FR2680418A1 - Diviseur achromatique en optique integree et coupleur de m entrees vers n sorties incorporant un tel diviseur. - Google Patents

Abstract

Le diviseur est réalisé par diffusion d'ions dans un substrat en verre et il est conçu pour assurer la transmission d'un signal optique vers deux sorties avec un rapport prédéterminé des puissances des signaux apparaissant à ces 2 sorties. Suivant l'invention il comprend une jonction en X de deux guides d'onde rectilignes définissant à leur intersection un demi-angle (alpha) compris entre 0,7degré et quelques degrés, l'angle étant choisi de manière à établir le rapport de puissance prédéterminé. Application à des coupleurs M vers N.

Description

i La présente invention est relative à un diviseur achromatique à deux

entrées en optique intégrée et à un coupleur de M entrées vers N sorties incorporant de tels diviseurs Plus particulièrement, la présente invention est relative à un tel diviseur conçu pour assurer une division de puissance lumineuse conforme à un rapport de puissance prédéterminé Plus particulièrement encore, la présente invention est relative à un tel diviseur utilisable dans des

réseaux de télécommunications à fibres optiques monomodes.

Pour diviser une puissance lumineuse transmise par un guide d'onde, on connaît dans la technique de l'optique intégrée des coupleurs de proximité constitués par deux guides d'onde intégrés à un même substrat, ces deux guides d'onde présentant deux portions de guide identiques voisines et généralement parallèles par lesquelles une fraction de la puissance lumineuse transmise par un des guides est injecté

dans l'autre guide.

Un tel coupleur de proximité n'est cependant pas achromatique, c'est-àdire que le rapport des puissances de sortie des deux guides varie avec la longueur d'onde de la

lumière utilisée.

Cette chromaticité des coupleurs de proximité rend ceux-ci peu utilisables dans des réseaux de télécommunications par fibres optiques comprenant de tels diviseurs En effet il est souhaitable que ceux-ci puissent être associés à des sources d'énergie lumineuse de plusieurs longueurs d'ondes différentes, situées par exemple dans la bande 1260-1550 nm, sans que le rapport de division de

puissance en soit affecté.

Pour résoudre cette difficulté on connaît des coupleurs dits "Ap" à deux guides d'onde parallèles présentant des constantes de propagation différentes On peut, en ajustant correctement la différence, obtenir une dépendance chromatique réduite par rapport à celle observée dans les coupleurs de proximité Malheureusement ces coupleurs Ag sont de fabrication difficile et de caractéristiques peut reproductibles, inconvénients rédhibitoires pour des applications à grand volume de production du type "télécommunications". Pour obtenir une achromatopsies satisfaisante on connaît encore un coupleur constitué de deux jonctions en Y disposées tête-bêche Un tel coupleur est malheureusement affecté de pertes importantes La jonction en Y d'entrée est en effet affectée d'une perte de 3 d B qui s'ajoute à la chute de puissance normale de 3 d B dans chaque guide de sortie, due à la division par 2 opérée par la jonction en Y

de sortie.

On peut s'affranchir de cette perte en utilisant un

diviseur en "X" à deux guides d'ondes rectilignes croisés.

On décrit un tel diviseur dans l'article intitulé " Low crosstalk passive polarisation splitters using Ti:Li Nb O 3 Waveguide Crossings" par A Neyer, publié dans la revue des U.S A "Applied Physic Letter" du 4 septembre 1989, pages 927 à 929 Le substrat utilisé est en niobate de lithium La variation d'indice est obtenue par diffusion d'ions Ti% Le diviseur, ainsi que l'indique cette publication, est très sensible à la polarisation De plus il n'est pas achromatique puisque la publication mentionne une variation de + 0,3 d B de la puissance de sortie sur la plage

restreinte de longueur d'onde située entre 1500 et 1600 nm.

