FR2760543A1 - Dispositif de commutation-modulation de lumiere - Google Patents

Abstract

Dispositif de commutation-modulation de lumière.Ce dispositif comprend au moins un élément (2) fait d'un matériau optique non-linéaire, non- centrosymétrique, photoisomérisable et des moyens (12, 16) de création d'un champ électrostatique dans l'élément pour modifier la direction de propagation et/ ou l'intensité d'un faisceau lumineux (4) atteignant l'élément, lorsque le champ est créé et qu'un autre faisceau lumineux (22) apte à modifier l'indice de réfraction du matériau est envoyé dans l'élément. Application aux télécommunications optiques.

Description

DISPOSITIF DE COMMUTATION-MODULATION DE LUMIÈRE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un dispositif de commutation-modulation de lumière.

I1 s'agit donc d'un dispositif destiné à changer la direction d'un faisceau lumineux et/ou à moduler l'intensité de ce faisceau lumineux.

Ces fonctions optiques de commutation et de modulation trouvent de nombreuses applications dans les micro-systèmes optiques.

La présente invention s'applique en particulier aux télécommunications optiques, à l'électronique rapide et aux ordinateurs.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Pour changer la direction de propagation d'un faisceau lumineux en particulier dans un guide de lumière, il est connu d'utiliser des prismes à haut indice de réfraction ou des réseaux de diffraction.

Le principal inconvénient de ces prismes et de ces réseaux de diffraction réside dans leur caractère statique.

Pour changer la direction de propagation d'un faisceau lumineux il est également connu d'utiliser des coupleurs directifs tels que décrit dans la référence A mentionnée à la fin de la présente description, dans lesquels on procède par variation des indices respectifs de deux guides en présence l'un de l'autre, produisant un couplage variable par effet tunnel.

Ces coupleurs directifs peuvent être commandés par un champ électrique ou par un champ électromagnétique.

Cependant, les puissances de commande requises sont très élevées à cause de la valeur relativement faible de l'indice non-linéaire n2 des matériaux connus.

EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.

L'invention ne nécessite que de faibles puissances lumineuses de commande, de l'ordre de 1mW, tout en ayant une grande rapidité de réponse et en étant peu coûteuse à mettre en oeuvre.

De façon précise, la présente invention pour objet un dispositif de commutation-modulation de lumière, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un élément fait d'un matériau optique non
linéaire, non-centrosymétrique, photoisomérisable, et - des moyens de création d'un champ électrostatique
dans l'élément, de manière à pouvoir modifier au moins l'un des deux paramètres constitués par la direction de propagation et l'intensité d'un premier faisceau lumineux qui atteint l'élément et auquel celui-ci est transparent, lorsque le champ électrostatique est créé et qu'un deuxième faisceau lumineux, qui est apte à être absorbé par le matériau et à modifier l'indice de réfraction de ce matériau, est envoyé dans l'élément.

Sous l'faction du deuxième faisceau lumineux, qui constitue un faisceau de commande, les molécules du matériau de l'élément changent progressivement de conformation isomérique et d'orientation spatiale, ce qui se traduit par une modification d'indice de réfraction suffisante pour changer les conditions de propagation du premier faisceau lumineux.

La présente invention résulte de la mise en oeuvre, par ses auteurs, d'un phénomène qui est surprenant pour l'homme du métier : sous l'effet conjugué du faisceau de commande et du champ électrostatique, qui constitue un champ de polarisation, on s'attend en effet à obtenir une augmentation de l'ordre polaire dans le matériau comme c'est le cas les articles de J. Delaire et collaborateurs (référence B mentionnée à la fin de la présente description) et M. Dumont et collaborateurs
(référence C mentionnée à la fin de la présente description) ; mais les auteurs de la présente invention ont au contraire constaté, de façon surprenante, la diminution de cet ordre polaire.

Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de 1 invention, les moyens de création du champ électrostatique comprennent deux électrodes placées de part et d'autre de l'élément.

