FR2586303A1

FR2586303A1 - Coupleur directionnel optoelectronique independant de la polarisation

Info

Publication number: FR2586303A1
Application number: FR8610202A
Authority: FR
Inventors: Per Olov Granestrand
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1985-08-15
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1987-02-20
Anticipated expiration: 2006-07-11
Also published as: GB2179465B; JPH0758375B2; GB8619964D0; DE3626060A1; GB2179465A; SE8503825L; US4756588A; JPS6239826A; SE8503825D0; FR2586303B1; DE3626060C2; SE450173B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES COMPOSANTS OPTOELECTRONIQUES. UN SUBSTRAT 11 PORTE DES GUIDES D'ONDES DE LUMIERE 13 SUR SA SURFACE SUPERIEURE 12. DES ELECTRODES PRINCIPALES 17 ET DES ELECTRODES SECONDAIRES 18 SONT DISPOSEES LE LONG DE LA LONGUEUR D'INTERACTION L DES GUIDES D'ONDES. LE SUBSTRAT EST ORIENTE PAR RAPPORT A SA STRUCTURE CRISTALLINE X, Y, Z DE FACON QUE SON AXE OPTIQUE Z SOIT CONTENU DANS UN PLAN PERPENDICULAIRE A LA SURFACE SUPERIEURE 12 ET CONTENANT LA DIRECTION LONGITUDINALE DES GUIDES D'ONDES. GRACE A CETTE ORIENTATION ET A LA PRESENCE DES ELECTRODES SECONDAIRES, UN FAISCEAU LUMINEUX ENTRANT PAR UNE ENTREE 14 PEUT ETRE COMMUTE EN TOTALITE VERS L'UNE OU L'AUTRE DES SORTIES 15, INDEPENDAMMENT DE SON ETAT DE POLARISATION. APPLICATION A L'OPTIQUE INTEGREE.

Description

-86303

La présente invention concerne un coupleur direc-

tionnel optoélectronique indépendant de la polarisation,

comprenant un substrat monocristallin en matière optoélec-

tronique, portant à sa surface supérieure des guides d'ondes de lumière et des électrodes disposées le long d'une lon-

gueur d'interaction des guides d'ondes, la matière cristal-

line du substrat ayant un axe optique (l'axe cristallogra-

phique c) pour lequel l'indice de réfraction a une valeur donnée, de façon qu'un rayon lumineux incident ayant la direction de l'axe soit affecté par cet indice de réfraction indépendamment de la direction de polarisation de ce rayon

lumineux, l'indice de réfraction du cristal dans les direc-

tions restantes étant déterminé par un ellipsoide d'indice de réfraction dont l'axe de rvolution est l'axe optique, et

le cristal ayant un axe (l'axe cristallographique a) perpen-

diculaire à l'axe optique et qui es-t défini par le réseau cristallin. Des composants en optique intégrée, par exemple des coupleurs directionnels et des modulateurs, peuvent être incorporés dans des systèmes à fibres optiques pour des transmissions d'information. Ces composants--comprennent un substrat en matière optoélectronique, avec des guides d'ondes de lumière diffusés dans sa surface supérieure. En utilisant par exemple un coupleur directionnel, on peut

diriger un signal transmis vers l'une ou l'autre des sor-

ties du coupleur. De façon générale, ces composants ont l'inconvénient qui consiste en ce que le fonctionnement satisfaisant d'une telle commutation exige de la lumière

ayant une polarisation bien définie. Si l'état de polarisa-

tion est indéterminé, le signal transmis peut être divisé entre les sorties, ce qui fait apparaître une erreur dans

la transmission du signal dans le coupleur. On peut conser-

ver un état de polarisation bien défini dans des signaux lumineux transmis, si la transmission s'effectue à l'aide de

fibres optiques conservant l'état de polarisation. Cepen-

dant, ces fibres atténuent plutôt fortement les signaux

lumineux et elles sont coQteuses. On peut également mainte-

nir l'état de polarisation en renvoyant les signaux transmis vers leur source, ce qui exige un système de régulation. On peut éviter ces difficultés de transmission en rendant les

composants optiques indépendants de la polarisation.

