EP2483739A1 - Modulateur optique compact à haut débit en semi-conducteur sur isolant - Google Patents

Modulateur optique compact à haut débit en semi-conducteur sur isolant

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EP2483739A1
EP2483739A1 EP10777046A EP10777046A EP2483739A1 EP 2483739 A1 EP2483739 A1 EP 2483739A1 EP 10777046 A EP10777046 A EP 10777046A EP 10777046 A EP10777046 A EP 10777046A EP 2483739 A1 EP2483739 A1 EP 2483739A1
Authority
EP
European Patent Office
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waveguide
control elements
luminous flux
spiral
component according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10777046A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gilles Rasigade
Laurent Vivien
Delphine Marris-Morini
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Paris Sud Paris 11
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Paris Sud Paris 11
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Paris Sud Paris 11 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2483739A1 publication Critical patent/EP2483739A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • G02F1/0356—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure controlled by a high-frequency electromagnetic wave component in an electric waveguide structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
    • G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
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    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/12—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode
    • G02F2201/127—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 electrode travelling wave

Definitions

  • the invention relates to an improved electro-optical modulation component to increase the compactness, to promote the adaptation of the optical and electrical waves to each other.
  • such a component has a waveguide architecture arranged so that the path length followed by the luminous flux has, with the length of the path traveled by the electrical control signal, a difference determined to decrease or to compensate. the difference in propagation speeds of the luminous flux and the electrical signal.
  • this component comprises in the modulation zone a path of the arranged luminous flux having a length greater than that traveled by the electrical signal, for example between a first and a second interaction region between this control signal and this luminous flux.
  • the invention further relates to a method of manufacturing such a component, and to a device or system including such a component.
  • the invention is in the field of silicon photonics, mainly for applications in the fields of optical telecommunications and optical interconnections in integrated circuits.
  • the optoelectronic modulator is a key element for transferring information from an electrical signal to an optical wave.
  • An original compact optoelectronic modulator configuration operates at high data rates (above 10 Gbit / s, typical current applications requiring 10 to 40 Gbit / s per modulator).
  • the invention lies in the field of optoelectronics and semiconductor photonics, in particular on silicon. It is usable for many optoelectronic applications, and in particular for applications in the fields of optical telecommunications and optical interconnections in integrated circuits.
  • the electro-optical modulator is a key element for transferring information from an electrical signal to an optical wave, for example to transform a digital information in electronic form into an optical digital signal which will be sent in an optical fiber for a short transmission, medium or long distance.
  • modulators for example detection or observation systems in different wavelengths.
  • an electro-optical modulator comprises a modulation zone including a waveguide in which circulates the luminous flux to be modulated.
  • this modulation zone at least two electrodes apply the electrical modulation signal to an active region including the waveguide.
  • This modulation zone may have a different operation and a different waveguide architecture depending on the types of modulators.
  • the modulation zone can operate for example by varying the refractive index of the waveguide, and thus provide a phase modulation of the light passing therethrough.
  • This modulation zone is then arranged to phase modulate part of an incoming luminous flux, which will then be combined within an interferometer with another part. unmodulated. At the output of the interferometer, this combination gives by interference an intensity modulation of this luminous flux.
  • the model modulary is embedded in the interferometer, for example of the Mach-Zehnder type.
  • phase modulation zone may have, for example, an effect similar to that mentioned above, with different choices of materials and / or light spectrum.
  • An in-phase modulation zone can also be realized by circulating light within a semiconductor waveguide.
  • This waveguide interacts with a certain length of time with at least two doped regions forming between them a diode to which the electrical modulation sig nal is applied.
  • the semiconductor of the waveguide changes its refractive index and thus modifies the propagation speed and therefore the phase of the light that passes through it.
  • a device of this type is described for example in documents PCT / FR / 05/00748 and US 7,116,853, the operation of which is based on several differently doped semiconductors, forming a diode which acts on the refractive index within the waveguide.
  • a waveguide formed within an active region comprising several layers of different materials forming between them quantum wells parallel to the direction of propagation.
  • This active region is surrounded by two groups of electrodes to which the electrical signal is applied to polarize the active region and vary the effective index of the optical mode propagating in the waveguide.
  • the length also has disadvantages in terms of modulation speed. Indeed, the light propagates in the waveguide at a certain speed, which is different from the propagation speed of the modulation electric signal in the electrodes of the modulation diode. Beyond a certain length, this difference in propagation speeds becomes troublesome if the frequency of the modulation signal is increased too much to improve the flow rate.
  • This problem currently makes it necessary to make a compromise choice between the modu lation length for the quality of the signal, and the modulation frequency for the information rate. This is currently a limit, for example to reach or exceed 10 Gbit / s and also 40 Gbit / s in a few millimeters configuration for the modulation length.
  • the use of an interferometric structure of the ring resonator type makes it possible to limit this problem of copropagation between light flux and electrical signal.
  • This type of interferometer is very sensitive in temperature, which limits its use in many applications and / or introduces additional constraints on the engineering of the system concerned for example in terms of temperature control, for example because of of heat dissipation.
  • This modulation zone can also operate for example by varying the absorption of the waveguide, and thus directly provide an intensity modulation of the light passing therethrough. It may be for example a waveguide formed within an active region comprising several layers of different materials forming between them quantum wells parallel to the direction of propagation. This active region is surrounded by two groups of electrodes to which the electrical signal is applied to polarizing the active region and varying its absorption characteristics of the light traveling through the waveguide.
  • US 7515775 discloses an active delay modulator, the control signal of which is transmitted through a series of successive delay lines. The signal is applied to several successive modulation elements at the output of each delay line. The delay of the signal is adjusted so that the speed of the modulation signal flowing through the active delay lines corresponds to the optical wave flowing through the modulation elements of the circuit.
  • the use of an active delay then makes it possible to overcome the problems of length of the electric electrodes, and to save space by bending the optical path within each of the modulation elements (see FIG. to successively cross delay lines arranged in several rows side by side (see Figure 12A).
  • An object of the invention is thus to improve the speed performance of electro-optical phase modulators or intensity, but also the compactness, ease of integration and ease of manufacture, while limiting the sensitivity to temperature and precision constraints during design and / or manufacture.
  • the invention proposes an electro-optic component for mod ulating a luminous flux as a function of an electrical control signal, comprising a modulation zone in which this luminous flux is propagated in a waveguide and is subjected to the action of at least first and second so-called electrical control elements, in conductive and / or semiconductive materials, for example doped in two different ways.
  • These two control elements thus form a part of com m unity elements that receive the electrical control signal, typically from a pair of electrodes each of which is electrically connected to one of these elements. ordered.
  • Each of these control elements, and / or each of these electrodes may also be formed of a single continuous portion, but may also be in several separate parts receiving the electrical control signal in the same way.
  • the waveguide is arranged so that, in this modulation zone, there are at least a first and at least a second interaction regions between the luminous flux and the pair of elements of the waveguide. such that the path length followed by said luminous flux has a determined difference with the length of the path traveled by the electrical control signal. More particularly, these lengths are determined in such a way that their difference completely or partially compensates for the difference between the speed of propagation of the luminous flux and the speed of the electrical signal between these first and second interaction regions. in the sense of the natural propagation speed of this electrical signal. This difference in length is calculated, during the design of the component, in order to make it possible to obtain a reduction in this difference in speeds, taking into account the relative arrangement of the senses. propagating the electrical control signal in the electrodes and the light signal in the waveguide.
  • the waveguide is arranged so that the path followed by the luminous flux in the modulation zone passes at least twice from one control element to the other control element;
  • the waveguide has, in at least a portion of the modulation zone, a shape that winds on itself and passes successively through at least two indentations emanating from at least two of these control elements, and which are interposed between them.
  • Active electronic control solutions such as that of US 7515775 seek to overcome trace issues by using active circuits to calculate the offset at which the control signal is to be applied in discrete portions of the modulation area.
  • the difference in velocities can be compensated or compensated for at one point of each of these discrete portions, but it remains on the rest of each of these portions.
  • This arrangement can relate to the drawing of the waveguide only, for example using control elements of simple shape or rectilinear shape.
  • This arrangement can also play on the shape of the control elements of the active region (for example doped semiconductors of the diode), or by coordinating an engineering of these two parts as in the interdigitated embodiments described below.
  • two control elements of at least one pair of electrical control elements have, opposite each other, a shape comprising indentations interposed between they are successively traversed by the waveguide, which has a shape winding on itself in at least a part of the modulation zone.
  • the waveguide is arranged so that the path su ivi pa the light fl ow has a wound portion in a spiral successively passing through substantially radial emanations interposed between them and extending:
  • the waveguide may have a curved shape calculated to obtain a precise length without being wound on itself.
  • the control elements of at least one pair of electrical control elements are arranged on either side of the waveguide and have a shape surrounding this waveguide between the first and second interaction regions. such that these control elements have a shorter length than the length of the waveguide between these first and second interaction regions.
  • the invention also proposes a device or a system comprising such a component.
