FR2661253A1 - Element d'optique comportant au moins un empilement de couches dielectriques utilisees pour la reflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde, procede pour sa realisation et multiplexeur-demultiplexeur le comportant. - Google Patents
Element d'optique comportant au moins un empilement de couches dielectriques utilisees pour la reflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde, procede pour sa realisation et multiplexeur-demultiplexeur le comportant. Download PDFInfo
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Abstract
L'élément d'optique comporte au moins un empilement diélectrique dans lequel les couches sont utilisées pour la réflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde, ledit empilement comporte au moins une couche (20) d'un matériau MOx , où M est Si ou Ge, x étant compris dans une plage de valeurs s'étendant de 0 à 2 et étant différent de 2, cet élément d'optique, est par exemple, du type guide d'onde ou filtre. Le dispositif multiplexeur-démultiplexeur comporte un tel élément d'optique.
Description
La présente invention est relative à un élément d'optique comportant au moins un empilement diélectrique dans lequel les couches sont utilisées pour la réflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde. De tels éléments peuvent être notamment du type utilisé dans le domaine du multiplexage optique: filtres dichroïques, guides d'onde, etc... . L'invention est aussi relative à un dispositif multiplexeur-démultiplexeur comportant un tel élément d'optique. Elle propose encore un procédé pour sa réalisation.
Les filtres dichroïques sont, pour des dispositifs multiplexeur-démultiplexeur, des sélecteurs de longueur d'onde d'une bien meilleure efficacité à la fois en transmission et en réflexion, que les réseaux de diffraction.
Ces filtres sont habituellement réalisés par des empilements successifs de couches de deux matériaux différents, l'un étant un matériau H de haut indice de réfraction nH, l'autre étant un matériau de bas indice de réfraction nB. Les exemples classiques de couples de matériaux habituellement utilisés jusqu'à présent sont notamment:
ZnS (H)/cryolithe (B), avec nH = 2,35 et nB = 1,38;
TiO2 (H)/Sio2 (B), avec nH = 2,2 et nB 1,46.
ZnS (H)/cryolithe (B), avec nH = 2,35 et nB = 1,38;
TiO2 (H)/Sio2 (B), avec nH = 2,2 et nB 1,46.
Ces matériaux, dont un avantage est une gamme spectrale de transmission large, bien qu' inutilisée dans le cas du multiplexage pour les télécommunications, présentent néanmoins de nombreux inconvénients. En particulier, les matériaux Zn S et Tio2, ainsi que la cryolithe, présentent une sensibilité à l'humidité indésirable et une mauvaise tenue mécanique. En outre Tio2, qui est déposé le plus souvent par évaporation réactive de titane ou d'oxyde de titane en présence d'oxygène, s' avère d'un emploi peu adapté à des appareils demandant une grande précision, son indice de réfraction étant, du fait de problèmes stoechiométriques rencontrés, non reproductible.
Un but de l'invention est donc de proposer un dis positif permettant de pallier ces différents inconvénients.
L'invention propose pour cela de réaliser des éléments d'optique à empilements diélectriques de couches MOx, où M est le silicium ou le germanium, x étant compris dans une plage de valeurs s'étendant de O à 2, et étant différent de 2.
Jusqu'à une publication récente de la Société AT & il n'était pas connu d'utiliser le germanium ou le silicium, autrement que sous forme MO2 pour réaliser des éléments d'optique. En particulier, en ce qui concerne le silicium, si l'on connaissait des miroirs comportant des couches Sio, celles-ci n'étaient employées que pour protéger la couche réflectrice contre d'éventuelles oxydations et non pour leurs propriétés diélectriques. Les empilements à base de silicium ne semblaient pas, en effet, pouvoir présenter un grand intérêt étant donné, notamment, que le silicium est inutilisable pour des longueurs d'onde en dessous d'environ un micromètre, pour lesquelles il présente une grande absorption.En outre, les techniques de dépôts du silicium n'étaient aucunement maltrisées: le silicium ne paraissait pas pouvoir être facilement évaporé.
La publication de la Société AT & (Reflectance, transmittance, and loss spectra of multilayer si/sio2 thin film mirrors and antireflection coatings for 1,5 micrometer,
J. Stone and L. W. Stulz [Applied Optics, volume 29, NO 4, pages 583 à 588, Février 1990]) a proposé, quant à elle, d'utiliser des empilements de silicium et de silice, pour réaliser des miroirs et des revêtements anti-reflets. I1 s'agit là d'un domaine techniquement proche de celui des éléments d'optique de transmission mais néanmoins différent.