L'article de R. C. Alferness, intitulé "Polarization-inde-

pendent optical direction coupler switch using weighed cou-

pling", paru dans Appl. Phys. letters 35 (10), 15 novembre 1979 pages 748750, propose un coupleur directionnel optique

indépendant de la polarisation qui exige cependant une gran-

de précision dans la fabrication des guides d'ondes.

L'article de Leon Mc Caughan, intitulé "Low-Loss Polarisa-

tion Independent Electrooptical Switches at X = 1, 3 um", paru dans la revue Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-2 N 1, février 1984, propose un coupleur optique indépendant de la polarisation qui est un peu plus simple que celui du document précité, mais qui a de moins bonnes propriétés de commutation.Uninconvrientimportant qui est commun aux composants optoélectroniques conformes aux deux documents cités, consiste en ce que la fréquence limite supérieure pour des impulsions lumineuses transmises est

faible. Ceci est dQ au fait que les guides d'ondes de lumiè-

re sont orientés par rapport à la structure cristalline de

façon que deux directions de polarisation mutuellement per-

pendiculaires dans une onde lumineuse soient affectées par des indices de réfraction différents dans les guides d'ondes. Les deux directions de polarisation se propagent donc dans les guides d'ondes avec des vitesses différentes, ce qui entraîne un allongement de l'impulsion qui limite la

fréquence supérieure des impulsions.

Conformément à l'invention, on surmonte les diffi-

cultés précitées en sélectionnant l'orientation de la matiè-

re cristalline et la réalisation des électrodes, de façon à

obtenir un coupleur optoélectronique indépendant de la pola-

risation, qui exige une précision de fabrication limitée et qui présente une fréquence limite supérieure élevée. Un aspect de l'invention porte sur un coupleur directionnel optoélectronique indépendant de la polarisation, comprenant un substrat monocristallin en matière optoélectronique com-

portant à sa surface supérieure des guides d'ondes de lumiè-

re et des -électrodes sur une longueur d'interaction des gui-

des d'ondes, la matière cristalline du substrat ayant un axe optique, à savoir l'axe cristallographique c, pour lequel l'indice de réfraction présente une valeur donnée, de façon qu'un rayon lumineux incident qui arrive dans la direction

de l'axe soit affecté par cet indice de réfraction indépen-

damment de la direction de polarisation du rayon lumineux,

l'indice de réfraction du cristal dans des directions res-

tantes étant déterminé par un ellipsoide d'indice de réfrac-

tion dont l'axe de révolution est l'axe optique, le cristal ayant un axe (l'axe cristallographique a) perpendiculaire à l'axe optique et qui est défini par le réseau cristallin,

caractérisé en ce que les électrodes comprennent des élec-

trodes principales recouvrant pratiquement les guides d'ondes sur la longueur d'interaction et des électrodes

secondaires espacées par rapport aux électrodes principa-

les, ces dernières se trouvant entre les électrodes secon-

daires-de façon à permettre de générer à l'aide des 2 électrodes des champs électriques dont la résultante dans chaque guide d'ondes est perpendiculaire à la surface supérieure, en ce que l'axe optique est contenu dans un plan qui contient la direction longitudinale des guides d'ondes et est perpendiculaire à la surface supérieure, et en ce que l'axe optique est dirigé entre deux positions extrêmes, dont l'une est parallèle à la surface supérieure et l'autre forme avec la surface supérieure un angle qui est inférieur à 15 , l'axe a précité pouvant prendre six positions possibles ayant un écartement de 60 , dont l'une

est parallèle au plan de la surface supérieure.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de

la description détaillée qui va suivre de modes de réaisa-

tion, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation en perspective, en vue de dessus, d'un coupleur directionnel optoélect-roni- que connu; la figure 2 est une représentation en perspective, en vue de dessus, d'un coupleur directionnel conforme à l'invention;

la figure 3 est une coupe du coupleur de l'inven-

tion, avec ses électrodes;

la figure 4 représente schématiquement la structu-

re cristalline hexagonale du niobate de lithium; la figure 5 représente un ellipsoïde de révolution décrivant les valeurs de l'indice de réfraction du niobate de lithium;

la figure 6 est une vue en perspective d'une par-

tie du coupleur directionnel, avec les axes de la matière cristalline orientés conformément à l'invention;

la figure 7 représente schématiquement en pers-

pective un coupleur directionnel ayant une autre orientation

conforme à l'invention pour les axes de la matière cristal-

line, et la figure 8 représente un coupleur directionnel

conforme à l'invention avec des électrodes divisées.

