FR2765974A1

FR2765974A1 - Aiguilleur optique reflectif utilisant un effet thermo-optique, application aux matrices d' aiguillage optique

Info

Publication number: FR2765974A1
Application number: FR9708662A
Authority: FR
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-15
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: FR2765974B1

Abstract

Aiguilleur optique réflectif utilisant un effet thermo-optique, application aux matrices d'aiguillage optique.Cet aiguilleur optique comprend au moins un guide d'entrée (E1, E2), au moins deux guides de sortie (S1, S2), au moins un élément (20) entre le guide d'entrée et les guides de sortie et un moyen de chauffage de l'élément. L'élément a un indice de réfraction sensiblement égal à celui du coeur des guides à une température déterminée et inférieur à l'indice du coeur des guides au-delà de cette température.

Description

AIGUILLEUR OPTIQUE REFLECTIF UTILISANT UN EFFET THERMO
OPTIQUE, APPLICATION AUX MATRICES D'AIGUILLAGE OPTIQUE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un aiguilleur optique réflectif.

Elle s'applique notamment aux télécommunications optiques et plus particulièrement aux matrices d'aiguillage optique peu sensibles à la polarisation et à la longueur d'onde des signaux lumineux que l'on veut aiguiller.

L'invention se prête bien à la réalisation de systèmes qui exigent une forte intégration de noeuds d'aiguillage par exemple pour assurer des fonctions de répartition et de sélection pour la maintenance, dans un réseau de distribution.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Les aiguilleurs réflectifs sont basés sur la déviation de faisceaux optiques par contrôle d'un dioptre obtenu en créant, grâce à une excitation, une différence d'indice de réfraction qui permet une réflexion vers un guide optique de façon quasiindépendante de la longueur d'onde de la lumière.

Ce principe de fonctionnement permet d'intégrer de façon importante une cascade de noeuds d'aiguillage.

En effet les structures habituellement utilisées, comme par exemple les commutateurs optiques numériques, les coupleurs directionnels, les interféromètres ou les aiguilleurs à déplacement de guide utilisent une surface importante.

La fonction d'aiguillage peut nécessiter plusieurs millimètres à plusieurs centimètres avec ces structures connues alors qu'un aiguilleur réflectif peut mesurer moins d'un millimètre.

On connaît déjà des aiguilleurs optiques réflectifs dans lesquels la variation d'indice de réfraction est obtenue par injection de porteurs de charge dans InP.

A ce sujet on se reportera au document (1) qui, comme les autres documents cités par la suite, est mentionné à la fin de la présente description.

On connaît également des aiguilleurs optiques réflectifs dans lesquels la variation d'indice de réfraction est obtenue par injection d'un liquide adaptateur d'indice dans une fente.

A ce sujet on se reportera au document (2) ainsi qu'au document (3).

On connaît également des structures optiques intégrées qui sont du même genre que les structures connues par les documents (1) à (3) et dans lesquelles une variation d'indice de réfraction est obtenue par génération de bulles d'air, comme cela est indiqué dans le document (4), ou par un miroir d'argent, comme cela est indiqué dans le document (5), ou encore par un index de mercure, comme cela est expliqué dans le document (6).

EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet un aiguilleur optique réflectif dont l'encombrement est faible et qui est plus simple à mettre en oeuvre que les aiguilleurs optiques réflectifs connus par les documents (1) à (6) mentionnés plus haut.

Pour ce faire, l'invention utilise un effet thermo-optique.

