FR2798519A1 - Dispositif laser utilisant un film de reflexion et son procede de fabrication - Google Patents

Dispositif laser utilisant un film de reflexion et son procede de fabrication Download PDF

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Abstract

Pour obtenir une faible différence entre la réflectivité dans l'air et la réflectivité après un scellement par résine, le dispositif de laser comprend un corps d'effet laser (70) présentant une longueur d'onde d'oscillation lambda (nm), un indice de réfraction effectif n0 et deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique. Le dispositif comprend, en outre, une première couche (71) réalisée en oxyde de silicium et formée sur au moins une facette de réflexion du corps d'effet laser, une seconde couche (72) réalisée en silicium et formée sur une surface de la première couche, et une troisième couche (73) réalisée en oxyde de silicium et formée sur une surface de la seconde couche. Les première à troisième couches (71-73) forment un film de réflexion (74), dans lequel l'indice de réfraction n0 est dans la plage de 3, 18 à 3, 28.

Description

ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION
a) Domaine de l'invention La présente invention concerne un module à semiconducteur optique comportant un élément à;semiconducteur optique qui est scellé par résine afin d'améliorer la résistance à l'humidité, son procédé de fabrication, un film de réflexion, son procédé de fabrication ainsi que des dispositifs de laser et optique utilisant des films de réflexion.
b) Description de l'art antérieur
Compte tenu de l'avènement des sociétés multimédia, les réseaux d'abonnés font maintenant l'objet d'une modification intensive pour qu'ils utilisent des réseaux optiques. Afin de faire prévaloir les fibres optiques dans les réseaux d'abonnés, il est nécessaire d'abaisser le coût des composants optiques, plus particulièrement des modules à semiconducteur optiques, lesquels ont une influence
importante sur le coût total.
Les modules à semiconducteur optiques de prix faible classiques ont été fabriqués au moyen d'un procédé de couplage simple consistant à coupler un élément à semiconducteur optique et un guide d'ondes optique tel qu'une fibre optique sur une plate-forme en Si (silicium) ou au moyen d'un procédé de scellement simple consistant à sceller un élément à semiconducteur optique en réalisant un encapsulage direct à l'aide d'une résine. Ces procédés permettent de réduire le nombre de composants et d'abaisser les coûts. Le scellement par soudure classique a été remplacé par un scellement par résine peu coûteux afin d'abaisser le coût requis pour protéger un
élément à semiconducteur optique vis-à-vis de l'humidité externe.
Une résine époxy transparente à la lumière de réception/émission a été utilisée en tant que résine de scellement. La publication de brevet JP-AHEI-8-18163 décrit une structure à scellement double qui recouvre un élément à semiconducteur optique avec une résine silicone présentant une élasticité du type caoutchouc et qui recouvre également l'élément à semiconducteur en silicium revêtu de résine silicone avec une résine époxy qui réalise un blindage
vis-à-vis de la lumière du soleil et de la teneur en eau.
Bien que la résine époxy présente une résistance élevée à I'humidité, elle présente un coefficient de dilatation linéaire important de telle sorte que l'élément à semiconducteur optique peut être endommagé par une variation volumique de la résine générée par une variation de température. Lorsqu'un circuit intégré à grande échelle d'intégration ou LSI qui utilise du Si ou d'autres composants est scellé par résine, une résine époxy est mélangée avec un agent de remplissage tel que de la silice afin de relaxer la contrainte thermique destinée à être appliquée à l'élément à semiconducteur. Cependant, lorsqu'un élément à semiconducteur optique est scellé par résine, la résine ne peut pas être mélangée avec l'agent de remplissage du fait qu'il est nécessaire d'assurer un couplage optique entre l'élément à
semiconducteur optique et une fibre optique.
Si une résine silicone est utilisée en tant que résine de scellement, la contrainte thermique appliquée sur un élément à semiconducteur optique peut être relaxée du fait que cette résine présente une élasticité du type caoutchouc. Cependant, puisque la résine silicone présente une perméabilité à l'humidité plus élevée que celle de la résine époxy, il est difficile d'assurer une résistance à
l'humidité suffisante d'un module à semiconducteur optique.
Un scellement double avec une résine silicone et une résine époxy permet de relaxer la contrainte thermique tandis que la résistance à l'humidité est maintenue. Il est cependant nécessaire de réaliser au moins deux processus de durcissage de résine du fait que
les conditions de durcissage des deux types de résine sont différentes.
