement réalisé à l'intérieur du deuxième guide d'onde (25 ; 134 ; 154). 40 26\n<CLM>\1\tSource laser selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle : - le deuxième guide d'onde (25 ;\n<CLM>\1\tcomporte une première région optiquement couplée, par un couplage adiabatique ou évanescent, à une première région en vis-à- vis du premier guide d'onde (28 ;\n<CLM>\1\tde manière à permettre au signal optique à la longueur d'onde AL, de passer du deuxième guide d'onde vers le premier guide d'onde et vice-versa, - le troisième guide d'onde (15, 36 ; 112;\n<CLM>\1\tcomporte une première région optiquement couplée, par l'intermédiaire du coupleur contra-directionnel (24, 34 ; 102, 104; 162), à une deuxième région en vis-à-vis du deuxième guide d'onde (25;\n<CLM>\1\tde manière à permettre au signal optique à la longueur d'onde AL, de passer du troisième guide d'onde vers le deuxième guide d'onde et vice-versa, le pas régulier « a » du réseau de motifs répétés du coupleur contrat directionnel étant à cet effet égal à rnAL,/(newsi+newf) à plus ou moins 5 % près, où : - news, et newf sont les indices effectifs de propagation, respectivement, des deuxième et troisième guides d'onde, et - m est un nombre entier strictement supérieur à zéro, - les première et deuxième régions du deuxième guide d'onde étant décalées l'une par rapport l'autre le long du deuxième guide d'onde. 20\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 3, dans laquelle : - la cavité optique est apte à faire résonner un signal optique à au moins une longueur d'onde possible ARJ, et - la source laser comporte aussi : 25 - un dispositif d'accord (16) apte à décaler la longueur d'onde AR, en réponse à un signal électrique de commande, - un capteur (40) apte à mesurer une grandeur physique représentative de l'écart entre la longueur d'onde AL, et la longueur d'onde ÀRJ possible, et - un circuit électronique (42) apte à générer, en fonction de la grandeur physique 30 mesurée par le capteur, le signal électrique de commande du dispositif d'accord pour maintenir la longueur d'onde AR, égale à la longueur d'onde AL,.\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 3 ou 4 émettant uniquement à une seule longueur d'onde Au, dans laquelle : 35 - la cavité optique est apte à faire résonner le signal optique à plusieurs fréquences de résonance possibles, les longueurs d'onde possibles ÀRJ de ces fréquences de résonance possibles étant régulièrement espacées les unes des autres par un intervalle AAR et toutes comprises à l'intérieur d'une bande réfléchissante de largeur AR, et 27 - la largeur de la bande passante du coupleur contra-directionnel (102,\n<CLM>\1\test inférieure à l'intervalle AÀR.\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 3 ou 4 émettant uniquement à une seule 5 longueur d'onde Au, dans laquelle : - la cavité optique est apte à faire résonner le signal optique à plusieurs fréquences de résonance possibles, les longueurs d'onde possibles AR, de ces fréquences de résonance possibles étant régulièrement espacées les unes des autres par un intervalle AAR et toutes comprises à l'intérieur d'une bande réfléchissante de largeur 10 AR, - la bande passante du coupleur contra-directionnel (24,\n<CLM>\1\test supérieure à deux fois l'intervalle AAR, - la cavité optique comporte, en plus du coupleur contra-directionnel (24, 34), un filtre passe-bande (22) supplémentaire entièrement réalisé dans le matériau moins 15 sensible à la température et agencé pour être traversé par le signal optique résonant, ce filtre passe-bande supplémentaire présentant une bande passante centrée sur la longueur d'onde AL, et de largeur inférieure à l'intervalle AAR, ce filtre passe bande supplémentaire comportant à cet effet un anneau résonant.\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 3 ou 4 émettant simultanément à plusieurs longueurs d'onde Au, dans laquelle : - la cavité optique est apte à faire résonner le signal optique à plusieurs fréquences de résonance possibles, les longueurs d'onde possibles ÀRJ de ces fréquences de résonance possibles étant régulièrement espacées les unes des autres par un intervalle AAR et toutes comprises à l'intérieur d'une bande réfléchissante de largeur AR, - la bande passante du coupleur contra-directionnel (24,\n<CLM>\1\test supérieure à deux fois l'intervalle AÀR, - la cavité optique est dépourvue de filtre passe-bande supplémentaire apte à réduire 30 la bande passante du coupleur contra-directionnel (24, 34).\n<CLM>\1\tSource laser selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans laquelle la cavité optique comporte : - un quatrième guide d'onde (36) dont le coeur est réalisé dans le même matériau que 35 le troisième guide d'onde (15), ce quatrième guide d'onde étant situé à l'intérieur de la troisième couche, - un réflecteur avant (14 ;\n<CLM>\1\tet un réflecteur arrière (12 ;\n<CLM>\1\toptiquement raccordés l'un à l'autre par l'intermédiaire des premier, deuxième, troisième et quatrième guides d'onde, ces réflecteurs avant et arrière formant les extrémités d'une 40 cavité optique de Fabry-Pérot apte à faire résonner le signal optique à la longueur 28 d'onde ÀL,, les réflecteurs avant et arrière étant réalisés à l'intérieur, respectivement, des troisième (15) et quatrième (36) guides d'onde.\n<CLM>\1\tSource laser selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans laquelle : 5 - la première région du troisième guide d'onde est optiquement couplée, par l'intermédiaire d'un premier coupleur contra-directionnel (102), à la deuxième région du deuxième guide d'onde (25), et - le troisième guide d'onde (112) comporte une deuxième région optiquement couplée, par l'intermédiaire d'un deuxième coupleur contra-directionnel (104), à une 10 troisième région en vis-à-vis du deuxième guide d'onde (15) de manière à permettre au signal optique à la longueur d'onde ÀL, de passer du troisième guide d'onde vers le deuxième guide d'onde et vice-versa, les première et troisième régions du deuxième guide d'onde (15) étant située de part et d'autre de la deuxième région du deuxième guide d'onde (15). 15\n<CLM>\1\tSource laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans laquelle le coupleur contra-directionnel (138, 139 ;\n<CLM>\1\tcomporte une première (143), une deuxième (142) et une troisième (141) parties réalisées à l'intérieur, respectivement, du premier (132 ; 160), du deuxième (134 ;\n<CLM>\1\tet du troisième (136 ;\n<CLM>\1\tguides 20 d'onde, ces trois parties étant empilées les unes au-dessus des autres dans une direction perpendiculaire au plan du substrat et le pas régulier « a» du réseau (146) de motifs répétés étant égal à mÀu/(neff-Ill_v+beff_f) à plus ou moins 5 % près, où : - newev et newf sont les indices effectifs de propagation, respectivement, des premier et troisième guides d'onde, et 25 - m est un nombre entier strictement supérieur à zéro, le réseau de motifs répétés étant réalisés dans la deuxième ou la troisième partie du coupleur contra-directionnel.\n<CLM>\1\tSource laser selon la revendication 10, dans laquelle : - la source laser comporte un premier (138) et un second (139) coupleurs contra-directionnels, et -les réseaux de motifs répétés de ces premier et second coupleurs contra-directionnels sont séparés l'un de l'autre par une région (148) dépourvue de motif répété, la largeur de cette région (148) étant égale à (n+1)a, où « a» est le pas des réseaux de motifs répétés des premier (138) et second (139) coupleurs contra-directionnels. 29\n<CLM>\1\tSource laser selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le matériau moins sensible à la température est du nitrure de silicium ou du nitrure d'aluminium.