De façon précise, la présente invention a pour objet un aiguilleur optique comprenant - au moins un premier guide optique d'entrée destiné à
guider une lumière, - au moins des premier et deuxième guides optiques de
sortie, le premier guide de sortie étant dans le
prolongement du premier guide d'entrée, - au moins un élément, cet élément étant disposé au
niveau de la jonction entre le premier guide d'entrée
et les guides de sortie et apte à être placé dans
l'un quelconque d'un premier état, dans lequel cet
élément est transparent à la lumière guidée par le
premier guide d'entrée, celle-ci passant ainsi de ce
premier guide d'entrée au premier guide optique de
sortie, et d'un deuxième état dans lequel cet élément
réfléchit cette lumière, le deuxième guide de sortie
étant disposé de façon à recevoir la lumière ainsi
réfléchie, et - un moyen de commande de cet élément, apte à faire
passer celui-ci du premier au deuxième état et
réciproquement, cet aiguilleur étant caractérisé en ce que les coeurs des guides d'entrée et de sortie ont le même indice de réfraction à toute température tandis que l'élément a un indice de réfraction qui est sensiblement égal à celui des coeurs des guides d'entrée et de sortie à une température déterminée, correspondant au premier état, et qui est inférieur à l'indice de réfraction des coeurs des guides d'entrée et de sortie au-delà de cette température déterminée, le deuxième état correspondant à une température au-delà de la température déterminée, et en ce que le moyen de commande est un moyen de chauffage de l'élément.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, permettant d'obtenir un grand écart d'indice de réfraction entre l'élément et les guides, l'indice de réfraction des coeurs des guides optiques d'entrée et de sortie augmente lorsque la température augmente à partir de la température déterminée tandis que l'indice de réfraction de l'élément diminue lorsque la température augmente à partir de cette température déterminée.

L'aiguilleur optique objet de l'invention est de préférence destiné à fonctionner à la température ambiante (environ 20"C) qui constitue alors ladite température déterminée.

De préférence, le moyen de commande utilisé dans la présente invention comprend une électrode en contact avec l'élément et apte à chauffer celui-ci par effet Joule.

Les guides d'entrée et de sortie peuvent être faits d'un verre inorganique et l'élément peut être fait d'un polymère.

Selon un mode de réalisation particulier de l'aiguilleur optique objet de l'invention, le verre inorganique est la silice et le polymère est choisi dans le groupe comprenant la famille des acrylates, la famille des méthacrylates, la famille des alphahaloacrylates, la famille des styrèniques, la famille des silicones, la famille des polyimides, la famille des éthers polyvinyliques, la famille des polycarbonates et les copolymères de monomères issus de ces familles.

Les guides d'entrée et de sortie peuvent être des guides optiques intégrés, formés dans un substrat, l'élément étant alors logé dans une fente également formée dans ce substrat.

Selon un premier mode de réalisation particulier de l'invention, l'aiguilleur optique comprend en outre un deuxième guide d'entrée dans le prolongement du deuxième guide de sortie, les guides d'entrée et de sortie formant une croix et l'élément étant disposé suivant un axe de symétrie de cette croix, d'un côté duquel se trouvent le premier guide d'entrée et le deuxième guide de sortie.

Selon un deuxième mode de réalisation particulier, l'aiguilleur optique comprend en outre un deuxième guide d'entrée dans le prolongement du deuxième guide de sortie, les guides d'entrée et de sortie formant une croix et l'élément étant disposé parallèlement à un axe de symétrie de cette croix, d'un côté duquel se trouvent le premier guide d'entrée et le deuxième guide de sortie, et traversant le deuxième guide d'entrée et le premier guide de sortie.

La présente invention concerne aussi un ensemble comprenant une pluralité d'aiguilleurs optiques conformes à l'invention, agencés sous forme d'une matrice pour constituer ainsi une matrice d'aiguillage optique.

Selon un troisième mode de réalisation particulier, l'élément s'étend parallèlement au deuxième guide de sortie et traverse le premier guide de sortie à proximité du deuxième guide de sortie.

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, déjà décrite, est une vue en coupe
longitudinale schématique d'un aiguilleur optique
réflectif conforme à l'invention,
- les figures 2 et 3 sont des vues de dessus
schématiques d'aiguilleurs optiques réflectifs
conformes à l'invention, comprenant deux guides
d'entrée et deux guides de sortie,
- la figure 4 est une vue de dessus schématique
d'un aiguilleur optique réflectif conforme à
l'invention, comprenant un guide d'entrée et deux
guides de sortie, et
- la figure 5 est une vue de dessus schématique
d'une matrice d'aiguillage optique comprenant des
aiguilleurs optiques réflectifs conformes à
l'invention.

EXPOSE DÉTAILLÉ DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un aiguilleur optique réflectif conforme à l'invention.

Cet aiguilleur optique est réalisé sur un substrat 2 en silicium et comprend des guides de lumière tels que les guides 3 et 4, qui sont intégrés au substrat, ainsi qu'un élément 6 intercalé entre ces guides 3 et 4.

