INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’embrayage d’entrée E0, nommé également « embrayage de coupure E0 », comprend en outre : - un porte-disques d’entrée de couple solidaire en rotation du premier élément d’entrée 3 de couple, - un porte-disques de sortie de couple solidaire en rotation du moyeu d’alimentation 80, et - un ensemble multidisque comprenant : - plusieurs disques 10b’ de friction, ici deux, solidaires en rotation d’un bord cylindrique du porte-disque d’entrée, et - plusieurs plateaux 10a’ respectivement disposés de part et d’autre de chaque disque 10b’ de friction, solidaires en rotation d’un bord cylindrique du porte-disque de sortie et des garnitures de friction disposées entre les plateaux 10a’ et un disque 10b’ de friction, fixées de chaque côté des disques 10b’ de friction. L’embrayage d’entrée E0 décrit une position débrayée et une position embrayée dans laquelle lesdits plateaux et le disque de friction pincent les garnitures de friction de manière à transmettre un couple entre les portes-disques d’entrée et de sortie.
De manière analogue, le premier embrayage E1 de sortie et le deuxième embrayage E2 de sortie comprennent : - un porte-disques d’entrée 13, 23 solidaire en rotation du moyeu d’alimentation 80 ; - un porte-disques de sortie 16, 26 solidaire en rotation du premier élément de sortie 6 (pour l’embrayage E1 de sortie) ou bien solidaire en rotation du deuxième élément de sortie 7 (pour l’embrayage E2 de sortie) ; et - un ensemble multidisque comprenant : - plusieurs disques 10a, 20a de friction, ici cinq disques 10a (pour l’embrayage E1) et quatre disques 20a (pour l’embrayage E2) solidaires en rotation du porte-disque de sortie 20A, 20B, - plusieurs plateaux 10, 10b, 20, 20b respectivement disposés de part et d’autre de chaque disque 10a, 20a de friction, solidaires en rotation du porte-disque d’entrée 13,23 et des garnitures de friction disposées entre les plateaux et un disque de friction, fixées de chaque côté des disques de friction.
De manière analogue, les embrayages E1 et E2 de sortie décrivent une position débrayée et une position embrayée dans laquelle lesdits plateaux et le disque de friction pincent les garnitures de friction de manière à transmettre un couple entre le porte-disque d’entrée et le porte-disque de sortie correspondants. De manière commune aux trois embrayages E0, E1 et E2, les garnitures peuvent être fixées sur les disques de friction, notamment par collage, rivetage ou surmoulage. En variante, les garnitures sont fixées sur les plateaux.
La structure de couplage 20 présente une largeur totale w tot,sc suivant un axe orthogonal à l’axe A L et une longueur l tot,sc ici suivant l’axe A L , et dans cet exemple, la longueur l tot,sc est inférieure à sa largeur totale w tot,sc , et permet de coupler efficacement le réseau de diffraction latérale 12 au guide d’onde d’émission 31 sur une longueur de couplage réduite. Ainsi, on évite d’avoir à utiliser un taper assurant le couplage entre le guide d’onde d’injection 11 et le guide d’onde d’émission 31 comme dans les exemples de l’art antérieur mentionnés précédemment, ce qui permet de réduire fortement la longueur de couplage entre les structures guidantes 10 et 30, et donc d’augmenter la surface d’émission en espace libre de l’antenne optique 7.
La est une vue schématique et partielle d’une antenne optique 7 présentant une structure de couplage 20 selon un premier exemple. Ici, la structure de couplage 20 est formée d’un réseau de coupleurs élémentaires 21 en trapèze ou en pointe de dimensions sub-longueur d’onde, de type tapers . Ils sont réalisés d’un seul tenant avec le guide d’onde d’émission 31. Les coupleurs élémentaires 21 sont répartis latéralement suivant un pas Λsc ici de 250nm environ, présentent une largeur amont de 50nm environ et une largeur aval de 200nm environ, et une longueur lsc de 500nm environ. Ils sont espacés ici du guide d’onde d’injection 11 d’une distance dsc de 500nm environ.