De préférence, au moins l'une des électrodes est au moins partiellement transparente au deuxième faisceau.

Le dispositif objet de l'invention peut comprendre en outre au moins deux couches de confinement ("cladding layers" ) qui sont aptes à confiner le premier faisceau dans l'élément et qui sont prévues sur au moins deux côtés opposés de cet élément.

Dans ce cas, selon un premier mode de réalisation particulier, l'élément forme une couche de part et d'autre de laquelle se trouvent les deux couches de confinement.

Dans ce cas également, selon un deuxième mode de réalisation particulier, l'élément forme un ruban de chaque côté duquel se trouve l'une desdites couches de confinement.

Le dispositif objet de l'invention peut constituer une jonction X comprenant deux branches qui comportent chacune une partie centrale prolongée, d'un côté, par un guide de lumière d'entrée et, de l'autre côté, par un guide de lumière de sortie, chaque partie centrale comprenant un élément fait dudit matériau, de sorte que, lorsque le premier faisceau est amené au dispositif par l'un des guides d'entrée, il est susceptible de sortir de ce dispositif par l'un ou l'autre des guides de sortie selon que le deuxième faisceau est ou n'est pas envoyé dans les éléments.

Au lieu de cela, le dispositif objet de l'invention peut constituer une jonction Y comprenant un guide de lumière d'entrée, deux guides de lumière de sortie et une partie centrale comprenant ledit élément et raccordée, d'un côté, au guide d'entrée et, de l'autre côté, aux guides de sortie, de sorte que, lorsque le premier faisceau est amené au dispositif par le guide d'entrée, il est susceptible de sortir de ce dispositif par l'un ou l'autre des guides de sortie selon que le deuxième faisceau est ou n'est pas envoyé dans l'élément.

Dans le cas où l'on utilise les deux électrodes dont il a été question plus haut, le dispositif peut constituer un résonateur de Fabry-Pérot dans lequel est placé l'élément, les deux électrodes étant en outre transparentes au premier faisceau et placées de part et d'autre du résonateur ou délimitant celui-ci.

Selon une autre réalisation particulière, le dispositif objet de l'invention comprend en outre un interféromètre de Mach-Zehnder dans une branche duquel est placé l'élément.

Le dispositif objet de l'invention peut comprendre en outre des moyens de génération du deuxième faisceau parallèlement au champ électrostatique ou obliquement par rapport à celui-ci.

Le matériau utilisé dans l'invention peut être choisi parmi les polymères électro-optiques comportant des chromophores photoisomérisables.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale
schématique et partielle d'un mode de réalisation
particulier du dispositif objet de l'invention,
dans lequel l'élément a la forme d'une couche,
la figure 2 est une vue en coupe transversale
schématique du mode de réalisation représenté sur
la figure 1,
la figure 3 est une vue en coupe transversale
schématique d'un autre mode de réalisation
particulier du dispositif objet de l'invention,
dans lequel l'élément a la forme d'un ruban,
la figure 4 représente les variations, en
fonction du temps, de l'intensité du second
harmonique engendré au moyen d'un polymère
électro-optique,
la figure 5 est une vue de dessus schématique et
partielle d'un dispositif conforme à l'invention
formant un coupleur directif,
la figure 6 est une vue de dessus schématique et
partielle d'un autre dispositif conforme à
l'invention formant un modulateur électro-optique
digital,
la figure 7 est une vue schématique d'un autre
dispositif conforme à l'invention, comprenant un
résonateur de Fabry-Pérot, et
la figure 8 est une vue de dessus schématique
d'un autre dispositif conforme à l'invention,
comprenant un interféromètre de Mach-Zehnder.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement et partiellement représenté en coupe longitudinale sur la figure 1, comprend un élément 2 fait d'un matériau optique non-linéaire, noncentrosymétrique, photoisomérisable comme, par exemple, un polymère électro-optique comportant des chromophores photoisomérisables.