  • the invention also proposes an optoelectronic component manufacturing method comprising selected, defined and combined steps so as to produce a defined component as specified in the present description.
  • the component according to the invention may be of the type in which the modulation zone has an architecture arranged to vary the phase of the luminous flux which passes through it as a function of the electrical control signal.
  • phase modulation can be used as is the case in some applications.
  • At least one such modulation zone is inserted in an interferometer, for example a Mach Zehnder, so as to obtain an intensity modulation of the luminous flux passing through it from the phase modulation of the luminous flux passing through said modulation zone.
  • an interferometer for example a Mach Zehnder
  • the path of the waveguide is preferably calculated to compensate for the difference in propagation velocities to 10%, or even within 5%, in particular for the frequencies of the operating range of the mod ulator and for example, at 1 GHz and below the cutoff frequency of the component.
  • the invention also proposes a device using or including a component according to the invention, not including an electrical circuit or electronic components that would perform a treatment of the com ma nal signal to compensate d differences. propagation speeds.
  • this modulation zone may be obtained by a waveguide realisé within a PN or PIN type active region, as in the embodiments described below.
  • modulation zone arrangement characteristics proposed by the invention to a modulation zone comprising a waveguide formed in an active region surrounded by at least one pair of semiconductor control elements, wherein said active region includes at least one or more quantum well structures made from two materials different type III-V semiconductors. These are then chosen to form a band gap semiconductor pair and thus obtain a variation of the effective absorption index in this active region as a function of the electrical signal applied to said control elements.
  • the invention is useful in many applications requiring optical modulation from high-speed electrical signals, and particularly in optical telecommunications applications, optical interconnections in microprocessors, or detection systems.
  • FIGURE 1 is a cross section and perspective view illustrating an example of the prior art comprising a PIN type diode in a lateral configuration with a vertical doped plane in its intrinsic region, as illustrated in WO 2005/093480;
  • FIG. 2 is a view from above illustrating an example of the prior art realizing a modulator from a lateral diode, such as that of FIG. 1, implanted within an asymmetric Mach Zehnder interferometer, such as illustrated in WO 2005/093480;
  • FIGURE 3 to FIGURE 5 are non-scale diagrammatic diagrams illustrating a right embodiment of the invention in which control elements completely surround the waveguide path:
  • FIGURE 3 illustrates a portion of the modulation area for control elements forming a PN-type diode
  • FIGURE 4 illustrates a portion of the modulation area for control elements forming a PIN-type diode.
  • FIGURE 5 illustrates two symmetrically arranged PN diode modulation areas within the Mach Zehnder interferometer of an asymmetric modulator
  • FIG. 6 to FIG. 9 illustrate different variants of a PN diode wound embodiment in which the control elements have a substantially radial interdigitated structure crossing the spiral path of the waveguide:
  • FIG. 6 illustrates a variant with concentric control elements in which the waveguide winds in an inlet spiral and turns around to exit in an exit spiral interposed in the inlet spiral;
  • FIGURE 7 illustrates an alternative to concentric control elements in which the waveguide arrives centrally and describes a spiral outwardly
  • FIGURE 8 illustrates the structure of the control elements and their electrodes for the examples of FIGURE 6 and FIGURE 8
  • FIGURE 9 illustrates a variant with juxtaposed control elements in which the waveguide arrives at the center and describes an alternation of portions of spirals outwards;
  • FIG. 10 to FIG. 12 illustrates the distribution of the charge densities within the control elements for the wound embodiment, in part of one of the intercalated indentations:
  • FIGURE 11 a measurement picture for a control potential difference at 5 V, for FIGURE 12, in a broader diagram illustrating the positioning of the measurements of FIGURES 10 and FIGURE 11 within the structure of the control elements.
  • Control elements surrounding the waveguide
  • the longitudinal pattern of the waveguide has a corrugated shape, calculated to have a length to decrease or compensate for the difference in propagation velocities.
  • FIG. 3 represents a part of the modulation zone in a variant where control elements forming a PN-type diode.
  • a waveguide 310 is formed within a layer of a semiconductor material, for example a monocrystalline semiconductor such as silicon.
  • a first control element 321 and a second control element 322 form a pair of electrical control elements, and are formed on both sides of the waveguide 310, and surround it on both sides .
  • one of these control elements is a "P" doped portion 321, and the other is a "322" doped silicon portion.
  • the separation between the two control elements 321 and 322 substantially follows the waveguide pattern. As illustrated in the figure, the boundary between the two control elements may, for example, be shifted to one side of the waveguide, which is then entirely encompassed in one of the two control elements.
  • the two control elements can also be joined within the waveguide.
  • These two control elements 321 and 322 receive an electrical control signal 309 through two electrodes 331 and 332 respectively, for example parallel metal electrodes between them.
  • the two control elements 321 and 322 together form a modulation diode PN, which is controlled by the electrical control signal 309.
  • PN modulation diode
  • the material of the waveguide sees its optical characteristics modified by the electric field formed within the control diode, in the vertical direction in the figure.
  • the control diode thus interacts with the luminous flux 311 to modulate its characteristics, for example the phase in the present example.
  • the electrical control signal progresses rectilinearly in the longitudinal direction determined by the position of the electrodes relative to each other. , for example from left to right in the figure.
  • the waveguide 310 is produced according to known techniques, for example by a longitudinal edge protruding from the top of the silicon layer, or by lithographic treatment modifying the optical characteristics such as the refractive index of a specific region. layer.
  • this waveguide is produced in a specific pattern between the electrodes and the control elements, for example non-rectilinear and forming a wave as illustrated here.
  • the luminous flux 311 traverses a certain length L311, according to its propagation speed V311.
  • the electrical control signal travels a certain length L309 according to its propagation speed V309.
  • the invention makes it possible to compensate for the differences. between these different propagation speeds V311 and V309.
  • V311 and V309 propagation velocity differences, one chooses and calculates a plot that gives the difference in lengths. L311-L309 to obtain the desired compensation, or to reduce this difference in the desired manner.
  • FIG. 4 represents a part of the modulation zone in a variant where control elements forming a PIN-type diode, and will be described here only in its differences with respect to FIG. 3.
  • This PIN diode is formed of the control elements 421 and 422 which form a pair of electrical control elements, and are formed on both sides of the waveguide 410, and surround it on both sides.
  • control elements 421 and 422 which form a pair of electrical control elements, and are formed on both sides of the waveguide 410, and surround it on both sides.
  • one of these control elements is a portion of "P" doped silicon 421, and the other is an "N" doped silicon portion 422.
  • FIG. 5 represents two modulation zones with PN diode such as those of FIG. 3, arranged symmetrically within the Mach Zehnder interferometer of an asymmetric modulator.
  • a modulation zone 330 is controlled by the electrical signal
  • Electrodes 331 and 332 are arranged on the surface of a semiconductor layer doped in different ways to form a first control element 321 and a second control element 322, enclosing the gu wave idea 310 of this modulation zone 330.
  • the luminous flux to be modulated in intensity 31 is injected into a waveguide which separates into a flux to be modulated in phase 311 traversing the phase modulation waveguide 310, and a reference flow 311 'passing through a waveguide wave forming a reference branch 310 '.
  • the two streams meet an intensity modulated stream 391 traversing an output waveguide 390.
  • FIGURE 6 to FIGURE 9 A winding mode of winding is shown with reference to FIGURE 6 to FIGURE 9, which will be described only in their differences from the previous embodiment.
  • a PN diode is formed by control elements which have a substantially radial interdigitated structure, which is traversed several times by the waveguide path.
  • the waveguide pattern has all or part of a spiral shape, calculated to have a length to reduce or compensate for the difference in propagation velocities.
  • the waveguide 610, 690, 790 or 990 is arranged so that the path followed by the flow of light presents a part in a spiral wrap through successively fumes 601, 602 and 901, 902 of the control elements 621, 622 and 921, 922, substantially radial and interposed therebetween.
  • FIGU RE 12 A same waveguide can then describe a plurality of loops, each of which traverses these indentations rectilinearly and perpendicularly to the indentations, in the same direction for each of these loops or for the majority of them.
  • FIG. 6 illustrates a variant with concentric control elements 621 and 622, in which the waveguide winds in an inlet spiral and turns around to exit in an exit spiral interposed in the inlet spiral.
  • FIGURE 8 provides a representation limited to the control elements and electrodes of FIGURE 6.
  • a first control element 621 for example "P" doped silicon, has a peripheral portion 6010 surrounding a recess, for example completely as in this example but possibly also incompletely as illustrated below.
  • a second control element 622 for example "N" doped silicon, is in this example 6020, in this substantially circular example. Branches forming indentations 602 extend outwardly from this central portion 6020, in this example in the form of radial branches and constant width.
  • the peripheral portion 6010 of the first member 621 surrounds the central portion 6020 of the second control member 622.
  • This peripheral portion 6010 has indentations 601 extending inwardly to substantially complement the spaces between the outer legs 602 of the second element 622.
  • the indentations 601 of the first control element 621 inwardly and the indentations 602 of the second element 622 towards the outside are thus interposed or "interdigitated” with each other.
