FR2686754A1 - Matrice de commutation optique et reseau d'interconnexion notamment pour cette matrice. - Google Patents

Abstract

Une matrice de commutation optique comporte des guides d'interconnexion (G1-1,... G4-4) s'étendant dans une aire de croisement (R) en y formant des croisements pour interconnecter deux ensembles de commutation (CA, CB) extérieurs à cette aire. Selon la présente invention les deux ensembles de commutation (CA, CB) sont disposés d'un même côté de l'aire de croisement (R), les guides d'interconnexion (G1-1,... G4-4) présentant des formes en boucles couvertes pour interconnecter ces deux ensembles. Cette invention s'applique notamment dans les réseaux de télécommunications.

Description

Matrice de commutation optique et réseau d'interconnexion notamment pour cette matrice
La présente invention concerne une matrice de commutation optique.

Une telle matrice possède par exemple p entrées optiques et q sorties optiques, p et q étant deux nombres entiers qui sont typiquement mais non nécessairement égaux.

Plus généralement elle possède des bornes optiques constituant deux groupes dont l'un comporte p bornes dites ci-après bornes amont et l'autre comporte q bornes dites ciaprès bornes aval, chacune de ces bornes étant apte à jouer aussi bien, selon les cas, le rôle d'entrée optique ou celui de sortie optique. Sa fonction est de réaliser sur commande des connexions entre ces bornes amont et ces bornes aval.

Typiquement chaque borne amont peut être connectée à n'importe laquelle des bornes aval, le rôle des bornes aval étant symétrique de celui des bornes amont.

Une telle matrice est parfois appelée matrice optique spatiale totalement non-bloquante.

Sa commande est typiquement de nature électrique.

Dans la suite de la présente description on considérera souvent à titre d'exemple que les bornes amont sont des bornes d'entrée pouvant être plus simplement appelées ci-après des "entrées", et que les bornes aval sont des bornes de sortie ou plus simplement des "sorties". La matrice pourra être appelée simplement "matrice pxq".

De telles matrices peuvent trouver de nombreuses applications dans les sytèmes de commutation qui constituent aujourd'hui un domaine privilégié parmi les techniques de transmission de l'information. Une telle application peut être un répartiteur de voies optiques ou un brasseur.

L'utilisation d'une matrice de commutation optique dans un tel système apporte l'avantage important de préserver la qualité dite de "transparence". Cette qualité est celle qui permet de mélanger sans perte d'information des signaux ayant des débits et/ou des formats de codage (par exemple numérique et analogique) différents. Elle est particulièrement difficile à obtenir dans des systèmes purement électroniques. Elle permet aussi d'exploiter au mieux le multiplexage en longeur d'onde, donc d'obtenir non seulement une augmentation de la capacité, mais également dans certains cas une architecture de réseau plus fiable.

Une telle matrice trouve également application dans un commutateur dit ATM (modulation de transmission asynchrone).

De telles matrices sont connues et vont être maintenant décrites.

Dans la plupart des systèmes de commutation qui ont été proposés et qui utilisent des matrices optiques, le substrat de la matrice est un cristal LiNbO3. Ces matrices utilisent des commutateurs élémentaires 1x2 ou 2x2, qui sont intégrés en grand nombre (dans certains cas jusqu'à plusieurs centaines) sur un même substrat puis interconnectés optiquement. La façon dont les commutateurs sont reliés entre eux détermine l'architecture de la matrice. De très nombreuses combinaisons sont possibles qui ne seront pas détaillées ici.

Les plus grandes matrices réalisées jusqu'à présent sur substrat LiNbO3 ont une capacité de 16x16, c'est-à-dire qu'elles comportent 16 entrées optiques et 16 sorties optiques (ATT, Plessey). Ces matrices ont un certain nombre d'inconvénients. En particulier
- elles sont sensibles à la polarisation des ondes lumineuses qui les traversent (seul le mode TE est commuté)
- elles ont des tailles, c'est-à-dire des dimensions, très grandes (supérieures à 10 cm).