La figure 1 représente un coupleur directionnel optoélectronique connu, et ce coupleur comprend un substrat monocristallin 1 enune matière optoélectronique qui est habituellement du niobate de lithium ou du tantalate de lithium. Le substrat porte sur sa surface supérieure 2 deux guides d'ondes 3 qu'on peut former par diffusion de titane dans la surface du substrat. Les guides d'ondes comportent des entrées 4 dans une surface d'extrémité plane 6 du

substrat, et des sorties 5 dans l'autre surface d'extrémité.

Une onde lumineuse en;rant par l'une des entrées 4, par exemple par l'intermédiaire d'une fibre optique 7, peut être répartie entre les sorties 5. On obtient ceci de façon

classique au moyen d'oscillations électromagnétiques cou-

plées qui apparaissent entre les guides d'ondes 3, le long de leur longueur d'interaction L. On peut sélectionner le degré de couplage entre les guides d'ondes en sélectionnant la distance d entre eux. On peut ainsi modifier la longueur de couplage, qui est la distance nécessaire, sur la longueur d'interaction L, pour qu'une onde lumineuse se trouvant dans un guide d'ondes soit complètement commutée vers l'autre guide d'ondes. On peut régler la distance d de façon que la longueur de couplage coincide avec la longueur d'interaction L, et dans ces conditions une onde lumineuse arrivant à l'entrée d'un guide d'ondes est ensuite émise par la sortie de l'autre guide d'ondes. Le degré de couplage entre les

guides d'ondes peut être affecté sous l'effet d'un change-

ment de I'indice de réfraction du cristal par un champ électrique appliqué entre les électrodes 8, le long de la longueur d'interaction L. On peut sélectionner l'intensité du champ de façon que le couplage entre les guides d'ondes cesse, grâce à quoi une onde lumineuse entrant par l'entrée d'un guide d'ondes est émise par la sortie du même guide d'ondes. Comme mentionné ci-dessus, on désire ici être capable d'aiguiller l'onde lumineuse entrante entre les sorties du coupleur directionnel indépendamment de l'état de polarisation de l'onde lumineuse. On désire également que le coupleur directionnel soit simple et permette une

fréquence d'impulsions élevée pour l'onde lumineuse entran-

te. Un coupleur directionnel cqu'on décrira en relation avec un mode de réalisation représenté sur la figure 2 permet de satisfaire ces désirs. Le coupleur directionnel comprend de facon classique un substrat 11 de matière optoélectronique, comportant deux guides d'ondes 13 sur sa surface plane supérieure 12. Les guides d'ondes comportent des entrées 14 surune surface d'extrémité 16 du substrat et des sorties 15

sur son autre surface d'extrémité 16. Conformément à l'in-

vention, le substrat 11 est orienté d'une manière particu-

lière par rapport à sa structure cristalline, comme on le décrira en relation avec les figures 4, 5 et 6. Egalement conformément à l'invention, le coupleur directionnel compor- te sur sa surface supérieure 12 des électrodes principales 17 et des électrodes secondaires 18, le long de la longueur d'interaction L des guides d'ondes, et ces électrodes sont représentées en coupe sur la figure 3. Les guides d'ondes 13 ont un indice de réfraction un peu supérieur à celui de la matière cristalline du substrat, et ils sont recouverts par un revêtement tampon 19. L'indice de réfraction de ce dernier est un peu inférieur à celui de la matière du substrat, ce qui a pour effet de donner à la lumière une distribution de puissance plus uniforme sur la section transversale des guides d'ondes 13. Lorsque le coupleur directionnel est fabriqué en niobate de lithium, l'oxyde

de cadmium ou le nitrure de silicium constituent des exem-

ples d'une matière appropriée pour le revêtement tampon.

