EP4681299A1 - Integrated photonic transmission circuit capable of operating over an extended temperature range - Google Patents
Integrated photonic transmission circuit capable of operating over an extended temperature rangeInfo
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- EP4681299A1 EP4681299A1 EP24706755.6A EP24706755A EP4681299A1 EP 4681299 A1 EP4681299 A1 EP 4681299A1 EP 24706755 A EP24706755 A EP 24706755A EP 4681299 A1 EP4681299 A1 EP 4681299A1
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Definitions
- the present invention relates to an integrated photonic emission circuit.
- Such a circuit can find an application in the field of telecommunications to produce a transmission component or in the field of sensors, for example to produce a LIDAR component.
- Photonic integrated circuits are integrated circuits capable of generating, detecting or manipulating light radiation. These circuits, like electronic integrated circuits, can incorporate on a single substrate (for example a silicon-based substrate) multiple functional blocks, such as laser sources, switches, modulators, amplifiers, power distributors, these blocks being connected to each other by waveguides.
- a single substrate for example a silicon-based substrate
- multiple functional blocks such as laser sources, switches, modulators, amplifiers, power distributors, these blocks being connected to each other by waveguides.
- An integrated photonic emission circuit is provided with a source of light radiation, typically a laser source.
- a source of light radiation typically a laser source.
- a source of light radiation typically a laser source.
- a source of light radiation typically a laser source.
- a source of light radiation typically a laser source.
- a source of light radiation typically a laser source.
- such a source comprises an optical amplifying medium formed of a stack of layers of III-V materials constituting at least one hetero junction or so-called “active” region, for example a plurality of quantum wells.
- This stack can be made from materials chosen from the following non-exhaustive list: InP, AsGa, InGaAlAs, InGaAsP, InAsP.
- the choice of materials making up this stack defines the photoluminescence wavelength of the amplifying medium.
- the amplifying medium is characterized by its amplification gain, which is a function of the wavelength. This function has a peak for the so-called “photo
- the amplifying medium is arranged, for example in a ribbon, in line with a portion of a waveguide, called a coupling portion, the waveguide being able to be formed for example in silicon.
- the circulation of a current in this medium makes it possible to pump it electrically in order to establish a hybrid optical mode in the amplifying medium and in the waveguide portion.
- the laser effect is obtained by means of a feedback structure making it possible to form a resonant cavity.
- This structure can be produced by a distributed reflector, for example a Bragg grating, arranged at the level of the amplifying medium or in the waveguide.
- the Bragg grating defines the emission wavelength of the light radiation produced by the laser source.
- the hybrid optical mode which is formed in the amplifying medium and in the coupling portion of the underlying waveguide tends to propagate in the waveguide.
- Document EP3538937 proposes to form such a laser source (as well as the other active elements of the photonic integrated circuit) by "vignetting", i.e. by transferring a block of III-V materials onto the coupling portion of a waveguide using a layer transfer technique.
- the block of layers of III-V materials forming the amplifying medium is produced by deposition, for example by epitaxial deposition, on the coupling portion of the waveguide.
- This block of materials is treated, in particular by etching, to form the electrical contacts on either side of the junction in order to form a functional laser diode.
- the emission wavelength of the light radiation (defined by the period of the Bragg grating) and the photoluminescence wavelength of the amplifying medium (defined by the nature of the materials defining the stack) are chosen to correspond.
- the emission wavelength of the light radiation (defined by the period of the Bragg grating) and the photoluminescence wavelength of the amplifying medium (defined by the nature of the materials defining the stack) are chosen to correspond.
- the emission wavelength L bragg (T0) is arranged in the gain bandwidth of the amplifying medium, at a wavelength greater than the wavelength L 1 (T0) of the gain peak.
- the gain is not maximum, this situation is not unfavorable, because at a relatively low temperature T0, the gain remains relatively large. The emission power of the emitted radiation can therefore be satisfactory.
- the emission wavelength L bragg (T1) is arranged at a wavelength close to the wavelength L 1 (T1) of the gain peak. This situation is favorable since the amplification provided is maximum or close to its maximum.
- the emission wavelength L bragg (T2) is this time arranged in the lower part of the gain bandwidth of the amplifying medium, at a wavelength lower than the wavelength L 1 (T2) of the gain peak.
- This situation is not favorable, because it combines on the one hand a gain function weakened by the relatively high operating temperature and on the other hand the emission wavelength L bragg (T2) is located in a portion far from the peak of this function. The power of the emitted light radiation is therefore particularly low.
- the laser source is capable of producing light radiation having a satisfactory power, greater than a desired power threshold, in a limited operating temperature range, in the range [T0,T1] in the example of the .
- a semiconductor optical amplifier (often referred to by the English expression "Semiconductor optical amplifier” or SOA, in the field).
- SOA semiconductor optical amplifier
- An example of such an integrated circuit is notably described in the document US2013107900.
- This amplifier is arranged end to end (i.e. without an intermediate waveguide) with the laser source and has, just like this laser source, an amplifying medium prepared from the same materials as that of the source.
- the semiconductor optical amplifier can somewhat extend the temperature range ensuring satisfactory operation of the laser source, by increasing the overall gain function applying to the light radiation produced, the photonic integrated circuit remains subject to the same temperature drift effects and therefore has the same limitations as those presented with reference to the .
- the laser source and the optical amplifier are monolithically integrated, i.e. they share the same active region.
- the subject of the invention provides an integrated photonic emission circuit according to claim 1.
- FIGS. 2a, 2b represent, in top view, the basic diagram of an integrated photonic emission circuit 1 according to implementation modes;
- the laser source LS comprises a first amplifying medium A1.
- This medium is formed of a stack of layers of III-V materials constituting at least one hetero junction, for example based on InP, AsGa, InGaAlAs, InGaAsP or InAsP.
- the first amplifying medium A1 here takes the general form of a ribbon arranged at right angles to a first coupling portion of a waveguide WG1, for example made of silicon, in which an optical mode is established when the first amplifying medium A1 is crossed by a first current. For the sake of simplification, it has been omitted to represent on the block diagram of the , the circuits, tracks and contacts allowing the injection of this current.
- the active region may correspond to quantum wells based on III-V quaternary compounds (InGaAlAs, InGaAsP) or quantum dots based on InGaAs.
- the active region is sandwiched between a layer of N-type semiconductor material and a layer of P-type semiconductor material. These layers, typically based on InP or AsGa, make it possible to circulate a current in the active region, and to electrically pump the amplifying medium in order to allow the generation of light.
- the laser source also comprises a grating G made in the first amplifying medium A1 or in the first waveguide portion WG1, for example a Bragg grating.
- the grating G defines, in particular through its pitch, an emission wavelength L bragg of the laser source LS.
- the second amplifying medium A2 also takes the general form of a block arranged at right angles to a second portion of waveguide WG2, extending between an input and an output of the amplifier, and in which the optical mode generated by the laser source LS propagates and is amplified when this second medium A1 is crossed by a second current.