Pour remédier au problème de la dépendance à la polarisation de la lumière, on a trouvé un commutateur qui est appelé internationalement "DOS" d'après l'anglais "Digital Optical Switch" pour "commutateur optique numérique" et qui sera appelé ci-après "commutateur à commutation totale". Il est schématiquement représenté sur la figure 1. Il est du type 1x2 c'est-à-dire qu'il a une entrée 102 et deux sorties 104 et 106, cette entrée et ces sorties étant constituées par des guides de lumière. L'angle des deux sorties est typiquement voisin de quatre milliradians de sorte que la longueur du commutateur est grande, par exemple 5 mm.Du point de vue de son fonctionnement, ce commutateur a la particularité d'avoir une réponse dite numérique : A l'inverse d'autres commutateurs optiques, lorsque une tension appliquée entre ses électrodes 108 et 110 dans un sens convenable a atteint une valeur suffisante pour placer le commutateur dans l'un de ses deux états définis, c'est-à-dire pour que toute l'énergie d'une onde lumineuse recue sur l'entrée 102 soit dirigée vers l'une des sorties 104 et 106, l'état du commutateur reste inchangé lorsque la tension appliquée continue d'augmenter. Il y a donc un effet de seuil.C'est cette réponse très particulière qui permet à ce commutateur d'être indépendant de la polarisation: Lorsque des ondes ayant les deux polarisations de la lumière (TE et TM) sont modulées, pas nécessairement de la même façon, il suffit que la tension appliquée dépasse une certaine valeur pour que les ondes des deux polarisations soient dirigées vers la même sortie. La figure 1A représente ce même commutateur d'une manière simplifiée qui sera utilisée dans les figures suivantes.

Pour réaliser des matrices NxN à l'aide de commutateurs DOS, une première matrice connue utilise deux ensemble de commutation amont 202 et aval 204 constitués chacun par une structure arborescente elle-même constituée d'arbres. Chaque arbre comporte successivement une entrée telle que 206 constituée par une borne de la matrice, un commutateur primaire tel que 208 connecté à cette entrée, deux branches de sortie telles que 210 de ce commutateur primaire, un commutateur secondaire tel que 212 connecté à chacune de ces branches, et deux voies telles que 214 en sortie de chaque commutateur secondaire, et ainsi de suite.Sur la figure 2 qui illustre par exemple une matrice 4x4, on distingue trois parties : en entrée une structure arborescente permet de passer de quatre entrées à 16 voies, chaque entrée pouvant être aiguillée sur une des quatre voies en sorties de l'arbre dont elle est l'origine. Une structure symétrique existe pour la sortie. Entre les deux, un réseau d'interconnexion passif 216 raccorde les 16 voies de l'ensemble 202 aux 16 voies de l'ensemble 204. Les guides de raccordement qui le constituent étant tous formés dans une même surface dite ci-après "de connexion", ils forment nécessairement de nombreux croisements dits ci-après "d' interconnexion".

Cette première matrice connue est décrite dans le document "Tree structured polarization independant 4x4 switch matrix in LiNbO3" (P. Granestrand et al, Electronics
Letters, 15 th september 1988, vol 24, ne 19, fig.1)
Dans cette première matrice connue les croisements formés par le réseau d'interconnexion sont groupés dans une aire de croisement 216 spatialement séparée des ensembles de commutation. Il n'en est pas de même dans une deuxième matrice connue qui est représentée à la figure 3 et décrite dans le même document (figure 2).

Cette deuxième matrice connue a été conçue notamment dans le but de diminuer la taille imposée à la matrice par la présence de croisements d'interconnexion, c'est-à-dire par les croisements qui doivent être réalisés entre les guides de lumière qui constituent le réseau d'interconnexion, et surtout de diminuer le nombre de ces croisements. Ces croisements nécessitent de grandes longueurs de guides parce que d'une part les guides qui se croisent doivent former des angles suffisamment importants pour éviter des couplages parasites entre ces guides, d'autre part les courbures de ces guides doivent être limitées pour éviter des pertes de lumière.

Dans ce but le nombre des croisements d'interconnexion est rendu plus petit dans un réseau d'interconnexion 316 de cette deuxième matrice connue que dans la première grâce au fait que certains des croisements d'interconnexion sont formés dans les ensembles de commutation 302 et 304.

Ces deux matrices connues présentent cependant en commun les inconvénients suivants.

- Leur taille est grande (environ 4cm pour la matrice 4x4)
- La tension de commande est importante (environ 50V).