Le substrat est recouvert par une couche de silice 8 servant de couche de confinement inférieur aux guides 3 et 4.

Cette couche de silice 8, dont l'épaisseur est de l'ordre de 6 à 20 um, est recouverte par une couche de silice dopée 10 à partir de laquelle on forme le coeur de chaque guide.

On utilise par exemple un dopage en GeO2 et l'épaisseur de la couche 10 est de l'ordre de 1 à 10 um suivant le dopage utilisé, selon que l'on souhaite ou non confiner le mode de l'onde optique guidée.

La couche de silice dopée 10 est elle même recouverte par une couche de silice 12 qui sert de couche de confinement supérieur aux guides.

L'épaisseur de cette couche de silice 12 est de l'ordre de 2 à 10 um.

On précise que le dopage de chacune des couches 8 et 12 est choisi pour que ces couches 8 et 12 aient un indice de réfraction inférieur à celui du coeur des guides.

Les couches de silice 8, 10 et 12 ont chacune un coefficient thermo-optique positif.

Ceci signifie que leurs indices de réfraction respectifs augmentent lorsqu'on augmente la température à partir de la température ambiante (environ 20"C).

Au lieu de couches de silice on pourrait utiliser des couches de verre ayant chacune un coefficient thermo-optique positif.

L'élément 6 est placé dans une cuvette qui est formée à travers les couches 8, 10 et 12 et dont le fond est formé par le substrat 2.

Cet élément 6 est fait d'un polymère et constitue un noeud d'aiguillage de lumière.

En effet, étant donné une lumière qui se propage dans le coeur du guide 3, l'élément 6, comme on le verra mieux par la suite, est capable de laisser passer cette lumière pour qu'elle se propage ensuite dans le guide 4 ou, au contraire, d'empêcher que la lumière se propage dans ce guide 4.

On utilise pour ce faire un polymère dont le coefficient thermo-optique est négatif.

Cela signifie que l'indice de réfraction de ce polymère diminue en fonction de la température lorsqu' on chauffe ce polymère à partir de la température ambiante.

Le coefficient thermo-optique de ce polymère est de l'ordre de -0,0001/ C si l'on utilise un polymère thermo-plastique ou un polymère réticulé dont la température de transition vitreuse est nettement supérieure à la température ambiante.

Dans le cas où le polymère est un élastomère ce coefficient thermo-optique est de l'ordre de -0,0003/ C.

On précise que ce polymère est choisi de façon que son indice de réfraction à la température ambiante soit égal à celui du coeur des guides 3 et 4 c'est-à-dire à l'indice de réfraction de la couche de silice dopée 10, ou très proche de celui-ci (l'écart entre ceux-ci étant alors inférieur à 10-3).

On peut choisir ce polymère dans la famille des acrylates, la famille des méthacrylates, la famille des alpha-aloacrylates, la famille des styréniques, la famille des silicones, la famille des polyimides, la famille des éthers polyvinyliques, la famille des polycarbonates et parmi les copolymères de monomères issus de ces différentes familles.

Chacun des matériaux donnés dans la liste précédente peut être déposé goutte par goutte, dissout dans un solvant qu'on laisse ensuite évaporer ou, s'ils sont photopolymérisables, on peut remplir la fente ou cuvette formée à travers les couches 8, 10 et 12 d'une goutte de monomère qui est ensuite photopolymérisée.

Une autre façon de procéder consiste à étaler le polymère à la tournette ( spin-coating ) sur la plaquette de silicium recouverte de silice gravée.

En effet, il est tout à fait possible de combler de cette façon des cuvettes de quelques micromètres de large et de plus de 10 micromètres de profondeur.

Bien évidement, si le polymère est un élastomère, la réticulation ou la vulcanisation de celui-ci est effectuée après l'opération de dépôt.

L'élément 6 en polymère est recouvert d'une électrode 14.

Cette électrode peut être faite de tout matériau électriquement conducteur comme par exemple l'or, l'aluminium ou l'oxyde d'étain.

Il n'est pas nécessaire que cette électrode soit parfaitement positionnée ou bien couvre uniquement la surface du polymère.