Ceci augmente le nombre de processus de fabrication et est en contradiction avec les demandes pour un coût faible. Une résistance mécanique insuffisante de la résine non durcie est susceptible d'être observée. Des solutions concernant le scellement par résine seront ensuite décrites en portant notre attention sur le point de vue optique. On connaît un film de réflexion d'une structure multicouche qui est un empilement de deux films minces ou plus présentant une épaisseur de film optique égale à un quart de longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie. Si ce film de réflexion de la structure multicouche est formé sur les facettes d'un résonateur optique d'une diode laser, la diode laser peut présenter un courant de seuil faible,
une sortie élevée et similaire.
Les paramètres fondamentaux en tant qu'indices des caractéristiques de laser d'un dispositif de laser à semiconducteur comportant deux facettes de résonateur incluent un gain de seuil, un rendement quantique différentiel externe, un rapport avant/arrière et un rendement de pente. Le gain de seuil est défini par: gth = ai + (1/L) In (1/(RfRr)1'2) o ci est une perte interne d'un résonateur optique, L est une longueur de résonateur, Rf et Rr sont des réflectivités au niveau des facettes
avant et arrière.
Le rendement quantique différentiel externe nd est défini par: ld = 1i X In (1/R) / (ai L + In (l/R)) o 1ji est un rendement quantique interne et l'hypothèse constituée par
R = Rf = Rr est incorporée.
Le rapport avant/arrière r est défini par: r = ((1-Rf) / (1-Rr)) x (Rr/Rf) l12 Le rendement de pente Sd est défini par: Sd = 1,24 x qd/X
o X est une longueur d'onde d'oscillation.
Comme on peut le voir au vu des équations de définition présentées ciavant, lorsque les réflectivités Rf et Rr sont abaissées, le gain de seuil gth est abaissé tandis que le rendement quantique
différentiel externe ld et le rendement de pente Sd deviennent élevés.
C'est-à-dire que le courant de seuil augmente. Une augmentation du courant de seuil peut dégrader les caractéristiques de sortie optique, plus particulièrement sous l'environnement de fonctionnement haute température. L'évaluation des caractéristiques d'une diode laser est de façon générale réalisée dans l'air de l'atmosphère ou dans une atmosphère constituée par un gaz inerte. En fonctionnement réel, une diode laser est montée sur un substrat et est ensuite recouverte d'une résine ou similaire. Du fait que la facette de réflexion d'un résonateur optique est recouverte d'une résine, la réflectivité est abaissée et le gain de seuil gth augmente. Par conséquent, il est difficile d'évaluer les caractéristiques de sortie optique sous les conditions du
fonctionnement réel.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention consiste à proposer un module à semiconducteur optique présentant une résistance à l'humidité suffisante et dont la fabrication à coût faible soit aisée ainsi
que son procédé de fabrication.
Un objet de la présente invention consiste à proposer un film de réflexion, son procédé de fabrication et un dispositif de laser à semiconducteur permettant d'évaluer les caractéristiques du dispositif de laser à semiconducteur sous les conditions qui approchent les
conditions du fonctionnement réel.
Selon un aspect de la présente invention, on propose un dispositif de laser comprenant: un corps d'effet laser présentant une longueur d'onde d'oscillation X (nm), un indice de réfraction effectif no et deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique; une première couche formée sur au moins une facette de réflexion du corps d'effet laser, réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur d1 (nm); une seconde couche formée sur une surface de la première couche, réalisée en silicium et présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm); une troisième couche formée sur une surface de la seconde couche, réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur d3 (nm), dans lequel l'indice de réfraction effectif no est dans la plage de 3,18 ou plus à 3,28 ou moins, l'épaisseur d1 est dans la plage de: (0, 11 - 9,2 x 10-3R + 2,2 x 10-4R2);/1,45 15, l'épaisseur d2 est dans la plage de: (-8,7 x 10-3 + 3,5 x 10-3R - 1,2 x 10-5R2) x (-3,6 + 17/nsi) X + 15, et l'épaisseur d3 est dans la plage de: (0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2) 2/1,45 + 15,
et R (%) est dans la plage de 15 à 30.
Selon un autre aspect de la présente invention, on propose un procédé de fabrication d'un film de réflexion comprenant les étapes de: préparation d'un milieu optique comportant une surface de réflexion et présentant un indice de réfraction no dans une plage de 3,18 ou plus jusqu'à 3,28 ou moins; détermination d'une longueur d'onde; de la lumière destinée à être réfléchie et d'une réflectivité R (%); formation d'une première couche sur la surface de réflexion du milieu optique, la première couche étant réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur dl (nm) qui est dans la plage de (0,11 - 9,2 x 10-3R + 2,2 x 10-4R2) /1,45 15, formation d'une seconde couche sur une surface de la première couche, la seconde couche étant réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm) qui est dans la plage de: (-8,7 x 10-3 + 3,5 x 10-3R -1,2 x 10-5R2) x (-3,6 + 17/nsi) X + 15, et formation d'une troisième couche sur une surface de la seconde couche, la troisième couche étant réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur d3 (nm) qui est dans la plage de:
(0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2) 2/1,45 15.