D'autres inconvénients sont communs à tous les dispositifs réalisés sur substrats LiNbO3:
- Il y a des pertes optiques à chaque fois que deux guides de raccordement se croisent avec un angle de quelques degrés. Le nombre de croisements devient très important lorsque la capacité de la matrice augmente. Etant donné que pour assurer le confinement latéral de la lumière le rayon de courbure des guides doit excéder une valeur minimale (2 à 5 cm), l'angle d'intersection, et donc les pertes ne peuvent être diminuées qu'en augmentant la taille de la matrice.

- La stabilité à long terme de LiNb03 pose des problèmes.

Pour pouvoir diminuer la tension de commande, résoudre le problème de la stabilité à long terme, et bénéficier de la possibilité d'intégration monolithique, il a été envisagé de remplacer les substrats LiNb03 par des substrats semi-conducteurs constitués de matériaux du type 111-V.

Les semi-conducteurs présentent une richesse (effets physiques, composants) beaucoup plus grande que LiNbO3. Il y a donc de multiples façons de réaliser ainsi une matrice. En particulier, il est connu qu'on peut utiliser comme commutateur élémentaire un commutateur à commutation totale sans amplification équivalent aux commutateurs DOS précédemment décrits.

On peut aussi réaliser un commutateur 1x2 sous la forme d'une jonction Y dans laquelle les deux bras de sortie ont un amplificateur optique intégré. Une troisième matrice connue d'ordre 2x2 utilisant une telle disposition à été décrite dans un document ERICSSON: "Monolithically integrated 2x2 In GaAsP/InP laser amplifier gate switch arrays" (M.Janson et al; ECOC'91, Postdeadline Paper).

Grâce aux amplificateurs de cette troisième matrice connue ses pertes de lumière peuvent être compensées.

Cependant il est technologiquement difficile de réaliser des amplificateurs intégrés insensibles à la polarisation. Par conséquent le fonctionnement de cette troisième matrice peut rester sensible à la polarisation de la lumière à commuter.

De plus, dans le cas d'une matrice de grande capacité (16x16 par exemple), le nombre d'amplificateurs devient grand et des problèmes de bruit se posent. Certaines analyses laissent apparaître qu'une matrice de commutation optique passive (c'est-à-dire avec des pertes) associée à un seul étage d'amplificateur (fibre dopé Er par exemple), doit avoir de meilleures caractéristiques en bruit qu'une matrice faite uniquement à base d'amplificateurs optiques.

Par ailleurs, pour gagner en encombrement, l'utilisation de miroirs intégrés aux guides à été proposée par le document ERICSSON ci-dessus et par des documents
Soref et Gustavsson: "Active Semiconductor Optical Switches With Blue-shifted
Channel Waveguides" (Richard A. Soref,Fiber and integrated optics, vol.9, p. 313-321) et "Switch matrix with semiconductor laser amplifier gate switches : A performance analysis" (M. Gustavsson and L. Thylen, Topical meeting on photonic switching, Salt Lake City, 1-3 March 1989, paper FE5).

Les miroirs constituent en effet un moyen simple pour diminuer considérablement les dimensions du réseau d'interconnexion, parce que, grâce à leur utilisation, ces dimensions ne dépendent plus du rayon de courbure minimal des guides. Dans ces documents, les miroirs sont utilisés avec des amplificateurs optiques. Pour l'ensemble des matrices décrites dans le document Soref, le nombre de miroirs par trajet optique est grand. Les pertes provoquées par ces miroirs sont telles qu'elles doivent être compensées par un gain important qui est apporté par des amplificateurs optiques. Or, même s'il est vrai que l'amplification est capable de restaurer le niveau de signal, on sait qu'un fort gain dégrade les autres performances, en particulier le rapport signal sur bruit. Il est donc important de pouvoir minimiser les pertes et le gain nécessaire à une matrice optique.Un autre très grand inconvénient des matrices décrites dans le document Soref est que le nombre de miroirs croit de façon quadratique avec le nombre des bornes de la matrice. Cela rend la fabrication de matrices de capacité 16x16 difficile.

Par ailleurs toutes les matrices sur substrats semiconducteurs mentionnées ci-dessus sont sensibles à la polarisation de la lumière. C'est bien évidemment un inconvénient majeur.