J. Stone and L. W. Stulz [Applied Optics, volume 29, NO 4, pages 583 à 588, Février 1990]) a proposé, quant à elle, d'utiliser des empilements de silicium et de silice, pour réaliser des miroirs et des revêtements anti-reflets. I1 s'agit là d'un domaine techniquement proche de celui des éléments d'optique de transmission mais néanmoins différent.
Outre le fait que cette publication ne concerne en aucune façon des empilements de matériaux à base de germanium ou de matériaux sioX avec x différent de O et 2, les empilements dont elle fait état ne pourraient nullement être utilisés pour leurs propriétés de transmission: les recherches rap portées par cet article avaient pour objectif essentiel d'optimiser les propriétés de réflexion et d'absorption des empilements à 1,5 micromètre, alors que l'invention propose, pour sa part des empilements optiques utilisables pour leur propriété de transmission de longueurs d'ondes comprises entre 0,8 et 1,6 micromètre.
Quant au procédé de réalisation mentionné dans la publication AT & , il consiste en une évaporation au canon à électrons sur des substrats chauds (150 à 2500C).
L'invention propose, quant à elle, un procédé de dépôt de couches MOx par évaporation du matériau M au canon à électrons à froid, c'est-à-dire sur des substrats non chauffés.
Ceci permet un gain sur le temps de chauffage important et donne, de façon surprenante et inattendue, toute satisfaction quant aux propriétés mécanique et de sensibilité à l'humidité des empilements réalisés. On notera, en particulier, que ce procédé proposé par l'invention permet une cadence de réalisation deux à trois fois plus élevée que celle du procédé proposé par AT & .
L'invention propose aussi un procédé permettant de réaliser le dépôt de couche MOx, x ayant une valeur prédéterminée. Ce deuxième procédé permet en particulier de réaliser des empilements à variation d'indices programmés, et par exemple de réaliser par évaporation continue des filtres dichroïques Si/SiOx, Si jouant le rôle du matériau de haut indice, ou des guides d'onde à empilements à indice variable à partir d'un substrat de silice.
Par ailleurs, on notera aussi que l'utilisation du couple silicium/silice, pour réaliser des filtres dichroi- ques offre de nombreux avantages: - étant donné la très forte différence entre les indices de réfraction du silicium et de la silice, le nombre de couches nécessaires, à pouvoir réflecteur égal, est bien moindre qu'avec des matériaux traditionnels (13 couches sont seulement nécessaires pour obtenir un pouvoir réflecteur su périeur ou égal à 99,5%, au lieu de 23 couches avec les matériaux traditionnels);; - les épaisseurs de silicium à déposer, qui sont inversement proportionnelles à l'indice de réfraction du matériau, sont beaucoup plus faibles qu'avec les matériaux antérieurs, ce qui représente un gain en temps de dépôt important, (à titre d'exemple, une longueur de centrage de 1,5 micromètre nécessitera un dépôt de 1704 Ac par couche de TiO2 contre seulement 1070 pour Si).
Dans l'ensemble, le cumul des avantages précédents permet de gagner un facteur 2,8 sur le temps d'évaporation du matériau de haut indice, par rapport à des filtres dichrolques réalisés avec le couple Tio2/Sio2.
En outre, le nombre de couches étant plus réduit, les corrections d'épaisseurs pour supprimer les rebonds dans la bande passante portent sur un nombre de couches plus petit. Les erreurs qui en résultent sont moindres et le filtre est d'une grande fiabilité.
La présente invention a donc pour objet un élément d'optique comportant au moins un empilement diélectrique dans lequel les couches sont utilisées pour la réflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde, cet élément d'optique étant caractérisé en ce que ledit empilement comporte au moins une couche d'un matériau MOX, où M est le silicium ou le germanium, x étant compris dans une plage de valeurs s'étendant de O à 2 et étant différent de 2.
Dans une réalisation avantageuse, un empilement diélectrique de cet élément d'optique comprend au moins une couche de matériau MOX, où x est différent de O et de 2. Cet empilement diélectrique peut notamment comporter une succession de couches MOx, les valeurs de x étant telles que l'indice de réfraction de ces différentes couches successives varie de façon sensiblement continue. Cet élément d'optique peut notamment être intégré à un guide d'onde, un empilement diélectrique étant intercalé entre le coeur dudit guide d'onde et sa gaine, l'indice de réfraction des couches dudit empilement croissant puis décroissant de façon sensiblement continue dudit coeur à ladite gaine. Le matériau dans lequel est réalisé le coeur et/ou dans lequel est réalisé la gaine peut être MO2.