Les électrodes principales 17 sont placées sur le revête-

ment tampon et elles peuvent être connectées à une source

de tension ayant une tension aux bornes Uh, par l'intermé-

diaire de conducteurs de connexion électrique 21. Lorsque cette source de tension est connectée, un champ électrique principal Eh traverse le cristal entre les électrodes principales et il traverse les guides d'ondes de façon à

affecter leur indice de réfraction. A distance des électro-

des principales, les électrodes secondaires 18 s'étendent

le long de la surface du substrat, parallèlement aux élec-

trodes principales, et elles comportent des conducteurs de connexion électrique 22-. Les conducteurs 21 et 22 peuvent être connectés par paires à des sources de tension ayant respectivement les tensions aux bornes U1 et U2, et les champs électriques secondaires E1 et E2 sont respectivement

générés de façon à traverser les guides d'ondes 13 correspon-

dants.La direction du champ électrique principal Eh diffère des directions des champs secondaires dans les guides d'ondes respectifs. On peut régler la direction du champ résultant traversant les guides d'ondes en changeant les tensions U1 et U2 qui sont appliquées aux électrodes secon- daires. On expliquera ci-dessous en relation avec la figure

6 l'importance de cette possibilité de réglage.

On a mentionné ci-dessus que le substrat 11 de l'invention doit avoir une orientation particulière en relation avec la structure cristalline de la matière qui le

constitue. La figure 4 représente schématiquement la struc-

ture cristalline d'une matière de substrat, par exemple le niobate de lithium, et cette figure montre également l'orientation d'un système de coordonnées orthogonal

direct, X, Y, Z, en relation avec la cellule unitaire hexa-

gonale qu'on utilise normalement pour cette matière, avec

son système de coordonnées cristallographiques a, b, c asso-

cié. On a sélectionné les axes de ce système de coordonnées de façon que l'axe X soit dirigé dans la direction de l'axe cristallographique a et que l'axe Z soit dirigé dans la direction de l'axe cristallographique c, qui est l'axe

optique. On trouvera une description plus détaillée de la

structure cristalline du niobate de lithium dans le docu-

ment suivant: J. Phys. Chem. Solids, Pergamon Press l966,

Vol. 27, pages 997-1012, "Ferroelectric Lithium Niobate. 3.

Single Crystal X-ray Diffraction Study at 24 C". Le niobate de lithium présente des indices de réfraction doubles et son

indice de réfraction est décrit par un ellipsoide de révolu-

tion, comme le montre la figure 5. L'intersection de

l'ellipsoïde avec le plan X-Y est un cercle, et son inter-

section avec le plan X-Z est une ellipse dont le grand axe

est le diamètre du cercle. Un faisceau lumineux monochroma-

tique Pl orienté dans la direction de l'axe Z est affecté dans le cristal par un indice de réfraction dont la valeur correspond au rayon du cercle. La valeur de l'indice de réfraction est indépendante de la direction de polarisation

du faisceau lumineux, et toutes les directions de polarisa-

tion du faisceau lumineux se propagent à la même vitesse dans le cristal. Un faisceau lumineux monochromatique en polarisation plane, P2, contenu dans le plan X-Y, est affecté par un indice de réfraction dont la valeur dépend de l'angle d'inclinaison c du plan de polarisation par rapport au plan X-Y. Des faisceaux lumineux ayant la même

direction mais des plans de polarisation différents se pro-

pagent dans le cristal à des vitesses différentes. Le résultat de ceci consiste en ce qu'une impulsion lumineuse contenant de la lumière ayant des directions de polarisation différentes subira un allongement en traversant le cristal, si la direction du faisceau lumineux s'écarte fortement de

la direction de l'axe Z. L'allongement de l'impulsion limi-

te à son tour la fréquence d'impulsions la plus élevée avec

laquelle un composant fabriqué à partir de la matière cris-

talline peut travailler. Pour obtenir un composant ayant une fréquence supérieure d'impulsions élevée, on sélectionne l'orientation du substrat 11 de façon que la direction des guides d'ondes 13 coïncide pratiquement avec celle de l'axe Z, comme dans le cas d'un exemple représenté sur la figure 6. Les modes d'oscillation d'une onde lumineuse, à savoir le mode TE avec le plan de polarisation perpendiculaire au

plan supérieur 12, et le mode TM avec le plan de polarisa-

tion qui coincide avec le plan de la surface supérieure, ont alors une vitesse de propagation commune dans les guides

d'ondes 13.