La est une vue schématique et partielle d’une antenne optique 7 présentant une structure de couplage 20 selon un autre exemple. La structure de couplage 20 diffère ici de celle de la essentiellement en ce que les coupleurs élémentaires 21 sont raccordés directement au guide d’onde d’injection 11 par des guides d’onde étroits 22 d’une largeur de 50nm environ. Aussi, la structure de couplage 20 est espacée d’une distance d sc nulle vis-à-vis du guide d’onde d’injection 11.
La est une vue schématique et partielle d’une antenne optique 7 présentant une structure de couplage 20 selon un autre exemple. Ici, la structure de couplage 20 est formée d’une portion de couche de matériau de haut indice, ici le silicium, raccordant directement le guide d’onde d’injection 11 au guide d’onde d’émission 31, et présentant un réseau bidimensionnel d’ouvertures 23 de dimensions sub-longueur d’onde remplies d'un milieu de bas indice de réfraction (oxyde de silicium) réalisées dans un milieu continu 24 de haut indice de réfraction (silicium).
La structure guidante 30 à émission verticale comporte un guide d’onde dit d’émission 31, de largeur supérieure à celle du guide d’onde d’injection 11, et un réseau de diffraction verticale 32. Le guide d’onde d’émission 31 est adapté à recevoir un mode optique transmis par la structure de couplage 20 et ayant été extrait du guide d’onde d’injection 11 par le réseau de diffraction latérale 12. Le réseau de diffraction verticale 32 est adapté à extraire le mode optique circulant dans le guide d’onde d’émission 31 et à l’émettre en espace libre suivant une direction d’émission θ rv .
Elle présente de préférence une configuration essentiellement bidimensionnelle dans le plan XY, dans le sens où sa largeur est du même ordre de grandeur à sa longueur d’extraction, et peut être supérieure ou égale à 10µm, par exemple de l’ordre de 60µm. Quoi qu’il en soit, la largeur w ge du guide d’onde d’émission 31 est bien supérieure, par exemple 100 fois supérieure, à la largeur w gi du guide d’onde d’injection 11. La surface d’émission est ici le produit de la largeur totale w tot,rv et de la longueur totale l tot,rv du réseau de diffraction verticale 32, soit de l’ordre de 60µm×60µm dans cet exemple.
Le guide d’onde d’émission 31 reçoit le rayonnement lumineux provenant du guide d’onde d’injection 11, extrait par le réseau de diffraction latérale 12, et transmis par la structure de couplage 20. Il est défini par des paramètres physiques tels que l’indice de réfraction n ge du guide d’onde (i.e. du cœur du guide d’onde), l’indice de réfraction n gg de la gaine, et les dimensions transversales d’épaisseur e ge suivant l’axe Z, et de largeur w ge suivant un axe orthogonal à l’axe A L .
Ainsi, le guide d’onde d’émission 31 se distingue du guide d’onde d’injection 11 par sa largeur w ge , qui est bien supérieure à la largeur w gi , par exemple 100 fois supérieure. De plus, son axe longitudinal A L n’est pas coplanaire à l’axe longitudinal X du guide d’onde d’injection 11, mais en est sensiblement orthogonal à l’angle d’émission φ rl près.
Le réseau de diffraction verticale 32 est adapté à extraire le mode optique circulant dans le guide d’onde d’émission 31 dans l’espace libre. Le mode optique est extrait dans le plan A L Z suivant un profil d’émission en champ lointain S rv (y), suivant un angle d’émission θ rv (y). De préférence, le profil d’émission S rv (y) est égal à un profil cible S rv,c (y), et l’angle d’émission θ rv (y) est constant. Par ailleurs, le réseau de diffraction verticale 32 s’étend de préférence sur une longueur suffisante pour extraire la quasi-totalité ou la totalité du mode optique. Cette longueur d’extraction est la dimension l tot,rv du réseau de diffraction verticale 32.