Dans une autre réalisation avantageuse, cet élément d'optique est du type filtre et comprend, entre deux couches de substrat, une succession de couches d'un matériau de bas indice et de couches d'un matériau de haut indice. Le matériau de haut indice peut notamment être M et en particulier Si, le matériau de bas indice étant alors préférentiellement Silo2.
Avantageusement encore, l'élément optique du type filtre conforme à cette réalisation comprend, entre deux couches S de substrat, une sucession de treize couches dont le matériau est alternativement Si ou SiO2. Les épaisseurs métriques des couches d'un empilement diélectrique étant sensi blement égales à e = ou e = 3 t , où A o est la
4n 4 n longueur d'onde de filtre, n étant égal aux indices de réfraction respectifs des matériaux qui constituent lesdites couches, lesdites épaisseurs de couches peuvent être corrigées pour sensiblement supprimer au moins un rebond dans la bande passante du filtre.Le filtre peut avoir comme formule:
S/0,95 Si 0,95-sio2 0,95-Si 0,95-sio2 0,95-Si 0,975-SiO2 2 0,975-Si 0,975-Sio2 0,95-Si 0,95-SiO2, 0,95-Si 0,95 Sio2 0,95 Si/S.
4n 4 n longueur d'onde de filtre, n étant égal aux indices de réfraction respectifs des matériaux qui constituent lesdites couches, lesdites épaisseurs de couches peuvent être corrigées pour sensiblement supprimer au moins un rebond dans la bande passante du filtre.Le filtre peut avoir comme formule:
S/0,95 Si 0,95-sio2 0,95-Si 0,95-sio2 0,95-Si 0,975-SiO2 2 0,975-Si 0,975-Sio2 0,95-Si 0,95-SiO2, 0,95-Si 0,95 Sio2 0,95 Si/S.
2 I1 peut aussi avoir comme formule S/1,2 Si Sio2 Si ... Sio2
Si ... sio2 1,2 Si/S
L'invention a encore pour objet un dispositif multiplexeur-démultiplexeur comportant un tel élément d'optique. En particulier un tel dispositif multiplexeurdémultiplexeur peut comporter sur le trajet optique des faisceaux, au moins un élément d'optique du type filtre.
Si ... sio2 1,2 Si/S
L'invention a encore pour objet un dispositif multiplexeur-démultiplexeur comportant un tel élément d'optique. En particulier un tel dispositif multiplexeurdémultiplexeur peut comporter sur le trajet optique des faisceaux, au moins un élément d'optique du type filtre.
Le dispositif multiplexeur-démultiplexeur peut aussi comporter, sur l'extrémité d'au moins une fibre optique, un élément d'optique du type filtre. Avantageusement encore, le dispositif multiplexeur-démultiplexeur peut comprendre un guide d'onde à empilement continu de couches MOx, ledit guide d'onde étant un guide d'onde plan.
Un autre objet de la présente invention est un procédé de réalisation d'un tel élément d'optique, ce procédé étant caractérisé en ce que les empilements diélectriques sont déposés sur un support froid par évaporation du matériau M au canon à électrons. Cette évaporation du matériau M au canon à électrons peut être notamment assistée par faisceau d'ions.
Le procédé de réalisation d'un élément d'optique comportant un empilement diélectrique comprenant au moins une couche de matériau MOx, où x est différent de 0, peut aussi être caractérisé en ce qu'on évapore le matériau M en présence d'oxygène, afin de réaliser un dépôt de MOX.
Préférentiellement, on ajuste alors la pression partielle d'oxygène et/ou la vitesse de dépôt, en fonction de la valeur de x désirée. On peut notamment déposer le matériau M en présence d'oxygène par évaporation au canon à électrons, pour réaliser un dépôt de MOX sur un support froid.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui va suivre et qui ne présente aucun caractère limitatif. Cette description doit être lue au regard des dessins annexés.
Sur ces dessins:
La Figure 1 est un schéma de principe de la configuration d'un dispositif multiplexeur-démultiplexeur conforme à l'invention.
La Figure 1 est un schéma de principe de la configuration d'un dispositif multiplexeur-démultiplexeur conforme à l'invention.