Une source de tension 16, munie d'un interrupteur 17, est montée entre les extrémités de l'électrode 14.

Lorsqu'on ferme l'interrupteur 17, un courant électrique circule dans l'électrode 14 et celle-ci est chauffée par effet Joule.

Par conséquent la température du polymère augmente et donc l'indice de réfraction de ce polymère diminue.

Alors la lumière ne peut plus passer du guide optique 3 au guide optique 4.

Lorsque l'interrupteur 17 est ouvert, le courant est coupé et le polymère revient à la température ambiante.

Alors l'indice de réfraction de ce polymère est à nouveau égal à celui du coeur des guides 3 et 4 et la lumière peut à nouveau passer du guide optique 3 au guide optique 4.

Précisons que la figure 1 est une vue en coupe longitudinale et que l'on y voit donc seulement un guide d'entrée 3 et un guide de sortie 4.

Dans la réalité il y a au moins un autre guide de sortie que l'on ne peut bien entendu pas voir sur la figure 1.

Une vue en coupe longitudinale de la figure 4 décrite plus loin, suivant l'axe commun aux guides El et S1 de cette figure 4 conduirait à une figure comparable à la figure 1.

La figure 2 est une vue de dessus schématique d'un aiguilleur optique réflectif conforme à l'invention.

L'aiguilleur optique réflectif de la figure 2 est formé sur un substrat 18 et comprend deux guides optiques d'entrée El et E2 ainsi que deux guides optiques de sortie S1 et S2.

Ces guides El, E2, S1 et S2 sont intégrés au substrat 18.

Le guide S1 est sensiblement dans le prolongement du guide El et le guide S2 est sensiblement dans le prolongement du guide E2.

Ces quatre guides forment une croix dont les axes de symétrie sont notés X1 et X2.

Comme on le voit sur la figure 2, les guides El et S2 sont situés d'un même côté de l'axe X2 et les guides E2 et S1 sont situés de l'autre côté de cet axe X2.

L'aiguilleur optique réflectif de la figure 2 comprend aussi un élément optique 20 du genre de l'élément 6 de la figure 1.

Cet élément 20 s'étend le long de l'axe X2 et se trouve dans une zone de jonction des guides El,
E2, S1 et S2 comme on le voit sur la figure 2.

L'électrode recouvrant l'élément 20 n'est pas représentée sur la figure 2.

Les axes des guides El, E2, S1 et S2 sont respectivement notés xl, x2, yl et y2.

L'élément 20 est de très petite taille et se trouve au centre du croisement en X des guides, ce qui évite d'avoir un grand désaxement des guides.

L'optimisation de l'aiguilleur optique réflectif de la figure 2 peut être obtenu à partir des conditions de réflexion et des conditions d'alignement des guides.

On utilise les notations suivantes a : angle entre les axes xl et X2 O : angle entre l'axe xl et l'axe X1 nl : indice de réfraction du coeur des guides n2 : indice de réfraction de l'élément 20 e : largeur de cet élément 20 d : distance entre les axes xl et yl h : hauteur des guides (c'est-à-dire épaisseur de la
couche 10 de la figure 1) w : largeur des coeurs des guides c : distance entre les axes U1 et U2, l'axe U1 étant
parallèle à X1 et passant par le point A de
rencontre des guides El et E2 tandis que l'axe U2
est également parallèle à l'axe X1 mais passe par
le point B de rencontre des guides S1 et S2.

Les conditions de réflexion sont les suivantes
n2/nl > sinO
a=W/2-0
c (valeur minimale)=w/sina
Il faut que 2a soit supérieur à 10 pour que la diaphotie ( crosstalk ) entre les deux guides référencés El et E2 soit inférieure à -30 dB pour des guides d'ondes classiques dont w vaut 7 um et h vaut également 7 um par exemple et dont la différence d'indice de réfraction entre le coeur et la gaine optique vaut par exemple 0,007.

Il vaut de plus minimiser l'angle a pour diminuer l'écart de température à obtenir entre l'élément 20 et le coeur des guides.

On trouve ainsi la relation suivante entre a et An (égal à nl-n2) à une température supérieure à la température ambiante An > nl. (l-cosa) .