Le réseau de diffraction verticale 32 est situé au-dessus du guide d’onde d’émission 31, et peut être réalisé soit dans le guide d’onde d’émission 32, soit à distance d rv (nulle ou non nulle) de celui-ci. Aussi, on définit l’épaisseur e ge comme la valeur maximale suivant l’axe Z. Par ailleurs, la largeur w ge peut rester constante ou peut varier suivant l’axe longitudinal A L , de sorte que le profil d’émission S yz (y) du rayonnement lumineux extrait présente un profil cible prédéfini.
Pour cela, le réseau de diffraction verticale 32 comporte des structurations périodiques 33 agencées le long du guide d’onde d’émission 31. Il est ainsi défini par des paramètres physiques représentatifs de la diffraction (et donc de l’extraction) du mode optique circulant dans le guide d’onde d’émission 32. Il s’agit en particulier du pas d’agencement Λ rv , des dimensions de longueur l rv suivant l’axe longitudinal A L , de hauteur ou de profondeur p rv , du facteur de remplissage ff rv = l rv /Λ rv , et les indices de réfraction des matériaux utilisés, et éventuellement de leur espacement d rv vis-à-vis du guide d’onde d’émission 31. Pour obtenir le profil d’émission cible souhaité, au moins un paramètre dimensionnel présente une variation longitudinale prédéfinie, par exemple le facteur de remplissage ff rv , et le pas Λ rv peut présenter également variation longitudinale prédéfinie pour garder l’angle d’émission θ rv constant (pour compenser la variation de l’indice effectif liée à la variation du facteur de remplissage ff rv ).
La est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un exemple de réseau de diffraction verticale 32, où les structurations périodiques 33 sont des échancrures en forme de créneau rectangulaire réalisées dans le guide d’onde d’émission 31, à partir de sa face supérieure. Les échancrures peuvent bien entendu présenter d’autres formes que la forme rectangulaire.
La est une vue en coupe, schématique et partielle, d’un autre exemple de réseau de diffraction verticale 32, où les structurations périodiques 33 sont des plots en un haut indice de réfraction (par. silicium ou nitrure de silicium) entouré par la gaine en un oxyde de silicium. Les plots sont situés à une distance d rv du guide d’onde d’émission 31, qui peut être non nulle comme ici, ou nulle (les plots étant alors accolés au guide d’onde d’émission 31). Notons que dans cet exemple, le réseau de diffraction verticale 32 n’impacte que la part évanescente du mode optique, ce qui permet de réduire la valeur du taux d’extraction et donc d’augmenter la longueur d’extraction.
Ainsi, les signaux optiques circulant dans les guides d’onde d’injection 11 sont extraits par les réseaux de diffraction latérale 12, puis sont transmis au guide d’onde d’émission 31 par la structure de couplage 20, pour être ensuite extraits et émis en espace libre par les réseaux de diffraction verticale 32. Ainsi, les rayonnements lumineux émis se propagent en espace libre, se recombinent par interférence, et forment ainsi en champ lointain le rayonnement lumineux émis par l’émetteur optoélectronique 1 dont la répartition angulaire autour de l’axe d’émission principal est déterminée et définit le profil d’émission en champ lointain de l’émetteur optoélectronique 1.
Ainsi, l’émetteur optoélectronique 1 peut alors émettre un rayonnement lumineux en champ lointain qui est peu divergeant au moins dans le plan YZ ou A L Z, et ici également dans le plan XZ. Ceci est dû au fait que chaque antenne optique 7 présente une grande surface d’émission, par le fait que le couplage optique entre le guide d’onde d’injection 11 et la structure guidante 30 d’émission verticale est effectué de manière latérale par le biais d’un réseau de diffraction latérale 12 et d’une structure de couplage 20 à gradient d’indice, et non pas de manière horizontale par le biais d’un taper comme dans les exemples de l’art antérieur mentionnés précédemment.