Ce matériau comprend des molécules qui ont un moment dipolaire permanent important et qui subissent un changement de conformation lorsque ce matériau est illuminé.

A titre d'exemple, on utilise le polymère greffé généralement dénommé PMMA-DR1, constitué du polyméthylméthacrylate (PMMA) sur lequel on a accroché les molécules photoisomérisables connues sous l'appellation Disperse Red #1 (DR1).

L'élément 2 est destiné à guider un premier faisceau lumineux 4 qui est émis par une source 6.

Pour ce faire, cet élément 2 est compris entre deux couches de confinement 8 et 10 qui ont un indice de réfraction inférieur à l'indice de réfraction du matériau constitutif de l'élément 2.

Avec le PMMA-DR1, les couches 8 et 10 peuvent être en silice.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la couche de confinement inférieure, qui a la référence 8, repose elle-même sur un substrat conducteur 12 par exemple en silicium formant électrode.

On précise que le matériau constitutif de l'élément 2 est transparent au faisceau lumineux 4, la source 6 étant choisie pour émettre dans la bande de transparence de ce matériau.

Le dispositif de la figure 1 comprend une autre électrode 16 en plus de l'électrode 12 formée par le substrat.

On voit sur la figure 1 que l'électrode 12, qui est confondue avec le substrat, constitue une électrode inférieure tandis que l'électrode 16 est formée sur la couche de confinement supérieure 10.

Les deux électrodes 12 et 16 sont destinées à créer, dans l'élément 2, un champ électrostatique E
(dont l'intensité est constante au cours du temps) lorsqu'une tension électrique constante V est appliquée entre les deux électrodes grâce à des moyens de polarisation 18.

Dans une variante, le substrat 12 est isolant et l'on dépose alors, sur sa face supérieure, une couche conductrice 14 pour constituer une électrode, la couche 8 étant alors au dessus de cette électrode 14.

Dans ce cas, la tension est appliquée entre les électrodes 14 et 16.

Le champ électrostatique E est perpendiculaire à la direction de propagation du premier faisceau lumineux 4 dans l'élément 2.

On munit le dispositif de la figure 1 d'une autre source lumineuse 20 destinée à fournir un deuxième faisceau lumineux 22 qui se propage perpendiculairement aux électrodes 12 et 16 et donc parallèlement au champ électrostatique E.

Cette source 20 est choisie de façon que le faisceau 22 puisse être totalement ou partiellement absorbé par le matériau constitutif de l'élément 2.

Dans l'exemple représenté, l'élément 2 absorbe partiellement le faisceau 22 et ce faisceau 22 est envoyé dans l'élément 2 à travers l'électrode 16 qui est choisie pour être transparente ou partiellement transparente à ce faisceau 22.

L'électrode 12 peut être également transparente ou partiellement transparente à ce faisceau 22, auquel cas au moins une partie de ce faisceau 22 traverse cette électrode 12 lorsque le faisceau 22 est engendré par la source 20.

Cependant, l'électrode 12 pourrait être opaque au faisceau 22.

On a représenté en pointillé la zone 23 du dispositif, zone qui est traversée par le faisceau 22 lorsque ce faisceau 22 est engendré par la source 20.

Le premier faisceau 4 traverse la partie de cette zone 23 qui se trouve dans l'élément 2 et interagit donc avec le champ électrostatique E et le faisceau 22.

Lorsque le faisceau 22 n'est pas émis par la source 20, le faisceau 4 traverse l'élément 2
(position I).

Lorsque le faisceau 22 est émis par la source 20, le faisceau 4 est dévié à cause de la variation de l'indice de réfraction de l'élément 2 induit par l'action conjointe du champ électrostatique
E et du faisceau 22 et il occupe alors une position déviée II.

On précise que le champ électrostatique E a une intensité de l'ordre de 1 MV/cm ou de quelques
MV/cm.