La présente invention vise notamment à obtenir, lors de la réalisation d'une matrice de commutation optique, les avantages suivants - que cette matrice présente une capacité accrue en nombre de bornes et/ou une taille, notamment en longueur, réduite, - que sa réalisation soit simple, - qu'il en soit de même de la réalisation des connexions électriques assurant sa commande, et de celle des connexions optiques par lesquelles elle peut être insérée dans un réseau de télécommunications, - qu'elle présente une transparence lui permettant de transmettre de la même manière et entre les mêmes bornes des ondes lumineuses présentant des états de polarisation, des fréquences et des types de modulation différents, - qu'elle évite des pertes d'énergie et/ou assure une amplification des ondes lumineuses qu'elle transmet, - qu'elle limite la diminution du rapport signal sur bruit des signaux qu'elle transmet.

Dans ce but elle a notamment pour objet une matrice de commutation optique comportant des guides d'interconnexion s'étendant dans une aire de croisement en y formant des croisements pour interconnecter deux ensembles de commutation extérieurs à cette aire, cette matrice étant caractérisée par le fait que les deux dits ensembles de commutation sont disposés d'un même côté de ladite aire de croisement, lesdits guides d'interconnexion présentant des formes en boucles ouvertes pour interconnecter ces deux ensembles.

Un avantage de cette disposition apparaît lorsqu'on considère le fait connu que les ensembles de commutation utilisables avec avantage dans de telles matrices s'étendent, à partir des bords des aires de croisement auxquels ils se raccordent, sur des longueurs supérieures à leurs largeurs mesurées parallèlement à ces bords. Cette disposition selon la présente invention évite que les longueurs, souvent importantes, de ces deux ensembles s'ajoutent l'une à l'autre et contribuent ainsi plus que nécessaire, comme dans les matrices connues, à la longueur totale de la matrice. I1 est clair que cette longueur totale comporte au moins, en plus de l'encombrement longitudinal global des ensembles de commutation, une dimension longitudinale de l'aire de croisement. Mais cette dimension longitudinale peut être limitée par des moyens connus, tels que l'emploi de miroirs, de sorte que la diminution de cet encombrement longitudinal global des ensembles de commutation peut procurer une diminution significative de la longueur totale de la matrice.

La présente invention apporte d'autres avantages et prévoit d'autres dispositions qui apparaitront ci-après.

Elle a par ailleurs pour objet un réseau d'interconnexion utilisable notamment mais non exclusivement dans une telle matrice.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par un même signe de référence. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques.

Les figures 1 et 1A représentent un commutateur connu et ont été décrites ci-dessus.

Les figures 2 et 3 représentent partiellement deux matrices de commutation connues et ont été décrites cidessus.

La figure 4 représente une vue partielle de principe d'une première matrice selon la présente invention.

La figure 5 représente une vue partielle de principe d'une deuxième matrice selon la présente invention.

La figure 6 représente une vue des diverses aires de la surface de connexion de la matrice de la figure 5.

La figure 7 représente une vue complétée de la matrice de la figure 5.

La figure 8 représente un détail VIII de la figure 5, pour monter la réalisation d'un coude de guide d'interconnexion.

En se référant aux figures 5 à 8, on va d'abord décrire de manière générale divers éléments et dispositions qui sont communs, quant à leurs fonctions indiquées ciaprès, aux dites matrices selon la présente invention et à certaines au moins des matrices connues précédemment mentionnée. De tels éléments communs avec la troisième de ces matrices connues sont les suivants
- Un substrat de matrice U (voir fig.7). Ce substrat présente une surface de connexion S incluant trois aires mutuellement séparées (voir figures 5 et 6). Ces aires sont deux aires de commutation "amont" CA et "aval" CB et une aire de croisement R. Cette dernière a des côtés constituant deux frontières FA, FB avec ces deux aires de commutation, respectivement. Cette surface de connexion contient notamment une direction longitudinale L et une direction transversale T.

- Des bornes optiques pour connecter la matrice à des organes optiques extérieurs correspondants. Ces organes sont typiquement des fibres optiques Fla1... FA4, FB1...FB4, (voir fig.7). Ces bornes incluent un nombre p de bornes "amont"
A1...A4, (fig.5), et un nombre q de bornes "aval" B1...B4.