Le fait que la surface d’émission puisse être augmentée pour des valeurs de pas Λ a,x et Λ a,y inchangés des antennes optiques 7 permet notamment de réduire l’intensité rayonnée dans des lobes secondaires du profil d’émission en champ lointain du rayonnement lumineux émis par l’émetteur optoélectronique 1. Ainsi, dans le cas où l’angle d’émission θ rv est faible, i.e. de l’ordre de quelques degrés, par exemple inférieur ou égal à 15° voire moins, une largeur w tot,rv du réseau de diffraction verticale 32 (qui correspond à la largeur de la surface d’émission) de l’ordre d’au moins 50%, et de préférence au moins 80% du pas Λ a,x permet de réduire voire de supprimer les lobes secondaires du profil d’émission en champ lointain du rayonnement lumineux émis dans le plan XZ. De manière similaire, une longueur totale l tot,rv du réseau de diffraction verticale 32 (qui correspond à la longueur de la surface d’émission) de l’ordre d’au moins 50%, et de préférence au moins 80% du pas Λ a,y permet de réduire voire de supprimer les lobes secondaires du profil d’émission en champ lointain du rayonnement lumineux émis dans le plan YZ. Enfin, rappelons ici que le fait d’augmenter le nombre d’antennes optiques 7 permet d’augmenter la directivité du rayonnement lumineux émis, c’est-à-dire de réduire la largeur à mi-hauteur du profil d’émission en champ lointain.
Ainsi, le nombre de modules actifs par rangée d’un ensemble est croissant d’un bord B1 du plateau 300 jusqu’au centre C2 du plateau 300 puis décroissant dudit centre du plateau 300 vers un bord opposé B3, comme illustré sur les figures 1 et 3.
Dans l’exemple des figures 1 à 3, la portion active 400 comporte 14 ensembles, soit 28 rangées de motifs actifs. 132 modules sont répartis sur ces 28 rangées. Chaque module actif 410 comporte 4 amplificateurs SSPA, soit un total de 528 amplificateurs SSPA.
Une densité typique pour le plateau est par exemple de 5000 à 8000 ouvertures / m².
L’antenne active selon l’invention permet ainsi avantageusement l’assemblage d’une haute densité d’amplificateurs SSPA.
Des tests de vibrations mécaniques ont été réalisés et se sont avérés conformes aux spécifications modales et quasi-statiques. L’antenne active selon l’invention est ainsi parfaitement adaptée pour une installation dans un véhicule spatial, et apte notamment à supporter les charges de vibration inhérente à la phase de lancement.
Procédé de montage : Un exemple de procédé de montage des éléments constitutifs de la portion active 400 sur le plateau 300 est à présent décrite.
De fait du nombre important des modules actifs et de leur motif dense sur le plateau 300, l’assemblage des modules actifs ne peut être réalisé que par le côté.
Le procédé est décrit dans le cas de l’assemblage d’un premier ensemble puis d’un deuxième ensemble, attenant au premier ensemble, comme illustré sur les 1 et 2. Chaque rangée du premier ensemble et du deuxième ensemble comporte de manière non limitative deux modules actifs 410.
Dans l’exemple décrit, chaque module actif 410 comporte un renfoncement 429 et une rainure 430.
De préférence, la portion passive 200 de l’antenne active est préalablement assemblée au plateau 300, par exemple par vissage.
Le premier ensemble est assemblé au plateau 300. Le premier ensemble est disposé au plus près d’un bord du plateau 300.
Dans une première étape, comme illustré sur la a), la poutrelle 450 du premier ensemble est assemblée au plateau 300.
La poutrelle 450 est positionnée sur le plateau 300 de telle sorte que ses éléments d’alignement coopèrent avec des éléments d’alignement complémentaires 330 du plateau 300, garantissant ainsi le positionnement correct de la poutrelle 450 sur le plateau 300. Les premiers orifices 451 de la poutrelle 450 coïncident ainsi avec des premiers orifices 340 du plateau 300.