Or ces caractéristiques sont rédhibitoires pour l'application "télécommunications" envisagée plus haut En effet, les fibres utilisées ne sont pas à maintien de la polarisation et celle-ci peut être aléatoire à l'entrée d'un composant De plus, les composants du type "diviseur de puissance" doivent avoir un comportement achromatique dans

les deux fenêtres utilisées: 1310 + 50 nm et 1550 + 50 nm.

La publication de Nakajima et al intitulé "Crosstalk characteristics of Ti Li Nb O 3 " publiée dans la revue américaine "Journal of Quantum Electronics" volume QE 18, No 4, avril 1982, étudie les jonctions en X et le rapport de division des puissances lumineuses transmises dans les deux branches de sortie de la jonction Là encore le substrat utilisé est un cristal de niobate de lithium qui implique une variation du rapport de division de la jonction en fonction de la polarisation de la lumière utilisée La jonction décrite est d'ailleurs appliquée seulement à la réalisation d'un séparateur de polarisation et non à un diviseur ou à un coupleur tel que visé par la présente invention De plus, cette publication n'envisage que des guides multimodes, qui ne peuvent être envisageables pour des composants destinés aux télécommunications sur longue distance. La publication de Hussel et al intitulée "Single mode cross-couplers 3 d B power dividers by ion exchange" dans le "Technical Digest" Second Microptic Conference/Eigth Gradient Index, (MOC/GRIN), Tokyo 07/1989, Paper D 3, pages -73 est relative à un diviseur par 2 en optique intégrée sur substrat en verre, obtenu par échange d'ions Les branches d'entrée du coupleur en X proposé sont nécessairement dissymétriques ce qui les rend difficiles à réaliser En outre la publication n'indique rien quand à la réalisation du diviseur susceptible d'établir des rapports

du division autres que le rapport 1/2.

La présente invention a donc pour but de réaliser un diviseur du type en X en optique intégrée, débarrassé des défauts ou insuffisances des diviseurs de la technique

antérieure décrits ci-dessus.

En particulier, la présente invention a pour but de réaliser un tel diviseur qui permet d'assurer un rapport de division de puissance prédéterminé tout en étant achromatique et insensible à la polarisation de la lumière transmise. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel diviseur qui soit de fabrication aisée donc peu coûteuse. La présente invention a encore pour but de fournir des coupleurs de M entrées vers N sorties en optique intégrée

comprenant de tels diviseurs.

On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres

qui apparaîtront à la lecture de la présente description,

avec un diviseur achromatique à deux entrées en optique intégrée, pour la transmission d'un signal optique admis par une entrée vers deux sorties avec un rapport prédéterminé des puissances des signaux apparaissant à ces deux sorties, ce diviseur étant remarquable en ce qu'il comprend une jonction en X symétrique de deux guides d'onde rectilignes identiques monomodes à la longueur d'onde d'utilisation définissant à leur intersection un demi-angle supérieur à une valeur d'angle fonction de la taille du mode propre des guides d'onde, l'angle étant choisi de manière à établir le

rapport de puissance prédéterminé.

Suivant l'invention, en effet, on peut établir expérimentalement une loi liant l'angle des guides d'onde et le rapport de puissance obtenu pour chaque angle et on utilise ensuite cette loi pour choisir l'angle correspondant

à un rapport de puissance prédéterminé.

Suivant l'invention encore, les guides d'onde du diviseur sont formés par exemple par échange d'ions dans un substrat en verre de manière à présenter des formes sensiblement cylindriques On obtient ainsi l'insensibilité à la polarisation de la lumière recherchées D'autres substrats et d'autres procédés de fabrication sont possibles Ainsi des guides d'onde pourraient être réalisés par dépôt de silice dopée sur un substrat de silice ou de

silicium, par exemple.

L'invention permet en outre de réaliser des coupleurs de 2 entrées vers N sorties comprenant un diviseur suivant l'invention et des moyens additionnels de division connectés

sur les deux sorties du diviseur Avantageusement, le demi-

angle des guides d'onde du diviseur est de l'ordre de 10 de manière à diviser la puissance par 2, comme on le verra dans

la suite.