La Figure 2 représente le graphe du pouvoir ré flecteur calculé d'un filtre passe-haut conforme à l'invention et utilisé dans le dispositif de la Figure 1.
La Figure 3 représente les graphes des pouvoirs réflecteur et de transmission mesurés du filtre passe-haut de la Figure 2.
La Figure 4 représente le graphe du pouvoir réflecteur calculé d'un filtre passe-bas conforme à l'invention et utilisé dans le dispositif de la Figure 1.
La Figure 5 représente le graphe du pouvoir de transmission mesuré du filtre passe-bas de la Figure 4.
Les Figures 6 et 7 illustrent les performances du dispositif multiplexeur-démultipleXeur de la Figure 1 muni du filtre passe-haut des Figures 2 ou 3 et du filtre passebas des Figures 4 ou 5.
La Figure 8 représente le graphe calculé du pouvoir réflecteur d'un filtre PEROT-FABRY conforme à l'invention.
La Figure 9 est un schéma de principe d'un dispositif multiplexeur-démultiplexeur à guide d'onde plan conforme à l'invention.
La Figure 10 est une représentation schématique d'un autre dispositif multiplexeur-démultiplexeur à grand nombre de voies et à guide d'onde plan conforme à l'invention.
La Figure 11 est une vue en coupe d'un détail d'un guide d'onde plan du dispositif de la Figure 9 ou du dispositif de la Figure 10.
La Figure 12, enfin, est une représentation schématique d'un appareillage permettant la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention.
On a représenté sur la Figure 1 un dispositif multiplexeur-démultiplexeur monomode, référencé par 1 dans son ensemble, du type de ceux qui ont été décrits par la demanderesse dans sa demande de brevet européen EP-099823 et qui sont connus sous la dénomination commerciale "BIMAX". Le dispositif 1 comprend une fibre d'entrée 2, par laquelle arrive un faisceau lumineux de fréquence L1, une fibre de ligne 3 par laquelle arrive un faisceau lumineux de fréquence
L2 et par laquelle repart le faisceau lumineux de fréquence
L1, une fibre de sortie 4 par laquelle repart le faisceau lumineux de fréquence L2. Ces trois fibres 2, 3 et 4 s'étendent au voisinage les unes des autres à partir d'une même extrémité du dispositif 1, qui comprend en son intérieur deux blocs 5 et 6 transparents et de même indice.Ces deux blocs 5 et 6 sont séparés entre eux par un filtre di chroïque 7 sphérique en regard d'un deuxième filtre dichrolque sphérique 8 disposé à l'extrémité du dispositif 1 opposée aux fibres 2 à 4. Le bloc 5, qui est celui des deux blocs qui est le plus éloigné du filtre 8, est terminé, à son extrémité opposée au filtre 7 et où arrivent les fibres 2 à 4, par un filtre de blocage 9 qui est un filtre plan non réfléchissant à l'endroit des fibres 2 et 3.
L2 et par laquelle repart le faisceau lumineux de fréquence
L1, une fibre de sortie 4 par laquelle repart le faisceau lumineux de fréquence L2. Ces trois fibres 2, 3 et 4 s'étendent au voisinage les unes des autres à partir d'une même extrémité du dispositif 1, qui comprend en son intérieur deux blocs 5 et 6 transparents et de même indice.Ces deux blocs 5 et 6 sont séparés entre eux par un filtre di chroïque 7 sphérique en regard d'un deuxième filtre dichrolque sphérique 8 disposé à l'extrémité du dispositif 1 opposée aux fibres 2 à 4. Le bloc 5, qui est celui des deux blocs qui est le plus éloigné du filtre 8, est terminé, à son extrémité opposée au filtre 7 et où arrivent les fibres 2 à 4, par un filtre de blocage 9 qui est un filtre plan non réfléchissant à l'endroit des fibres 2 et 3.
Le filtre 7 est un filtre passe-haut destiné à réfléchir la lumière L2 de longueur d'onde 1,3 micromètre et à laisser passer la lumière L1 de longueur d'onde 1,52 micromètre. I1 comprend entre deux substrats, qui sont, par exemple en verre, 13 couches dont le matériau est alternativement du silicium et de la silice, les épaisseurs de ces couches étant données par la formule e = , où n est
4n l'indice du matériau et po la longueur de centrage du filtre. I1 serait, bien entendu, aussi possible de réaliser des filtres d'épaisseur 32 . Ce filtre 7 a pour formule: 4n
S/O,95 Si o,95-sio2 0,95-Si O,95-SiO2 0,95-Si 0,975-Sio2
2 0,975-Si 0,975-Sio2 0,95-Si 0,95-Sio2, 0,95-Si 0, 95 sio2 0,95 Si/5
2
On a donné sur les Figures 2 et 3 la courbe calculée Rc du pouvoir réflecteur de ce filtre 7, ainsi que les courbes mesurées R et T de son pouvoir réflecteur et de sa transmission.