Ce champ électrostatique polarise les molécules du matériau constitutif de l'élément 2 et crée une direction privilégiée dans ce matériau.

De plus, le faisceau 22, au lieu d'avoir une orientation parallèle à celle de ce champ électrostatique, pourrait être orienté obliquement par rapport à ce champ électrostatique.

La figure 2 est une vue en coupe transversale schématique du dispositif de la figure 1 dans le cas où le substrat constitue une électrode.

On voit sur cette figure 2 que l'élément de guidage 2 constitue une couche du matériau optique.

Pour obtenir le dispositif de la figure 2, on forme sur le substrat en silicium 12, faisant fonction d'électrode, une couche de silice 8 et l'on forme la couche 2 du matériau optique sur cette couche de silice 8, par exemple par un dépôt "à la tournette" ("spin coating"), puis l'on forme sur cette couche 2 une autre couche de silice 10.

Ensuite on forme l'électrode 16 sur la couche 10.

Un autre dispositif conforme à l'invention est schématiquement représenté en coupe transversale sur la figure 3, dans le cas où le substrat constitue une électrode.

La figure 1 constitue une vue en coupe longitudinale schématique selon I-I de cet autre dispositif.

On voit sur cette figure 3 que l'élément 2 forme un ruban qui est entouré par des couches de confinement 9 et 10 qui sont en silice dans l'exemple représenté.

Pour obtenir ce dispositif de la figure 3, on dépose sur le substrat 12 une couche de silice 9 dans laquelle on creuse un sillon destiné à contenir l'élément 2 de guidage en forme de ruban.

Cet élément est formé dans ce sillon par exemple par photoblanchiment ("photobleaching")
Après quoi, l'ensemble obtenu est recouvert par une couche de silice 10 puis l'on forme l'électrode 16 comme précédemment.

On précise que l'illumination de l'élément 2 par le faisceau 22 provoque un changement de l'indice de réfraction de cet élément 2 à l'endroit illuminé.

Avec un choix convenable de cet indice de réfraction et des couches de confinement, on obtient le découplage du faisceau lumineux guidé 4 lorsque le champ électrostatique E est établi et que le faisceau 22 est envoyé dans l'élément 2.

L'arrêt de l'illumination de l'élément 2 par le faisceau 22 rétablit les conditions de guidage de l'élément 2 de sorte que le faisceau 4 est à nouveau guidé par cet élément 2.

La longueur L de la zone de découplage du faisceau 4 est égale au diamètre du faisceau 22 et l'on est donc capable de maîtriser facilement cette longueur de zone de découplage.

En présence du champ électrostatique E, l'illumination du matériau par le faisceau 22 conduit à une diminution de l'ordre polaire dans ce matériau et en conséquence à une diminution du coefficient de génération de second harmonique et du coefficient électro-optique du matériau.

Comme on le verra mieux par la suite, cet effet de diminution de l'ordre polaire et du changement associé de l'indice de réfraction est utilisable dans d'autres systèmes comme par exemple les coupleurs directifs.

I1 est également utilisable pour faire varier l'intensité du faisceau lumineux guidé, cette intensité dépendant de l'efficacité de découplage qui dépend d'autre part de l'intensité du faisceau 22.

Un dispositif du genre de ceux des figures 1 à 3 présente les avantages suivants par rapport aux dispositifs connus, mentionnés plus haut.

Ce dispositif est commandé par une source lumineuse extérieure.

De plus, ce dispositif a un temps de réponse très court qui peut être de l'ordre de 1 nanoseconde.

L'utilisation d'un polymère électrooptique, comme par exemple le PMMA-DR1, permet également d'obtenir d'excellentes caractéristiques optiques, avec un faible coût.

En effet, un tel polymère présente un fort effet électro-optique (son coefficient électro-optique est supérieur ou égal à 10 pm/V) et une tension de claquage élevée (son champ de claquage est supérieur ou égal à 100 V/um), permettant de fortes variations d'indice de réfraction.

