FR2565700A1 - Procede et appareil de fabrication de composants optiques - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LA FABRICATION DE COMPOSANTS OPTIQUES. ELLE SE RAPPORTE A UN PROCEDE DE FORMATION D'UNE GORGE 2 PAR VAPORISATION EN SURFACE DU MATERIAU D'UN SUBSTRAT 1, PAR EXEMPLE DE SILICE, A L'AIDE D'UN FAISCEAU FOCALISE D'UN LASER L, UN DISPOSITIF D'ASPIRATION ENLEVANT LES VAPEURS FORMEES AFIN QUE DE LA POUSSIERE DE SILICE NE PUISSE PAS SE REDEPOSER DANS LA GORGE. LE PEU DE POUSSIERE DE SILICE QUI SE REDEPOSE PEUT ETRE ENSUITE RETIRE PAR ATTAQUE DANS DE L'ACIDE FLUORHYDRIQUE. LES DEPLACEMENTS RELATIFS ET VARIATIONS DE PUISSANCE DU LASER L PEUVENT ETRE COMMANDES PAR UN ORGANE 9 COMPRENANT UN ORDINATEUR. APPLICATION A LA FABRICATION DES COMPOSANTS DE COUPLAGE DES FIBRES OPTIQUES.
Description
La présente invention concerne la fabrication de composants optiques et
plus précisément de tels composants
qui ont des gorges, par exemple des composants optiques inté-
grés ou des composants utilisés pour le couplage ou la forma-
tion d'épissures de fibres optiques. Des gorges sont formées
dans des composants optiques intégrés au cours de leur fabri-
cation afin que du verre soit déposé dans les gorges et forme des guides d'onde enfouis dans le substrat. Divers dispositifs
optiques intégrés peuvent être réalisés par formation de dif-
férents dessins constitués par des gorges.
Lors du couplage ou de la formation d'épissures de fibres optiques, des gorges sont formées dans des substrats afin que les fibres optiques soient alignées. Les gorges sont habituellement réalisées avec une largeur égale à celle de la fibre à aligner et le substrat est constitué d'un matériau
ayant les mêmes indices de dilatation thermique et de réfrac-
tion que la fibre. Un couplage précis des fibres peut alors
être facilement assuré.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de fabrication de composants optiques comprenant la formation d'une gorge dans un substrat, par focalisation du faisceau d'un laser sur le substrat afin qu'une partie de celui-ci soit vaporisée, et le déplacement relatif du substrat et du faisceau du laser
de manière que la gorge soit formée.
De préférence, un dispositif est destiné à retirer la poussière qui est formée par vaporisation du substrat, pendant la réalisation des gorges. Ce dispositif comporte avantageusement une ou plusieurs buses reliées à une pompe
à vide et placées près du point de vaporisation.
Lorsque le substrat est formé de silice, il peut en outre ou dans une variante être attaqué chimiquement par de l'acide fluorhydrique après formation des gorges afin que
la poussière résiduelle éventuelle soit retirée.
Le laser est de préférence un laser à CO2 de type
connu.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite
en référence au dessin annexé sur lequel les figures 1 et 2, qui ne sont pas à l'échelle,
illustrent schématiquement un procédé de fabrication de com-
posants optiques selon l'invention; et les figures 3, 4 et 5 sont des coupes de diverses gorges qui peuvent être obtenues par mise en oeuvre du procédé
décrit en référence aux figures 1 et 2.
Les figures 1 et 2 représentent un substrat 1 de
silice, plan de façon générale, vu dans deux directions per-
pendiculaires, et elles indiquent qu'une gorge 2 est en cours de réalisation par vaporisation de la silice à l'aide d'un laser L à CO2. Le faisceau 3 du laser est focalisé par une
lentille 4 à la surface du substrat 1 et, lorsque le rayonne-
ment est absorbé par le substrat, une quantité suffisante
de chaleur est produite pour que la région irradiée soit vapo-
risée. Une gorge est formée par déplacement du substrat par rapport à la tache formée par le faisceau du laser. Sur la figure 1, le substrat est représenté monté sur un support mobile 5 qui peut coulisser sur une plaque 6 de base sous
la commande d'un moteur électrique 7 et d'un réducteur 8 eux-
mêmes commandés par un dispositif convenable 9. Le dispositif ou circuit 9 de commande qui peut comporter un ordinateur, peut aussi commander le fonctionnement du laser L. Cependant, d'autres dispositifs permettant les déplacements relatifs nécessaires du substrat 1 d'une part et du laser L et de la
lentille 4 d'autre part, peuvent aussi être utilisés.