  • Each separation between an inner indent 601 and an outer indent 602 thus locally forms a control diode.
  • the length of these indentations 601 and 602 is slightly smaller than the available space, leaving a vacuum or a neutral or undoped portion at the ends of these indentations which can reduce the precision constraints and simplify the fabrication, but also limit the risk of interference in these end zones.
  • control elements can also be separated by a neutral or undoped zone over their entire contact periphery, thus forming PIN-type control diodes.
  • the first control element 621 is in contact with a first electrode 631, for example in the form of a metal layer deposited on the semiconductor layer forming this control element.
  • This metal layer of first electrode 631 has a recess over the entire central portion including interdigitated indentations, and an opening on a portion of its periphery.
  • a metal layer disposed on an insulating intermediate layer penetrates from outside the modulation zone 630 and extends to the central zone 6020 of the first control element 622.
  • the inner end of this second electrode 632 is in contact with the second control element 622 by this central portion 6020, thanks to an interruption of the insulating intermediate layer.
  • the first electrode 631 and the second electrode 632 are thus easily accessible from outside the plate carrying the modulation zone, and make it possible to control the modulation through the two control elements 621 and 622 when a signal is applied to them. online order.
  • a waveguide is made in a curved path traversing all or part of these indentations 601 and 602 interdigitated between them, and thus all or part of the diodes thus formed.
  • the path of this waveguide has a first part 610 winding inwards, for example in a spiral according to a specific formula.
  • this path forms a half-turn followed by a second portion 690 which takes place outwardly between the volutes of the first part, for example in a spiral according to a specific formula.
  • This winding curvature and unwinding thus allows to obtain a large length of waveguide through a large number of times forming control diode zones, all in a compact surface space.
  • the layout of the volutes of the first part 610 and the second part interposed between them allows in particular to keep the entire layout substantially in the same planar semiconductor layer, which is a factor of simplicity of manufacture.
  • the path followed by a luminous flux 611 to be modulated introduced into the waveguide 610 passes, on the path 690 of the output spiral, by at least a first interaction region Rla corresponding to the region of the a first passage of the luminous flux from one control element to the other control element.
  • a first interaction region Rla is illustrated for example when it passes from an inner indent 601 of the first control element 621, here doped "P", to an outer branch 602 of the second control element 622 , here doped "N".
  • this path goes a little further by a second interaction region R2a corresponding to the region of a second passage of the luminous flux of a control element 622 to the other element of 622.
  • a second interaction region R2a is illustrated, for example, when this path passes from an internal indentation 601 (the same or another) of the first control element 621, here doped "P", to an outer branch 602 of the second control element 622, here doped "N".
  • this second region R2a (relative to Rla) can in turn be considered as a first interaction region Rlb with respect to another interaction region R2b located further along the path the luminous flux 611.
  • the path traveled by the luminous flux 611 at the speed V611 between the first region Rla and the second region R2a has a length L611a, which is greater than the length L609a (which is therefore smaller). traveled at the speed V609 by the electrical control signal between these two same regions Rla and R2a.
  • This difference in length of the paths traveled by the luminous flux and the control signal makes it possible to compensate or reduce the difference between their respective propagation speeds V611 and V609, and thus to limit or eliminate the disadvantages related to this difference in speeds.
  • the path followed by the luminous flux 611 thus has an elongated loop, bent on itself without crossing, and wound in a spiral successively passing substantially radially emanations 601 and 602 interposed between them. These emanations extend respectively:
  • FIGURE 7 illustrates a variant with concentric control elements 621 and 622, in which the waveguide arrives centrally and describes a spiral outwardly.
  • the representation of the elements of The control and electrodes of FIGURE 8 can also be applied to the variant illustrated in FIGURE 7, and only differences herein will be described with the variant of FIGURE 6.
  • the luminous flux to be modulated 711 arrives via a waveguide which enters a first portion 710 as far as the central portion 6020 of the second control element 622, for example substantially radially. From this central part, the waveguide presents a second part 790 which is unrolled outwardly, for example in a spiral according to a given formula, passing successively and several times the interdigitated indentations 601 and 602 of the control elements 621 and 622.
  • the path traveled by the luminous flux 711 between a first interaction region Rla and a second interaction region R2a has a length L711a, which is greater than the length L709a. traveled by the electrical control sig nal between these two same regions Rla and R2a.
  • This difference in the length of the paths traveled by the luminous flux and by the control signal makes it possible to calculate or reduce the difference between their respective propagation speeds, and thus to limit or eliminate the disadvantages associated with this difference in speed.
  • the penetration of the waveguide in its first portion 710 to the inside of the spiral is without intersecting interdigitated indentations, or crossing less than in the output spiral.
  • This direct penetration can make it possible to limit the interference or disturbances that could be caused by the path of the spiral inwards in the variant of FIG. 6.
  • This penetration can be done by a crossing of the waveguides 710 and 790, or by realizing them at different depths of one another in the same layer or in different layers.
  • FIGURE 9 illustrates a variant with juxtaposed control elements in which the waveguide arrives at the center and describes an alternation of portions of spirals outwards. This variant will only be described in these differences with respect to FIGS. 6, 7 and 8. With respect to the structure of FIGURE 7, the control elements have characteristics in common but do not completely surround each other.
  • a first control element 921 surrounds a second control element 922, but only in part and over an angular sector A900 of less than 360 °, more than 180 °, or even 270 ° or more.
  • the two control elements have the same type of intercalated indentations 901 and 902 as before.
  • the waveguide 910 penetrates to the central portion 902 of the second control element 922, then begins a first portion of curve 9102 spiral outwardly over the angular sector A900 modulation. When it leaves this angular sector, this waveguide forms a half-turn and enters again into a new portion 9103 spiral reversed again outwardly. The waveguide thus traverses a plurality of successive and alternating portions of spiral portions 9104 and 9105 in the angular modulation sector A900, before exiting 990 on the right of the figure.
  • the optical signal describes a path of length L911a while the electrical control signal describes a path of length L909a which is shorter, which makes it possible to compensate or limit the differences in propagation speed between these two signals.
  • This configuration allows a compact and efficient structure while remaining simple to manufacture. It does not have any crossing between different parts of the light waveguide, and the control elements are all accessible from outside the modulation zone, which simplifies the placement of the electrodes 931 and 932 since it It is not necessary to use an insulating interlayer to separate the first control element 921 and the second control electrode 932.
  • the spiral shape used is determined according to the different propagation speed characteristics.
  • the electric wave propagates with a speed lower than that of the light, and radially.
  • the optical wave must follow a particular path allowing it to travel at the same apparent speed as the electric wave between two successive interaction regions.
  • the invention proposes a path forming a spiral of equation:
  • N e ff is the effective index in the waveguide
  • N eff com is the effective index in the controls.
  • FIGURE 10 and FIGURE 11 are presented results of load density distribution measurement within the control elements for the coiled embodiment, in a portion of one of the intercalated indentations 601 and 602.
  • FIG. 12 illustrates the positioning of these measurements within the structure of the control elements 621 and 622, in a variant where the indentations are arranged parallel to each other.

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Abstract

L'invention concerne un composant, dispositif et système de modulation électro-optique amélioré pour augmenter la compacité, favoriser l'adaptation des ondes optiques et électriques, et un procédé de fabrication. Selon l'invention, un tel composant présente une architecture de guide d'onde (690) agencée pour que la longueur (L611) du trajet suivi par le flux lumineux présente, avec la longueur (L609) du trajet parcouru par le signal électrique de commande, une différence déterminée pour diminuer ou compenser la différence des vitesses (V609, V611) de propagation du flux lumineux et du signal électrique. En particulier, la zone de modulation comprend un trajet du flux lumineux s 'enroulant sur lui-même et traversant successivement au moins deux indentations émanant d'au moins deux de ces éléments de commande. Il présente ainsi une longueur supérieure à celle parcourue par le signal électrique, par exemple entre une première (R1a) et une deuxième (R2a) région d'interaction entre ce signal de commande et ce flux lumineux.

Description

« Modulateur optique compact à haut débit en semi-conducteur sur isolant »
L'invention concerne un composant de modulation électro-optique amélioré pour augmenter la compacité, favoriser l'adaptation des ondes optiques et électriques entre elles.
Selon l'invention, un tel composant présente une architecture de guide d'onde agencée pour que la longueur du trajet suivi par le flux lumineux présente, avec la longueur du trajet parcouru par le signal électrique de commande, une différence déterminée pour diminuer ou compenser la différence des vitesses de propagation du flux lumineux et du signal électrique. En particulier, ce composant comprend dans la zone de modulation un trajet du flux lumineux agencé présentant une longueur supérieure à celle parcourue par le signal électrique, par exemple entre une première et une deuxième région d'interaction entre ce signal de commande et ce flux lumineux.
L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un tel composant, ainsi qu'un dispositif ou système incluant un tel composant. Domaine technique
L'invention se situe dans la thématique de la photonique silicium, principalement pour des applications dans les domaines des télécommunications optiques et des interconnexions optiques dans les circuits intégrés.