Puis la poutrelle 450 est fixée au plateau 300 grâce aux premiers éléments de fixation 510.
Lorsque les premiers éléments de fixation 510 sont des vis de serrage, lesdites vis de serrage sont vissées dans les premiers orifices 451 filetés de la poutrelle 450 puis les premiers orifices 340 filetés du plateau 300, provoquant ainsi l’immobilisation de la poutrelle 450 sur le plateau 300.
Dans une deuxième étape, comme illustré sur les figures 8 b) et c), les modules actifs 410 de la première rangée sont assemblés à la poutrelle 450.
Le réseau de diffraction latérale peut être adapté à extraire le mode optique selon un angle d’émission φ rl par rapport à un axe situé dans le plan principal et orthogonal à l’axe longitudinal du guide d’onde d’injection, la structure guidante à émission verticale étant agencées suivant un axe longitudinal parallèle à l’angle d’émission φ rl ainsi que la structure de couplage le cas échéant.
Le réseau de diffraction latérale peut présenter une longueur dite d’extraction l tot,rl supérieure à une largeur du guide d’onde d’injection. Le guide d’onde d’émission peut présenter une largeur w ge au moins égale à la longueur d’extraction l tot,rl du réseau de diffraction latérale, et le cas échéant la structure de couplage peut présenter une largeur w sc au moins égale à la longueur d’extraction l tot,rl .
Le guide d’onde d’injection peut présenter une largeur inférieure ou égale à 1µm, et le guide d’onde d’émission et le réseau de diffraction verticale peuvent présenter respectivement des largeurs supérieures ou égales à 10µm.
Le réseau de diffraction verticale peut présenter une longueur totale dite d’extraction l tot,rv supérieure ou égale à 10µm.
Le réseau de diffraction latérale peut être formé d’échancrures périodiques réalisées dans le guide d’onde d’injection, ou peut être formé de plots périodiques situés à distance du guide d’onde d’injection.
Le guide d’onde d’injection peut présenter une variation longitudinale d’au moins un paramètre représentatif de sa largeur selon une fonction p prédéfinie, et le réseau de diffraction latérale présente une variation longitudinale d’un pas Λ rl d’agencement de structurations périodiques selon une fonction q prédéfinie, les fonctions p et q étant prédéfinies en fonction d’un profil d’émission cible en champ lointain S rl,c (x) prédéfini d’un rayonnement lumineux extrait par le réseau de diffraction latérale et d’un angle d’émission cible φ rl,c prédéfini.
Le réseau de diffraction verticale peut présenter une variation longitudinale d’au moins un paramètre dimensionnel de structurations périodiques selon une fonction prédéfinie en fonction d’un profil d’émission cible en champ lointain Srv ,c (x) prédéfini d’un rayonnement lumineux extrait par le réseau de diffraction verticale et d’un angle d’émission cible φ rv,c prédéfini.
L’émetteur optoélectronique peut comporter une puce photonique de type SOI dans laquelle sont situées la structure guidante à émission latérale, la structure de couplage le cas échéant, et la structure guidante à émission verticale.