Il faut également minimiser le décalage d entre l'axe xl du guide d'entrée El et l'axe yl du guide de sortie S1.

On précise qu'on a sensiblement le même décalage d entre les axes des guides E2 et S2.

On obtient alors la condition suivante entre l'épaisseur e de l'inclusion de polymère (largeur de l'élément 20 en vue de dessus) et le décalage d d=e.(sin3).

Les pertes optiques dépendent du rapport d/w qu'il faut donc minimiser.

En choisissant pour e la valeur 2 um, on obtient que pour un rapport d/w inférieur à 15% il faut un angle a supérieur à 6,5 ce qui dans le cas du couple polymère-silice impose une valeur An de l'ordre de 0,01 en tenant compte du fait que la silice a un coefficient thermo-optique de l'ordre de 0,00001.

La connaissance de a permet également de déterminer la largeur w des coeurs des guides.

On trouve ainsi par exemple que pour a égal à 6,5 w vaut 13 um ce qui impose des différences d'indice de réfraction entre le coeur et la gaine optique des guides de moins de 0,004 pour obtenir un guidage monomode.

Lorsque les guides et l'élément 20 sont à la température ambiante, une lumière injectée dans le guide El passe dans le guide S1 et simultanément une lumière injectée dans le guide E2 passe dans le guide
S2.

Lorsque l'on chauffe l'élément en polymère 20 à une température par exemple égale à 52"C la lumière qui se propage dans le guide El passe dans le guide S2 tandis que la lumière qui se propage dans le guide E2 passe simultanément dans le guide S1 puisque l'élément 20 se comporte alors comme un petit miroir réfléchissant ces lumières.

Bien entendu, les valeurs des indices de réfraction considérées dans la présente description sont celles qui correspondent à la longueur d'onde de la lumière qui se propage dans les guides.

La figure 3 est une vue de dessus schématique d'un autre aiguilleur optique réflectif conforme à l'invention.

Dans le cas de la figure 3, l'aiguilleur optique comprend deux guides optiques d'entrée El et E2 et deux guides optiques de sortie S1 et S2.

Le guide S1 est sensiblement dans le prolongement du guide El et le guide S2 est sensiblement dans le prolongement du guide E2, ces guides formant encore une croix.

Ces guides sont intégrés à un substrat 22.

L'aiguilleur optique réflectif de la figure 3 comprend aussi un élément optique 24 homologue de l'élément 6 de la figure 6.

Cet élément 24 s'étend parallèlement à l'axe X2 qui est l'un des deux axes de symétrie de la croix formée par les guides et d'un côté duquel se trouvent les guides El et S2 tandis que de l'autre côté se trouvent les guides E2 et S1.

De plus, l'élément 24 traverse les guides
E2 et S1 et donc les coeurs respectifs de ceux-ci comme on le voit sur la figure 3.

Cet élément est ainsi décalé par rapport au centre du X formé par les guides (contrairement à l'élément 20 de la figure 2 qui passe par le centre du
X correspondant).

Le fonctionnement de l'aiguilleur optique réfractif de la figure 3 est indiqué ci-après.

A la température ambiante, une lumière injectée dans le guide El traverse l'élément 24 et passe dans le guide S1.

Une lumière de même longueur d'onde injectée dans le guide E2 traverse également cet élément 24 pour se propager dans le guide S2.

Lorsque l'élément 24 est chauffé grâce à une électrode non représentée qui recouvre cet élément 24,- celui-ci devient réflecteur et réfléchit alors la lumière qui se propage dans le coeur du guide El en direction du guide S2.

La lumière qui se propageait dans le guide
E2 est quant à elle bloquée c'est-à-dire ne peut passer ni dans le guide S1 ni dans le guide S2.

Une structure du genre de celle de la figure 3 a été modélisée dans le document (6) dans lequel il est seulement question d'injecter un liquide adaptateur d'indice dans une fente.

Dans le cas de la figure 3 le paramétrage opto-géométrique est le même que dans ce document (6).

Contrairement au cas de la figure 2, les pertes optiques dans l'aiguilleur optique réflectif de la figure 3 sont minimisées, ce qui est un avantage par rapport au cas de la figure 2.