Pour réaliser une chaîne de transmission de l'information à hauts débits, des composants de conversion électronique/optique sont nécessaires, et le modulateur optoélectronique est un élément clef, permettant de transférer une information d'un signal électrique sur une onde optique. L'invention porte sur une configuration de modulateur optoélectronique compact originale fonctionnant à des débits importants (supérieurs à 10 Gbit/s, les applications typiques actuelles nécessitant 10 à 40 Gbit/s par modulateur).
L'invention se situe dans le domaine de l'optoélectronique et la photonique sur semiconducteur, en particulier sur silicium. Elle est utilisable pour de nombreuses applications optoélectroniques, et en particulier pour des applications dans les domaines des télécommunications optiques et des interconnexions optiques dans les circuits intégrés.
Pour réaliser une chaîne de communication comportant à la fois des signaux électriques et des signaux basés sur de la lumière dans des fibres optiques ou des circuits optiques, en particulier en haut débit, des composants de conversion électronique/optique sont nécessaires. Le modulateur électro-optique est un élément clef permettant de transférer une information depuis un signal électrique vers une onde optique, par exemple pour transformer une information numérique sous forme électronique en un signal numérique optique qui sera envoyé dans une fibre optique pour une transmission courte, moyenne ou longue distance.
D'autres domaines de l'électronique peuvent aussi utiliser des modulateurs, par exemple des systèmes de détection ou d'observation dans différentes longueurs d'onde.
Etat de la technique
La dernière génération de composants et systèmes optoélectroniques fonctionne à un débit pouvant être supérieur à 10 Gbit/s, et dont les applications typiques visent des débits allant jusqu'à 40 Gbit/s par seconde par canal chromatique pour le silicium.
Typiquement, un modulateur électro-optique comprend une zone de modulation incluant un guide d'onde dans lequel circule le flux lumineux à moduler. Dans cette zone de modulation, au moins deux électrodes appliquent le signal électrique de modulation à une région active incluant le guide d'onde.
Cette zone de modulation peut présenter un fonctionnement différent et une architecture de guide d'onde différente selon les types de modulateurs.
La zone de modulation peut fonctionner par exemple par variation de l'indice de réfraction du guide d'onde, et fournir ainsi une modulation de phase de la lumière la traversant. Cette zone de modulation est alors agencée pour moduler en phase une partie d'un flux lumineux entrant, qui sera ensuite combinée au sein d'un interféromètre avec une autre partie non modulée. En sortie de l'interféromètre, cette combinaison donne par interférences une modulation d'intensité de ce flux lumineux. L'élément mod u l ateu r de ph ase est i ncorporé a u sei n d 'u n i nterféromètre, par exemple du type Mach-Zehnder.
Une telle zone de modulation de phase peut présenter par exemple u ne a rch itectu re si m i la i re à cel le évoquée ci-dessus, avec des choix différents de matériaux et/ou de spectre lumineux.
Une zone de modulation en phase peut aussi être réalisée en faisant circuler la lumière au sein d'un guide d'onde en semiconducteur. Ce guide d 'onde interag it sur une certaine long ueur avec au moins deux rég ions dopées formant entre el les une d iode à l aq uel le on appl iq ue le sig na l électrique de modulation. Selon la tension de polarisation appliquée à cette diode, le semiconducteur du guide d'onde change d'indice de réfraction et modifie ainsi la vitesse de propagation et donc la phase de la lumière qui le parcourt.
Un dispositif de ce type est décrit par exemple dans les documents PCT/FR/05/00748 et US 7 116 853, dont le fonctionnement est basé sur plusieurs semiconducteurs dopés différemment, formant une diode qui agit sur l'indice de réfraction au sein du guide d'onde.
D'autres mécanismes existent, par exemple un guide d'onde formé au sein d 'u ne rég ion active com prenant pl usieu rs couches de matériaux différents formant entre eux des puits quantiques parallèles à la direction de propagation. Cette région active est entourée de deux groupes d'électrodes auxquelles on applique le signal électrique pour polariser la région active et faire varier l'indice effectif du mode optique se propageant dans le guide d'onde.
Inconvénients : longueur / compacité
Les performances obtenues pour un type de modulateur donné, par exemple en contraste, dépendent largement de l'utilisation d'une longueur de modulation suffisamment importante, qui peut couramment atteindre des longueurs de l'ordre d'un ou plusieurs millimètres.
Cette long ueur engendre certains inconvénients, en particulier en termes de compacité, puisqu'elle limite les possibilités d'intégration au sein de petits composants et/ou de circuits intégrés. Inconvénients : longueur / vitesse
La longueur a aussi des inconvénients en termes de vitesse de modulation. En effet, la lumière se propage dans le guide d'onde à une certaine vitesse, qui est différente de la vitesse de propagation du signal électrique de modulation dans les électrodes de la diode de modulation. Au delà d'une certaine longueur, cette différence des vitesses de propagation devient gênante si l'on augmente trop la fréquence du signal de modulation pour améliorer le débit.
Ainsi, pour un débit donné, il devient souvent impossible de dépasser une certaine longueur de modulation, faute de quoi le signal présente une détérioration trop forte qui gêne ou empêche sa reconstruction numérique ultérieure à partir de sa forme analogique.
Ce problème oblige actuellement à faire un choix de compromis entre la longueur de modu lation pour la qualité d u sig nal, et la fréquence de modulation pour le débit d'informations. Cela constitue actuellement une limite, par exemple pour atteindre ou dépasser les débits de 10 Gbit/s et aussi 40 Gbit/s dans une config uration de quelq ues mil limètres pour la longueur de modulation. L'utilisation d'une structure interférométrique de type résonateur en anneau permet de limiter ce problème de copropagation entre flux lumineux et signal électrique. Ce type d'interféromètre est cependant très sensible en température, ce qui en limite l'utilisation dans de nombreuses applications et/ou introduit des contraintes supplémentaires sur l'ingénierie du système concerné par exemple en matière de contrôle en température, par exemple du fait de la dissipation thermique.
Cette zone de modulation peut aussi fonctionner par exemple par variation de l'absorption du guide d'onde, et fournir ainsi directement une modulation d'intensité de la lumière la traversant. Il peut s'agir par exemple d'un guide d'onde formé au sein d'une région active comprenant plusieurs couches de matériaux différents formant entre eux des puits quantiques parallèles à la direction de propagation. Cette région active est entourée de deux groupes d'électrodes auxquelles on applique le signal électrique pour polariser la région active et faire varier ses caractéristiques d'absorption de la lumière parcourant le guide d'onde.
Le document US 6,593,589 décrit par exemple un modulateur unipolaire ISB fonctionnant par absorption autour de 5,2 pm, utilisant les couples GaN-AIN ou GaN-InN ou InGaN-GaN. De tels composants sont utilisés par exemple dans l'émission ou la détection aérienne, pour profiter de fenêtres de transparence atmosphérique aux longueurs d'onde 3-5 pm et 8-12 pm. Des solutions ont été proposées, qui consistent à concevoir des électrodes de formes complexes et sophistiquées, pour influer sur la vitesse de propagation ou d'arrivée du signal électrique, et en particulier pour l'accélérer. Ce type d'ingénierie des électrodes présente toutefois des limites et de nombreuses contraintes, est source de complexité et nécessite souvent des tolérances de fabrication très fines qui sont difficiles et coûteuses à atteindre, en particulier en grande série ou si l'on souhaite diminuer le taux de rebut des composants fabriqués.
Dans la recherche d'un ajustement du signal électrique de commande, le document US 7515775 décrit un modulateur à retard actif, dont le signal de commande est transmis par l'intermédiaire d'une série de lignes à retard successives. Le signal est appliqué à plusieurs éléments de modulations successifs, à la sortie de chaque ligne à retard. Le retard du signal est ajusté de façon à ce que la vitesse du signal de modulation circulant à travers les lignes à retard actives corresponde à l'onde optique circulant au travers des éléments de modulation du circuit. L'utilisation d'un retard actif permet alors de s'affranchir des problèmes de longueur des électrodes électriques, et gagner de la place en courbant le trajet optique au sein de chacun des éléments de modulation (cf. figure 12) ou en le repliant pour lui faire traverser successivement des lignes à retard agencées en plusieurs rangées côte à côte (cf. figure 12A).
Ce type de solution active présente toutefois des inconvénients, et en particulier une complexité et un coût non négligeable, à la fabrication comme à l'intégration ou à l'utilisation, du fait de la présence des circuits électroniques de contrôle pour ajuster les différents instants d'injection dans les différents éléments de modulation.
Un but de l'invention est ainsi d'améliorer les performances de vitesse des modulateurs électro-optiques de phase ou d'intensité, mais aussi la compacité, la facilité d'intégration et la simplicité de fabrication, tout en en limitant la sensibilité à la température et les contraintes de précision lors de la conception et/ou de la fabrication.