L'invention permet encore de réaliser des coupleurs de M entrées vers N sorties comprenant au moins deux étages

successifs de diviseurs suivant l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente

invention apparaîtront à la lecture de la description qui va

suivre à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 est une représentation schématique d'un diviseur suivant l'invention, l'échelle de la représentation transversalement à 1 'axe du diviseur étant exagéré pour faire apparaître plus clairement l'inclinaison des deux guides d'onde du diviseur l'un sur l'autre, la figure 2 est une représentation schématique plus détaillée de l'intersection des guides d'ondes du diviseur de la figure 1, la figure 3 représente une variante de l'intersection des guides d'ondes du diviseur de la figure 1, la figure 4 représente une deuxième variante de l'intersection des guides d'ondes du coupleur de la figure 1, la figure 5 est un graphe de la relation qui lie l'inclinaison des guides d'onde du diviseur de la figure 1 et le rapport des puissances transmises par les deux sorties du diviseur, la figure 6 est un graphe des variations en fonction de la longueur d'onde, des puissances lumineuses transmises aux sorties du diviseur quand l'angle (a) des guides d'onde du diviseur à leur intersection est choisi de manière à assurer le rapport de puissance 0, 45/0,55, la figure 7 est un schéma du tracé des guides d'onde d'un coupleur de 2 vers 4 incorporant un diviseur suivant l'invention, la figure 8 est un graphe des variations des puissances lumineuses apparaissant aux sorties du coupleur de la figure 7, en fonction de la longueur d'onde de la lumière utilisée, les figures 9 et 10 sont des représentations schématiques des tracés des guides d'onde de coupleurs 2 vers 8 et 2 vers 16 respectivement, incorporant un diviseur suivant l'invention, et la figure 11 représente schématiquement le tracé des

guides d'onde d'un coupleur 3 vers 3.

On se réfère à la figure 1 du dessin annexé o le diviseur représenté comprend deux guides d'onde présentant des parties rectilignes 1, 2 qui se coupent dans une région 3 représentée en plus de détails à la figure 2, suivant un demi-angle a très exagéré sur le dessin, comme expliqué dans l'énoncé ci-dessus des figures de ce dessin Comme représenté, les entrées E 1, E 2 et les sorties 51, 52 du diviseur peuvent être raccordées à d'autres parties rectilignes 4, 5, 6, 7 respectivement, parallèles à la bissectrice de l'angle a, par des parties curvilignes de rayon R choisies pour minimiser les pertes d'énergie

lumineuse dites de "courbure".

Un tel diviseur peut être réalisé classiquement par diffusion d'ions dans un substrat en verre 8, à travers un masque L'utilisation d'un substrat en verre dans le diviseur suivant l'invention est avantageuse notamment parce que ce matériau est beaucoup moins coûteux que les substrats cristallins en niobate de lithium utilisés dans certaines réalisations de la technique antérieure décrites en

préambule de la présente description On peut, suivant

l'invention, procéder par diffusion d'ions thallium Tl+, ce qui permet de réaliser des guides d'ondes circulaires de profil de diffusion approximativement circulaires présentant

un rayon à 1/e de l'ordre de 4 + 0, 5 pm, par exemple.

Toujours à titre d'exemple, la variation maximum d'indice introduite par la diffusion de l'ion Tl+ peut être de

0,35 % + 0,05 %.

On se réfère maintenant à la figure 5 du dessin annexé o on a représenté la loi d'évolution de la fraction de la puissance lumineuse d'un signal d'entrée transmise à la sortie 52 du diviseur suivant l'invention, à partir d'un signal injecté par l'entrée El, par exemple, quand on fait varier le demi-angle a des parties rectilignes du diviseur

de 0,7 à 1,20 environ.