4n l'indice du matériau et po la longueur de centrage du filtre. I1 serait, bien entendu, aussi possible de réaliser des filtres d'épaisseur 32 . Ce filtre 7 a pour formule: 4n
S/O,95 Si o,95-sio2 0,95-Si O,95-SiO2 0,95-Si 0,975-Sio2
2 0,975-Si 0,975-Sio2 0,95-Si 0,95-Sio2, 0,95-Si 0, 95 sio2 0,95 Si/5
2
On a donné sur les Figures 2 et 3 la courbe calculée Rc du pouvoir réflecteur de ce filtre 7, ainsi que les courbes mesurées R et T de son pouvoir réflecteur et de sa transmission.
Les filtres 8 et 9 sont, quant à eux, des filtres passe-bas destinés à réfléchir à 1,5 micromètre et à laisser passer des faisceaux lumineux à 1,3 micromètre. Les couches au nombre de 13, entre les deux substrat qui le maintiennent, sont seulement corrigées pour supprimer le rebond à 1,3 micromètre. Ces filtres ont pour formule: 5/1,2 Si Sio2 Si ... sio2 Si ... Sio2 1,2 Si/S.
Les Figures 4 et 5 donnent respectivement la courbe calculée Rc du pouvoir réflecteur et la courbe mesurée de la transmission de ces deux filtres 8 et 9.
Grâce à la configuration précédemment décrite, la lumière L2 de longueur d'onde 1,3 Am entrant par la fibre de ligne 3 est réfléchie par le miroir 7 pour être focalisée sur la fibre de sortie 4 devant laquelle est placé le filtre blocage 9 destiné à améliorer la diaphonie. Ce filtre transmet la longueur d'onde de L2 et réfléchit l'autre longueur d'onde.
La Lumière L1 correspondant à la longueur d'onde 1,52 j & par exemple, transmise par le filtre 7 et réfléchie par le filtre 8 est focalisée sur la fibre de ligne après une seconde traversée du filtre 7.
La longueur d'onde 1,3 m qui pouvait parasiter
L1 est éliminée par double filtration par le filtre 7 totalement réflecteur à 1,3 m et par le filtre 8 (identique au filtre de blocage 9) qui transmet totalement 1,3 /Am .
L1 est éliminée par double filtration par le filtre 7 totalement réflecteur à 1,3 m et par le filtre 8 (identique au filtre de blocage 9) qui transmet totalement 1,3 /Am .
On a donné sur les Figures 6 et 7 les courbes de performances du composant multiplexeur-démultiplexeur 1 cidessus décrit. On notera que les pertes du faisceau L2 de longueur d'onde à 1,3 micromètre sont de l'ordre de -1 dB, les pertes du faisceau L1 de longueur d'onde 1,55 micromètres étant de l'ordre de - 0,9 dB. Sur la fibre de sortie 4, le rapport d'intensité entre les ondes à 1,52 micromètre et les ondes à 1,3 micromètre a une valeur correspondant à 41 dB. A l'extrémité libre de la fibre de ligne 3, le rapport d'intensité entre ces ondes à 1,52 micromètre et les ondes à 1,3 mocromètre a une valeur de 43 dB.
D'autres filtres à couches Si-Sio2 peuvent être être réalisés et utilisés, notamment pour fabriquer un composant multiplexeur-démultiplexeur monomode du type "BIMAX" 0,8/1,3 micromètre. En particulier, on peut utiliser des multiplexeurs à fibres et sans aucune optique, pour lesquels des filtres si/sio2 sont déposés à froid directement sur les extrémités des fibres. On peut aussi utiliser des filtres
PEROT FABRY, par exemple pour le filtrage de la longueur d'onde de pompage et de la longueur d'onde du laser dans les amplificateurs à fibres à l'erbium.
PEROT FABRY, par exemple pour le filtrage de la longueur d'onde de pompage et de la longueur d'onde du laser dans les amplificateurs à fibres à l'erbium.