- a second current For the sake of simplification, it has been omitted to represent on the block diagram of the , the circuits, tracks and contacts allowing the injection of this current.
- the first current flowing in the first amplifying medium A1 and the second current flowing in the second amplifying medium A2 are distinct from each other, these two media being electrically isolated.
- Each of these media A1, A2 is provided with contacts, tracks and circuits making it possible to control these currents, and the operation of the laser source and the amplifier SOA independently of each other.
- the passive waveguide WG is arranged between the laser source LS and the input of the amplifier SOA to transmit the light radiation produced by this source LS to the amplifier SOA. It connects the first waveguide portion WG1 and the second waveguide portion WG2, which are therefore not arranged end to end as is the case in the photonic circuits of the prior art reported in the introduction to this application.
- the amplifying media A1, A2 of the laser source LS and the amplifier SOA being distinct from each other, electrically isolated from each other, and formed of materials of different compositions, they cannot be contiguous or constituted of a single monolithic block of material. They are therefore separated by a separation distance d, this separation requiring the presence of the waveguide WG to propagate the optical mode from the laser source LS to the amplifier SOA.
- the integrated photonic emission circuit 1 can have other elements which can be, for example, optically inserted between the laser source LS and the amplifier SOA, via a plurality of waveguides GW.
- a photonic circuit 1 of another embodiment comprising a modulator MOD, optically connected by waveguides WG to the laser source LS and to the amplifier SOA.
- an output waveguide WG3 has also been shown, optically connecting the output of the amplifier to, for example, a component allowing the coupling of the optical flow from the photonic circuit 1 to an optical fiber.
- Other coupling configurations of the photonic circuit 1 are alternatively possible, for example via a surface grating coupled to the output waveguide WG3.
- the emission wavelength L bragg (T0) is arranged in the gain bandwidth of the first amplifying medium A1, at a wavelength greater than the wavelength L 1 (T0) of the gain peak.
- T0 room temperature (20°C)
- This configuration is obtained by choosing the nature of the first amplifying medium A1 and by defining the parameters of the lattice of the laser source LS.
- the emission length L bragg is 1330nm
- the photoluminescence wavelength L 1 of the first amplifying medium A1 is chosen to correspond to 1315nm.
- the gain bandwidth of the second amplifier medium A2 (in thick line on the ) is configured, by choosing the nature of the materials constituting this medium, to be shifted from the gain bandwidth of the first amplifying medium A1 towards the shorter wavelengths.
- the amplifier SOA is "transparent", i.e. that its gain at the emission wavelength L bragg of the laser source LS is not less than 0 dB, at the first temperature T0.
- the photoluminescence wavelength L gain of the second amplifying medium A2 (the gain peak of this second medium) is chosen to correspond to 1300nm, i.e. 15nm lower than the photoluminescence wavelength of the first medium L 1
- the emission wavelength L bragg is closer to the first photoluminescence wavelength L 1 than to the second photoluminescence wavelength L gain .
- the SOA amplifier contributes little to the amplification of the optical mode produced by the LS laser source.
- the optical mode produced by the LS laser source alone has sufficient power, above a determined threshold, and requires little or no additional amplification.
- the first and second photoluminescence wavelengths L 1 , L gain are shifted towards the longer wavelengths by a difference which is of the order of 0.6nm per °C of temperature rise (i.e. the difference T1-T0).
- the gain functions of the first and second amplifying media A1,A2 are also of smaller amplitudes at the second temperature T1 than at the first T0.
- the emission wavelength L bragg is shifted towards the longer wavelengths by a difference of the order of 0.1nm per °C of temperature rise (T1-T0).
- the emission wavelength L bragg (T1) is shifted by 6nm to 1336nm, and the first and second photoluminescence wavelengths L 1 , L gain are shifted by 36nm to 1351nm and 1336nm respectively.
- the emission wavelength L bragg (T1) is arranged, at the second operating temperature T1, in the gain bandwidth of the first amplifying medium A1, at a wavelength lower than the wavelength L 1 (T1) of the gain peak.
- This emission wavelength L bragg (T1) is also arranged in the gain bandwidth of the second amplifying medium A2.
- the emission wavelength L bragg is closer to the second photoluminescence wavelength L gain than to the first photoluminescence wavelength L 1 .
- the SOA amplifier contributes to the amplification of the optical mode produced by the LS laser source.
- This amplification makes it possible to at least compensate for the lower gains of the amplifier media A1, A2 at the relatively higher temperature T1, in order to maintain an optical mode of sufficient power, higher than the determined threshold.
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Abstract
Description
La présente invention concerne un circuit photonique intégré d’émission. Un tel circuit peut trouver une application dans le domaine des télécommunications pour réaliser un composant de transmission ou dans le domaine des capteurs, par exemple pour réaliser un composant LIDAR.The present invention relates to an integrated photonic emission circuit. Such a circuit can find an application in the field of telecommunications to produce a transmission component or in the field of sensors, for example to produce a LIDAR component.
Les circuits photoniques intégrés sont des circuits intégrés aptes à générer, à détecter ou à manipuler des rayonnements lumineux. Ces circuits, à l’image des circuits intégrés électroniques, peuvent incorporer sur un même substrat (par exemple un substrat à base de silicium) de multiples blocs fonctionnels, tels que des sources laser, des commutateurs, des modulateurs, des amplificateurs, des répartiteurs de puissance, ces blocs étant reliés entre eux par des guides d’ondes. Photonic integrated circuits are integrated circuits capable of generating, detecting or manipulating light radiation. These circuits, like electronic integrated circuits, can incorporate on a single substrate (for example a silicon-based substrate) multiple functional blocks, such as laser sources, switches, modulators, amplifiers, power distributors, these blocks being connected to each other by waveguides.
Un circuit photonique intégré d’émission est muni d’une source de rayonnement lumineux, typiquement une source laser. De manière bien connue en soi (voir par exemple EP2811593), une telle source comprend un milieu amplificateur optique formé d’un empilement de couches en matériaux III-V constituant au moins une hétéro jonction ou région dite « active », par exemple une pluralité de puits quantiques. Cet empilement peut être réalisé à partir de matériaux choisis dans la liste non exhaustive suivante : InP, AsGa, InGaAlAs, InGaAsP, InAsP. Le choix des matériaux composant cet empilement définit la longueur d’onde de photoluminescence du milieu amplificateur. Le milieu amplificateur est caractérisé par son gain d’amplification, qui est fonction de la longueur d’onde. Cette fonction présente un pic pour la longueur d’onde dite « de photoluminescence », et décroit de part et d’autre de cette longueur d’onde pour définir une bande passante d’amplification dont la largeur peut être typiquement de l’ordre de 30nm.An integrated photonic emission circuit is provided with a source of light radiation, typically a laser source. In a manner well known per se (see for example EP2811593), such a source comprises an optical amplifying medium formed of a stack of layers of III-V materials constituting at least one hetero junction or so-called “active” region, for example a plurality of quantum wells. This stack can be made from materials chosen from the following non-exhaustive list: InP, AsGa, InGaAlAs, InGaAsP, InAsP. The choice of materials making up this stack defines the photoluminescence wavelength of the amplifying medium. The amplifying medium is characterized by its amplification gain, which is a function of the wavelength. This function has a peak for the so-called “photoluminescence” wavelength, and decreases on either side of this wavelength to define an amplification bandwidth whose width can typically be of the order of 30 nm.