L'invention propose pou r cela u n com posant électro-optique de mod u l ation d 'u n fl ux l u m i neux en fonction d 'u n sig n al électriq ue de commande, comprenant une zone de modulation dans laquelle ce flux lumineux se propage dans un g uide d 'onde et est soumis à l'action d'au moins un premier et un deuxième éléments dits de commande électrique, en matériaux conducteurs et/ou semiconducteurs, par exemple dopés de deux façons différentes. Ces deux éléments de commandes forment ainsi u ne pa i re d 'éléments de com ma nde receva nt le sig na l électriq ue de commande, typiquement depuis une paire d'électrodes dont chacune est reliée électriquement à l'un de ces éléments de commande. Chacun de ces éléments de commande, et/ou chacune de ces électrodes, peut d'ailleurs être formée d'une seule partie continue, mais peut aussi être en plusieurs parties distinctes recevant le signal de commande électrique de la même façon.
Selon l'invention, le guide d'onde est agencé de façon à ce que, dans cette zone de modulation, il existe au moins une première et au moins une deuxième régions d'interaction entre le flux lumineux et la paire d'éléments de commande telles que la longueur du trajet suivi par ledit flux lumineux présente une différence déterminée avec la longueur du trajet parcouru par le signal électrique de commande. Plus particulièrement, ces longueurs sont déterminées de façon à ce q ue leur différence compense, en total ité ou partiellement, la différence existant entre la vitesse de propagation du flux lumineux et la vitesse du signal électrique entre ces première et deuxième régions d'interaction, au sens de la vitesse de propagation naturelle de ce signal électriq ue. Cette d ifférence de longueurs est calculée, lors de la conception du composant, pour permettre d'obtenir une diminution de cette différence de vitesses, en prenant en compte l'agencement relatif des sens de propagation du signal électrique de commande dans les électrodes et du signal lumineux dans le guide d'onde.
Plus particulièrement, dans le composant selon l'invention :
- le guide d'onde est agencé pour que le trajet suivi par le flux lumineux dans la zone de modulation passe au moins deux fois d'un élément de commande à l'autre élément de commande ; et
- le guide d'onde présente, dans au moins une partie de la zone de modulation, une forme s'enroulant sur elle-même et traversant successivement au moins deux indentations émanant d'au moins deux de ces éléments de commande, et qui sont intercalées entre elles.
Les solutions à commande électronique active comme celle du document US 7515775 cherchent à s'affranchir des questions de tracé en utilisant des circuits actifs pour calculer le décalage avec lequel le signal de commande doit être appliqué dans des portions discrètes de la zone de modulation. La différence des vitesses peut être rattrapée ou compensée en un point de chacune de ces portions discrètes, mais elle subsiste sur le reste de chacune de ces portions.
Au contraire, l'invention travaille justement sur la conception de ce tracé afin de le rendre plus efficace par sa nature même, et ce de façon progressive et continue sur toute la longueur de la zone de modulation.
Ainsi, en choisissant un tracé ou un dessin du guide d'onde conçu et calculé par rapport aux éléments de commande, on peut obtenir une diminution ou une compensation des décalages de signaux tout en utilisant une structure passive au moins pour ce qui est des éléments de commandes et des électrodes, avec tous les avantages qui en découlent. Ces avantages peuvent alors être obtenus sans recourir à la mise au point d'une commande active.
Ces avantages peuvent aussi être obtenus sans recourir non plus aux techniques complexes d'ingénierie d'électrodes qui étaient proposées jusqu'ici. En effet, les techniques utilisées pour tracer la forme et le dessin d'un guide d'onde sont souvent moins complexes, plus souples, et nécessitent de moins grandes précisions dimensionnelles. De plus, de nombreux types de tracés permettent d'obtenir une telle différence de l ong ueu r sa ns nécessiter de g ra ndes précisions d i mension nel les, en particulier quant aux limites entre les différentes zones de croissance ou de dopage, comme ceux utilisables dans les modes de réalisation décrits plus loin.
Cet agencement peut porter sur le tracé du guide d'onde seulement, par exemple en utilisant des éléments de commande de forme simple voire rectiligne. Cet agencement peut jouer aussi sur la forme des éléments de commande de la région active (par exemple les semiconducteurs dopés de la diode), ou en coordonnant une ingénierie de ces deux parties comme dans les modes de réalisation interdigités décrits plus loin.
Dans ce mode de réalisation dit enroulé, actuellement préféré, deux éléments de commande d'au moins une paire d'éléments de commande électrique présentent, en vis-à-vis l'un de l'autre, une forme comprenant des indentations intercalées entre elles et successivement traversées par le guide d'onde, lequel présente une forme s'enroulant sur elle-même dans au moins une partie de la zone de modulation.
Selon une particularité, le guide d'onde est agencé pour que le trajet su ivi pa r le fl ux lumineux présente une partie enroulée en une spirale traversant successivement des émanations sensiblement radiales intercalées entre elles et s'étendant :
- depuis l'un des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur de ladite spirale d'une part, et
- depuis l'autre des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour de la spirale d'autre part.
Selon un autre mode de réalisation dit droit, le guide d'onde peut présenter une forme en courbe calculée pour obtenir une longueur précise sans être enroulé sur lui-même. Les éléments de commande d'au moins une paire d'éléments de commande électrique sont disposés de part et d'autre du guide d'onde et présentent une forme entourant ce guide d'onde entre la première et la deuxième rég ions d 'interaction , de façon à ce q ue ces éléments de commande présentent une longueur plus faible que la longueur du guide d'onde entre ces première et deuxième régions d'interaction.
Selon un autre aspect, l'invention propose aussi un dispositif ou un système comprenant un tel composant. En outre, l 'invention propose aussi un procédé de fabrication de composant optoélectronique comprenant des étapes sélectionnées, définies et combinées de façon à réaliser un composant défini tel que précisé dans la présente description.
Plus particul ièrement, le composant selon l'invention peut être du type dans lequel la zone de modulation présente une architecture agencée pour faire varier la phase du flux lumineux qui la traverse en fonction du signal électrique de commande.
Une telle modulation de phase peut être utilisée tel le q uelle dans certaines applications.
Dans d'autres applications, au moins une telle zone de modulation est insérée au sein d'un interféromètre, par exemple un Mach Zehnder, de façon à obtenir une modulation d'intensité du flux lumineux le traversant à partir de la modulation de phase du flux lumineux traversant ladite zone de modulation.
Il est ainsi possible d'obtenir les caractéristiques avantageuses de ce type de modulateur, stabilité en température, robustesse, tout en limitant les inconvénients dus aux différences de vitesses de propagation tels que les limites en débit et/ou en longueur donc en contraste de modulation.
Selon l'invention, le trajet du guide d'onde est calculé de préférence pour compenser la différence de vitesses de propagation à 10%, voire à 5% près, en particulier pour les fréquences de la plage de fonctionnement du mod u l ateu r et pa r exem ple su périeu res à 1 GHz et inférieures à la fréquence de coupure du composant.
De préférence, l'invention propose aussi un d ispositif utilisant ou incl uant un composant selon l 'invention, ne comprenant pas de circuit électrique ni de composants électroniques qui réaliserait un traitement du sig n a l de com ma nde pou r com penser les d ifférences de vitesses de propagation.
Typiq uement, cette zone de modulation peut être obtenue par un g uide d 'onde réal isé au sein d'une rég ion active formant u ne d iode de type PN ou PIN, comme dans les modes de réalisation décrits plus loin.
Cepend a nt, i l est a ussi possi ble d'appliquer les caractéristiques d'agencement de la zone de modulation proposées par l'invention à une zone de modulation comprenant un guide d'onde formé dans une région active entourée par au moins une paire d'éléments de commande en semiconducteurs, dans laquelle cette région active inclue au moins une structure à un ou plusieurs puits quantiques réalisée à partir de deux matériaux semiconducteurs différents de type III-V. Ceux-ci sont alors choisis pour former un couple de semiconducteurs à bande interdite et obtenir ainsi une variation de l'indice effectif d'absorption dans cette région active en fonction du signal électrique appliqué auxdits éléments de commande.