On a représenté sur la Figure 8 un graphe donnant le pouvoir réflecteur calculé d'un filtre PEROT FABRY à trois cavités obtenu par dépôt de 11 couches de matériaux qui sont alternativement Si (H) ou Sio2 (L). Ce filtre PEROT
FABRY a pour formule:
H (LL) HLH (LL) HLH (LL) H
On a représenté sur la Figure 9 le schéma de principe d'un dispositif multiplexeur-démultiplexeur référencé par 10 à guide d'onde plan. Ce dispositif 10 comporte à une de ses extrémités, une fibre d'entrée Il et une première fibre de sortie 12, et, à son autre extrémité, une deuxième fibre de sortie 13. Les fibres 11 et 12 sont chacune dans le prolongement d'un guide photolithographié référencé respectivement par 14 et 15, ces deux guides 14 et 15 se rejoignant par une intersection en forme de V en un troisième guide photolithographié 16 dans le prolongement de la fibre 13 et du guide 14.Les deux guides 14 et 15 forment ensemble, au niveau de leur intersection en V, un angle de 30 .
FABRY a pour formule:
H (LL) HLH (LL) HLH (LL) H
On a représenté sur la Figure 9 le schéma de principe d'un dispositif multiplexeur-démultiplexeur référencé par 10 à guide d'onde plan. Ce dispositif 10 comporte à une de ses extrémités, une fibre d'entrée Il et une première fibre de sortie 12, et, à son autre extrémité, une deuxième fibre de sortie 13. Les fibres 11 et 12 sont chacune dans le prolongement d'un guide photolithographié référencé respectivement par 14 et 15, ces deux guides 14 et 15 se rejoignant par une intersection en forme de V en un troisième guide photolithographié 16 dans le prolongement de la fibre 13 et du guide 14.Les deux guides 14 et 15 forment ensemble, au niveau de leur intersection en V, un angle de 30 .
Sur le guide 16, entre l'intersection en forme de V des guides 14 et 15 et la fibre 13, sont placés deux filtres identiques 17 et 18 laissant passer une longueur d'onde et réfléchissant une longueur d'onde X 2 le filtre 17 étant placé au niveau de la fourche en V des guides 14 et 15 et étant incliné d'un angle de 15 par rapport au guide 14, afin que les faisceaux réfléchis provenant dudit guide 14 soient renvoyés dans le guide 15. Le filtre 17 est donc un filtre séparateur, tandis que le filtre 18 joue, quant à lui, le rôle d'un filtre de blocage. Un troisième filtre 18a est disposé au niveau du guide d'onde 15 entre la fibre 12 et le filtre 17.Ce filtre 18a réfléchit des lumières de longueur d'onde N î et laisse passer les lumières de longueurs d'onde t 2: il sert donc aussi de filtre de blocage.
Dans les guides 14, 15 et 16 représentés schématiquement sur la Figure 11, une couche de silice réalise le coeur 19 du guide. Sur ce coeur 19 ont été déposées plusieurs couches 20 de Sioux, la couche de sioX déposée directement sur ledit coeur 19 ayant un indice de réfraction très proche de celui de ce dernier, les autres couches étant telles que l'indice de réfraction croît en fonction de l'épaisseur jusqu'à une valeur maximum, puis décroît jusqu'a l'indice du matériau qui constitue la gaine 21, matériau qui est aussi préférentiellement la silice.
Bien entendu, de tels guides d'onde pourraient être utilisés dans d'autres dispositifs multiplexeursdémultiplexeurs et notamment dans des multiplexeurs à grand nombre de voies du type du dispositif 22 représenté sur la Figure 10 et commercialisé sous la marque "STIMAX" déposée par la demanderesse. Dans ce dispositif 22, le guide plan remplace le bloc optique usuel. Ce dispositif 22 à grand nombre de voies comporte essentiellement un peigne de fibres 23, un réseau de réflexion 24, une gaine optique 25 délimitant un guide d'onde plan 26, du type de celui de la
Figure 11.
Figure 11.
Ainsi que cela a été plus particulièrement représente sur la Figure 12, le dépôt de couches minces Si ou SiO2 est réalisé par évaporation par fusion ou sublimation sous l'impact d'un faisceau d'électrons délivré par un canon à électrons 35. Le dépôt des couches de Siox est obtenu par évaporation réactive de silicium en présence d'oxygène, l'évaporation étant réalisée de la même façon que pour le dépôt des couches minces Si ou Six2.