Si les épaisseurs des première à troisième couches sont choisies de manière à satisfaire les équations présentées ci-avant, une différence entre la réflectivité dans l'air de l'atmosphère et la réflectivité
après un scellement par résine peut être rendue faible.
Comme mentionné ci-avant, même si le support externe du film de réflexion est modifié, une modification de la réflectivité d'une lumière présentant une longueur d'onde spécifique peut être rendue faible. Si ce film de réflexion est formé sur une facette de réflexion du résonateur optique d'une diode laser, il est possible de prédire le courant de seuil après scellement par résine selon une précision élevée, en mesurant le courant de seuil dans l'air de l'atmosphère.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe d'un module à semiconducteur optique selon un premier mode de réalisation de l'invention; les figures 2A et 2B sont respectivement des graphiques qui représentent les résultats d'un test de choc thermique et d'un test haute température et humidité élevée du module à semiconducteur optique représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe d'un module à semiconducteur optique selon un second mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en coupe d'un module à semiconducteur optique selon un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue en coupe d'un dispositif optique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention; la figure 6 est une vue en coupe d'un dispositif de laser à semiconducteur selon un cinquième mode de réalisation de l'invention; la figure 7 est un graphique qui représente les caractéristiques de température d'une variation au niveau du courant de seuil avant et après un scellement par résine de dispositifs de laser à semiconducteur du cinquième mode de réalisation et d'un exemple comparatif; la figure 8 est une vue en coupe d'un dispositif optique selon un sixième mode de réalisation de l'invention; la figure 9 est un graphique qui représente l'épaisseur d'un film multicouche utilisé en tant que film de réflexion du dispositif optique du sixième mode de réalisation; et la figure 10 est un graphique qui représente les caractéristiques de température d'une variation au niveau du courant de seuil avant et après un scellement par résine de dispositifs de laser à semiconducteur du sixième mode de réalisation et d'un exemple comparatif.
DESCRIPTION DETAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION
PRÉFÉRÉS
La figure 1 est une vue en coupe d'un module à semiconducteur optique selon le premier mode de réalisation de l'invention. Une diode laser 2 et une photodiode 3 sont fixées à des câblages (non représentés) qui sont formés sur une surface de support d'une plate-forme 1 au moyen d'une soudure par AuSn. La plate-forme 1 est réalisée en verre, en une matière plastique ou similaire pourvu que cette substance soit transparente à des rayons ultraviolets. Des premières surfaces de la diode laser 2 et de la photodiode 3 qui sont en contact avec la soudure par AuSn constituent des premières bornes de courant et les autres bornes de la diode laser 2 et de la photodiode 3 sont connectées à d'autres câblages qui sont formés sur la surface
de support de la plate-forme 1.
Le revêtement d'une fibre optique 4 au niveau de sa partie d'extrémité est ôté par pelage afin d'exposer une fibre optique élémentaire 4a. La fibre optique élémentaire est insérée dans une gorge qui est formée dans la plate-forme 1 sur le côté de la surface de support et est fixée au moyen d'une presse de fibre 5. La presse de
fibre 5 est amenée à adhérer sur la surface de support de la plate-
forme au moyen d'un adhésif.
Un faisceau laser qui est émis depuis la facette de sortie de la diode laser 2 arrive en incidence sur la fibre optique 4. La surface d'extrémité de la fibre optique est usinée à l'oblique de telle sorte que la lumière réfléchie depuis la surface d'extrémité de la fibre optique 4 ne rentre pas à nouveau dans la diode laser 2. Un faisceau laser qui fuit depuis la facette opposée de la diode laser 2 arrive en incidence sur la photodiode 3. La photodiode 3 peut par conséquent surveiller
l'état d'oscillation de la diode laser 2.
La plate-forme 1 est fixée au moyen d'une première couche d'adhésif 10 sur la surface inférieure d'un cadre externe 8 dont la surface supérieure est ouverte. La fibre optique 4 s'étend en dehors du cadre 8 en étant guidée dans un élément de fixation tubulaire 11 qui traverse la paroi du cadre externe 8. L'élément de fixation 11 et la fibre optique 4 sont amenés à adhérer au moyen d'une seconde couche d'adhésif 12. De façon similaire à la plate-forme 1, le cadre externe 8 et l'élément de fixation 11 sont réalisés en verre, en une matière plastique ou similaire pourvu que cette substance soit transparente aux
rayons ultraviolets.