L'invention est utilisable dans de nombreuses applications nécessitant une modulation optique à partir de signaux électriques à haut débit, et en particulier dans les applications de télécommunications optiques, interconnexions optiques dans les microprocesseurs, ou systèmes de détection.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :
la FIGURE 1 est une vue en coupe transversale et perspective illustrant un exemple de l'art antérieur comprenant une diode de type PIN en configuration latérale avec un plan dopé vertical dans sa région intrinsèque, tel qu'illustré dans le document WO 2005/093480 ;
La FIGURE 2 est une vue de dessus illustrant un exemple de l'art antérieur réalisant un modulateur à partir d'une diode latérale, telle que celle de la FIGURE 1, implantée au sein d'un interféromètre de Mach Zehnder asymétrique, tel qu'illustré dans le document WO 2005/093480 ;
les FIGURE 3 à FIGURE 5 sont des schémas en vue de dessus non à l'échelle qui illustrent un mode de réalisation droit de l'invention dans lequel les éléments de commandes entourent entièrement le tracé du guide d'onde :
la FIGURE 3 illustre une partie de la zone de modulation pour des éléments de commande formant une diode de type PN, et - la FIGURE 4 illustre une partie de la zone de modulation pour des éléments de commande formant une diode de type PIN,
la FIGURE 5 illustre deux zones de modulation avec diode PN disposées symétriquement au sein de l'interféromètre Mach Zehnder d'un modulateur asymétrique ;
- les FIGURE 6 à FIGURE 9 illustrent différentes variantes d'un mode de réalisation enroulé avec diode PN dans lequel les éléments de commandes présentent une structure interdigitée sensiblement radiale croisant le tracé en spirale du guide d'onde :
la FIGURE 6 illustre une variante à éléments de commande concentriques dans laquelle le guide d'onde s'enroule dans une spirale d'entrée et fait demi tour pour ressortir dans une spirale de sortie intercalée dans la spirale d'entrée ;
la FIGURE 7 illustre une variante à éléments de commande concentriques dans laquelle le guide d'onde arrive par le centre et décrit une spirale vers l'extérieur ;
la FIGURE 8 illustre la structure des éléments de commande et de leurs électrodes pour les exemples des FIGURE 6 et FIGURE 8 ; la FIGURE 9 illustre une variante à éléments de commande juxtaposés dans laquelle le guide d'onde arrive par le centre et décrit une alternance de portions de spirales vers l'extérieur ;
- les FIGURE 10 à FIGURE 12 illustrent la répartition des densités de charges au sein des éléments de commandes pour le mode de réalisation enroulé, dans une partie d'une des indentations intercalées :
pour la FIGURE 10, en une photo de mesure pour une différence de potentiel de commande à 0 V,
pour la FIGURE 11, en une photo de mesure pour une différence de potentiel de commande à 5 V, pour la FIGURE 12, en un schéma plus large illustrant le positionnement des mesures des FIGURE 10 et FIGURE 11 au sein de la structure des éléments de commande. Eléments de commande entourant le guide d'onde
U n m od e d e réa l isati o n d it d ro it est i l l ustré en référence aux FIGURE 3 à FIGURE 5, dans lequel les éléments de commandes entourent entièrement le tracé du guide d'onde. Dans les exemples de ce mode de réalisation décrits ici, le tracé longitudinal du guide d'onde présente une forme en ondulations, calculée pour présenter une longueur permettant de diminuer ou de compenser la différence des vitesses de propagation.
La FIGURE 3 représente une partie de la zone de modulation dans une variante où des éléments de commande formant une diode de type PN.
Un guide d'onde 310 est réalisé au sein d'une couche d'un matériau semi conducteur, par exemple un semiconducteur monocristallin tel que du silicium. Un premier élément de commande 321 et un deuxième élément de commande 322 forment une paire d'éléments de commande électrique, et sont réalisés de part et d'autre du guide d'onde 310, et entourent celui-ci de part et d'autre. Par exemple, l'un de ces éléments de commande est une partie de sil icium dopée « P » 321 , et l'autre est u ne partie de silicium dopée « N » 322.
La séparation entre les deux éléments de commande 321 et 322 suit sensiblement le tracé du g uide d 'onde. Ainsi qu'ill ustré sur la fig ure, la limite entre les deux éléments de commande peut par exemple être décalée d'un côté du guide d'onde, qui est alors englobé entièrement dans l'un des deux éléments de commande. Les deux éléments de commande peuvent aussi être jointifs au sein du guide d'onde.
Ces deux éléments de commande 321 et 322 reçoivent un sig nal électrique de commande 309 par l'intermédiaire de deux électrodes 331 et respectivement 332, par exemple des électrodes métal l iq ues paral lèles entre el les. Ainsi, les deux éléments de commande 321 et 322 forment ensemble une diode PN de modulation, q ui est commandée par le signal électrique de commande 309. Lorsqu'un flux lumineux à moduler 311 pénètre dans le guide d'onde 310, ici par la gauche de la figure, le matériau du guide d'onde voit ses caractéristiques optiques modifiées par le champs électrique formé au sein de la diode de commande, selon la direction verticale sur la figure. En chaque point du guide d'onde, la diode de commande interagit ainsi avec le flux lumineux 311 pour en moduler les caractéristiques, par exemple la phase dans le présent exemple.
Au sein des électrodes de commandes 331 et 332, et donc au sein des éléments de commande 321 et 322, le signal électrique de commande progresse de façon rectiligne selon la direction longitudinale déterminée par la position des électrodes l'une par rapport à l'autre, par exemple de la gauche vers la droite sur la figure.
Le guide d'onde 310 est réalisé selon des techniques connues, par exemple par une arête longitudinale dépassant sur le dessus de la couche de silicium, ou par traitement lithographique modifiant les caractéristiques optiques telles que l'indice de réfraction d'une région précise cette couche.
Selon l'invention, ce guide d'onde est réalisé selon un dessin déterminé entre les électrodes et les éléments de commande, par exemple non rectiligne et formant une ondulation comme illustré ici.
Ainsi qu'on le voit sur la figure, entre n'importe quelle première région d'interaction RI et n'importe quelle deuxième région d'interaction R2 situées toutes les deux sur le guide d'onde 310, le flux lumineux 311 parcourt une certaine longueur L311, selon sa vitesse de propagation V311.
Or, entre ces deux régions RI et R2, le signal électrique de commande parcourt une certaine longueur L309 selon sa vitesse de propagation V309.
En proposant pour le guide d'onde un tracé L311 non rectiligne, par exemple plus long et en tout cas différent du tracé L309 du signal de commande entre ces deux régions d'interactions RI et R2, l'invention permet ainsi de compenser les différences entre ces vitesses de propagation différentes V311 et V309.
A partir de ces différences de vitesses de propagation V311 et V309, on choisit et on calcule un tracé qui fournisse la différence de longueurs L311-L309 permettant d'obtenir la compensation voulue, ou de diminuer de la façon voulue cette différence de vitesses.
La FIGURE 4 représente une partie de la zone de modulation dans une variante où des éléments de commande formant une diode de type PIN, et ne sera décrite ici que dans ses différences par rapport à la FIGURE 3.
Cette diode PIN est formée des éléments de commande 421 et 422 qui forment une paire d'éléments de commande électrique, et sont réalisés de part et d 'autre d u g uide d 'onde 410, et entourent celui-ci de part et d'autre. Par exemple, l'un de ces éléments de commande est une partie de silicium dopée « P » 421 , et l'autre est une partie de silicium dopée « N » 422.
La FIGURE 5 représente deux zones de modulation avec diode PN telles que celles de la FIGURE 3, disposées symétriquement au sein de l'interféromètre Mach Zehnder d'un modulateur asymétrique.
Une zone de modulation 330 est commandée par le signal électrique
309, par l'intermédiaire des électrodes 331 et 332. Celles ci sont disposées à la surface d'une couche de semiconducteur dopée de façons différentes pour former un premier élément de commande 321 et un deuxième élément de commande 322, entou ra nt le g u ide d 'onde 310 de cette zone de modulation 330.
Le flux lumineux à moduler en intensité 31 est injecté dans un guide d'onde qui se sépare en un flux à moduler en phase 311 parcourant le guide d'onde de modulation de phase 310, et un flux de référence 311' parcourant un guide d'onde formant une branche de référence 310'.
A la sortie des zones de modulation, les deux flux se réunissent un flux modulé en intensité 391 parcourant un guide d'onde de sortie 390.
Eléments de commande croisant le guide d'onde
U n mode de réal isation d it enroulé est il l ustré en référence aux FIGURE 6 à FIGU RE 9, qui ne seront décrites que dans leurs d ifférences avec le mode de réalisation précédent. Dans ce mode de réalisation enroulé, une diode PN est formée par des éléments de commandes qui présentent une structure interd igitée sensiblement rad iale, laq uelle est traversée plusieurs fois par le tracé du guide d'onde. Dans les exemples de ce mode de réalisation décrits ici, le tracé du guide d'onde présente en tout ou partie une forme en spirale, calculée pour présenter une longueur permettant de diminuer ou de compenser la différence des vitesses de propagation.
Dans les exemples de modes de réalisation illustrés aux figures, le guide d'onde 610, 690, 790 ou 990 est agencé pour que le trajet suivi par le fl ux l u mineux présente u ne partie en rou lée en u ne spirale traversant successivement des émanations 601, 602 et 901, 902 des éléments de commande 621, 622 et 921, 922, sensiblement radiales et intercalées entre elles. Ces émanations s'étendent :
- depuis l'un 622 et 922 des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur de ladite spirale d'une part, et
- depuis l'autre 621 et 921 des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour de la spirale d'autre part.
D'autres modes de réalisation non représentés ici peuvent aussi être envisagés, comme par exemple une pluralité d'indentations intercalées parallèles entre elles (comme illustrées en FIGU RE 12) . U n même g uide d'onde peut alors décrire une pluralité de boucles, dont chacune traverse ces indentations de façon rectiligne et perpendiculaire aux indentations, dans le même sens pour chacune de ces boucles ou pour la majorité d'entre elles.