On a mentionné précédemment en relation avec la figure 1 que le degré de couplage entre les guides d'ondes 3 du coupleur directionnel peut être affecté par un champ électrique présent dans le cristal. Le champ électrique change la forme de l'ellipsoide d'indice de réfraction représenté sur la figure 5, et ceci est connu sous le nom d'effet Pockel pour des champs électriques faibles. On

trouvera une description plus détaillée de cet effet dans

l'ouvrage de Kaminov intitulé "An introduction to electro-

optic devices", Academic Press, New York et Londres 1974.

Dans le cas tridimensionnel le plus général, le changement est décrit mathématiquement par un tenseur du troisième

ordre avec 27 éléments de tenseur. On désigne habituelle-

ment ces éléments par ri jk et les indices i, j et k peu-

vent prendre les valeurs 1, 2 ou 3. Les indices se rappor-

tent à un système de coordonnées orthogonal direct, dans

lequel les directions des axes xl, x2 et x3 sont sélection-

nées ici de la manière représentée sur la figure 6. L'axe

x est parallèle à la surface supérieure 12 et perpendicu-

laire aux guides d'ondes 13, l'axe x2 est perpendiculaire à la surface supérieure 12 et l'axe x3 est parallèle aux guides d'ondes 13. Les éléments de tenseur ri jk ont pour dimension physique une longueur par différence de potentiel électrique (mètres par volt), qui est une mesure de la

variation du degré de couplage entre les modes d'oscilla-

tion que produit le champ électrique. Le cas le plus géné-

ral, dans lequel l'ensemble des 27 éléments du tenseur pré-

sentent un intérêt, est considérablement simplifié dans le

cas spécial concernant le coupleur directionnel de l'inven-

tion. Conformément à la figure 6, les guides d'ondes s'étendent dans la direction de l'axe x3, ce qui fait qu'une onde lumineuse se propageant dans le guide d'ondes ne ccmporte des vecteurs de champ électrique que dans le plan xl-x2. De façon similaire, les champs électriques El, E2 et Eh qui

sont appliqués entre les électrodes ne possèdent des compo-

santes que dans le plan xl-x2, comme le montre la figure 3.

Le problème est ainsi réduit à deux dimensions, et le nom-

bre d'éléments ri j, k présentant un intérêt est réduit à 8,

à savoir: r121,r122,r21,1,r212,rlll,r112,r22,1, et -

r22 2. Le nombre d'éléments est encore réduit davantage lorsque, par raison de symétrie: r12,1 = r21,2 et r122 = r21 2. Les éléments de tenseur ri jk restants décrivent la façon selon laquelle l'indice de réfraction du substrat 11

conforme aux figures 2 et 6 est changé par les champs élec-

triques extérieurs Eh, E1 et E2. Ces changements de l'indice de réfraction affectent le degré de couplage entre les modes d'oscillation TM et TE sur la longueur d'interaction L1 des deux guides d'ondes 13. La valeur des éléments de tenseur

dans les différentes orientations du substrat 11 est déter-

minée par les transformations de coordonnées entre les deux

systèmes de coordonnées X, Y, Z et x1, x2 et x3. Comme men-

tionné ci-dessus, on désire que le coupleur directionnel

soit indépendant de la polarisation. Conformément à l'in-

vention, on y parvient en sélectionnant de la manière sui-

vante l'orientation du substrat monocristallin 11. L'élé-

ment de tenseur rl,2 décrit le changement d'indice de réfraction qui détermine le couplage entre les modes TE dans les deux guides d'ondes 13, et on lui donne la même valeur absolue que l'élément de tenseur r22 2 qui détermine

le couplage entre les modes TM d'une manière correspondan-

te. On donne la valeur O à tous les éléments de tenseur rl l,,r22,1 et r12,2. En effectuant les transformations de coordonnées mentionnées, on peut montrer que de telles sélections d'éléments de tenseur sont possibles pour la matière cristalline optoélectronique considérée. On a