L'évaporation est conduite dans les deux cas dans une cuve à vide 27 sous une pression résiduelle de quelques 10-6 Pa, dans les conditions usuelles. Le vide est obtenu par un pompage primaire au moyen d'une pompe à palettes 28 suivie d'un pompage secondaire par une pompe à diffusion d'huile 29.
D'autres procédés de pompage sont bien entendu possibles, et notamment ceux qui sont apparus depuis quelque temps et qui permettent de gagner en temps de pompage, en vide limite et suppriment les possibilités de rétrodiffusion d'huile.
Les substrats S introduits dans la chambre à vide 27 sont disposés sur une calotte métallique 30, qui tourne pendant l'évaporation pour assurer une bonne homogénéité du dépôt. Ces substrats S peuvent être éventuellement chauffés au moyen d'une résistance solidaire de la calotte métallique 30 ou par rayonnement infrarouge. I1 est néanmoins apparu à la demanderesse de façon inattendue et surprenante que les évaporations à froid permettaient de réaliser des dépôts tout aussi satisfaisants tant du point de vue des propriétés mécaniques que du point de vue de leur sensibilité à l'humidité.
On a par ailleurs prévu une vanne 31 permettant de régler la pression totale de l'enceinte à la pression d'oxygène voulue. I1 est bien entendu possible aussi d'utiliser des systèmes plus précis, tels que des quadrupôles, qui permettent de contrôler très précisément dans l'enceinte la pression partielle d'oxygène ou d'un autre gaz réactif.
La réussite du traitement dépend aussi de la fiabilité du contrôle d'un très grand nombre de paramètres, ce contrôle étant assuré par un système de pilotage automatique d'évaporation associant un microprocesseur 32 à différents capteurs, telle qu'une balance à quartz 33, qui fournit par sa variation de fréquence l'épaisseur métrique des échantillons en fonction du temps, ou un photomètre qui mesure en permanence, pour une couche déposée, la quantité n x e, où n est l'indice de réfraction de la couche déposée et e est l'épaisseur métrique, ce pour une ou plusieurs longueurs d'onde.
On a préalablement fourni au microprocesseur 32 les différents paramètres d'évaporation de façon qu'il puisse comparer tout au long de la mise en oeuvre du procédé les valeurs mesurées aux valeurs souhaitées. L'ensemble de l'évaporation est asservi au microprocesseur 32 qui commande notamment la vitesse d'évaporation et stoppe l'évaporation lorsque l'épaisseur voulue est atteinte. Le microprocesseur 32 commande également la rotation des creusets 34 dans lesquels sont disposés les matériaux à évaporer, ainsi que l'arrêt automatique du canon à électrons 35 sur le creuset 34 sélectionné, ce qui permet, par exemple d'évaporer alternativement sous une même cloche à vide Si et Sio2. Le microprocesseur 32 commande aussi la vanne 31 d'entrée d'oxygène lorsqu'il s'agit d'une évaporation réactive.
Dans ce dernier cas, on ajuste l'indice de réfraction du matériau sioX à la valeur souhaitée, en faisant varier soit la pression d'oxygène, soit la vitesse d'évaporation. A titre d'exemple, l'indice de la couche déposée à une pression partielle de 5.104 Pa en oxygène, varie de 1,47 à 1,52, lorsque la vitesse d'évaporation passe 4 à 8 A/s.
D'autres systèmes plus perfectionnés permettent aussi de programmer un très grand nombre de couches différentes et de visualiser l'accroissement d'épaisseur du dépôt.
En outre l'évaporation au canon à électrons peut être assistée par un faisceau d'ions (IAD) envoyé par un canon à ions 36. Dans ce cas, les substrats S sont bombardés pendant l'évaporation par un faisceau d'ions (argon), qui assure, par un effet de tassement, une plus grande capacité des couches et améliore leurs propriétés mécaniques tout en réduisant leur absorption et donc leur sensibilité à l'humidité.
Claims (21)
1. Elément d'optique comportant au moins un empilement diélectrique dans lequel les couches sont utilisées pour la réflexion et/ou la transmission de certaines longueurs d'onde, caractérisé en ce que ledit empilement comporte au moins une couche (20) d'un matériau MOX, où M est
Si ou Ge, x étant compris dans une plage de valeurs s'étendant de o à 2 et étant différent de 2.
2. Elément d'optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un empilement diélectrique comprend au moins une couche (20) d'un matériau MOx, où x est différent de O et de 2.
3. Elément d'optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un élément d'empilement comporte une succession (20) de couches MOX, les valeurs de x étant telles que l'indice de réfraction de ces différentes couches successives varie de façon sensiblement continue.