- Deux ensembles de commutation amont et aval désignés par les mêmes lettres de référence CA et CB que les aires de commutation qu'ils occupent respectivement. Chacun de ces deux ensembles, par exemple l'ensemble amont CA (ou l'ensemble aval CB) relie chaque borne amont (ou aval) à des passages amont Plus, P1-2,...P4-4 (ou aval Ql-l, Q1-2,...Q4- 4) en nombre q (ou p) guidant des ondes lumineuses à la traversée de la frontière de l'aire de commutation amont (ou aval) avec l'aire de croisement R. Ces passages amont (ou aval) correspondent à cette borne amont (ou aval) et constituent un groupe de passages amont (ou aval). Le nombre total des passages amont est égal à celui des passages aval et à une capacité de matrice constituée par le produit pxq des nombres p et q des bornes amont et aval.Chaque ensemble de commutation amont CA (ou aval CB) permet de connecter sur commande chaque borne amont telle que Al (ou aval) à chacun des passages amont (ou aval) correspondant à cette borne amont (ou aval).

- Enfin un réseau d'interconnexion formé dans l'aire de croisement et désigné par la même lettre de référence R. Ce réseau est constitué par des guides d'interconnexion Gl-l, G1-2,...G4-4 en nombre égal à la capacité de la matrice.

Chacun de ces guides tels que G1-l comporte et raccorde mutuellement un passage amont tel que Pl-l et un passage aval tel que Ql-l. Chaque groupe de passages amont tel que le groupe Pl-l,...Pl-4 (ou aval) est raccordé par un nombre q (ou p) de guides d'interconnexion tels que Gl-l,...Gl-4 à un passage aval Q1-l,...Q4-1 de chacun des groupes de passage aval (ou amont). Grâce à cela chaque borne amont peut être connectée sur commande à chaque borne aval.

Typiquement ce réseau est passif en ce sens qu'il ne comporte ni amplificateur ni commutateur.

Les guides d'interconnexion se croisent mutuellement en formant deux à deux des croisements d'interconnexion CR.

Chaque guide d'interconnexion tel que G1-l comporte un premier, un deuxième et un troisième tronçons H1, H2 et
H3 se succèdant selon la longueur de ce guide à partir du passage amont tel que P1-l de ce guide. Ces tronçons sont mutuellement raccordés optiquement par deux coudes successifs K1 et K2 pour que les premier et troisième tronçons Hl et H3 soient sensiblement parallèles à la direction longitudinale L de la surface de connexion, le deuxième tronçon d'interconnexion H2 étant sensiblement parallèle à la direction transversale T de cette surface.

Chaque croisement d'interconnexion tel que CR est donc formé par deux tronçons de guides d'interconnexion tels que G1-2 et G2-1 respectivement parallèles aux deux directions longitudinale et transversale.

Selon la présente invention les premier et troisième tronçons de chaque guide d'interconnexion sont situés d'un même côté du deuxième tronçon, ce côté étant considéré pour les besoins de la présente description comme un côté arrière. Les deux ensembles de commutation amont et aval s'étendent donc à partir d'un même côté arrière de l'aire de croisement.

Cette disposition est contraire à celle de la troisième matrice connue précédement mentionnée dans laquelle les premier et troisième tronçons s'étendaient de deux côtés opposés de la ligne droite du deuxième tronçon.

Selon une dite disposition commune avec ladite première matrice connue chaque ensemble de commutation, par exemple l'ensemble aval CB, présente la forme d'une structure aborescente constituée par une juxtaposition transversale d'arbres de commutation 2. Chacun de ces arbres comporte lui-même une succession longitudinale d'étages de commutation 4, 6 formés chacun par au moins un commutateur 8, 10, 12. Ces étages sont raccordés en série et se succèdent à partir d'une borne optique B1 jusqu'aux passages amont ou aval Q1-l,...Q1-4 correspondant à cette borne.

Chaque ensemble de commutation amont CA ou aval CB présente une largeur LG mesurée selon la direction transversale T et une longueur LN mesurée selon la direction longitudinale L. Les commutateurs 8, 10 et 12 sont à commutation totale de sorte que, conformément à la figure 6, cette longueur est supérieure à cette largeur. Selon la présente invention ces deux ensembles sont juxtaposés selon la direction transversale T.

Les commutateurs à commutation totale tels que 8, 10 et 12 provoquent de faibles pertes de lumière et ne comportent pas d'amplificateurs pour compenser ces pertes.

C'est notamment pourquoi de tels amplificateurs peuvent avantageusement être prévus par ailleurs. Plus particulièrement selon une disposition préférée de mise en oeuvre de la présente invention, le substrat de matrice U comporte des amplificateurs optiques AP associés aux bornes amont A1...A4 et/ou aval B1...B4 pour amplifier la lumière passant par ces bornes, respectivement. La surface de connexion S comporte alors une aire d'amplification D contenant ces amplificateurs et s'étendant entre un bord arrière SR de cette surface et l'ensemble de deux aires de commutation amont CA et aval CB.