Lorsque les guides d'onde sont tels que la répartition lumineuse transversale (mode propre) est de dimension proche de celle de modes propres de la fibre optique monomode couramment utilisée en télécommunications (de longueur d'onde de coupure voisine de 1,2 pm), c'est-à-dire que cette répartition est voisine d'une distribution gaussienne de rayon 4,5 pm à 1/e pour la longueur d'onde de 1,3 pim et de 6 pm pour la longueur d'onde de 1,55 pm, il peut être remarqué que cette loi est approximativement linéaire à partir d'un demi-angle de O 72 (angle pour lequel toute la

puissance lumineuse est défléchie dans le guide 51).

On observe que pour de faibles valeurs de a, de l'ordre de 0,7 0,80, une très grande partie de la puissance lumineuse reçue par l'entrée E 1 du diviseur est défléchie vers la sortie Si de ce diviseur Quand a croît, la fraction de la puissance défléchie vers Sl diminue suivant la loi illustrée par le graphe de la figure 5, établi expérimentalement Dès que a atteint quelques degrés, pratiquement toute la lumière reçue par l'entrée E 1 passe dans la sortie 52, aux pertes par diffusion dans le diviseur près, ces pertes étant faibles, de l'ordre de 1 d B par exemple Ce comportement ne dépend pas de la longueur d'onde. Ainsi, suivant une caractéristique essentielle du diviseur selon l'invention, on tire parti de ce comportement surprenant du diviseur aux faibles valeurs du demi-angle a pour fixer le rapport de division de la puissance lumineuse transmise, entre les deux sorties du diviseur à une valeur absolument quelconque choisie entre O et 100 %, par un choix approprié du demi-angle a, opéré à l'aide du graphe de la

figure 5.

Une telle liberté dans le choix du rapport de division 1 est très avantageuse car elle permet de réaliser une grande variété de coupleurs du type 2 vers N Ainsi par exemple, on pourra réaliser un coupleur 2 vers 3 avec un diviseur suivant l'invention présentant un angle a égal à 0,930 qui permet d'envoyer un tiers de la puissance lumineuse dans une sortie du coupleur et deux tiers dans l'autre Sur celle-ci une jonction en Y divise la puissance par 2, les trois sorties de l'ensemble recevant ainsi chacune un tiers de la puissance lumineuse transmise On donnera dans la suite, en liaison avec les figures 7 à 11, d'autres exemples d'application du diviseur suivant l'invention à des coupleurs du type 2 vers N ou, plus généralement, de M vers N. On remarquera incidemment que, suivant 1 'entrée du diviseur qui est choisie pour l'injection de la puissance lumineuse, les rapports de puissance sur les sorties du diviseur pourront être inversés, inversion qui est évidemment sans effet si le rapport de puissance choisi correspond à une division par 2 En alimentant simultanément les deux entrées du diviseur, les puissances qui s'ajoutent sur les sorties sont ainsi divisées suivant deux rapports

inverses l'un de l'autre.

Sur la figure 5 on a représenté les points de mesure pour des longueurs d'ondes de la lumière utilisée de 1310 et 1550 nm, respectivement Ces points sont pratiquement confondus, ce qui illustre le très bon achromatisme annoncé du diviseur suivant l'invention, dans la bande 1280-1600 nm qui correspond aux longueurs d'onde utilisées en télécommunication par fibres optiques De même des mesures on montré la remarquable insensibilité du rapport de division du diviseur suivant l'invention, à la polarisation de la lumière utilisée, insensibilité que l'on peut

attribuer à la nature amorphe du substrat en verre utilisé.

Concernant le graphe de la figure 5, il faut remarquer que les variations du procédé de fabrication par échange d'ions du diviseur suivant l'invention peuvent conduire à des caractéristiques de division légèrement décalées par rapport à celles représentées à cette figure 5 Il est clair que l'invention s'étend à des diviseurs fabriqués suivant ces variantes et que la forme et les limites de la caractéristique représentée à la figure 5 ne sont données

qu'à titre indicatif et doivent être interprétées largement.