D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront 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 : la , déjà décrite, est une vue schématique et partielle d’un émetteur optoélectronique à antenne réseau à commande de phase selon un exemple de l’art antérieur ; la , déjà décrite, est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un tel émetteur optoélectronique réalisé en photonique intégré selon un exemple de l’art antérieur ; la est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un émetteur optoélectronique selon un mode de réalisation, où les antennes optiques sont agencées suivant un réseau périodique bidimensionnel et présente chacune une grande surface d’émission en espace libre ; les figures 3A et 3B sont des vues schématiques et partielles, en vue de dessus ( ) et en coupe ( ) d’une antenne optique d’un émetteur optoélectronique selon un mode de réalisation ; la est une vue de dessus, schématique et partielle, d’une antenne optique d’un émetteur optoélectronique selon un autre mode de réalisation où la structure de couplage et la structure guidante à émission verticale sont alignées suivant un axe longitudinal A L défini par l’angle d’émission φ rl non nul du réseau de diffraction latérale ; la est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une antenne optique d’un émetteur optoélectronique selon un autre mode de réalisation, où la structure guidante à émission latérale, la structure de couplage et la structure guidante à émission verticale sont réalisées à partir d’une couche mince et partage une même sous-couche continue (base , slab en anglais) ; les figures 4B à 4D sont des vues de dessus, schématiques et partielles, de différents exemples de guide d’onde d’injection d’une structure guidante à émission latérale d’une antenne optique ; les figures 5A à 5C sont des vues de dessus, schématiques et partielles, d’antennes optiques illustrant différents exemples de la structure de couplage entre la structure guidante à émission latérale et la structure guidante à émission verticale ; la est un organigramme illustrant des étapes d’un procédé de dimensionnement et de fabrication d’une antenne optique d’un émetteur optoélectronique selon un mode de réalisation, où la structure guidante à émission latérale est apodisée ; la est une vue en coupe, schématique et partielle, d’une antenne optique d’un émetteur optoélectronique selon un autre mode de réalisation, où le réseau de diffraction verticale de la structure guidante à émission verticale est apodisé. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
L’invention porte sur un émetteur optoélectronique à antenne réseau à commande de phase, comportant un réseau d’antennes optiques. Les antennes optiques sont de préférence réalisées sur une puce photonique de type photonique sur silicium. L’émetteur optoélectronique est adapté à émettre un rayonnement lumineux présentant un profil d’émission en champ lointain prédéfini, par exemple constant ou gaussien, orienté selon un angle d’émission prédéfini, et peu divergeant au moins dans un plan vertical parallèle aux antennes optiques.
Un profil d’émission en champ lointain est la répartition angulaire de l’intensité du rayonnement lumineux en champ lointain émis par l’émetteur optoélectronique, autour d’un axe principal orienté suivant l’angle d’émission. Le champ lointain (ou zone de Fraunhofer) correspond à une distance D supérieure au rapport entre le carré d’une grande dimension de l’antenne optique (par exemple sa longueur L tot,rl de la structure guidante d’émission horizontale : ) sur la longueur d’onde λ du rayonnement lumineux, et plus précisément : D > 2L tot,rl 2 /λ.
La est une vue de dessus, schématique et partielle, d’un émetteur optoélectronique 1 selon un mode de réalisation. Celui-ci comporte, d’une manière générale, une source laser 2, un diviseur de puissance 3 et une pluralité de bras 4, comportant des déphaseurs 6 et des antennes optiques 7.
Selon l’invention, chaque antenne optique 7 comporte : une structure guidante 10 à émission horizontale (ie. dans le plan XY), formée d’un guide d’onde dit d’injection 11 (référencés ‘5’ sur la ) et d’un réseau à diffraction latérale 12 adapté à extraire un mode optique dans le plan XY suivant un angle d’émission φ rl vis-à-vis de l'axe Y ; une structure guidante 30 à émission verticale (ie. suivant une direction sensiblement parallèle à l’axe Z), couplée à la structure guidante 10 à émission verticale, et formée d’un guide d’onde dit d’émission 31 et d’un réseau à diffraction verticale 32 adapté à extraire un mode optique suivant un angle d’émission θ rv vis-à-vis de l’axe Z.
On définit ici et pour la suite de la description un repère direct orthonormé XYZ, où le plan XY est parallèle au plan de la puce photonique, l’axe X étant orienté suivant l’axe longitudinal des structures guidantes 10 à émission horizontale des antennes optiques 7, et où l’axe Z étant orienté vers l’espace libre dans lequel le rayonnement lumineux est émis par l’émetteur optoélectronique 1. Les termes « inférieur » et « supérieur » sont relatifs à un éloignement vis-à-vis d’un substrat support suivant la direction +Z.