La FIGURE 6 illustre une variante à éléments de commande concentriques 621 et 622, dans laquelle le guide d'onde s'enroule en une spirale d'entrée et fait demi-tour pour ressortir en une spirale de sortie intercalée dans la spirale d'entrée. Pour plus de clarté, la FIGURE 8 propose une représentation limitée aux éléments de commande et aux électrodes de la FIGURE 6.
Un premier élément de commande 621, par exemple du silicium dopé « P », présente une partie périphérique 6010 entourant un évidement, par exemple de façon complète comme dans cet exemple mais possiblement aussi de façon incomplète telle qu'illustrée plus loin.
Un deuxième élément de commande 622, par exemple du silicium dopé « N » , p rése nte u n e p a rtie ce ntra l e 6020, dans cet exemple sensiblement circulaire. Des branches formant des indentations 602 s'étendent vers l'extérieur depuis cette partie centrale 6020, dans cet exemple sous la forme de branches radiales et de largeur constante.
La partie périphérique 6010 du premier élément 621 entoure la partie centrale 6020 du deuxième élément de commande 622. Cette partie périphérique 6010 présente des indentations 601 s'étendant vers l'intérieur pour remplir de façon sensiblement complémentaire les espaces entre les branches extérieures 602 du deuxième élément 622.
Les indentations 601 du premier élément de commande 621 vers l'intérieur et les indentations 602 du deuxième élément 622 vers l'extérieur sont ainsi intercalées ou « interdigitées » entre elles. Chaque séparation entre une indentation intérieure 601 et une indentation extérieure 602 forme ainsi localement une diode de commande.
Dans cet exemple, la longueur de ces indentations 601 et 602 est légèrement plus faible que l'espace disponible, laissant un vide ou une partie neutre ou non dopée aux extrémités de ces indentations qui peut diminuer les contraintes de précision et simplifier la fabrication, mais aussi limiter les risques d'interférences dans ces zones d'extrémités.
Dans une variante non représentée, les éléments de commande peuvent aussi être séparés par une zone neutre ou non dopée sur la totalité de leur pourtours de contact, formant ainsi des diodes de commande de type PIN.
Le premier élément de commande 621 est en contact avec une première électrode 631, par exemple sous la forme d'une couche métallique déposée sur la couche de semiconducteur formant cet élément de commande. Cette couche métallique de première électrode 631 présente un évidement sur toute la partie centrale y compris les indentations interdigitées, ainsi qu'une ouverture sur une partie de sa périphérie.
Par cette ouverture, une couche métallique disposée sur une couche intermédiaire isolante pénètre depuis l'extérieur de la zone de modulation 630 et s'étend jusqu'à la zone centrale 6020 du premier élément de commande 622. L'extrémité intérieure de cette deuxième électrode 632 est en contact avec le deuxième élément de commande 622 par cette partie centrale 6020, grâce à une interruption de la couche intermédiaire isolante. La première électrode 631 et la deuxième électrode 632 sont ainsi facilement accessibles depuis l'extérieur de la plaque portant la zone de modulation, et permettent de commander la modulation à travers les deux éléments de commande 621 et 622 lorsqu'on leur applique un signal de commande électrique.
Un guide d'onde est réalisé en un trajet courbe traversant tout ou partie de ces indentations 601 et 602 interdigitées entre elles, et donc tout ou partie des diodes ainsi formées. Dans la variante ici décrite, le trajet de ce guide d'onde présente une première partie 610 s'enroulant vers l'intérieur, par exemple en une spirale selon une formule déterminée. Dans la région centrale 6020, ce trajet forme un demi-tour suivi d'une deuxième partie 690 qui se déroule vers l'extérieur en s'intercalant entre les volutes de la première partie, par exemple en une spirale selon une formule déterminée.
Ce tracé en volutes s'enroulant et se déroulant permet ainsi d'obtenir une grande longueur de guide d'onde traversant un grand nombre de fois des zones formant diodes de commande, le tout dans un espace surfacique compact. Le tracé des volutes de la première partie 610 et de la deuxième partie intercalées entre elles permet en particulier de conserver l'ensemble du tracé sensiblement dans une même couche planaire de semiconducteur, ce qui un facteur de simplicité de fabrication.
Ainsi, on voit que le trajet suivi par un flux lumineux 611 à moduler introduit dans le guide d'onde 610 passe, sur le trajet 690 de la spirale de sortie, par au moins une première région d'interaction Rla correspondant à la région d'un premier passage du flux lumineux d'un élément de commande à l'autre élément de commande. Sur la figure, une telle première région d'interaction Rla est illustrée par exemple lorsqu'il passe d'une indentation intérieure 601 du premier élément de commande 621, ici dopé « P », à une branche extérieure 602 du deuxième élément de commande 622, ici dopé « N ».
De la même façon, ce trajet passe un peu plus loin par une deuxième région d'interaction R2a correspondant à la région d'un deuxième passage du flux lumineux d'un élément de commande 622 à l'autre élément de commande 622. Sur la figure, une telle deuxième région d'interaction R2a est illustrée par exemple lorsque ce trajet passe d'une indentation intérieure 601 (la même ou une autre) du premier élément de commande 621, ici dopé « P », à une branche extérieure 602 du deuxième élément de commande 622, ici dopé « N ».
Ainsi qu'illustré, l'emplacement de cette deuxième région R2a (par rapport à Rla) peut à son tour être considéré comme une première région d'interaction Rlb par rapport à une autre région d'interaction R2b située encore plus loin sur le trajet du flux lumineux 611.
Comme il est visible sur la figure, le trajet parcouru par le flux lumineux 611 à la vitesse V611 entre la première région Rla et la deuxième région R2a présente une longueur L611a, qui est plus grande que la longueur L609a (laquelle est donc plus faible) parcourue à la vitesse V609 par le signal électrique de commande entre ces deux mêmes régions Rla et R2a.
Cette différence de longueur des trajets parcourus par le flux lumineux et par le signal de commande permet de compenser ou de diminuer la différence entre leurs vitesses de propagation respectives V611 et V609, et donc de limiter ou supprimer les inconvénients liés à cette différence de vitesses.
Selon une particularité, le trajet suivi par le flux lumineux 611 présente ainsi une boucle allongée, recourbée sur elle-même sans se croiser, et enroulée en une spirale traversant successivement des émanations 601 et 602 sensiblement radiales intercalées entre elles. Ces émanations s'étendent respectivement :
- depuis l'un 622 des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur de ladite spirale d'une part, et
- depuis l'autre 621 des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour de la spirale.
La FIGURE 7 illustre une variante à éléments de commande concentriques 621 et 622, dans laquelle le guide d'onde arrive par le centre et décrit une spirale vers l'extérieur. La représentation des éléments de commande et des électrodes de la FIGURE 8 peut aussi s'appliquer à la variante illustrée en FIGURE 7, et seules seront décrites ici des différences avec la variante de la FIGURE 6.
Le flux lumineux à moduler 711 arrive par un guide d'onde qui pénètre en une première partie 710 jusqu'à la partie centrale 6020 d u deuxième élément de commande 622, par exemple de façon sensiblement rad iale. A partir de cette partie centrale, le gu ide d'onde présente u ne deuxième partie 790 qui se déroule vers l'extérieur, par exemple en une spirale selon une formule déterminée, en traversant successivement et pl usieurs fois les indentations interdig itées 601 et 602 des éléments de commande 621 et 622.
Com me il est visi ble su r la fig ure, le trajet parcouru par le fl ux lumineux 711 entre une première région d'interaction Rla et une deuxième région d'interaction R2a présente une longueur L711a, qui est plus grande que la longueur L709a parcourue par le sig nal électriq ue de commande entre ces deux mêmes régions Rla et R2a. Cette différence de longueur des trajets parcourus par le flux lumineux et par le signal de commande permet de co m penser o u d e d i m i n uer l a d ifféren ce entre leu rs vitesses de propagation respectives, et donc de limiter ou supprimer les inconvénients liés à cette différence de vitesses.
La pénétration du guide d'onde dans sa première partie 710 jusqu'à l'intérieur de la spirale se fait sans croiser d'indentations interdigitées, ou en en croisant moins que dans la spirale de sortie. Cette pénétration directe peut permettre de limiter les interférences ou perturbations qui pourraient être causées par le parcours de la spirale vers l'intérieur dans la variante de la FIGURE 6. Cette pénétration peut se faire par un croisement des guides d'onde 710 et 790, ou en les réalisant à des profondeurs différentes l'un de l'autre dans une même couche voire dans des couches différentes.
La FIGURE 9 illustre une variante à éléments de commande juxtaposés dans laquelle le guide d'onde arrive par le centre et décrit une alternance de portions de spirales vers l'extérieur. Cette variante ne sera décrite que dans ces différences par rapport à celles des FIGURES 6, 7 et 8. Par rapport à la structure de la FIGURE 7, les éléments de commande présentent des caractéristiques en commun mais ne s'entourent pas complètement l'un l'autre.