En outre il faut remarquer que pour le diviseur décrit ci-

dessus, un chromatisme réapparaît en dessous de a = 0,7 alors qu'audelà de a = 40, on n'observe plus de division sensible du faisceau, toute la lumière entrant par une entrée du diviseur sortant par la sortie située en alignement. Le graphe de la Figure 6 correspond à un diviseur suivant l'invention dans lequel l'angle a a été choisi pour assurer une division de puissance lumineuse dans le rapport 0,45/0,55 On a représenté les variations des puissances lumineuses sur les deux sorties du coupleur, celles-ci étant mesurées par leur atténuation en décibels par rapport à la puissance d'entrée On retrouve une atténuation de 3 d B environ attendue, à laquelle s'ajoute une atténuation supplémentaire de 1,5 d B dûe aux pertes par diffusion dans le substrat On observera que le rapport de ces puissances reste sensiblement constant dans le domaine de longueur d'ondes envisagé (de 1200 à 1600 nm) ce qui confirme bien le

caractère achromatique du diviseur suivant l'invention.

La géométrie de l'intersection des guides d'onde du diviseur peut être adaptée à certains objectifs Ainsi on a représenté à la figure 3 une jonction dans laquelle l'intersection est partiellement délimitée par deux zones sensiblement planes 9, 10 écrêtant les régions d'angle 2 a de l'intersection Une telle disposition facilite la réalisation des masques nécessaires à l'intégration des guides d'onde par diffusion d'ions La largeur de ces zones, transversalement à l'axe du diviseur, est de préférence de l'ordre de 1 pm A la figure 3, l'intersection représentée est aussi écrêtée (en trait interrompu) dans les régions 11, 12 d'angle (it-2 a) La longueur L des zones écrêtées peut être avantageusement comprise entre O et w/tga ou w représente l'ouverture du masque utilisé pour un guide droit L'intersection ainsi délimitée prend la forme d'un

guide droit de largeur comprise entre W et 2 w.

L'écrêtement permet de réduire les pertes par diffusion d'une telle jonction Des travaux expérimentaux ont permis d'arriver à cette configuration et à une réduction des pertes d'environ 0,3 d B. A la figure 4, les guides d'onde de sortie de 1 ' intersection représentés sont décalés transversalement par rapport aux guides d'onde d'entrée, comme mis en évidence par les prolongements en trait interrompu de ces guides d'entrée Le décalage peut être mesuré, parallèlement à l'axe de l'intersection par la longueur 1 Il permet de réduire la longueur axiale de l'intersection Pour chaque demi-angle a, il existe une relation entre la longueur 1 et

le rapport de puissance souhaité.

Le diviseur suivant l'invention permet de constituer des coupleurs 2 vers N particulièrement performants et réalisés en optique intégrée On sait que de telles coupleurs sont indispensables pour la distribution de plusieurs sources d'informations sur un plus grand nombre de fibres optiques destinées à transmettre l'information vers des postes d'utilisation Les sources peuvent être par exemple des chaînes de télévision distribuées par câbles à fibres optiques Les puissances lumineuses distribuées

doivent être sensiblement égales.

Ainsi on peut constituer un coupleur 2 vers 4 à l'aide d'un diviseur 13 en X selon l'invention et de deux jonctions 14, 15 en Y, comme représenté à la figure 7 Il faut alors constituer le diviseur 13 en diviseur par 2 et pour celà choisir pour le diviseur un demi-angle a = 0, 99 environ, conformément au graphe de la figure 5, si le diviseur est

constitué comme celui pour lequel ce graphe a été établi.