4. Elément d'optique selon la revendication 3, du type guide d'onde caractérisé en ce qu'un empilement diélectrique est intercalé entre le coeur (19) dudit guide d'onde et sa gaine (21) l'indice de réfraction des couches croissant puis décroissant de façon sensiblement continue du coeur dudit guide d'onde à la gaine de celui-ci.
5. Elément d'optique du type guide d'onde,selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau dans lequel est réalisé le coeur (19) et/ou dans lequel est réalisée la gaine (21) du guide d'onde est M02.
6. Elément d'optique selon la revendication 1, du type filtre, caractérisé en ce qu'il comprend, entre deux couches de substrat, une succession alternée de couches d'un matériau de bas indice de réfraction et de couches d'un matériau de haut indice de réfracion.
7. Elément d'optique du type filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un matériau de haut indice est M.
8. Elément d'optique du type filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau de bas indice est SiO2, M étant Si.
9. Elément d'optique du type filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend entre deux couches de substrat, une sucession de 13 couches dont le matériau est alternativement Si ou SiO2.
10. Elément d'optique du type filtre selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel les épaisseurs métriques des couches d'un diélectrique sont sensiblement égales à e= 4n , ou e= 3\ , où \ O est la longueur d'onde 4n de centrage du filtre, n étant égal aux indices de réfraction respectifs des matériaux qui constituent lesdites couches, caractérisé en ce que lesdites épaisseurs de couches sont corrigées pour sensiblement supprimer au moins un rebond dans la bande passante du filtre.
11. Elément d'optique du type filtre selon les revendication 9 et 10 prises en combinaison, 10, caractérisé en ce que le filtre dichroïque a pour formule:
S/0,95 Si 0,95-Sio2 0,95-Si 0,95-Sio2 0,95-Si 0,975-SiO2
2 0,975-Si 0,975-SiO2 0,95-Si 0,95-SiO2, 0,95-Si 0,95-SiO2 0,95 Si/S.
12. Elément d'optique du type filtre selon les revendications 9 et 10 prises en combinaison, caractérisé en ce que le filtre dichroïque a pour formule:
S/1,2 Si sio2 Si ... sio2 Si ... sio2 1,2 si/s
13. Dispositif multiplexeur-démultiplexeur comportant un élément d'optique selon l'une des revendications 1 à 12.
14. Dispositif multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend sur le trajet optique des faisceaux, au moins un élément d'optique (7, 8, 9, 17, 18, 18a) du type filtre selon l'une des revendications 6 à 12.
15. Dispositif multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte sur l'extrémité d'au moins une fibre optique, un élément optique du type filtre selon l'une des revendications 6 à 12.
16. Dispositif multiplexeur-démultiplexeur selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend un élément optique (14, 15, 16, 26) du type guide d'onde selon l'une des revendications 4 ou 5, ledit guide d'onde (14, 15, 16, 26) étant un guide d'onde plan.
17. Procédé de réalisation d'un élément d'optique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les empilements diélectriques sont déposés sur un support (S) froid par évaporation du matériau M au canon à électrons (35).
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'évaporation du matériau M au canon à électrons (35) est assistée par faisceau d'ions (36).
19. Procédé de réalisation d'un élément optique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'on nébulise le matériau M en présence d'oxygène, afin de réaliser un dépôt de MOx.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'on ajuste la pression partielle d'oxygène et/ou la vitesse de dépôt en fonction de la valeur de x désirée.
21. Procédé selon l'une des revendications 17 ou 18, prise en combinaison avec l'une des revendications 19 ou 20 caractérisé en ce qu'on évapore le matériau M au canon à électrons (35), en présence d'oxygène, pour réaliser un dépôt de MOX sur un support froid (S).
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1496377A2 (fr) * | 2003-07-11 | 2005-01-12 | Omron Co., Ltd. | Multiplexeur / démultiplexeur optique, circuit intégré optique et émetteur-récepteur utilisant les mêmes |
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- 1990-04-24 FR FR9005230A patent/FR2661253B1/fr not_active Expired - Fee Related
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| CN103698830A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-04-02 | 杭州麦乐克电子科技有限公司 | 起始通过波长5700nm的测温滤光片 |
| CN103698830B (zh) * | 2013-11-29 | 2016-02-10 | 杭州麦乐克电子科技有限公司 | 起始通过波长5700nm的测温滤光片 |
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