De plus, un tel polymère est malléable, ce qui contribue à une fabrication peu coûteuse du dispositif.

En outre, le phénomène mis en jeu dans ce dispositif est réversible.

En effet, l'arrêt de l'illumination de l'élément par le deuxième faisceau rétablit les conditions de guidage du premier faisceau.

Enfin, la puissance lumineuse du faisceau de commande 22 est faible.

On peut par exemple utiliser, en tant que faisceau de commande, un faisceau laser dont la puissance est de l'ordre de 1 mW.

Des expériences de génération de second harmonique dans le polymère électro-optique PMMA-DR1 ont été effectuées grâce à l'orientation des chromophores de ce polymère par effet corona.

La figure 4 montre la courbe représentative des variations de l'intensité I (en unités arbitraires) du signal de génération de second harmonique en fonction du temps t (en unités arbitraires), lorsque le polymère est illuminé (parties A de la courbe) et lorsqu'il n'est pas illuminé (parties B de la courbe).

On observe une diminution de l'intensité d'harmonique deux I2 d'un facteur 5.

Le phénomène est parfaitement réversible comme le montre la figure 4.

Cette diminution de l'intensité de second harmonique 12oye correspond à une diminution du coefficient électro-optique r du matériau d'un facteur 2.

I1 en résulte une variation de l'indice de réfraction n du matériau.

Cette variation An est donnée par la formule suivante n3.r.E
An = - ~~~~~~
2
Dans cette formule, E représente l'intensité du champ électrostatique appliqué.

Si la variation Ar du coefficient électrooptique est égale à 10 pm/V (ce qui correspond à une valeur initiale de 20 pm/V pour r, valeur usuellement observée dans un tel polymère), et si n et E sont respectivement égaux à 1,6 et à 2 MV/cm, on obtient une variation d'indice de réfraction An égale à 0,01.

Une telle valeur est largement suffisante pour changer les conditions de guidage.

Pour améliorer les performances d'un dispositif conforme à l'invention, il suffit d'utiliser des polymères ayant des coefficients non-linéaires plus élevés.

De plus, au lieu d'utiliser un polymère électro-optique, il est possible d'utiliser un matériau constitué de petites molécules comme par exemple les distilbènes.

On peut également utiliser des cristaux liquides comme par exemple les nitrophényl alkylaminophényldiazènes.

Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté en vue de dessus sur la figure 5, comprend une jonction X comprenant deux branches 24, 26 qui comportent chacune une partie centrale 28, 30.

Chaque partie centrale 28, 30 est prolongée, d'un côté, par un guide de lumière d'entrée 32, 34 et, de l'autre côté, par un guide de lumière de sortie 36, 38.

Chaque partie centrale comprend un élément 40, 42 fait du même matériau que l'élément 8 de la figure 1.

Les guides 32, 34, 36 et 38 peuvent être en silice ou en ce matériau.

De façon classique, la jonction X munie des éléments 40 et 42 est réalisable sur un substrat 12 électriquement conducteur, par exemple en silicium.

Bien entendu, des couches inférieure et supérieure de confinement (non représentées) sont prévues sur le substrat pour que la lumière puisse être effectivement guidée dans les guides 32, 34, 36 et 38 et les éléments 40 et 42.

On munit la face supérieure de la couche supérieure de confinement d'une électrode 16 qui est transparente au faisceau de commande du dispositif (du genre du faisceau 22 de la figure 1) et qui s'étend audessus des éléments 40 et 42.

On note, sur la figure 5, que les éléments 40 et 42 s'étendent au-delà de la zone recouverte par l'électrode supérieure 16.

Les couches de confinement sont par exemple choisies en silice pour permettre le guidage de la lumière et isoler électriquement l'électrode supérieure 16 du substrat 12 qui constitue l'électrode inférieure.