Les puissances lumineuses égales ainsi transmises sur les guides de sortie du diviseur 13 sont redivisées chacune en deux par les jonctions en Y 14 et 15 respectivement, ce qui permet de retrouver sur chacune des sorties du coupleur environ un quart de la puissance transmise, diminuée des pertes Le graphe de la figure 8, qui représente les atténuations des puissances lumineuses aux 4 sorties du coupleur par rapport à la puissance injectée dans le coupleur par l'un des deux guides d'entrée du diviseur 13, montre une remarquable égalité des puissances lumineuses distribuées sur les quatre sorties, dans tout le domaine de longueur d'ondes 1200-1640 nm, égalité significative de

l'achromaticité d'un tel coupleur.

il Des coupleurs à plus grand nombre de sorties peuvent être réalisés avantageusement en combinant le diviseur suivant l'invention au coupleur optique décrit dans la demande de brevet français N O 9106039 déposée le 17 mai 1991 par la demanderesse On a représenté aux figures 9 et 10 du dessin annexé des coupleurs 2 vers 8 et 2 vers 16, respectivement, obtenus par de telles combinaisons, comprenant chacun un diviseur de puissance par 2 13 ', 13 " suivant l'invention respectivement, et un coupleur 16 ',16 " du type décrit dans la demande de brevet précité, respectivement Comme on l'a vu plus haut, le demi-angle a

pour les diviseurs 13 ', 13 " est de l'ordre de 10.

Conformément aux enseignements de la demande de brevet précitée, les coupleurs 16 ', 16 " comprennent chacun une pluralité de guides d'onde sensiblement coplanaires raccordant chacun une entrée unique du coupleur à l'une de 2 N sorties ( 51 à 58 ou 516) de ce coupleur, ces guides d'onde étant constitués de parties de guide d'onde connectées de manière arborescente par N jonctions Jij en Y disposées sur chaque guide Au moins une première jonction (J 21 par exemple) d'axe non parallèle à celui du coupleur est connecté à deux autres jonctions J 31, J 32 par des parties de guide d'onde incurvées dépourvues de singularités, tout point d'inflexion éventuel sur un quelconque des guides d'onde, entre l'entrée et le nième étage de jonction, étant situé à l'une des N jonctions situées sur le guide Suivant un mode de réalisation préféré d'un tel coupleur, chaque jonction du coupleur, au- delà de l'entrée, définit un point d'inflexion sur l'un des guides d'onde passant par cette jonction Chaque jonction comprend des première et deuxième branches de courbures opposées tangentes à une troisième

branche en un point commun aux trois branches.

De tels coupleurs 13 ', 16 ' ou 13 ", 16 " peuvent être réalisés en optique intégrée et présentent diverses caractéristiques avantageuses, notamment un encombrement longitudinal réduit et des pertes optiques abaissées, comme on l'indique dans la demande de brevet précitée à laquelle

on pourra se référer pour plus de détails.

Plus généralement, on peut réaliser des coupleurs à M entrées (M > 2) et N sorties en utilisant plusieurs étages successifs de diviseurs suivant l'invention, opérant à des rapports de puissance éventuellement différents On a représenté à la figure 11 un coupleur 3 vers 3, à titre illustratif et non limitatif Le coupleur comprend trois entrées E 1, E 2, E 3, trois sorties 51, 52, 53 et trois diviseurs D 1, D 2, D 3 suivant l'invention, étagés dans cet ordre Les entrées d'un premier diviseur D 1 constituent les entrées El, E 2 * Les entrées d'un deuxième diviseur D 2 sont connectées respectivement à une sortie du diviseur D 1 et à l'entrée E 3, une sortie du diviseur D 2 constituant une sortie E 3 du coupleur L'autre sortie du diviseur D 2 est connectée à une entrée du diviseur D 3, l'autre entrée de ce diviseur étant connectée à la sortie du diviseur D 1 qui n'est pas raccordée à D 2 Les sorties du diviseur D 3 constituent les

sorties 51, 52 du coupleur 3 vers 3.