Un premier élément de commande 921 entoure un deuxième élément de commande 922, mais seulement en partie et sur un secteur angulaire A900 inférieur à 360°, de plus de 180°, voire de 270° ou plus. Sur ce secteur angulaire de modulation A900, les deux éléments de commande présentent le même type d'indentations intercalées 901 et 902 que précédemment.
Le guide d'onde 910 pénètre jusqu'à la partie centrale 902 du deuxième élément de commande 922, puis entame une première portion de courbe 9102 en spirale vers l'extérieur, sur le secteur angulaire A900 de modulation. Lorsqu'il sort de ce secteur angulaire, ce guide d'onde forme un demi-tour et y pénètre à nouveau en une nouvelle portion 9103 de spirale inversée à nouveau vers l'extérieur. Le guide d'onde parcourt ainsi une pluralité de portions successives et alternées de portions de spirales 9104 et 9105 dans le secteur angulaire de modulation A900, avant de sortir 990 sur la droite de la figure.
Au sein de ce secteur angulaire de modulation A900, entre une première région Rla et une deuxième région R2a, par exemple sur la même indentation, le signal optique décrit un trajet de longueur L911a pendant que le signal électrique de commande décrit un trajet de longueur L909a qui est plus court, ce qui permet de compenser ou de limiter les différences de vitesse de propagation entre ces deux signaux.
Cette configuration permet une structure compacte et performante tout en restant simple à fabriquer. Elle ne comporte pas de croisement entre différentes parties du guide d'onde lumineuse, et les éléments de commande sont tous accessibles de l'extérieur de la zone de modulation, ce qui simplifie la mise en place des électrodes 931 et 932 puisqu'il n'est pas nécessaire d'utiliser une couche intermédiaire isolante pour séparer le premier élément de commande 921 et la deuxième électrode de commande 932. De préférence, la forme de spirale utilisée est déterminée en fonction des différentes caractéristiques de vitesse de propagation.
Dans le cas de l'optoélectronique à base de silicium, et dans des spirales telle que décrit ci-dessus, l'onde électrique se propage avec une vitesse inférieure à celle de la lumière, et de façon radialement.
L'onde optique doit donc suivre un chemin particulier lui permettant de voyager à la même vitesse apparente que l'onde électrique entre deux régions d'interaction successives.
Pour une propagation radiale de l'onde électrique, l'invention propose un chemin formant une spirale d'équation :
dans laquelle :
« o(t) » est un nombre complexe représentant les coordonnées des points de la spirale en fonction du temps « t » ,
« neff » est l'indice effectif dans le guide d'onde, et
« neff com » est l'indice effectif dans les éléments de commande.
En FIGURE 10 et FIGURE 11 sont présentés des résultats de mesure de répartition des densités de charges au sein des éléments de commandes pour le mode de réalisation enroulé, dans une partie d'une des indentations intercalées 601 et 602.
Ces images montrent de quelle façon les variations de tension dues au signal électrique de commande modifient les champs électriques dans les éléments de commande, et donc commandent l'interaction avec les caractéristiques optiques des matériaux semiconducteurs 621 et 622 traversés par la région constituant le guide d'onde 610, 690 et 710.
La FIGURE 12 illustre le positionnement de ces mesures au sein de la structure des éléments de commande 621 et 622, dans une variante où les indentations sont disposées de façon parallèle entre elles.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composant électro-optique de modulation d'un flux lumineux en fonction d 'un sig nal électrique de commande, comprenant une zone de modulation (630, 730, 930) dans laquelle ledit flux lumineux (611 , 711, 911 ) se propage dans un g uide d'onde (610, 710, 910) et est soumis à l'action d'au moins un premier (621 ) et un deuxième (622) éléments en matériaux conducteurs et/ou semiconducteurs et formant ainsi une paire d'éléments dits de commande électrique recevant ledit signal électrique de commande (609),
ledit guide d'onde (610) étant agencé de façon à ce que, dans ladite zone de modulation (630, 730, 930), depuis au moins une première (Rla) jusqu'à au moins une deuxième (R2a) régions d'interaction entre ledit flux lumineux (611, 711, 911) et ladite paire d'éléments de commande (621, 622) , la long ueu r ( L61 1 a, L711 a, L91 1a ) d u trajet su ivi pa r led it fl ux lumineux (611, 711, 911) présente une différence avec la longueur (L609a, L709a, L909a) du trajet parcouru par le signal électrique de commande (609), lad ite différence de longueur étant déterminée pour diminuer ou compenser la d ifférence entre la vitesse (V611 ) de propagation d u flux lumineux et la vitesse (V609) de propagation du signal électrique dans les éléments de com ma n de (621 , 622) entre lesdites première (Rla) et deuxième (R2a) régions d'interaction ; caractérisé en ce que
- le guide d'onde (610, 710, 910) est agencé pour que le trajet suivi par le flux lumineux dans la zone de modulation passe au moins deux fois (Rla, R2a) d'un élément de commande (622) à l'autre élément de commande (621); et
- ledit g uide d 'onde présente, dans au moins une partie de la zone de modulation (630, 730, 930), une forme s'enroulant sur elle-même et traversant successivement au moins-deux indentations (601, 602, 901, 902) émanant d'au moins deux desdits éléments de commande (621, 622) et qui sont intercalées entre elles.
2. Composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins deux éléments de commande (621, 622) présentent, en vis-à-vis l'un de l'autre, une forme comprenant des indentations intercalées entre elles et successivement traversées par le guide d'onde (610), lequel présente une forme s'enroulant sur elle-même dans au moins une partie de la zone de modulation (630).
3. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide d'onde est agencé pour que le trajet suivi par le flux lumineux (611) présente une partie (790) enroulée en une spirale traversant successivement des émanations sensiblement radiales intercalées entre elles et s'étendant depuis l'un (622) des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur de ladite spirale d'une part, et depuis l'autre (621 ) des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour de la spirale d'autre part.
4. Composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le guide d'onde (610, 690) est agencé pour que le trajet suivi par le flux lumineux (611 ) présente une boucle allongée et enroulée en une spirale traversa nt su ccessivement des émanations sensiblement radiales intercalées entre elles et s'étendant depuis l'un (622) des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur de ladite spirale d'une part, et depuis l'autre (621) des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour de ladite spirale d'autre part.
5. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide d'onde présente une partie (710) pénétrant à l'intérieur de la spirale en en croisant une ou plusieurs volutes.
6. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca ractérisé en ce q ue le tracé d u g u i de d 'o nd e (910 ) présente u ne succession de portions (9102, 9103, 9104, 9105) de courbes en spirales sensiblement concentriques, parcourant successivement et dans des sens alternés un même secteur angulaire (A900), dans lequel ledit guide d'onde traverse successivement des émanations (901, 902) sensiblement radiales intercalées entre elles et s'étendant depuis l'un (922) des éléments de commande majoritairement situé à l'intérieur desdites portions de courbes d'une part, et depuis l'autre (921) des éléments de commande situé majoritairement à l'extérieur et autour desdites portions de courbes d'autre part.
7. Composant selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la spirale présente une forme pouvant être définie selon une formule du type :
dans laquelle :
- « o(t) » est un nombre complexe représentant les coordonnées des points de la spirale en fonction du temps « t » ,
- « neff » est l'indice effectif dans le guide d'onde, et
- « neff,com » est l'indice effectif dans les éléments de commande.
8. Composant selon l'une quelconque des revendications, caractérisé en ce que le trajet du guide d'onde est calculé pour compenser la différence de vitesses de propagation à 10%, voire à 5% près.
9. Dispositif utilisant ou incluant un composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il ne comprend pas de circuit électrique ni de composants électroniques de compensation des différences de vitesses de propagation par traitement du signal de commande.
10. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de modulation (630, 730, 930) comprend un guide d'onde (610) formé dans une région active incluant au moins une paire d'éléments de commande, en semiconducteur de type IV, dopés de façon à former une diode de type PN (621 et 622) ou PIN (421 et 422) dont l'indice de réfraction varie en fonction du signal électrique (609) appliqué à ses bornes.
11. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de modulation comprend un guide d'onde formé dans une région active entourée par au moins une paire d'éléments de commande en semiconducteurs, ladite région active incluant au moins une structure à un ou plusieurs puits quantiques réalisée à partir de deux matériaux semiconducteurs différents de type III-V, choisis pour former un couple de semiconducteurs à bande interdite et obtenir ainsi une variation de l'indice effectif de réfraction ou d'absorption dans ladite région active en fonction du signal électrique appliqué auxdits éléments de commande.
12. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de modulation présente une architecture agencée pour faire varier la phase du flux lumineux qui la traverse en fonction du signal électrique de commande.
13. Composant selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au moins une zone de modulation est insérée au sein d'un interféromètre de façon à obtenir une modulation d'intensité du flux lumineux le traversant à partir de la modulation de phase du flux lumineux traversant ladite zone de modulation.
14. Dispositif ou système comprenant un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
15. Procédé de fabrication de composant optoélectronique comprenant des étapes sélectionnées, définies et combinées de façon à réaliser un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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