Comme on le voit sur la figure 5, au niveau des éléments 40 et 42, l'électrode supérieure 16 s'étend des deux côtés de ces éléments.

I1 en est donc de même pour les couches de confinement afin d'obtenir l'isolation souhaitée.

En appliquant une tension entre ces deux électrodes on est encore capable de créer un champ électrostatique dans les éléments 40 et 42, perpendiculairement aux électrodes.

On explique maintenant le fonctionnement du dispositif de la figure 5.

On détermine la longueur d'interaction Li de la jonction X et la distance d entre les branches de celle-ci, au niveau des parties centrales 28 et 30, pour que le faisceau 4 injecté dans le guide 32 passe totalement dans le guide 38 situé dans le prolongement du guide 32.

Lorsqu'un faisceau lumineux de commande non représenté, du genre du faisceau 22 de la figure 1, est envoyé dans les éléments 40 et 42, à travers l'électrode 16, avec une intensité suffisante, le faisceau 4 passe totalement dans le guide 36 (qui est dans le prolongement du guide 34).

On a ainsi une configuration de type coupleur directif.

En faisant varier l'intensité du faisceau de commande, on est capable de faire varier le pourcentage du faisceau lumineux 4 qui passe dans le guide 36 et donc de moduler ce faisceau.

Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté en vue de dessus sur la figure 6, comprend une jonction Y.

Cette jonction Y comprend un guide de lumière d'entrée 44, deux guides de lumière de sortie 46, 48 et une partie centrale 50 en forme de Y comprenant un élément 52 fait du même matériau que l'élément 8 de la figure 1.

Cette partie centrale 50 est raccordée, d'un côté, au guide d'entrée 44 et, de l'autre côté, aux guides de sortie 46 et 48.

On précise que les guides 44, 46 et 48 peuvent être faits d'un matériau apte à conduire la lumière, par exemple la silice, ou peuvent être faits du même matériau que le matériau constitutif de l'élément 52.

L'ensemble de la jonction Y, y compris l'élément 52, est formé de manière classique sur un substrat 12 électriquement conducteur, par exemple en silicium.

Bien entendu, le dispositif de la figure 6 comprend, comme celui de la figure 5, des couches de confinement inférieure et supérieure non représentées, permettant le guidage de la lumière par les guides 44, 46 et 48 et par l'élément 52.

Une électrode 16 est formée sur la face supérieure de la couche supérieure de confinement, au dessus de la branche du Y de l'élément 52, branche qui est raccordée au guide 46.

Les couches de confinement sont par exemple choisies en silice pour permettre le guidage de la lumière et'isoler électriquement l'électrode supérieure 16 du substrat 12 qui constitue l'électrode inférieure.

Comme on le voit sur la figure 6, l'électrode supérieure 16 s'étend des deux côtés de la branche du Y au dessus de laquelle elle se trouve.

I1 en est donc de même pour les couches de confinement afin obtenir l'isolation souhaitée.

On explique maintenant le fonctionnement du dispositif de la figure 6.

On envoie encore le faisceau lumineux 4 en direction de l'élément 52 par l'intermédiaire du guide d'entrée 44.

On établit encore un champ électrostatique dans cet élément 52 en appliquant une tension, grâce à des moyens non représentés, entre les électrodes.

On choisit cette tension de façon que le faisceau 4 passe dans le guide 46 en l'absence d'illumination, par un faisceau de commande du genre du faisceau 22 de la figure 1, de la partie de l'élément 52 qui est recouverte par l'électrode 16.

Lorsque le faisceau de commande est envoyé à cette partie de l'élément 52, le pourcentage du faisceau 4 qui passe dans le guide 48 est une fonction croissante de l'intensité du faisceau de commande.

Le dispositif constitue ainsi un modulateur.

On obtient un modulateur électro-optique digital si cette intensité ne prend que deux valeurs la valeur 0 et une valeur suffisamment grande pour que la totalité du faisceau 4 passe dans le guide 48.