Une pluralité de connexions externes 20 sont montées sur I'extérieur du cadre externe 8. Chaque connexion externe 20 est continue avec une connexion interne (non représentée) qui est montée sur l'intérieur du cadre externe 8. Chaque câblage formé sur la surface de support de la plate-forme 1 est lié par fil à une connexion interne correspondante. La diode laser 2 et la photodiode 3 sont recouvertes d'un élément de protection 6. L'élément de protection 6 est également formé dans une zone de transmission de faisceau laser depuis la facette de sortie de la diode laser 2 jusqu'à la partie d'extrémité de la fibre optique 4. L'élément de protection 6 est transparent à une lumière qui présente une longueur d'onde de lumière d'émission de la diode laser 2 de telle sorte qu'un couplage optique entre la diode laser 2 et la
fibre optique 4 ne soit pas dégradé.
L'élément de protection 6 est réalisé en une résine de modification acrylique du type durcissable par ultraviolets pour former un gel fabriquée en mélangeant un segment mou à la structure chimique d'une résine acrylique afin de ramollir le matériau solide de la résine acrylique. La résine acrylique peut être une polyoléfine acrylique (polyester méta) acrylate, polyéther (méta) acrylate, polyuréthane (méta) acrylate, poly (méta) acrylate, ou un copolymère bloc du monomère ou de l'oligomère afférent et un polyester ou un polyéther
présentant une structure moléculaire molle.
Cette résine polyoléfine acrylique comporte un groupe acryloyl réactif ou un groupe méthacryloyl réactif qui constitue des liaisons de pontage dans la structure moléculaire. Si des rayons ultraviolets sont appliqués sur une telle résine, une réaction de durcissement intermoléculaire ou intramoléculaire se produit au niveau des points de pontage de telle sorte que la résine devient une résine gel présentant
une structure en filet tridimensionnelle.
La polyoléfine acrylique peut être durcie en irradiant des rayons ultraviolets présentant une longueur d'onde de 350 nm et une densité d'énergie de 3 à 10 J/cm2 et après qu'elle est durcie, elle devient un gel. Un agent de stimulation de durcissement tel que du peroxyde
organique et que de l'amine peuvent être mélangés avec la résine.
L'ouverture supérieure du cadre externe 8 est fermée par un couvercle 15. Le couvercle 15 est amené à adhérer sur le cadre externe 8 au moyen d'une troisième couche d'adhésif 16. Les première à troisième couches d'adhésif 10, 12 et 16 utilisent un adhésif
durcissable aux ultraviolets.
Puisqu'une résine gel est utilisée en tant que matériau de l'élément de protection 6, une contrainte thermique appliquée à la plate-forme 1, à la diode laser 2, à la photodiode 3 et à la fibre optique 4 peut être relaxée. Il est par conséquent possible d'utiliser le module à semiconducteur optique sous un environnement dans une large plage de températures. La fiabilité du module à semiconducteur optique par
rapport à une variation rapide de la température peut être améliorée.
Une résine de modification acrylique présente une perméabilité à l'humidité plus faible et une absorption de l'humidité plus faible que celles de la résine silicone. Il est par conséquent possible de protéger la diode laser 2 et la photodiode 3 vis-à-vis de l'humidité et de maintenir une résistance à l'humidité élevée. La résine qui devient un gel polymère procure une force d'adhérence élevée de telle sorte qu'un degré d'adhérence élevé peut être obtenu entre l'élément de protection
6 et les surfaces de la diode laser 2, de la photodiode 3, de la plate-
forme 1 et similaire.
Puis un procédé de fabrication du module à semiconducteur optique représenté sur la figure 1 sera décrit. La diode laser 2 et la photodiode 3 sont amenées à adhérer sur la surface de support de la plate-forme 1 au moyen d'une soudure par AuSn. Dans ce cas, l'alignement en termes de positions au niveau de la surface de support est réalisé en utilisant des marqueurs qui sont formés sur la surface de support de la plate-forme 1. La fibre optique élémentaire 4a de la fibre optique 4 est emboîtée dans la gorge et la fibre optique 4 est fixée au moyen de la presse de fibre 5. Un adhésif du type durcissable aux ultraviolets est déposé sur
la surface de fond ou inférieure interne du cadre externe 8 et la plate-
forme 1 est placée sur la surface inférieure interne. La paroi du cadre externe 8 sur le côté au niveau duquel la fibre optique 4 passe au travers est constituée par la partie principale du cadre externe 8 et par une paroi plus élevée discrète séparée de la partie principale. Après que la plate-forme 1 est placée sur la surface inférieure interne du cadre externe 1, la paroi plus élevée discrète est montée sur la partie principale du cadre externe 8. L'élément de fixation 11 est fixé et serré entre la partie principale du cadre externe 8 et la paroi plus élevée discrète. Un adhésif du type durcissable aux ultraviolets est rempli
dans un espace entre l'élément de fixation 11 et la fibre optique 4.