cependant trouvé que l'élément r12 1, qui détermine le cou-

plage entre les modes TM et TE, sera différent de zéro. Si ce couplage entre les deux modes distincts est présent, le

coupleur directionnel n'est pas indépendant de la polarisa-

tion. Conformément à l'invention, on s'oppose à ce couplage à l'aide des champs électriques secondaires E et E2

décrits en relation avec la figure 3. On peut changer l'in-

tensité des champs secondaires de façon que la direction du

champ résultant dans les guides d'ondes 13 soit perpendicu-

laire à la surface supérieure 12 du substrat 11. On annule ainsi l'effet sur l'indice de réfraction du cristal qui est représenté par l'élément de tenseur 12 1' de façon que le

couplage entre les modes TMI et TE disparaisse complètement.

En sélectionnant de la manière décrite ci-dessus l'orienta-

tion du substrat 11, on satisfait l'exigence selon laquelle

le coupleur directionnel doit être indépendant de la polari-

sation, et on satisfait en outre l'exigence consistant en ce

que la direction des guides d'ondes doit pratiquement coin-

cider avec la direction des axes optiques, comme mentionné en relation avec la figure 5, et comme on le décrira de

façon plus détaillée pour un coupleur directionnel en nio-

bate de lithium. Lorsqu'on effectue pour cette matière les transformations de coordonnées mentionnées précédemment

entre les systèmes xl,x2,x3 et X, Y, Z, on obtient fonda-

mentalement deux orientationsséparées pour le substrat

monocristallin. La figure 6 montre l'une de ces orienta-

tions, dans laquelle l'axe X a la même direction que l'axe xl, l'axe Y a la même direction que l'axe x2 et l'axe Z a la même direction que l'axe x3. Les éléments de tenseur ont alors les valeurs suivantes: rll,l = 0 r22,1= O r21 = 5,7 x 10 12 m/V 12,1 r12,2 0 rll,2 = -5,7 x 10-12 m/V

11,2 -1

r22,2 = 5,7 x 10 12 m/V.

Du fait de propriétés de symétrie du niobate de lithium, il existe des orientations supplémentaires du

substrat monocristallin 11 qui sont équivalentes à l'orien-

tation indiquée sur la figure 6. Dans un tel cas, la direc-

tion de l'axe Z n'est pas changée et l'axe X peut avoir six positions écartées de 60 , et l'une de ces positions est celle représentée sur la figure 6. La figure 7 représente

la seconde de ces deux orientations. Un substrat monocris-

tallin 31 comporte des guides d'ondes 33 sur sa surface pla-

ne supérieure 32, de la manière décrite pour la figure 6, et le système de coordonnées x1,, x x3 est également orienté de la manière représentée sur cette figure. Le système de coordonnées cristallographiques X, Y, Z est orienté de la manière suivante. L'axe X est parallèle à l'axe x1 mais est orienté dans sa direction négative. L'axe Z est contenu dans le plan x2-x3 et dévie vers le haut d'un angle =10,15 par rapport à l'axe x3. Les éléments de tenseur ont les valeurs suivantes:

11,1 = 0

22,1 0

r 1= 11,25 x 10 12 m/V 12,1

12,2 0

-12 r1l,2 = 7,4 x 10-12 m/V r22,2 = 7,4 x 1012 m/V Du fait des propriétés de symétrie du niobate de

lithium, il existe ici également des orientations équiva-

lentes du substrat monocristallin 3. L'axe Z est orienté de

la manière représentée sur la figure 7, ou bien il est con-

tenu dans le plan x2-x3 et est dirigé vers le bas sous un angle, comme l'indique la flèche en pointillés. L'axe X possède des positions écartées de 60 , et l'une de ces positions est celle représentée sur la figure 7, avec l'axe

X parallèle à la surface supérieure de la tranche.