Dans un mode de réalisation particulier non représenté, l'électrode 16 recouvre la totalité de l'élément 52 mais l'on éclaire seulement, avec le faisceau de commande, à travers l'électrode 16, la partie de l'élément 52 mentionnée plus haut.

Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement représenté sur la figure 7, comprend un résonateur de Fabry-Pérot délimité par deux miroirs parallèles semi-refléchissants 54 et 56.

Un élément 58, fait du même matériau que l'élément 2 de la figure 1 est compris entre les deux miroirs 54 et 56.

Ces deux miroirs sont électriquement conducteurs et constituent deux électrodes.

Ces deux électrodes laissent passer le faisceau 4.

On applique, grâce à des moyens appropriés 60, une tension électrique entre les électrodes 54 et 56 de manière à créer un champ électrostatique qui est perpendiculaire à ces électrodes et parallèle au faisceau 4.

On précise que l'épaisseur de matériau compris entre les électrodes 54 et 56 est faible, de l'ordre de quelques micromètres.

Le dispositif de la figure 7 est encore muni de la source 20 apte à fournir le faisceau lumineux de commande 22.

Dans le cas de la figure 7, ce faisceau 22 est envoyé obliquement vers l'élément 52, à travers l'électrode 56 choisie de manière à être transparente à ce faisceau 22.

Cependant, le faisceau 22 pourrait être envoyé parallèlement au faisceau 4, par exemple par l'intermédiaire d'un miroir semi-transparent non représenté.

On choisit la distance entre les électrodes 54 et 56 pour avoir le maximum de transmission du résonateur de Fabry-Pérot sans illumination par le faisceau 22.

Lorsque le faisceau 22 est envoyé dans l'élément 58, on modifie l'indice de réfraction du matériau constitutif de cet élément et la transmission du faisceau 4 par le résonateur diminue.

On obtient ainsi un dispositif bistable optique possédant deux états de transmission suivant que le faisceau 22 illumine ou n'illumine pas l'élément 58.

Dans un mode de réalisation particulier non représenté, la cavité de Fabry-Pérot est délimitée par deux miroirs semi-réfléchissants et ces deux miroirs sont respectivement munis de deux électrodes.

Le dispositif conforme à l'invention, qui est schématiquement en vue de dessus sur la figure 8, comprend un interféromètre de Mach-Zehnder dans une branche duquel se trouve un élément 62 du genre de l'élément 2 de la figure 1.

L'ensemble est formé d'une manière classique sur un substrat conducteur 12 par exemple en silicium.

Bien entendu, des couches inférieure et supérieure de confinement non représentées, par exemple en silice, sont prévues sur le substrat pour le guidage de la lumière par les guides de l'interféromètre et par l'élément 62.

Deux électrodes 64 et 66 sont placées de part et d'autre de l'élément 62, comme on le voit en vue de dessus sur la figure 8, et sont comprises, comme l'élément 62, entre la couche de confinement supérieure et la couche de confinement inférieure.

Grâce à des moyens appropriés 68, on établit une tension entre les électrodes 64 et 66 pour créer, dans l'élément 62, le champ électrostatique souhaité.

Dans un mode de réalisation particulier non représenté, le substrat en silicium constitue une électrode (électrode inférieure) du dispositif tandis qu ' une autre électrode (électrode supérieure) est formée au-dessus de l'élément 62 sur la face supérieure de la couche de confinement supérieure par exemple en silice.

Le faisceau lumineux 4 est envoyé dans le guide d'entrée 70 de l'interféromètre et le champ électrostatique est créé.

En l'absence de faisceau de commande du genre du faisceau 22 de la figure 1, on obtient dans le guide de sortie 72 de l'interféromètre un faisceau lumineux 73 ayant une certaine intensité (qui peut être nulle).