Le milieu amplificateur est agencé, par exemple en ruban, au droit d'une portion d’un guide d’onde, dite de couplage, le guide d’onde pouvant être formé par exemple en silicium. La circulation d’un courant dans ce milieu permet de le pomper électriquement afin d'établir un mode optique hybride dans le milieu amplificateur et dans la portion de guide d’onde. L’effet laser est obtenu par l’intermédiaire d’une structure de rétroaction permettant de former une cavité résonnante. Cette structure peut être réalisée par un réflecteur distribué, par exemple un réseau de Bragg, agencée au niveau du milieu amplificateur ou dans le guide d'onde. Le réseau de Bragg définit la longueur d’onde d’émission du rayonnement lumineux produit par la source laser. Le mode optique hybride qui se forme dans le milieu amplificateur et dans la portion de couplage du guide d’onde sous-jacent tend à se propager dans le guide d’onde.The amplifying medium is arranged, for example in a ribbon, in line with a portion of a waveguide, called a coupling portion, the waveguide being able to be formed for example in silicon. The circulation of a current in this medium makes it possible to pump it electrically in order to establish a hybrid optical mode in the amplifying medium and in the waveguide portion. The laser effect is obtained by means of a feedback structure making it possible to form a resonant cavity. This structure can be produced by a distributed reflector, for example a Bragg grating, arranged at the level of the amplifying medium or in the waveguide. The Bragg grating defines the emission wavelength of the light radiation produced by the laser source. The hybrid optical mode which is formed in the amplifying medium and in the coupling portion of the underlying waveguide tends to propagate in the waveguide.
Le document EP3538937 propose de former une telle source laser (ainsi que les autres éléments actifs du circuit intégré photonique) par « vignettage », c’est-à-dire en reportant un pavé de matériaux III-V sur la portion de couplage d’un guide d’onde par une technique de transfert de couche. Dans d’autres approches, le pavé de couches en matériaux III-V formant le milieu amplificateur est réalisé par dépôt, par exemple par dépôt épitaxial, sur la portion de couplage du guide d’onde. Ce pavé de matériaux est traité, notamment par gravure, pour y former les contacts électriques de part et d’autre de la jonction afin de former une diode laser fonctionnelle. Lorsque l’on cherche à produire une pluralité d’éléments actifs, par exemple une pluralité de sources lasers, le pavé de matériaux III-V peut également être structuré pour individualiser une pluralité de diodes agencées au droit d’une pluralité de portions de couplage de guides d’onde. Cette approche, dont on trouvera tous les détails et variantes de mise en œuvre dans le document EP3538937 cité ci-dessus, est très avantageuse en ce qu’elle simplifie la fabrication des circuits photoniques intégrés d’émission. C’est tout particulièrement le cas lorsque ceux-ci comportent plusieurs éléments actifs présentant des milieux amplificateurs constitués des mêmes matériaux, en permettant la fabrication collective de ces éléments actifs.Document EP3538937 proposes to form such a laser source (as well as the other active elements of the photonic integrated circuit) by "vignetting", i.e. by transferring a block of III-V materials onto the coupling portion of a waveguide using a layer transfer technique. In other approaches, the block of layers of III-V materials forming the amplifying medium is produced by deposition, for example by epitaxial deposition, on the coupling portion of the waveguide. This block of materials is treated, in particular by etching, to form the electrical contacts on either side of the junction in order to form a functional laser diode. When it is sought to produce a plurality of active elements, for example a plurality of laser sources, the block of III-V materials can also be structured to individualize a plurality of diodes arranged at right angles to a plurality of waveguide coupling portions. This approach, all the details and implementation variants of which can be found in the document EP3538937 cited above, is very advantageous in that it simplifies the manufacture of integrated photonic emission circuits. This is particularly the case when these include several active elements having amplifying media made of the same materials, by allowing the collective manufacture of these active elements.
Pour produire un rayonnement lumineux présentant une puissance satisfaisante, la longueur d’onde d’émission du rayonnement lumineux (définie par la période du réseau de Bragg) et la longueur d’onde de photoluminescence du milieu amplificateur (définie par la nature des matériaux définissant l’empilement) sont choisies pour se correspondre. A minima, on cherche à placer la longueur d’onde d’émission du rayonnement lumineux dans la bande passante d’amplification du milieu amplificateur.To produce light radiation with satisfactory power, the emission wavelength of the light radiation (defined by the period of the Bragg grating) and the photoluminescence wavelength of the amplifying medium (defined by the nature of the materials defining the stack) are chosen to correspond. At a minimum, we seek to place the emission wavelength of the light radiation in the amplification bandwidth of the amplifying medium.
Toutefois, et comme le rappel le document US2011211603, ces longueurs d’onde subissent des dérives avec la température de fonctionnement de la source laser. Ainsi, la longueur d’onde d’émission du rayonnement lumineux, référencée Lbragg dans la suite de cette description, tend à augmenter avec la température, cette augmentation étant de l’ordre de 0,1nm/°C. La fonction de gain et le pic de gain du milieu amplificateur tendent quant à eux à augmenter bien plus sensiblement avec la température, de l’ordre de 0,6nm/°C.However, and as recalled in document US2011211603, these wavelengths undergo drifts with the operating temperature of the laser source. Thus, the emission wavelength of the light radiation, referenced L bragg in the remainder of this description, tends to increase with the temperature, this increase being of the order of 0.1 nm/°C. The gain function and the gain peak of the amplifying medium tend to increase much more significantly with the temperature, of the order of 0.6 nm/°C.
La
A une température de fonctionnement relativement basse T0, la longueur d’onde d’émission Lbragg(T0) est disposée dans la bande passante du gain du milieu amplificateur, à une longueur d’onde supérieure à la longueur d’onde L1(T0) du pic de gain. Bien qu’à cette longueur d’onde d’émission Lbragg(T0) le gain ne soit pas maximum, cette situation n’est pas défavorable, car à relativement basse température T0, le gain reste relativement important. La puissance d’émission du rayonnement émis peut donc être satisfaisante.At a relatively low operating temperature T0, the emission wavelength L bragg (T0) is arranged in the gain bandwidth of the amplifying medium, at a wavelength greater than the wavelength L 1 (T0) of the gain peak. Although at this emission wavelength L bragg (T0) the gain is not maximum, this situation is not unfavorable, because at a relatively low temperature T0, the gain remains relatively large. The emission power of the emitted radiation can therefore be satisfactory.