La composition de la résine qui devient l'élément de protection après durcissement est déposée de manière à recouvrir respectivement la diode laser 2, la photodiode 3 et la partie d'extrémité de la fibre optique 4 montées sur la plate-forme 1. L'ouverture supérieure du cadre externe 8 est fermée par le couvercle 15. Un adhésif du type durcissable aux ultraviolets est déposé sur les surfaces de liaison du couvercle 15 et du cadre externe 8. Des rayons ultraviolets sont appliqués sur la totalité du module à semiconducteur optique depuis le côté inférieur du cadre externe 8 afin d'ainsi durcir
l'adhésif et l'élément de protection 6.
Puisqu'une résine du type durcissable aux ultraviolets est utilisée en tant que matériau de l'élément de protection 6, il est possible de raccourcir un temps de durcissement davantage que dans le cas d'une résine du type thermodurcissable. Un adhésif du type durcissable aux ultraviolets est utilisé en tant que première à troisième couches d'adhésif 10, 12 et 16, et le cadre externe 8, la plate-forme 1 et l'élément de fixation 11 sont réalisés en un matériau transparent aux rayons ultraviolets. Par conséquent, en irradiant des rayons ultraviolets depuis le côté inférieur du cadre externe 8, les première à troisième couches d'adhésif 10, 12 et 16 et l'élément de protection 6 peuvent être durcis au moyen d'un seul processus de rayonnement de rayons ultraviolets. Le couvercle 15 peut être réalisé en un matériau transparent aux rayons ultraviolets afin de permettre l'irradiation de rayons
ultraviolets depuis le côté du couvercle 15.
La figure 2A est un graphique qui représente les résultats d'un test de choc thermique du module à semiconducteur optique représenté sur la figure 1. L'abscisse représente le nombre de chocs thermiques et l'ordonnée représente un courant de seuil de la diode laser 2 selon l'unité mA (milli-ampères). Une ligne en trait plein a sur la figure 2A représente des données du module à semiconducteur optique du mode de réalisation et une ligne en trait plein b représente des données d'un module à semiconducteur optique comportant l'élément de protection 6 représenté sur la figure 1 qui est réalisé en une résine époxy. Ce test a été réalisé en répétant un cycle thermique constitué par une augmentation et par un abaissement de la température entre -40 et 85 C en une heure un nombre prédéterminé de fois puis en mesurant le courant de seuil sous la condition
constituée par une température de 25 C.
Le courant de seuil du module à semiconducteur optique du mode de réalisation augmente difficilement même si le cycle thermique est répété. A l'opposé, si une résine époxy est utilisée en tant que matériau de l'élément de protection 6, le courant de seuil augmente de
façon brutale après que le cycle thermique est répété environ dix fois.
Ceci peut être attribué à la contrainte thermique appliquée à la diode laser. La figure 2B est un graphique qui représente les résultats d'un test haute température et humidité élevée du module à semiconducteur optique représenté sur la figure 1. L'abscisse représente un temps de test selon l'unité de temps (heures) et l'ordonnée représente un courant de seuil de la diode laser selon l'unité mA (milli-ampères). Une ligne en trait plein c sur la figure 2B représente des données du module à semiconducteur optique du mode de réalisation et une ligne en trait plein d représente des données d'un module à semiconducteur optique comportant l'élément de protection 6 représenté sur la figure 1 qui est réalisé en résine silicone. Ce test a été réalisé en plaçant le module à semiconducteur optique pendant un temps prédéterminé sous les conditions constituées par une température de 121 C, par une humidité relative de 100 %, par une pression de 2 atmosphères, par un courant constant en sens direct de 40 mA puis en mesurant le courant de seuil
sous la condition constituée par une température de 25 C.
Le courant de seuil du module à semiconducteur optique du mode de réalisation augmente difficilement même après l'écoulement de 300 heures. A l'opposé, si une résine silicone est utilisée en tant que matériau de l'élément de protection 6, le courant de seuil
augmente brutalement après que le temps de test excède 100 heures.
Ceci peut être attribué au contenu en termes d'eau ou teneur en eau qui s'est évadée jusqu'à l'intérieur de la diode laser au travers de la
résine silicone.
Comme on peut le voir au vu des résultats expérimentaux représentés sur les figures 2A et 2B, la résistance aux chocs thermiques et la résistance à l'humidité du module à semiconducteur optique peuvent être améliorées en utilisant une résine de modification
acrylique gel en tant que matériau de l'élément de protection 6.