Notamment pour permettre la réalisation de tels amplificateurs intégrés, le substrat de matrice U est constitué d'un matériau semi-conducteur. Ce matériau est du type III-V, par exemple à base de phosphure d'indium ou d'arseniure de gallium.

Les commutateurs à commutation totale 8, 10, 12 réalisés dans ce matériau répondent à la description donnée précédemment des commutateurs DOS connus.

Selon une disposition commune avec ladite première matrice connue, les commutateurs optiques 8,10 et 12 sont munis d'électrodes de commande 108, 110, fig.1 formées sur la surface de connexion S, (voir fig.7) et connectées électriquement par des pistes conductrices TC à des plages métallisées PC également formées sur cette surface pour constituer des bornes de commande de la matrice. Selon la présente invention ces plages métallisées PC sont formées au voisinage de bords latéraux SA, SB et/ou avant SV de la surface de connexion.

Selon une disposition commune avec ladite troisième matrice connue chaque coude tel que K1 couplant deux tronçons H1 et H2 d'un guide d'interconnexion tel que Gl-1 comporte une surface réflectrice M formée dans le substrat de matrice U et sensiblement perpendiculaire à la surface de connexion. Une telle surface réflectrice est généralement appelée miroir. Un procédé de réalisation d'un tel miroir est décrit dans un document Niggebrügge : "Self aligned low loss totally reflecting waveguide mirrors in InGaAsP/Inp" (V. Niggebrügge et al., Proceedings of the 4th European conf. on integrated optics, ECO 87, Ed. C. Williamson and J.

Lamb).

On va maintenant décrire d'une manière plus spécifique chacune des deux matrices données en exemples de la présente invention.

La première d'entre elles est une matrice 2x3 représentée à la figure 4. Elle comporte deux ensembles de commutation amont et aval désignés par les mêmes lettres de référence que les aires de commutation correspondantes CX et
CY. Son réseau d'interconnexion est désigné par la même lettre de référence W que son aire de croisement. Chaque arbre de l'ensemble de commutation amont CX comporte un seul étage de commutation avec un seul commutateur tel que 14.

Chaque arbre de l'ensemble de commutation aval CY comporte deux étages. Un premier étage comporte un seul commutateur tel que 16. Un deuxième étage comporte sur une branche un commutateur tel que 18. Sur son autre branche il comporte un atténuateur optique tel que 20 introduisant des pertes équivalentes à celles du commutateur 18 pour égaliser les niveaux des signaux optiques sur les divers passages optiques qui relient cet ensemble au réseau d'interconnexion
W. De tels atténuateurs sont utiles quand l'un des nombres p et q différe d'une puissance du nombre deux.

La deuxième matrice selon la présente invention est une matrice 4x4 couplée à quatre fibres optiques amont FA1 à
FA4 et à quatre fibres aval FB1 à FB4. Par ailleurs sa description a déjà été faite dans le cadre de la description générale de la présente invention.

Ces deux matrices présentent les caractéristiques suivantes: - Utilisation de commutateurs DOS comme commutateurs élémentaires.

- Structure arborescente des ensembles de commutation.

- Utilisation de miroirs pour former les coudes des guides d'interconnexion.

- Un nombre de miroirs par trajet optique égal à deux quelle que soit la capacité de la matrice.

- Tous les croisements des guides d'interconnexion se font à angle droit.

- Toutes les bornes se trouvent sur la même face du substrat et sur un même côté de la surface de connexion.

Les avantages sont notamment les suivants: - Fonctionnement indépendant de la polarisation de la lumière à transmettre.

- Encombrement beaucoup plus réduit que celui d'une matrice n'utilisant pas de miroirs.

- Pertes optiques beaucoup plus faibles que celles de la matrice sans miroirs.

- Facilité de raccordement à des fibres optiques du fait que toutes les fibres se raccordent sur une même face du substrat.

- Possibilité d'obtenir des capacités élevées avec compensation des pertes optiques avec un seul étage ou avec deux étages d'amplificateurs optiques en entrée et/ou en sortie.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1/ Matrice de commutation optique comportant des guides d'interconnexion s'étendant dans une aire de croisement en y formant des croisements pour interconnecter deux ensembles de commutation extérieurs à cette aire, caractérisée par le fait que les deux dits ensembles de commutation (CA, CB) sont disposés d'un même côté de ladite aire de croisement (R), lesdits guides d'interconnexion (G1- 1,...G4-4) présentant des formes en boucles ouvertes pour interconnecter ces deux ensembles.