A une température de fonctionnement intermédiaire T1, du fait des dérives induites par l’élévation de température sur la fonction de gain et sur la longueur d’onde d’émission, la longueur d’onde d’émission Lbragg(T1) est disposée à une longueur d’onde proche de la longueur d’onde L1(T1) du pic de gain. Cette situation est favorable puisque l’amplification apportée est maximale ou proche de son maximum.At an intermediate operating temperature T1, due to the drifts induced by the temperature rise on the gain function and on the emission wavelength, the emission wavelength L bragg (T1) is arranged at a wavelength close to the wavelength L 1 (T1) of the gain peak. This situation is favorable since the amplification provided is maximum or close to its maximum.
A une température de fonctionnement relativement élevée T2, la longueur d’onde d’émission Lbragg(T2) est cette fois disposée dans la partie inférieure de bande passante du gain du milieu amplificateur, à une longueur d’onde inférieure à la longueur d’onde L1(T2) du pic de gain. Cette situation n’est pas favorable, car elle combine d’une part une fonction de gain affaiblie par la température de fonctionnement relativement élevée et d’autre part la longueur d’onde d’émission Lbragg(T2) se situe dans une portion éloignée du pic de cette fonction. La puissance du rayonnement lumineux émis est donc particulièrement faible.At a relatively high operating temperature T2, the emission wavelength L bragg (T2) is this time arranged in the lower part of the gain bandwidth of the amplifying medium, at a wavelength lower than the wavelength L 1 (T2) of the gain peak. This situation is not favorable, because it combines on the one hand a gain function weakened by the relatively high operating temperature and on the other hand the emission wavelength L bragg (T2) is located in a portion far from the peak of this function. The power of the emitted light radiation is therefore particularly low.
On comprend donc que la source laser est apte à produire un rayonnement lumineux présentant une puissance satisfaisante, supérieure à un seuil de puissance désiré, dans une gamme de température de fonctionnement limitée, dans la gamme [T0,T1] dans l’exemple de la
Pour augmenter la puissance du rayonnement lumineux produit par la source, il est possible d’adjoindre à la source laser, intégré dans le circuit intégré photonique, un amplificateur optique à semiconducteur (souvent désigné par l’expression anglo-saxonne « Semiconductor optical amplifier » ou SOA, dans le domaine). Un exemple d’un tel circuit intégré est notamment décrit dans le document US2013107900. Cet amplificateur est disposé bout à bout (c’est-à-dire sans guide d’onde intermédiaire) avec la source laser et présente, tout comme cette source laser, un milieu amplificateur préparé à partir des mêmes matériaux que celui de la source. Bien que l’amplificateur optique à semiconducteur puisse étendre quelque peu la gamme de température assurant un fonctionnement satisfaisant de la source laser, en augmentant la fonction de gain globale s’appliquant au rayonnement lumineux produit, le circuit intégré photonique reste soumis aux mêmes effets de dérive en température et présente donc les mêmes limitations que ceux présentés en référence à la
Dans le document US2003/210723 la source laser et l’amplificateur optique sont intégré monolithiquement, c’est-à-dire qu’ils partagent la même région active. In document US2003/210723 the laser source and the optical amplifier are monolithically integrated, i.e. they share the same active region.
Il reste donc souhaitable d’étendre la plage de température de fonctionnement des circuits photoniques intégrés d’émission.It therefore remains desirable to extend the operating temperature range of integrated photonic emission circuits.
Un but de l’invention est de proposer une solution au moins partielle à ce problème. Plus particulièrement, un but de l’invention est de fournir un circuit photonique intégré d’émission présentant une plage de température de fonctionnement plus étendu que celles des circuits intégrés de l’état de la technique.An aim of the invention is to propose at least a partial solution to this problem. More particularly, an aim of the invention is to provide an integrated photonic emission circuit having a wider operating temperature range than those of the integrated circuits of the state of the art.
En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un circuit photonique intégré d’émission conforme à la revendication 1. In order to achieve this goal, the subject of the invention provides an integrated photonic emission circuit according to claim 1.
Selon d’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l’invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
- le milieux amplificateurs de la source laser et le milieux amplificateurs de l’amplificateur sont configurés pour que leurs longueurs d’ondes de photoluminescence respectives à la première température sont séparées d’un écart en longueur d’onde inférieure ou égale à leurs dérives en température à la seconde température ;
- le premier milieu amplificateur est choisi de sorte que, sur une gamme de température comprise entre la première température et la seconde température, l’écart existant entre la longueur d’onde d’émission et la première longueur d’onde de photoluminescence soit inférieur à une demi-bande passante du premier milieu amplificateur ;
- le circuit photonique intégré d’émission comprend une pluralité de sources laser présentant un premier milieu amplificateur de composition identique, une pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur présentant un second milieu amplificateur de composition identique, et une pluralité de guides d’onde respectivement disposés entre les sources laser et les amplificateurs optiques à semiconducteur pour respectivement transmettre les rayonnements lumineux produits par les sources laser aux amplificateurs optiques à semiconducteur ;
- le circuit photonique intégré d’émission comprend une pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur complémentaire présentant un second milieu amplificateur complémentaire de composition identique et présentant une longueur d’onde de photoluminescence complémentaire inférieure ou égale, à la première température, à la seconde longueur d’onde de photoluminescence ;
- le circuit photonique intégré d’émission comprend, optiquement en aval de la pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur et de la pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur complémentaires, une pluralité de commutateurs optiques, chaque commutateur optique étant relié à un amplificateur optique à semiconducteur et à un d’amplificateur optique à semiconducteur complémentaire ;
- le circuit photonique intégré d’émission comprend une pluralité de sources laser et une pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur, les sources laser et les d’amplificateurs optiques à semiconducteur présentant deux à deux un milieu amplificateur de même composition, et une pluralité de guides d’onde respectivement disposés entre des sources laser et des amplificateurs optiques à semiconducteur présentant des milieux amplificateur de composition différentes ;
- le circuit photonique intégré d’émission comporte en outre un multiplexeur en longueurs d’onde disposé en aval de la pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur et optiquement relié aux amplificateurs optiques à semiconducteur pour produire un rayonnement lumineux multispectral ;
- le circuit photonique intégré d’émission comprend au moins un dispositif optique additionnel disposé entre la source laser et l’amplificateur optique à semiconducteur ;
- le dispositif optique additionnel est un modulateur ou un commutateur.