La figure 3 est une vue en coupe d'un module à semiconducteur optique selon le second mode de réalisation de l'invention. Selon le premier mode de réalisation, l'élément de protection 6 est disposé seulement au niveau des zones périphériques de la diode laser 2, de la photodiode 3 et de la partie d'extrémité de la fibre optique 4. Selon le second mode de réalisation, un élément de protection 30 est rempli dans le cadre externe 8, et le couvercle 15 du premier mode de réalisation n'est pas utilisé. Les autres structures
sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation.
On s'attend à ce que le second mode de réalisation présente une résistance à l'humidité améliorée et une résistance aux chocs thermiques améliorée de façon similaire au premier mode de réalisation. Puis le troisième mode de réalisation de l'invention sera décrit par report à la figure 4. Selon les premier et second modes de réalisation, le module à semiconducteur optique sur le côté d'émission a été décrit de façon illustrative. Selon le troisième mode de réalisation, un module à semiconducteur optique sur le côté de
réception sera décrit au moyen d'un exemple.
Sur la surface d'une plate-forme 1, une photodiode 40 et un élément électronique 41 tous deux du type montage en surface sont montés. Ces éléments sont fixés à la plate-forme 1 en utilisant une soudure par AuSn ou similaire. La plate-forme 1 est réalisée par exemple en silicone ou en verre. La photodiode 40 est par exemple une photodiode du type PIN qui utilise de l'lnGaAs et de l'lnP en tant que matériau à semiconducteur. L'élément électronique 41 est par exemple un préamplificateur constitué à partir d'un circuit intégré ou IC
bipolaire en silicium du type pilotage par tension faible.
La fibre optique élémentaire 4a d'une fibre optique est alignée du point de vue de la position au moyen d'une gorge en forme de V qui est formée dans la couche de surface de la plate-forme 1. La fibre optique élémentaire 4a est fixée dans la gorge V au moyen d'une presse de fibre 5. La presse de fibre 5 est fixée sur la plate-forme 1 au moyen d'une résine époxy ou d'une résine acrylique du type durcissable aux ultraviolets. La lumière émise depuis l'extrémité de la fibre optique 4 arrive en incidence sur la photodiode 40 qui émet en
sortie un signal électrique correspondant à la lumière incidente.
L'élément électronique 41 amplifie le signal électrique qui est appliqué
depuis la photodiode 40.
Une partie de la fibre optique 4 qui traverse la frontière de la plateforme 1 est renforcée par un élément de fixation 11. Par exemple, l'élément de fixation 11 est réalisé en un matériau organique tel qu'en caoutchouc et qu'en matière plastique comme formé au moyen d'un moulage par transfert. La gorge V est rendue plus grande à proximité de la frontière de la plate-forme 1. L'élément de fixation 11 est emboîté dans cette partie de gorge V plus grande et la fibre optique
4 est supportée sur la plate-forme 1.
La plate-forme 1 est fixée à la surface supérieure d'un cadre de connexion37 au moyen d'une première couche d'adhésif 10. Par exemple, la première couche d'adhésif 10 est constituée par une résine époxy du type thermodurcissable contenant de l'argent. De l'argent est mélangé afin d'assurer une conductivité thermique élevée
et de maintenir une bonne performance de dissipation thermique.
Une pluralité de connexions externes 20 sont disposées sur la surface inférieure du cadre de connexion 37. Chaque connexion externe est connectée électriquement à l'une correspondante de
bornes externes de la photodiode 40 et de l'élément électronique 41.
Par exemple, chacune des bornes externes de la photodiode 40 et de l'élément électronique 41 est liée par fil à un câblage correspondant formé sur la surface de la plate-forme 1. Chaque câblage est lié par fil
à une connexion externe correspondante 20.
L'élément de protection 35 qui est réalisé en une résine isolante recouvre la photodiode 40, l'élément électronique 41 et la fibre optique élémentaire 4a de la fibre optique 4. L'élément de protection 35 remplit complètement la zone de transmission de lumière entre l'extrémité de sortie du module à semiconducteur optique et la photodiode 40. De façon similaire à l'élément de protection 6 du premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'élément de protection 35 peut être réalisé en une résine de modification acrylique d'un type durcissable aux ultraviolets pour constituer un gel. L'élément de protection 35 est transparent à la longueur d'onde de la lumière de réception. La surface de l'élément de protection 35, une zone périphérique de la plate-forme 1 et une partie de l'élément de fixation 11 sont recouvertes d'un élément de blindage 36 réalisé en une résine conductrice. L'élément de blindage 36 est réalisé en une résine présentant la même composition que celle de l'élément de protection , composition à laquelle est ajouté un matériau conducteur afin d'imprimer une certaine conductivité. Le matériau conducteur peut être de l'argent. Si la teneur en argent est établie de manière à être comprise entre 81 et 85 % en poids, la résine conductrice qui présente une valeur de résistance spécifique de 6 à 10 pE2.cm peut être obtenue. Puisque la partie de l'élément de fixation 11 est recouverte de l'élément de protection 35 et de l'élément de blindage 36, la fibre
optique 4 peut être fixée de façon stable au cadre de connexion 37.