Lorsque le faisceau de commande est envoyé à l'élément 62, ce faisceau de commande modifie l'indice de réfraction du matériau constitutif de l'élément 62 et donc la phase de la lumière qui se propage dans la branche correspondante 74 de l'interféromètre par rapport à l'autre branche 76 de celui-ci et modifie donc l'intensité du faisceau 73 qui se propage dans le guide de sortie 72.

On obtient ainsi un modulateur de lumière commandé par une lumière.

Les documents cités dans la présente description sont les suivants
A) R.G. Hunsperger, Integrated Optics : Theory and
Technology, Springer-Verlag, Berlin 1991, Chapitre 6.

B) J. Delaire, Y. Atassi, R. Loucif-Saibi et K.

Nakatani, Nonlinear Optics, 9, 317 (1995).

C) M. Dumont, G. Froc et S. Hosotte, Nonlinear Optics,
9, 327 (1995).

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commutation-modulation de lumière, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un élément (2, 40-42, 52, 58, 62) fait d'un

matériau optique non-linéaire, non-centrosymétrique,

photoisomérisable, et - des moyens (12-16, 54-56, 64-66) de création d'un

champ électrostatique (E) dans l'élément, de manière à pouvoir modifier au moins l'un des deux paramètres constitués par la direction de propagation et l'intensité d'un premier faisceau lumineux (4) qui atteint l'élément et auquel celui-ci est transparent, lorsque le champ électrostatique est créé et qu'un deuxième faisceau lumineux (22), qui est apte à être absorbé par le matériau et à modifier l'indice de réfraction de ce matériau, est envoyé dans l'élément.

2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de création du champ électrostatique comprennent deux électrodes (12-16, 5456, 64-66) placées de part et d'autre de l'élément.

3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel au moins l'une des électrodes (16) est au moins partiellement transparente au deuxième faisceau (22).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre au moins deux couches de confinement (8-10, 9-10) qui sont aptes à confiner le premier faisceau dans l'élément et qui sont prévues sur au moins deux côtés opposés de cet élément.

5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'élément (2) forme une couche de part et d'autre de laquelle se trouvent les deux couches de confinement (8-10).

6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'élément forme un ruban (2) de chaque côté duquel se trouve l'une desdites couches de confinement (9-10) .

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, constituant une jonction X comprenant deux branches qui comportent chacune une partie centrale prolongée, d'un côté, par un guide de lumière d'entrée (32, 34) et, de l'autre côté, par un guide de lumière de sortie (36, 38), chaque partie centrale comprenant un élément (40, 42) fait dudit matériau, de sorte que, lorsque le premier faisceau (4) est amené au dispositif (32) par l'un des guides d'entrée, il est susceptible de sortir de ce dispositif par l'un ou l'autre des guides de sortie selon que le deuxième faisceau est ou n'est pas envoyé dans les éléments.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, constituant une jonction Y comprenant un guide de lumière d'entrée (44), deux guides de lumière de sortie (46, 48) et une partie centrale comprenant ledit élément (52) et raccordée, d'un côté, au guide d'entrée et, de l'autre côté, aux guides de sortie, de sorte que, lorsque le premier faisceau (4) est amené au dispositif par le guide d'entrée, il est susceptible de sortir de ce dispositif par l'un ou l'autre des guides de sortie selon que le deuxième faisceau est ou n est pas envoyé dans l'élément.

9. Dispositif selon la revendication 3, comprenant en outre un résonateur de Fabry-Pérot dans lequel est placé l'élément (58), les deux électrodes

(54, 56) étant en outre transparentes au premier faisceau et placées de part et d'autre du résonateur ou délimitant celui-ci.

10. Dispositif selon la revendication 4, comprenant en outre un interféromètre de Mach-Zehnder dans une branche (74) duquel est placé l'élément (62).

11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre des moyens

(20) de génération du deuxième faisceau (22) parallèlement au champ électrostatique (E) ou obliquement par rapport à celui-ci.

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le matériau est choisi parmi les polymères électro-optiques comportant des chromophores photoisomérisables.