- the amplifying media of the laser source and the amplifying media of the amplifier are configured so that their respective photoluminescence wavelengths at the first temperature are separated by a wavelength difference less than or equal to their temperature drifts at the second temperature;
- the first amplifying medium is chosen so that, over a temperature range between the first temperature and the second temperature, the gap existing between the emission wavelength and the first photoluminescence wavelength is less than half a bandwidth of the first amplifying medium;
- the integrated photonic emission circuit comprises a plurality of laser sources having a first amplifying medium of identical composition, a plurality of semiconductor optical amplifiers having a second amplifying medium of identical composition, and a plurality of waveguides respectively arranged between the laser sources and the semiconductor optical amplifiers to respectively transmit the light rays produced by the laser sources to the semiconductor optical amplifiers;
- the integrated photonic emission circuit comprises a plurality of complementary semiconductor optical amplifiers having a second complementary amplifying medium of identical composition and having a complementary photoluminescence wavelength less than or equal, at the first temperature, to the second photoluminescence wavelength;
- the integrated photonic transmitting circuit comprises, optically downstream of the plurality of semiconductor optical amplifiers and the plurality of complementary semiconductor optical amplifiers, a plurality of optical switches, each optical switch being connected to a semiconductor optical amplifier and to a complementary semiconductor optical amplifier;
- the integrated photonic emission circuit comprises a plurality of laser sources and a plurality of semiconductor optical amplifiers, the laser sources and the semiconductor optical amplifiers having in pairs an amplifying medium of the same composition, and a plurality of waveguides respectively arranged between laser sources and semiconductor optical amplifiers having amplifying media of different compositions;
- the integrated photonic emission circuit further comprises a wavelength division multiplexer arranged downstream of the plurality of semiconductor optical amplifiers and optically connected to the semiconductor optical amplifiers to produce multispectral light radiation;
- the integrated photonic emission circuit comprises at least one additional optical device arranged between the laser source and the semiconductor optical amplifier;
- the additional optical device is a modulator or a switch.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description of the invention which follows with reference to the appended figures in which:
La
Les figures 2a,2b représentent, en vue de dessus, le schéma de principe d’un circuit photonique 1 intégré d’émission selon des modes de mise en œuvre ;Figures 2a, 2b represent, in top view, the basic diagram of an integrated photonic emission circuit 1 according to implementation modes;
La
La
La
La
La
La
La source laser LS comprend un premier milieu amplificateur A1. Ce milieu, comme cela a été déjà présenté en introduction de cette demande, est formé d’un empilement de couches en matériaux III-V constituant au moins une hétéro jonction, par exemple à base d’InP, AsGa, InGaAlAs, InGaAsP ou d’InAsP. Le premier milieu amplificateur A1 prend ici la forme générale d’un ruban agencé au droit d'une première portion de couplage d’un guide d’onde WG1, par exemple en silicium, dans lequel un mode optique s’établit lorsque le premier milieu amplificateur A1 est traversé par un premier courant. Par souci de simplification, on a omis de représenter sur le schéma de principe de la
Le premier milieu amplificateur A1 présentant une première longueur d’onde de photoluminescence L1 qui dépend de la composition d’une région active de ce milieu et de sa température de fonctionnement. La région active peut correspondre à des puits quantiques à base de composés quaternaires III-V (InGaAlAs, InGaAsP) ou des points quantiques à base d’InGaAs. La région active est prise en sandwich entre une couche en matériau semi-conducteur de type N et une couche en matériau semi-conducteur de type P. Ces couches, typiquement à base d’InP ou d’AsGa, permettent de faire circuler un courant dans la région active, et de pomper électriquement le milieu amplificateur afin de permettre la génération de lumière.The first amplifying medium A1 having a first photoluminescence wavelength L 1 which depends on the composition of an active region of this medium and its operating temperature. The active region may correspond to quantum wells based on III-V quaternary compounds (InGaAlAs, InGaAsP) or quantum dots based on InGaAs. The active region is sandwiched between a layer of N-type semiconductor material and a layer of P-type semiconductor material. These layers, typically based on InP or AsGa, make it possible to circulate a current in the active region, and to electrically pump the amplifying medium in order to allow the generation of light.
La source laser comprend également un réseau G réalisé dans le premier milieu amplificateur A1 ou dans la première portion de guide d'onde WG1, par exemple un réseau de Bragg. Le réseau G définit, notamment à travers son pas, une longueur d’onde d’émission Lbragg de la source laser LS. The laser source also comprises a grating G made in the first amplifying medium A1 or in the first waveguide portion WG1, for example a Bragg grating. The grating G defines, in particular through its pitch, an emission wavelength L bragg of the laser source LS.
Poursuivant la description du schéma de principe de la
Le second milieu amplificateur A2 prend également la forme générale d’un pavé agencé au droit d'une seconde portion de guide d’onde WG2, s’étendant entre une entrée et une sortie de l’amplificateur, et dans lequel le mode optique générée par la source laser LS se propage et est amplifié lorsque ce second milieu A1 est traversé par un second courant. Par souci de simplification, on a omis de représenter sur le schéma de principe de la
En tout état de cause, le premier courant circulant dans le premier milieu amplificateur A1 et le second courant circulant dans le second milieu amplificateur A2 sont distinct l’un de l’autre, ces deux milieux étant électriquement isolés. Chacun de ces milieux A1,A2 est pourvu de contacts, de pistes et de circuits permettant de contrôler ces courants, et le fonctionnement de la source laser et de l’amplificateur SOA de manière indépendant l’un de l’autre. In any event, the first current flowing in the first amplifying medium A1 and the second current flowing in the second amplifying medium A2 are distinct from each other, these two media being electrically isolated. Each of these media A1, A2 is provided with contacts, tracks and circuits making it possible to control these currents, and the operation of the laser source and the amplifier SOA independently of each other.
On note que la maitrise indépendante du gain de la source laser et du gain de l’amplificateur SOA, en y injectant des courants différents, forme un avantage notable d’un circuit photonique conforme à l’invention, en ce qu’il offre une capacité d’adaptation de ces gains suivant la température.It is noted that the independent control of the gain of the laser source and the gain of the SOA amplifier, by injecting different currents into them, forms a notable advantage of a photonic circuit according to the invention, in that it offers a capacity for adaptation of these gains according to the temperature.
Le guide d’onde WG, passif, est disposé entre la source laser LS et l’entrée de l’amplificateur SOA pour transmettre le rayonnement lumineux produit par cette source LS à l’amplificateur SOA. Il relie la première portion de guide d’onde WG1 et la seconde portion de guide d’onde WG2, qui ne sont donc pas agencées bout à bout comme c’est le cas dans les circuits photoniques de l’état de la technique rapporté en introduction de cette demande.The passive waveguide WG is arranged between the laser source LS and the input of the amplifier SOA to transmit the light radiation produced by this source LS to the amplifier SOA. It connects the first waveguide portion WG1 and the second waveguide portion WG2, which are therefore not arranged end to end as is the case in the photonic circuits of the prior art reported in the introduction to this application.