Puis un procédé de formation de l'élément de protection 35 et de l'élément de blindage 36 sera décrit. Tout d'abord, une résine isolante est délivrée sur la plate-forme 1 avant durcissage. Puis une
résine conductrice est délivrée sur la résine isolante avant durcissage.
Ensuite, des rayons ultraviolets sont irradiés pour durcir la résine isolante et la résine conductrice en même temps. Dans ce cas, le matériau conducteur peut se diffuser légèrement à proximité de l'interface des deux types de résine avant durcissage. Cependant, il n'y a pas de problème pratique sauf si le matériau conducteur atteint
l'élément et les câblages sur la plate-forme 1.
Selon le troisième mode de réalisation, la photodiode 40 et I'élément électronique 41 sont recouverts de l'élément de blindage conducteur 36. Puisque l'élément de blindage 36 fonctionne en tant que blindage électromagnétique, il est possible d'empêcher que des bruits soient générés par une interférence électromagnétique (EMI). Si des bruits sont mélangés avec un signal d'entrée sur l'élément électronique 41, les bruits sont amplifiés. Cet élément de blindage 36 est fortement attendu plus particulièrement pour un module à semiconducteur optique comportant un circuit d'amplificateur. Il est également possible d'empêcher qu'une oscillation anormale d'un circuit
d'amplificateur soit générée par l'EMI.
Selon le troisième mode de réalisation, l'élément de protection et l'élément de blindage 36 sont réalisés en une résine présentant la même composition. On s'attend par conséquent à ce que l'effet de scellement et l'effet de blindage électromagnétique puissent être maintenus dans un état stable pendant une longue période lors du test haute température et humidité élevée et lors du test de cycle thermique. Un blindage électromagnétique classique a été réalisé en adaptant la photodiode et l'élément électronique dans un conteneur en métal. Selon le troisième mode de réalisation, le blindage électromagnétique peut être réalisé en utilisant une résine conductrice qui est moins chère qu'un conteneur en métal. En outre, puisque la résine isolante et conductrice est durcie au moyen d'un seul processus de rayonnement de rayons ultraviolets, un processus de scellement et un processus de blindage électromagnétique peuvent être réalisés en même temps. Il est par conséquent possible d'abaisser le coût d'un
module à semiconducteur optique.
La figure 5 est une vue en coupe d'un film de réflexion selon le quatrième mode de réalisation de l'invention. Sur une surface de réflexion d'un milieu optique présentant un indice de réfraction no, un
film de réflexion 55 présentant une structure d'empilement est formé.
La structure d'empilement du film de réflexion 55 est formée en empilant k paires constituées par une première couche 52 présentant un indice de réfraction n1 et par une seconde couche 53 présentant un indice de réfraction n2 et en formant une troisième couche 54 présentant l'indice de réfraction n1 sur la surface de la seconde couche
53 de la k-ième paire. La valeur de k est un entier positif.
La longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie est représentée par X. Alors l'épaisseur d1 de la première couche 52 est donnée par: dl= (X/4 + (X/2) x N1)/n1 (A1) o N1 vaut 0 ou est un entier positif. L'épaisseur d2 de la seconde couche 53 est donnée par: d2 = (X/4 + (X/2) x N2)/n2 (A2)
o N2 vaut 0 ou est un entier positif.
Un procédé de conception du film de réflexion 55 présentant le même indice de réflectivité à la fois pour un indice de réfraction ns1 et pour un indice de réfraction ns2 d'un milieu externe (en contact avec la troisième couche 54) sera décrit. L'épaisseur d3 de la troisième couche 54 est établie de manière à satisfaire les deux équations (A3) et (A4): d3= d + (X/2 ni) x N3 (A3) o N3 vaut 0 ou est un entier positif n2 n a 1 2a4 2 2 ns ns2 _ n cos A- ri+ nsi(n12a -ns2)
2A=n a= o k = 0 ou un entier positif(A4).
La réflectivité R (%) du film de réflexion 55 en relation avec la lumière qui présente la longueur d'onde X est représentée par l'équation (A5): 4x n R2 =1 ns [{1(r2)2{a2 2 [[1_(n11 2a2 _n012_/n0121b2 cos2A+{I sla+"n01b2 L n n1 ns n n(A) A = 1, a-=( b = 0)(A5) o ns est un indice de réfraction du milieu externe en contact avec la
troisième couche 54.