Dans les deux modes de réalisation décrits ci-dessus pour le coupleur directionnel en niobate de lithium, l'orientation du substrat monocristallin et la valeur des éléments de tenseur sont applicables dansle cas o la longueur d'onde de la lumière est = 1,3 Pm. Dans les deux modes de réalisation, la lumière présente dans les guides d'ondes se propage elle-même pratiquement dans la direction de l'axe optique, c'està-dire l'axe Z, ce qui

fait que des ondes lumineuses ayant des directions de pola-

risation différentes se propagent à la même vitesse. Les deux éléments de tenseur r,2 et r22,2 ont la même valeur absolue, ce qui fait que le couplage entre les modes TE et les modes TM dans les deux guides d'ondes est changé de la même valeur par les champs électriques établis dans les guides d'ondes. L'élément de tenseur r12,1 est différent de zéro, mais son effet est annulé par les champs électriques secondaires E1 et E2. Le coupleur directionnel sera ainsi indépendant de la polarisation et il aura une fréquence limite supérieure élevée. Le coupleur directionnel présente l'avantage qui consiste en ce que sa fabrication n'exige qu'une précision limitée. On peut compenser de faibles écarts de la forme des électrodes en modifiant l'intensité

des champs électriques secondaires.

On peut appliquer l'invention à un coupleur directionnel 40 dont les électrodes principales 41 et les électrodes secondaires 42 sont divisées en sections AL sur

une longueur d'interaction L2, comme le montre schématique-

ment la figure 8. On peut trouver une description d'électro-

des de ce type dans le document: IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. QE - 12, N 7, juillet 1976, H. Kogelnik

et R. Schmidt: "Switched Directional Couplers with Alter-

nating à t ". Ces électrodes offrent l'avantage qui consis-

te en ce que les exigences de précision pour leur fabrica-

tion sont relativement faibles.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté,

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Coupleur directionnel optoélectronique indépen-

dant de la polarisation, comprenant un substrat monocris-

tallin en matière optoélectronique comportant à sa surface supérieure des guides d'ondes de lumière et des électrodes sur une longueur d'interaction des guides d'ondes, la matière cristalline du substrat ayant un axe optique, à savoir l'axe cristallographique(c), pour lequel l'indice de réfraction présente une valeur donnée, de façon qu'un rayon lumineux incident qui arrive dans la direction de

l'axe soit affecté par cet indice de réfraction indépen-

damment de la direction de polarisation du rayon lumineux,

l'indice de réfraction du cristal dans des directions res-

tantes étant déterminé par un ellipsoide d'indice de réfraction dont l'axe de révolution est l'axe optique, le

cristal ayant un axe (l'axe cristallographique a) perpen-

diculaire à l'axe optique et qui est défini par le réseau

cristallin, caractérisé en ce que les électrodes compren-

nent des électrodes principales (17) recouvrant pratique-

ment les guides d'ondes (13) sur la longueur d'interaction (L1) et des électrodes secondaires (18) espacées par rapport aux électrodes principales (17), ces dernières se trouvant entre les électrodes secondaires de façon à permettre de générer à l'aide des électrodes des champs électriques (EhElSE2) dont la résultante dans chaque guide d'ondes est perpendiculaire à la surface supérieure (12), en ce que l'axe optique (c,Z) est contenu dans un plan (x2-x3) qui contient la direction longitudinale des guides d'ondes (13) et est perpendiculaire à la surface supérieure (12), et en ce que l'axe optique (c,Z) est dirigé entre deux positions extrêmes, dont l'une est parallèle à la surface supérieure (12) et l'autre forme avec la surface supérieure un angle (3) qui est inférieur à 15 , l'axe (a) précité pouvant prendre six positions possibles ayant un écartement de 60 , dont l'une est parallèle au plan de la surface supérieure (12).

2. Coupleur directionnel optoélectronique indé-

pendant cde la polarisation selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que l'axe optique (c,Z) est parallèle à la sur-

face supérieure (12) du subszrat.

3. Coupleur directionnel optoélectronique indépen-

dant de la polarisation selon la revendication 1, caractéri-

sé en ce que l'angle ( f) entre la surface supérieure (12)

et l'axe optique (c,Z) est de 10,15 , de façon que le cou-

pleur soit adapté à la longueur d'onde lumineuse de

1,3 Pm.

4. Coupleur directionnel optoélectronique indépen-

dant de la polarisation selon certaines quelconques des

revendications 1-3, caractérisé en ce que la matière du

substrat monocristallin (11) est du niobate de lithium.