On note que les milieux amplificateurs A1,A2 de la source laser LS et de l’amplificateur SOA étant distincts l’un de l’autre, électriquement isolés l’un de l’autre, et formés de matériaux de compositions différentes, ils ne peuvent être contigus ou constitués d’un unique bloc monolithique de matériau. Ils sont donc écartés d’une distance de séparation d, cet écartement nécessitant la présence du guide d’onde WG pour propager le mode optique de la source laser LS à l’amplificateur SOA.It is noted that the amplifying media A1, A2 of the laser source LS and the amplifier SOA being distinct from each other, electrically isolated from each other, and formed of materials of different compositions, they cannot be contiguous or constituted of a single monolithic block of material. They are therefore separated by a separation distance d, this separation requiring the presence of the waveguide WG to propagate the optical mode from the laser source LS to the amplifier SOA.
Bien entendu le circuit photonique 1 intégré d’émission peut présenter d’autres éléments qui peuvent être par exemple insérés optiquement entre la source laser LS et l’amplificateur SOA, par l’intermédiaire d’une pluralité de guides d’onde GW. On a ainsi représenté sur la
La
A une première température de fonctionnement relativement basse T0, qui peut correspondre à la température ambiante (20°C), la longueur d’onde d’émission Lbragg(T0) est disposée dans la bande passante du gain du premier milieu amplificateur A1, à une longueur d’onde supérieure à la longueur d’onde L1(T0) du pic de gain. Cette configuration est obtenue en choisissant la nature du premier milieu amplificateur A1 et en définissant les paramètres du réseau de la source laser LS. At a first relatively low operating temperature T0, which may correspond to room temperature (20°C), the emission wavelength L bragg (T0) is arranged in the gain bandwidth of the first amplifying medium A1, at a wavelength greater than the wavelength L 1 (T0) of the gain peak. This configuration is obtained by choosing the nature of the first amplifying medium A1 and by defining the parameters of the lattice of the laser source LS.
A titre d’exemple, à une première température correspondant à la température ambiante (20°C), la longueur d’émission Lbragg est de 1330nm, et la longueur d’onde de photoluminescence L1 du premier milieu amplificateur A1 (le pic du gain de ce premier milieu) est choisie pour correspondre à 1315nm.For example, at a first temperature corresponding to room temperature (20°C), the emission length Lbraggis 1330nm, and the photoluminescence wavelength L1 of the first amplifying medium A1 (the gain peak of this first medium) is chosen to correspond to 1315nm.
La bande passante du gain du second milieu amplificateur A2 (en trait épais sur la
A titre d’exemple, la longueur d’onde de photoluminescence Lgain du second milieu amplificateur A2 (le pic du gain de ce second milieu) est choisie pour correspondre à 1300nm, soit 15nm plus bas que la longueur d’onde de photoluminescence du premier milieu L1 For example, the photoluminescence wavelength Lgain of the second amplifying medium A2 (the gain peak of this second medium) is chosen to correspond to 1300nm, i.e. 15nm lower than the photoluminescence wavelength of the first medium L1
Dans cette configuration à la première température T0, et comme cela est bien visible sur la
L’amplificateur SOA contribue peu à l’amplification du mode optique produit par la source laser LS. Le mode optique produit par la source laser LS seule présente une puissance suffisante, supérieure à un seuil déterminé, et ne nécessite pas ou peu d’amplification additionnelle.The SOA amplifier contributes little to the amplification of the optical mode produced by the LS laser source. The optical mode produced by the LS laser source alone has sufficient power, above a determined threshold, and requires little or no additional amplification.
Lorsque la température de fonctionnement du circuit photonique s’élève, la longueur d’onde d’émission Lbragg et les première et seconde longueurs d’onde de photoluminescence L1, Lgain dérivent selon des dynamiques différentes.As the operating temperature of the photonic circuit increases, the emission wavelength L bragg and the first and second photoluminescence wavelengths L 1 , L gain drift with different dynamics.
Ainsi, a une seconde température de fonctionnement relativement haute T1, qui peut être de 80°C ou de 100°C, les première et seconde longueurs d’onde de photoluminescence L1, Lgain sont décalés vers les plus grandes longueurs d’onde d’un écart qui est de l’ordre de 0,6nm par °C d’élévation de température (c’est-à-dire la différence T1-T0). Les fonctions de gains des premier et second milieux amplificateurs A1,A2 sont également d’amplitudes plus réduites à la seconde température T1 qu’à la première T0. La longueur d’onde d’émission Lbragg est quant à elle décalée vers les plus grandes longueurs d’onde d’un écart qui est de l’ordre de 0,1nm par °C d’élévation de température (T1-T0). Thus, at a second relatively high operating temperature T1, which can be 80°C or 100°C, the first and second photoluminescence wavelengths L1, Lgain are shifted towards the longer wavelengths by a difference which is of the order of 0.6nm per °C of temperature rise (i.e. the difference T1-T0). The gain functions of the first and second amplifying media A1,A2 are also of smaller amplitudes at the second temperature T1 than at the first T0. The emission wavelength Lbraggis shifted towards the longer wavelengths by a difference of the order of 0.1nm per °C of temperature rise (T1-T0).
Poursuivant l’exemple décrit plus haut, et en prenant la seconde température T2 à 80°C, 60° supérieure à la première température T0 choisie à l’ambiante, la longueur d’onde d’émission Lbragg (T1) est décalée de 6nm à 1336nm, et les première et seconde longueurs d’onde de photoluminescence L1, Lgain sont décalées de 36nm à respectivement 1351nm et 1336nm.Continuing the example described above, and taking the second temperature T2 at 80°C, 60° higher than the first temperature T0 chosen at room temperature, the emission wavelength Lbragg(T1) is shifted by 6nm to 1336nm, and the first and second photoluminescence wavelengths L1, Lgain are shifted by 36nm to 1351nm and 1336nm respectively.
Aussi, et du fait de cette dynamique de dérive en température différenciée, la longueur d’onde d’émission Lbragg(T1) est disposée, a la seconde température de fonctionnement T1, dans la bande passante du gain du premier milieu amplificateur A1, à une longueur d’onde inférieure à la longueur d’onde L1(T1) du pic de gain. Cette longueur d’onde d’émission Lbragg(T1) est également disposée dans la bande passante du gain du second milieu amplificateur A2. Also, and due to this differentiated temperature drift dynamics, the emission wavelength L bragg (T1) is arranged, at the second operating temperature T1, in the gain bandwidth of the first amplifying medium A1, at a wavelength lower than the wavelength L 1 (T1) of the gain peak. This emission wavelength L bragg (T1) is also arranged in the gain bandwidth of the second amplifying medium A2.
A la seconde température T1, la longueur d’onde d’émission Lbragg est plus proche de la seconde longueur d’onde de photoluminescence Lgain que de la première longueur d’onde de photoluminescence L1. At the second temperature T1, the emission wavelength L bragg is closer to the second photoluminescence wavelength L gain than to the first photoluminescence wavelength L 1 .
En conséquence, l’amplificateur SOA contribue à l’amplification du mode optique produit par la source laser LS. Cette amplification permet de au moins compenser les gains plus faibles des milieux amplificateurs A1,A2 à la température T1 relativement plus élevés, afin de maintenir un mode optique d’une puissance suffisante, supérieure au seuil déterminé.As a result, the SOA amplifier contributes to the amplification of the optical mode produced by the LS laser source. This amplification makes it possible to at least compensate for the lower gains of the amplifier media A1, A2 at the relatively higher temperature T1, in order to maintain an optical mode of sufficient power, higher than the determined threshold.