En effet, dans le cas de la figure 3, la taille de la fente où se trouve l'élément 24 est beaucoup moins cruciale car sa largeur n' occasionne pas de désaxement des guides.

On voit bien sur la figure 3 que, à une température supérieure à la température ambiante, la lumière qui se propageait dans l'un des guides d'entrée ne peut plus passer dans un guide de sortie.

La largeur de la fente ou cuvette où l'on dépose un polymère peut être plus importante que dans le cas de la figure 2 ce qui améliore le remplissage si l'on travaille à la tournette pour déposer le polymère.

Cette largeur peut aller de 2 um à 10 um.

Au-delà les pertes de transmission peuvent augmenter puisque, à la température ambiante, le polymère a le même indice de réfraction que le coeur des guides.

Alors les fuites optiques peuvent se produire sur les bords de la fente puisque cette fente peut difficilement être limitée à la largeur des guides optiques.

La cause la plus importante des pertes optiques provient de l'angle T formé par les deux parois longitudinales de la fente, vues en coupe transversale perpendiculairement à l'axe X2 (car ces parois ne sont pas rigoureusement parallèles l'une à l'autre).

Ces pertes optiques p, exprimées en dB, sont données par la formule suivante
p=4, 34x(T/ ) 2 avec ss=k .nl.w).

Dans la formule ci-dessus T représente l'angle formé par les deux parois de la fente, X représente la longueur d'onde de la lumière qui circule dans les guides, nl représente l'indice de réfraction du coeur de ces guides et w la largeur de ce coeur.

Les pertes optiques augmentent très vite avec l'angle T (angle de tilt ).

Ainsi un angle T de 2" correspond à des pertes optiques égales à 2 dB et lorsque T est égal à 4 ces pertes s'élèvent à 6 dB.

L'utilisation d'une technique de gravure sèche, par exemple une technique de gravure ionique réactive, permet d'obtenir un angle T voisin de 1" et même inférieur à 1" pour des profondeurs de plus de 25 um et des largeurs de 5 um par exemple.

En utilisant des aiguilleurs optiques réflectifs du genre de celui de la figure 3, l'organisation matricielle en crossbar des noeuds d'aiguillage formés par ces aiguilleurs fait en sorte que les pertes maximales sont les pertes d'un aiguilleur optique réflectif quel que soit le nombre d'entrées-sorties de la matrice correspondante.

La figure 4 est une vue de dessus schématique d'un autre aiguilleur optique réflectif conforme à l'invention.

L'aiguilleur optique de la figure 4 comprend un guide optique d'entrée El, un guide optique de sortie S1 qui est sensiblement dans le prolongement du guide El et un autre guide optique de sortie S2 qui fait un angle a avec le guide S1.

Ces guides sont encore intégrés dans un substrat 26.

L'aiguilleur optique réflectif de la figure 4 comprend aussi un élément optique 28 (homologue de l'élément 6 de la figure 1) qui s'étend parallèlement au guide optique de sortie S2 et qui traverse le guide S1 à proximité du guide 52 comme on le voit sur la figure 4.

L'élément 28 est encore recouvert par une électrode non représentée sur la figure 4.

A la température ambiante, si l'on injecte une lumière dans le guide El, cette lumière traverse l'élément 28 pour se propager ensuite dans le guide S1 puisque à la température ambiante, le polymère dont est fait l'élément 28 a la même indice de réfraction que le coeur des guides El, S1 et S2.

Lorsque l'on fait circuler un courant dans l'électrode (non représentée) qui recouvre l'élément 28, celui-ci s'échauffe et se comporte alors comme un miroir vis-à-vis de la lumière.

La lumière qui se propage dans le guide El est alors réfléchie par ce miroir pour se propager dans le guide S2.

L'angle a de la figure 4 prend la même valeur que l'angle a de la figure 2.

Comme dans le cas de la figure 3, la largeur de la fente contenant l'élément 28 de la figure 4 n'est pas limitée.

La condition de réflexion est dans le cas de la figure 4
np=nl.cosa.

Dans cette formule np représente l'indice de réfraction de l'élément 28 en polymère lorsque celui-ci est chauffé pour être réflecteur et nl représente l'indice de réfraction du coeur des guides.