2/ Matrice selon la revendication 1, cette matrice comportant: - un substrat de matrice (U, fig.7) présentant une surface de connexion (S) incluant trois aires mutuellement séparées constituant deux aires de commutation "amont" (CA, fig.5) et "aval" (CB) et une aire de croisement (R), ladite aire de croisement ayant des côtés constituant deux frontières (FA,

FB) avec les deux dites aires de commutation, respectivement, ladite surface de connexion contenant une direction longitudinale (L) et une direction transversale (T), - des bornes optiques pour connecter ladite matrice de commutation à des organes optiques extérieurs correspondants (FA1...FA4, FB1...FB4, fig.7), ces bornes incluant un nombre p de bornes "amont" (A1...A4, fig.5), et un nombre q de bornes "aval" (B1...B4), - deux ensembles de commutation constituant un ensemble de commutation amont (CA) formé dans ladite aire de commutation amont (CA) et un ensemble de commutation aval (CB) formé dans ladite aire de commutation aval (CB), chaque dit ensemble de commutation amont ou aval reliant chaque dite borne amont ou aval à des passages amont ( Pl-l, P1-2,...P44) ou aval (Qi-i, Q1-2,...Q4-4) en nombre q ou p guidant des ondes lumineuses à la traversée de ladite frontière (FA, FB) de ladite aire de commutation amont ou aval avec ladite aire de croisement, ces passages amont ou aval correspondant à cette borne amont ou aval et constituant un groupe de passages amont ou aval, de sorte que le nombre desdits passages amont ou aval correspondant à toutes lesdites bornes amont ou aval est égal à une capacité de matrice constituée par le produit pxq des nombres p et q desdites bornes amont et aval, chaque dit ensemble de commutation amont (CA) ou aval (CB) permettant de connecter sur commande chacune (A1) de ces bornes amont ou aval à chacun desdits passages ( Pl-l...Pl-4) amont ou aval correspondant à cette borne amont ou aval, respectivement, - et un réseau d'interconnexion (R) formé dans ladite aire de croisement (R) et constitué par des guides d'interconnexion (Gl-l, G1-2,...G4-4) en nombre égal à ladite capacité de matrice, chaque dit guide d'interconnexion (Gl-l) comportant et raccordant mutuellement un dit passage amont (Pi-i) et un dit passage aval (Ql-1), chaque dit groupe de passages amont (P1- 1,...P1-4) ou aval étant raccordé par un nombre q ou p de dits guides d'interconnexion ( G1-1,...G1-4) (Gi-i,...Gi-4) à un dit passage aval (Q1-l,...Q4-1) de chacun desdits groupes de passage aval ou amont, respectivement, grâce à quoi chaque dite borne amont peut être connectée sur commande à chaque dite borne aval, lesdits guides d'interconnexion se croisant mutuellement en formant deux à deux des croisements d'interconnexion (CR), chaque dit guide d'interconnexion (G1-1) comportant un premier (H1), un deuxième (H2) et un troisième (H3) tronçons se succèdant selon la longueur de ce guide à partir dudit passage amont (P1-l) de ce guide, lesdits tronçons étant mutuellement raccordés optiquement par deux coudes successifs (K1, K2) de ce guide pour que lesdits premier et troisième tronçons (H1, H3) soient sensiblement parallèles à ladite direction longitudinale (L), ledit deuxième tronçon d'interconnexion (H2) étant sensiblement parallèle à ladite direction transversale (T), de manière que chaque dit croisement d'interconnexion (CR) soit formé par deux tronçons de guides d'interconnexion (G1- 2, G2-1) respectivement parallèles aux deux dites directions longitudinale et transversale, ladite matrice de connexion optique étant caractérisée par le fait que lesdits premier et troisième tronçons (H1, H3) de chaque dit guide d'interconnexion (G1-1) sont situés d'un même côté dudit deuxième tronçon (H2), ce côté étant un côté arrière, les deux dits ensembles de commutation amont et aval (CA, CB) s'étendant à partir d'un même côté arrière de ladite aire de croisement (R).