En différentiant les deux milieux amplificateurs A1,A2 de la source laser LS et de l’amplificateur SOA et en les configurant pour que leur longueur d’onde de photoluminescence L1, Lgain soit décalée d’un écart en longueur d’onde inférieure ou égale à leur dérive en température sur une gamme de température cible [T0-T1], on s’assure que le mode optique produit par la source laser LS soit suffisamment amplifié, par le premier milieu d’amplification A1 de la source laser LS et/ou par le second milieu d’amplification A2 de l’amplificateur SOA pour maintenir sa puissance, sur la gamme de température cible étendue, au-dessus du seuil déterminé.By differentiating the two amplifying media A1, A2 of the laser source LS and the amplifier SOA and by configuring them so that their photoluminescence wavelength L 1 , L gain is shifted by a wavelength difference less than or equal to their temperature drift over a target temperature range [T0-T1], it is ensured that the optical mode produced by the laser source LS is sufficiently amplified, by the first amplifying medium A1 of the laser source LS and/or by the second amplifying medium A2 of the amplifier SOA to maintain its power, over the extended target temperature range, above the determined threshold.
Avantageusement, le premier milieu amplificateur A1 est choisi de sorte que, sur une gamme de température comprise entre la première température T0 et la seconde température T1, l’écart D existant entre la longueur d’onde d’émission Lbragg et la première longueur d’onde de photoluminescence L1 soit inférieur à une demi-bande passante BW/2 du premier milieu amplificateur A1. De la sorte, on s’assure que sur toute la gamme de température [T0-T1], la source laser produise un mode optique dont la puissance soit supérieure à une puissance minimale. La bande passante BW du premier milieu amplificateur A1 peut être par exemple établie à 3dB, comme cela est usuel.Advantageously, the first amplifying medium A1 is chosen so that, over a temperature range between the first temperature T0 and the second temperature T1, the difference D existing between the emission wavelength L bragg and the first photoluminescence wavelength L 1 is less than a half-bandwidth BW/2 of the first amplifying medium A1. In this way, it is ensured that over the entire temperature range [T0-T1], the laser source produces an optical mode whose power is greater than a minimum power. The bandwidth BW of the first amplifying medium A1 can for example be set at 3 dB, as is usual.
La première température T0 peut être la température ambiante et la seconde température peut être de 60°C, de 80°C ou de 100°C suivant le domaine d’opération visé par le circuit photonique 1.The first temperature T0 can be room temperature and the second temperature can be 60°C, 80°C or 100°C depending on the operating range targeted by the photonic circuit 1.
Les principes de l’invention qui viennent d’être exposés peuvent être déployés dans de nombreux modes de mise en œuvre. The principles of the invention which have just been set out can be deployed in numerous modes of implementation.
Ainsi, la
Le circuit photonique 1 comprend également une pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur SOA comprenant chacun un second milieu amplificateur A2 présentant la même composition et définissant donc une même seconde longueur d’onde de photoluminescence Lgain. Avantageusement, et comme cela a été exposé dans le cas du premier milieu amplificateur A1, ce second milieu A2 est issu d’un unique pavé monolithique de matériaux III-V formé et structuré au droit d’une pluralité de secondes portions WG2 de guide d’onde. The photonic circuit 1 also comprises a plurality of semiconductor optical amplifiers SOA each comprising a second amplifying medium A2 having the same composition and therefore defining the same second photoluminescence wavelength L gain . Advantageously, and as has been explained in the case of the first amplifying medium A1, this second medium A2 comes from a single monolithic block of III-V materials formed and structured at right angles to a plurality of second waveguide portions WG2.
Enfin, le circuit photonique 1 comprend une pluralité de guides d’onde WG,WG’ disposés entre les sources laser LS et les amplificateurs optiques à semiconducteur SOA pour respectivement transmettre les rayonnements lumineux produits par les sources laser LS aux amplificateurs optiques à semiconducteur SOA. Dans le mode de mise en œuvre représenté sur la
La nature des milieux amplificateurs A1,A2 et la longueur d’onde d’émission Lbragg sont choisis conformément à ce qui a été présenté lors de la description des figures précédentes : très généralement, à la première température T0, la longueur d’onde d’émission Lbragg est plus proche de la première longueur d’onde de photoluminescence L1 que de la seconde longueur d’onde de photoluminescence Lgain. A la seconde température T1, supérieure à la première température T0, la longueur d’onde d’émission Lbragg est plus proche de la seconde longueur d’onde de photoluminescence Lgain que de la première longueur d’onde de photoluminescence L1.The nature of the amplifying media A1, A2 and the emission wavelength L bragg are chosen in accordance with what was presented during the description of the previous figures: very generally, at the first temperature T0, the emission wavelength L bragg is closer to the first photoluminescence wavelength L 1 than to the second photoluminescence wavelength L gain . At the second temperature T1, higher than the first temperature T0, the emission wavelength L bragg is closer to the second photoluminescence wavelength L gain than to the first photoluminescence wavelength L 1 .
La
On retrouve dans le circuit photonique de cette
Avantageusement, les modulateurs MOD présentent chacun deux sorties en opposition de phase. Il peut ainsi s’agir d’un modulateur silicium de type Mach Zender. Alternativement, les modulateurs pourraient être remplacés par de simples commutateurs, présentant également deux sorties sur lesquels est répartie l’énergie du rayonnement lumineux qui se propage depuis leurs entrées.Advantageously, the MOD modulators each have two outputs in phase opposition. This can therefore be a silicon modulator of the Mach Zender type. Alternatively, the modulators could be replaced by simple switches, also having two outputs on which the energy of the light radiation propagating from their inputs is distributed.
Dans le cas du circuit intégré de la
On observe comme cela est illustré à la
En aval des amplificateurs SOA et des amplificateurs complémentaires SOA2, on a prévu une pluralité de commutateurs optiques SW permettant de sélectionner, parmi la pluralité de sortie des amplificateurs SOA et des amplificateurs complémentaires SOA2, et selon la température de fonctionnement effective du circuit 1, le rayonnement amplifié qui est propagé par les guides d’onde de sortie WG3 jusqu’à la sortie d’émission du circuit photonique 1 intégré.Downstream of the SOA amplifiers and the SOA2 complementary amplifiers, a plurality of optical switches SW are provided making it possible to select, from the plurality of outputs of the SOA amplifiers and the SOA2 complementary amplifiers, and according to the effective operating temperature of the circuit 1, the amplified radiation which is propagated by the WG3 output waveguides to the emission output of the integrated photonic circuit 1.