En choisissant pour les diviseurs D 1 et D 3 des demi-

angles a voisin de 1 , on obtient une division par 2 des puissances lumineuses entrantes (dans l'hypothèse o le substrat est du verre et o les guides d'onde résultent d'un dopage du verre avec des ions Tl+, par échange d'ions) On choisit pour D 2 un demi-angle a de 1,13 qui assure une division de la puissance lumineuse dans le rapport 0,33/0, 66 (voir figure 5) Avec des diviseurs D 1, D 2, D 3 ainsi choisis et agencés, on constate que la puissance lumineuse reçue par l'une quelconque des entrées E 1, E 2 et E 3 est également

répartie entre les trois sorties 51, 52, 53.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce mode de réalisation Par application des enseignements contenus dans la présente demande de brevet, l'homme de métier pourra aisément concevoir d'autres coupleurs 4 vers 4, 8 vers 8 et, plus généralement de M entrées vers N sorties, avec toutes sortes de rapports de division de puissance entre les sorties Comme on l'a vu plus haut, le diviseur et les coupleurs suivant l'invention peuvent être fabriqués par diffusion d'ions Tl+ dans un substrat en verre, ce qui rend cette fabrication particulièrement économique Cependant l'invention n'est pas limitée à l'utilisation de tels matériaux et d'autres substrats pourraient être envisagés, la silice éventuellement dopée par exemple Dans cette hypothèse la loi liant l'angle des guides d'onde du diviseur et le rapport des puissances lumineuses de sortie pour de faibles valeurs de cet angle pourrait s'écarter de celle représentée à la figure 5 ainsi que les bornes du domaine

utilisé L'énonciation de ces bornes dans les revendications

de la présente demande de brevet n'a donc été donnée que pour fixer les idées et doit par conséquent être interprétée largement Néanmoins, pour des guides d'onde dont les modes propres sont dimensionnellement proches de ceux évoqués plus haut, les valeurs indiquées doivent rester approximativement valables. Quand il est réalisé sur substrat en verre ou matériaux assimilables, le diviseur suivant l'invention présente divers avantages Il n'est tout d'abord pas sensible à la polarisation de la lumière utilisée Il comprend des guides présentant partout la même largeur et peut donc être réalisé avec des masques correspondants permettant d'éviter des difficultés de fabrication lors des étapes lithographiques de l'intégration des guides L'absence de guides de largeur ou diamètre différents diminue aussi les pertes optiques En outre, comme illustré par les graphes des figures 6 et 8, le diviseur suivant l'invention présente une très bonne achromaticité, notamment de 1260 à 1600 nm, la variation de puissance transmise restant inférieure à + 0,2 d B pour des rapports de puissance voisins de 50 % ce qui est particulièrement avantageux dans le domaine des télécommunications par fibres optiques car cela permet l'utilisation de sources lumineuses de longueurs d'ondes différentes Une caractéristique avantageuse essentielle de l'invention est la possibilité de fixer le rapport des puissances lumineuses transmises à toute valeur choisie pour prélever ainsi une fraction prédéterminée de la puissance lumineuse d'entrée En outre, associé aux coupleurs de la demande de brevet français précitée, le diviseur suivant l'invention permet, par exemple, de réaliser des coupleurs5 bien adaptés à la distribution de plusieurs chaines de télévision, vers un grand nombre de postes récepteurs

connectés à un réseau de distribution par fibres optiques.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Diviseur achromatique à deux entrées en optique intégrée, pour la transmission d'un signal optique admis par une entrée vers deux sorties avec un rapport prédéterminé des puissances des signaux apparaissant à ces deux sorties, caractérisé en ce qu'il comprend une jonction en X symétrique de deux guides d'onde rectilignes identiques monomodes à la longueur d'onde d'utilisation et définissant à leur intersection un demiangle (a) supérieur à une valeur d'angle fonction de la taille du mode propre des guides d'onde, l'angle étant choisi de manière à établir le rapport

de puissance prédéterminé.

2 Diviseur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur d'onde de coupure des guides d'onde est de 1,2 pm environ, en ce que le demi-angle (a) de ces guides d'onde est supérieur à 0,720 et en ce que les modes propres des guides d'onde sont compatibles avec ceux de

fibres optiques auxquelles le diviseur peut être connecté.