3/ Matrice selon la revendication 2, dans lequel chaque dit ensemble de commutation amont (CA) ou aval (CB) présente la forme d'une structure arborescente constituée par une juxtaposition transversale d'arbres de commutation (2) comportant chacun une succession longitudinale d'étages de commutation (4, 6) comportant chacun au moins un commutateur (8, 10, 12), ces étages étant raccordés en série et se succèdant à partir d'une dite borne amont ou aval (B1) jusqu'aux dits passages amont ou aval (Q1-l,...Q1-4) correspondant à ladite borne amont ou aval, chaque dit ensemble de commutation amont ou aval (CB, fig.6) présentant une largeur (LG) mesurée selon ladite direction transversale (T) et une longueur (LN) mesurée selon ladite direction longitudinale (L), lesdits commutateurs (8, 10, 12) étant à commutation totale de sorte que cette longueur est supérieure à cette largeur, les deux dits ensembles de commutation (CA, CB) étant juxtaposés selon ladite direction transversale (T).

4/ Matrice selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ledit coude (K1) couplant deux dits tronçons (H1,

H2) d'un dit guide d'interconnexion (G1-l) comporte une surface réflectrice (M) formée dans ledit substrat de matrice (U) et sensiblement perpendiculaire à ladite surface de connexion (S).

5/ Matrice selon la revendication 3, dans lequel lesdits ensembles de commutation (CA, CB) comportent des commutateurs optiques (8, 10, 12) munis d'électrodes de commande (108, 110, fig.1) formées sur ladite surface de connexion (S, fig.8) et connectées électriquement par des pistes conductrices (TC) à des plages métallisées (PC) également formées sur ladite surface de connexion pour constituer des bornes de commande de ladite matrice, ladite matrice étant caractérisée par le fait que lesdites plages métallisées (PC) sont formées au voisinage de bords latéraux (SA, SB) et/ou avant (SV) de ladite surface de connexion (S).

6/ Matrice selon la revendication 3, caractérisée par le fait que ledit substrat de matrice (U) comporte des amplificateurs optiques (AP) associés aux dites bornes amont (A1...A4) et/ou aval (B1...B4) pour amplifier la lumière passant par ces bornes, respectivement, ladite surface de connexion (S) comportant une aire d'amplification (D) contenant ces amplificateurs et s'étendant entre un bord arrière (SR) de cette surface et l'ensemble de deux dites aires de commutation amont (CA) et aval (CB), ledit réseau d'interconnexion (R) étant passif.

7/ Matrice selon la revendication 2, dans laquelle ledit substrat de matrice (U) est constitué d'un matériau semiconducteur.

8/ Réseau d'interconnexion optique comportant: - un substrat (U) présentant une surface de connexion (S)contenant deux directions longitudinale et transversale (L, T), - des passages optiques localisés dans ladite surface de connexion pour guider des ondes lumineuses à la traversée d'une frontière (FA, FB) située dans cette surface, lesdits passages optiques constituant d'une part des passages amont (Pl-l,...P4-4), d'autre part, des passages aval ( Ql-l,..Q4- 4) devant être raccordés auxdits passages amont, - et des guides d'interconnexion ( G1-1,...G4-4) (G1-1,...64-4) constitués par des guides de lumière raccordant chacun un dit passage amont à un dit passage aval, lesdits guides d'interconnexion s'étendant dans ladite surface de connexion en formant deux à deux des croisements d'interconnexion (CR), chaque dit guide d'interconnexion (G1-1) comportant un premier (H1), un deuxième (H2) et un troisième (H3) tronçons se succèdant selon la longueur de ce guide à partir dudit passage amont (Pi-i) de ce guide, lesdits tronçons étant mutuellement raccordés optiquement par deux coudes successifs (ksi, K2) de ce guide pour que lesdits premier et troisième tronçons (H1,

H3) soient sensiblement parallèles à ladite direction longitudinale (L), ledit deuxième tronçon d'interconnexion (H2) étant sensiblement parallèle à ladite direction transversale (T), de manière que chaque dit croisement d'interconnexion (CR) soit formé par deux tronçons de guides d'interconnexion (G1-2, G2-1) respectivement parallèles aux deux dites directions longitudinale et transversale, ledit réseau étant caractérisé par le fait que lesdits premier et troisième tronçons (H1, H3) de chaque dit guide d'interconnexion (Gl-l) sont situés d'un même côté dudit deuxième tronçon (H2).