L'élévation de température nécessaire est donnée par l'expression suivante 1,452-0,0002xAT=(1,452+0,00001xAT)x0,9925
Si l'on utilise par exemple de la silice dopée pour avoir un indice de réfraction égal à 1,452 pour les coeurs des guides et un angle u égal à 7 , l'écart AT de température qui est nécessaire (température à laquelle on chauffe le polymère moins température ambiante) vaut 520C dans cet exemple.

On décrit ci-après un procédé de fabrication d'un aiguilleur optique réflectif conforme à l'invention.

On utilise par exemple une plaquette de silicium sur laquelle on dépose de la silice pure dans un réacteur pour dépôt chimique en phase vapeur renforcé par plasma sur une épaisseur de 7 um.

L'indice de réfraction pour une telle couche de silice pure vaut environ 1,444 pour une longueur d'onde de 1,55 um.

On dépose ensuite par la même méthode une couche de silice dopée à l'oxyde de germanium de 5,6 um d'épaisseur.

L'indice de réfraction de cette couche de silice dopée vaut environ 1,452 à la longueur d'onde 1,55 um (d'où un contraste d'indice entre le coeur et la gaine des guides de 0,0008).

On grave ensuite cette couche par photolithographie de façon à dégager le coeur de chacun des guides optiques à former qui ont une largeur de 7 um.

Ensuite on redépose une couche de silice pure de 7 pm d'épaisseur pour recouvrir les coeurs de façon que cette couche de silice pure constitue une gaine optique.

Prenons l'exemple de l'aiguilleur optique réflectif de la figure 4.

Pour activer celui-ci et réaliser la fonction d'aiguillage, on réalise une fente par une gravure ionique réactive sur une profondeur d'environ 18 um et une largeur de 5 um.

Cette fente est réalisée comme on le voit sur la figure 4 à l'entrée de l'un des guides de sortie à savoir le guide S1.

L'angle d'inclinaison de la fente par rapport à l'axe du guide d'entrée El est le même que celui de l'autre guide de sortie S2 par rapport à ce guide d'entrée.

Cet angle vaut 7".

Le polymère utilisé pour être déposé dans la fente est un copolymère de méthylméthacrylate et de méthacrylate de trifluoroéthyle dont la composition est réglée de telle manière que l'indice de réfraction à 20 (température ambiante) soit égal à 1,452 à 1,55 um (ce qui correspond à environ 13% en poids de fluor dans le copolymère).

Ce type de copolymère présente l'avantage d'avoir une grande solubilité dans des solvants tels que le trichloro-1,1,2-éthane ce qui permet de faire des solutions très concentrées.

On est ainsi capable d'o optique utilisant des aiguilleurs optiques réflectifs conformes à l'invention.

Cette matrice comprend six aiguilleurs optiques EO1, EO2, E03, EO4, EO5 et EO6 qui sont du genre de celui de la figure 2 et qui sont intégrés à un substrat 30.

La matrice de la figure 5 est une matrice de type 4x4.

Cette matrice a quatre guides optiques d'entrée respectivement notés el, e2, e3 et e4 et quatre guides optiques de sortie respectivement notés sl, s2, s3 et s4.

Comme on le voit sur la figure 5, les guides el et e2 sont les guides d'entrée de l'aiguilleur EO1.

Les guides e3 et e4 sont les guides d'entrée de l'aiguilleur EO4.

Les guides sl et s2 sont les guides de sortie de l'aiguilleur EO3.

Les guides s3 et s4 sont les guides de sortie de l'aiguilleur EO6.

De plus, les aiguilleurs EO1 à EO6 sont connectés par les guides optiques intégrés 32 comme cela est représenté sur la figure 5 de manière que des faisceaux injectés dans les guides optiques d'entrée el à e4 puissent être envoyés simultanément dans des guides de sortie sélectionnés parmi les guides sl à s4 en activant convenablement les aiguilleurs EO1 à EO6.

Les documents cités dans la présente description sont les suivants (1) K. Ishida et al., Appl. Phys. Lett., 50(3), p.141,
1987 (2) N. Tamaru et al., IEICE Trans. Commun., Vol.E77-B,
n"2, p.209, 1994 (3) Y. Hanaoka, IEE Transactions On Components, Part
B, vol.18, n 2, p.241, 1995 (4) J.L. Jackel et al., Optics Letters, vol.15, n 24,
p.1470, 1990 (5) H. Mizuno et al., IEICE 26 september B-922, 1994 (6) M. Sato, IEICE Trans. Commun., vol. E77-B, n02,
p.197, 1994.