3 Diviseur conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 2, caractérisé en ce que deux zones

planes ( 9, 10) perpendiculaires à l'axe du diviseur délimitent partiellement l'intersection des guides d'onde, ces zones planes ( 9, 10) coupant les régions des deux

sommets de demi-angle (a) de l'intersection.

4 Diviseur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la largeur desdites zones ( 9, 10) est de 1 pm

environ, en projection dans le plan du diviseur.

Diviseur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des branches d'entrée des deux guides d'onde est décalée transversalement par rapport à la branche de sortie qui lui est parallèle, le décalage étant fonction

du rapport de puissance prédéterminé.

6 Diviseur conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les régions

d'angles au sommet (n-2 a) de l'intersection des guides d'onde sont tronquées par des zones planes ( 11, 12) parallèles à l'axe du diviseur et perpendiculaires au plan

des guides d'ondes.

7 Diviseur conforme à l'une des quelconques

revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que les guides

d'onde sont formés par échange d'ions dans un substrat en verre et présentent des formes sensiblement cylindriques. 8 Diviseur conforme à l'une quelconque des

revendications 1 à 4 et 6 et 7, caractérisé en ce que le

demi-angle (a) des guides d'onde du diviseur est de 1 environ et en ce que le rapport de puissance est alors de

0,5.

9 Diviseur conforme à l'une quelconque des

revendications précédentes, alimenté par des premier et

deuxième signaux sur ses première et deuxième entrées, respectivement, les puissances de ces signaux étant divisées, au niveau des sorties du diviseur, suivant deux

rapports de puissance inverses l'un de l'autre.

Coupleur de 2 vers N en optique intégrée, caractérisé en ce qu'il comprend un diviseur ( 13; 13 '; 13 ")

suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 9 et des

moyens additionnels de division ( 14, 15; 16 '; 16 ") connectés

sur au moins une des sorties du diviseur.

11 Coupleur conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'une jonction en Y ( 14, 15) est

connectée à chacune des sorties du diviseur ( 13).

12 Coupleur conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de guides d'onde sensiblement coplanaires raccordant chacune une entrée (J 21, J 22) de cette pluralité à une des sorties ( 51 à 58; S, à S,6) de la pluralité, les entrées (J 21, J 22) étant raccordées respectivement chacune à une sortie du diviseur ( 13 '; 13 "), lesdits guides d'onde de la pluralité étant constitués de parties de guide d'onde connectées de manière arborescente par des jonctions (Je,) en Y disposées sur chaque guide, au moins une jonction d'axe non parallèle à celui de la pluralité de guides d'onde étant connectée à deux autres jonctions par des parties de guides d'onde incurvées dépourvues de singularités, tout point d'inflexion éventuel de l'un quelconque des guides d'onde, jusqu'au dernier étage de jonctions, étant situé à l'une des

jonctions disposées sur le guide.

13 Coupleur de M vers N en optique intégrée, M étant supérieur à deux, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux étages successifs de diviseurs conformes à l'une

quelconque des revendications 1 à 9, les sorties des

diviseurs du dernier étage étant éventuellement connectées

à des moyens additionnels de division.

14 Coupleur conforme à la revendication 13, à trois entrées E 1, E 2, E 3 et trois sorties 51, 52, 53, caractérisé en ce qu'il comprend trois diviseurs D 1, D 2, D 3 étagés dans cet ordre, les entrées E 1, E 2, E 3 étant connectées aux deux entrées du diviseur D 1 et à une entrée du diviseur D 2 respectivement, les sorties 51, 52, 53 étant connectées à deux sorties du diviseur D 3 et à une sortie du diviseur D 2, respectivement, l'autre sortie du diviseur D 2 étant connectée à une entrée du diviseur D 3, l'autre entrée du diviseur D 2 étant connectée à une sortie du diviseur D 1, l'autre sortie du diviseur D 1 étant connectée à l'autre

entrée du diviseur D 3.

Coupleur conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que les rapports des puissances lumineuses de sortie des diviseurs D 1, D 2, D 3 sont respectivement 50/50,

33/66, 50/50.