Plus précisément, à une température relativement basse les commutateurs sont opérés pour propager vers les guides d’onde de sortie WG3 les rayonnements issus des amplificateurs SOA. A une température relativement élevée, les commutateurs sont opérés pour propager par les guides d’onde de sortie WG3 les rayonnements issus des amplificateurs complémentaires SOA2.More precisely, at a relatively low temperature the switches are operated to propagate towards the output waveguides WG3 the radiations coming from the amplifiers SOA. At a relatively high temperature, the switches are operated to propagate by the output waveguides WG3 the radiations coming from the complementary amplifiers SOA2.
La
Dans cette configuration, une pluralité de sources laser LS1-LS5 et une pluralité d’amplificateurs optiques à semiconducteur SOA1-SOA5, comprennent deux à deux un milieu amplificateur A’1-A’5 de constitution identique. Dis autrement, un milieu amplificateur de composition unique Ai est placé au droit d’une première portion de guide d’onde d’une source laser LSi et au droit d’une seconde portion de guide d’onde d’un amplificateur SOAi. Une pluralité de guides d’onde WG, WG’ sont respectivement disposés entre des sources laser LSi et des amplificateurs optiques SOAi+1, le premier milieu amplificateur Ai de la source laser LSi étant de composition différente du second milieu amplificateur Ai+1 de l’amplificateur optique SOAi+1, pour respectivement transmettre les rayonnements lumineux produits par les sources laser LSi aux amplificateurs optiques à semiconducteur SOAi+1.In this configuration, a plurality of LS laser sources1-LS5and a plurality of SOA semiconductor optical amplifiers1-SOA5, comprise two by two an amplifying medium A’1-HAS'5of identical constitution. In other words, an amplifying medium of unique composition Aiis placed at the right of a first portion of waveguide of a laser source LSiand to the right of a second portion of waveguide of an SOA amplifieri. A plurality of waveguides WG, WG’ are respectively arranged between laser sources LS.iand SOA optical amplifiersi+1, the first amplifying medium Aifrom the LS laser sourceibeing of different composition from the second amplifying medium Ai+1 of the optical amplifier SOAi+1, to respectively transmit the light rays produced by the LS laser sourcesito semiconductor optical amplifiers SOAi+1.
Dans l’exemple représenté, le circuit photonique comprend 5 types de milieux amplificateurs A’1-A’5, issus chacun d’un pavé de matériau III-V formé et structuré au droit d’une première portion de guide d’onde d’une source laser LS et d’une seconde portion de guide d’onde d’un amplificateur SOA. La source laser LSi est également munie d’un réseau définissant une longueur d’onde d’émission Lbragg ,i. La nature du milieu amplificateur A’i et la longueur d’onde d’émission Lbragg ,i sont donc choisies pour permettre le bon fonctionnement de la source laser LSi et de l’amplificateur SOAI. In the example shown, the photonic circuit comprises 5 types of amplifying media A’1-HAS'5, each from a block of III-V material formed and structured at the level of a first portion of waveguide of an LS laser source and a second portion of waveguide of an SOA amplifier. The LS laser sourcei is also equipped with a network defining an emission wavelength Lbragg ,i. The nature of the amplifying medium A’iand the emission wavelength Lbragg ,iare therefore chosen to allow the proper functioning of the LS laser sourceiand the SOA amplifierI.
On dispose dans le circuit représenté d’une pluralité de sources laser LSi présentant chacune une longueur d’onde d’émission Lbragg ,i
différente et d’une pluralité d’amplificateurs SOAi. Les longueurs d’onde d’émission Lbragg , 1 -Lbragg, 5
sont étagées (1330 nm, 1310 nm, 1290 nm, 1245 nm, 1270 nm et 1225 nm comme cela est représenté sur la
Comme cela est visible sur la
Ce chainage par les guides d’onde WG,WG’ est répété pour coupler une source laser LSi associée à premier milieu amplificateur Ai à un amplificateur SOAi+1 associé à un second milieu amplificateur Ai+1, différent du premier.This chaining by the waveguides WG,WG' is repeated to couple a laser source LS i associated with a first amplifier medium A i to an amplifier SOA i+1 associated with a second amplifier medium A i+1 , different from the first.
On note que dans le chainage représenté sur la
Ce mode de mise en œuvre, multiplexée en longueurs d’onde, présente l’avantage de limiter le nombre de milieux d’amplification de composition différente (de pavés) pour la fabrication du dispositif optique en mutualisant leur exploitation. 5 pavés de natures différentes sont nécessaires par exemple pour réaliser la structure de la
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre décrits et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
Of course, the invention is not limited to the methods of implementation described and variant embodiments can be made without departing from the scope of the invention as defined by the claims.
Claims (10)
- une source laser (LS) pour produire un rayonnement lumineux et comprenant un réseau définissant une longueur d’onde d’émission (Lbragg) et un premier milieu amplificateur (A1) présentant une première longueur d’onde de photoluminescence (L1) ;
- un amplificateur optique à semiconducteur (SOA) comprenant un second milieu amplificateur (A2), électriquement isolé du premier milieu amplificateur (A1) et écartés d’une distance de séparation (d) du premier milieu amplificateur (A1), l'amplificateur optique à semiconducteur (SOA) présentant une seconde longueur d’onde de photoluminescence (Lgain) ;
- au moins un guide d’onde passif (WG) disposé entre la source laser (LS) et l’amplificateur optique à semiconducteur (SOA) pour transmettre le rayonnement lumineux produit par la source laser (LS) à l’amplificateur optique à semiconducteur (SOA) ;
- à une première température de 20°C (T0), la longueur d’onde d’émission (Lbragg) est plus proche de la première longueur d’onde de photoluminescence (L1) que de la seconde longueur d’onde de photoluminescence (Lgain), et ;
- à une seconde température de 80°C (T1), la longueur d’onde d’émission (Lbragg) est plus proche de la seconde longueur d’onde de photoluminescence (Lgain) que de la première longueur d’onde de photoluminescence (L1).
- a laser source (LS) for producing light radiation and comprising a grating defining an emission wavelength (L bragg ) and a first amplifying medium (A1) having a first photoluminescence wavelength (L 1 );
- a semiconductor optical amplifier (SOA) comprising a second amplifying medium (A2), electrically isolated from the first amplifying medium (A1) and spaced apart by a separation distance (d) from the first amplifying medium (A1), the semiconductor optical amplifier (SOA) having a second photoluminescence wavelength (L gain );
- at least one passive waveguide (WG) arranged between the laser source (LS) and the semiconductor optical amplifier (SOA) for transmitting the light radiation produced by the laser source (LS) to the semiconductor optical amplifier (SOA);
- at a first temperature of 20°C (T0), the emission wavelength (L bragg ) is closer to the first photoluminescence wavelength (L 1 ) than to the second photoluminescence wavelength (L gain ), and;
- at a second temperature of 80°C (T1), the emission wavelength (L bragg ) is closer to the second photoluminescence wavelength (L gain ) than to the first photoluminescence wavelength (L 1 ).
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