Le profil de la section de la gorge et ses dimensions globales dépendent de manière très précise de la taille de la tache formée par le faisceau laser focalisé C02, de la puissance du laser, de la vitesse du substrat par rapport à la tache focalisée, et de la distance comprise entre la partie supérieure du substrat et le plan focal de la lentille. Un ou plusieurs de ces paramètres peuvent être réglés le cas échéant afin que le configuration géométrique des gorges soit modifiée. Les figures 3 à 5 représentent trois exemples de profilsde section de gorges qui peuvent être facilement obtenus
par mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
Lorsque la zone irradiée du substrat est vaporisée, de la poussière de silice se forme cependant et doit être retirée, à la fois pour des raisons de sécurité et pour que
les gorges formées aient une bonne qualité.. Ainsi, comme l'.
dique la figure 2, deux buses 15 sont placées près du point de vaporisation, leurs autres extrémités étant reliées à une pompe à vide (non représentée) afin que la poussière de silice
soit entraînée à distance de la gorge.
Lorsque ce dispositif ne retire pas toute la poussière
qui peut rester déposée près des gorges en formant des bords-
rugueux, le substrat peut ensuite être attaqué dans de l'acide fluorhydrique. La poudre de silice déposée est alors retirée
et les bords des gorges redeviennent lisses.
Le procédé précité de fabrication de gorges dans des substrats destinés à des composants optiques est très
simpleet souple. Il peut facilement être utilisé pour la pro-
duction de dessins très complexes de gorges, y compris de courbes, de gorges de largeur variable et de gorges ayant
des variations nettes ou périodiques de largeur et/ou de pro-
fondeur. Le procédé se prête facilement à une commande par ordinateur et il convient donc à la production en grande série de ces gorges à grande vitesse; le dessin des gorges peut
aussi être facilement changé par modification cu logiciel.
Bien qu'il soit en général plus commode de déplacer le substrat par rapport au faisceau du laser comme décrit précédemment, il peut être parfois préférable de maintenir
le substrat fixe et de balayer le faisceau du laser sur lui.
Des gorges parallèles peuvent être obtenues dans ce cas par réglage de la position du substrat en direction transversale
auxgorges,entre deux balayages.
Claims (6)
1. Procédé de fabrication de composants optiques, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une gorge
(2) dans un substrat (1) par focalisation du faisceau de sor-
tie d'un laser (L) sur le substrat afin qu'une partie de celui- ci soit vaporisée, et par déplacement relatif du substrat
(1) et du faisceau de sortie du laser (L) de manière que la-
dite gorge (2) soit formée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'enlèvement de la poussière qui se forme
pendant la vaporisation du substrat, par aspiration.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le substrat (1) est formé de silice, et l'enlève-
ment d'une partie au moins de la poussière qui se forme pen-
dant la vaporisation est réalisé par attaque chimique avec
de l'acide fluorhydrique.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications
précédentes, caractérisé en ce qu'un verre est ensuite déposé
dans la gorge (2) ou les gorges formées (2).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que deux fibres optiques sont fixées bout à bout dans une gorge formée (2), leurs extrémités étant très proches afin qu'un couplage optique soit assuré entre elles.
6. Appareil de fabrication de composants optiques
du type qui comporte un substrat (1) dans lequel une ou plu-
sieurs gorges (2) ont été formées, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (5) de support du substrat (1), un laser (L), un dispositif (4) de focalisation du faisceau du laser sur une région du substrat de manière que le matériau du substrat soit vaporisé dans cette région, et un dispositif (7) destiné à assurer un déplacement relatif du substrat (1) d'une part et du laser (L) et du dispositif de focalisation
(4) d'autre part, afin qu'une gorge (2) soit formée à la sur-
face du substrat.
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