Claims

REVENDICATIONS

1. Aiguilleur optique comprenant - au moins un premier guide optique d'entrée (El)

destiné à guider une lumière, - au moins des premier et deuxième guides optiques (S1,

S2) de sortie, le premier guide de sortie étant dans

le prolongement du premier guide d'entrée, - au moins un élément (20, 24, 28), cet élément étant

disposé au niveau de la jonction entre le premier

guide d'entrée et les guides de sortie et apte à être

placé dans l'un quelconque d'un premier état, dans

lequel cet élément est transparent à la lumière

guidée par le premier guide d'entrée, celle-ci

passant ainsi de ce premier guide d'entrée au premier

guide de sortie, et d'un deuxième état dans lequel

cet élément réfléchit cette lumière, le deuxième

guide de sortie étant disposé de façon à recevoir la

lumière ainsi réfléchie, et - un moyen (6) de commande de cet élément, apte à faire

passer celui-ci du premier au deuxième état et

réciproquement, cet aiguilleur étant caractérisé en ce que les coeurs des guides d'entrée et de sortie ont le même indice de réfraction à toute température tandis que l'élément a un indice de réfraction qui est sensiblement égal à celui des coeurs des guides d'entrée et de sortie à une température déterminée, correspondant au premier état, et qui est inférieur à l'indice de réfraction des coeurs des guides d'entrée et de sortie au-delà de cette température déterminée, le deuxième état correspondant à une température au-delà de la température déterminée, et en ce que le moyen de commande est un moyen de chauffage de l'élément.

2. Aiguilleur optique selon la revendication 1, dans lequel l'indice de réfraction des coeurs des guides d'entrée et de sortie (El, E2, S1, S2) augmente lorsque la température augmente à partir de la température déterminée tandis que l'indice de réfraction de l'élément (20, 24, 28) diminue lorsque la température augmente à partir de cette température déterminée.

3. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la température déterminée est la température ambiante.

4. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen de commande comprend une électrode (6) en contact avec l'élément et apte à chauffer celui-ci par effet

Joule.

5. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les guides d'entrée et de sortie (El, E2, S1, S2) sont faits d'un verre inorganique et l'élément (20, 24, 28) est fait d'un polymère.

6. Aiguilleur optique selon la revendication 5, dans lequel le verre inorganique est la silice et le polymère est choisi dans le groupe comprenant la famille des acrylates, la famille des méthacrylates, la famille des alpha-haloacrylates, la famille des styrèniques, la famille de silicones, la famille des polyimides, la famille des éthers polyvinyliques, -. la famille des polycarbonates et les copolymères de monomères issus de ces familles.

7. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les guides d'entrée et de sortie (El, E2, S1, S2) sont des guides optiques intégrés, formés dans un substrat (18, 22, 26), et l'élément est logé dans une fente également formée dans ce substrat.

8. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un deuxième guide d'entrée (E2) dans le prolongement du deuxième guide de sortie (S2), les guides d'entrée et de sortie formant une croix et l'élément (20) étant disposé suivant un axe de symétrie (X2) de cette croix, d'un côté duquel se trouvent le premier guide d'entrée (El) et le deuxième guide de sortie (S2).

9. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un deuxième guide d'entrée (E2) dans le prolongement du deuxième guide de sortie (S2), les guides d'entrée et de sortie formant une croix et l'élément (24) étant disposé parallèlement à un axe de symétrie (X2) de cette croix, d'un côté duquel se trouvent le premier guide d'entrée (El) et le deuxième guide de sortie (S2), et traversant le deuxième guide d'entrée (E2) et le premier guide de sortie (S1).

10. Aiguilleur optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'élément (28) s'étend parallèlement au deuxième guide de sortie et traverse le premier guide de sortie à proximité du deuxième guide de sortie.

11. Ensemble comprenant une pluralité d'aiguilleurs optiques tex1, EO2, EO3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, agencés sous forme d'une matrice.