Si l'épaisseur de la troisième couche 54 est établie de manière à satisfaire l'équation (A4), comme on peut le voir au vu de l'équation (A4) , la réflectivité pour l'indice de réfraction ns1 du milieu externe devient égale à la réflectivité pour l'indice de réfraction ns2. Par exemple, si ns1 vaut 1 et si ns2 est établi au même indice de réfraction que celui du milieu externe lorsque le film de réflexion 55 est utilisé dans la réalité, alors la réflectivité du film de réflexion 55 dans l'air de l'atmosphère ou dans un gaz inerte devient égale à la réflectivité
lorsque le film de réflexion 55 est utilisé dans la réalité.
Par conséquent, si les expérimentations d'évaluation concernant la réflectivité sont réalisées dans l'air de l'atmosphère, la réflectivité lorsque le film de réflexion 55 est utilisé dans la réalité peut être prédite selon une précision élevée. Il est difficile de former la première couche 52, la seconde couche 53 et la troisième couche 54 dont les épaisseurs sont égales aux épaisseurs idéales calculées à partir des équations mentionnées ci-avant. Cependant, dans la pratique, même si l'épaisseur de chaque film est différente d'environ + %, de bons effets peuvent être attendus. Selon ce mode de réalisation, "l'épaisseur" d'un film mince inclut une épaisseur dans la
plage de + 20 % par rapport à l'épaisseur de film idéale.
La figure 6 est une vue en coupe d'un dispositif de laser à semiconducteur selon le cinquième mode de réalisation qui utilise le film de réflexion du quatrième mode de réalisation. Une plate-forme 63 est disposée dans un cadre externe 60 comportant une ouverture supérieure. Par exemple, la plate-forme 63 est constituée par un substrat en silicium. Sur la surface de la plate-forme 63, une diode laser 58 et une photodiode 64 sont montées. Par exemple, la diode laser 58 est du type Fabry-Perot et elle présente une longueur d'onde d'oscillation de 1,3 pm si l'on utilise InGaAsP/lnP. Un indice de
réfraction équivalent no de ce résonateur optique vaut 3,23.
Des films de réflexion 55A et 55B du quatrième mode de réalisation sont formés sur des facettes opposées d'un résonateur optique de la diode laser 58. La première couche 52 et la troisième couche 53 représentées sur la figure 5 sont réalisées en SiO2 et l'indice de réfraction n1 vaut 1,45 et la seconde couche 53 est réalisée en Si et l'indice de réfraction n2 vaut 3,8. Le film en SiO2 et le film en Si peuvent être formés au moyen d'un dépôt en phase vapeur assisté par ions, au moyen d'un dépôt chimique en phase vapeur assisté plasma, au moyen d'un dépôt chimique en phase vapeur thermique ou au
moyen d'une pulvérisation.
Un faisceau laser qui est transmis au travers du film de réflexion et qui est irradié vers l'arrière arrive en incidence sur la photodiode 64. En mesurant un signal de sortie en provenance de la
photodiode 64, l'état d'oscillation de la diode laser peut être surveillé.
Une fraction du faisceau laser transmis au travers du film de réflexion 55A et irradié en sens direct arrive en incidence sur une fibre optique 62. La fibre optique 62 est placée sur la surface de la plate- forme 63 et elle est fixée en position par une presse de fibre 65. La fibre optique 62 s'étend en dehors du cadre externe 60 en passant au travers de la paroi latérale du cadre externe 60. La partie de la fibre optique 62 qui traverse le cadre externe 60 est protégée par un
support 61.
Une résine de scellement 66 recouvre la photodiode 64, la diode laser 58 et la partie d'extrémité de la fibre optique 62. Par exemple, la résine de scellement est une résine silicone. L'indice de réfraction de la résine silicone vaut 1,38. L'ouverture supérieure du cadre externe 60 est fermée par un couvercle 67. Une pluralité de bornes d'entrée/sortie de signal 68 sont montées sur le fond du cadre
externe 60.
A partir des équations (A1) et (A2), l'épaisseur d1 de la première couche 52 représentée sur la figure 5 vaut 224 nm et I'épaisseur d2 de la seconde couche 53 vaut 86 nm. Il a été supposé que n1 = n2 = 0. En entrant ns1 = 1 et ns2 = 1,38 dans l'équation (A4), on obtient cos2A = 0, 395. Par conséquent, par exemple, l'épaisseur d3 de la troisième couche 54 vaut 127 nm. A partir de l'équation (A5), on
obtient une réflectivité R (%) de 76,7 %.
La figure 7 est un graphique qui représente en fonction d'une température de fonctionnement une variation du courant de seuil avant et après le scellement par résine de la diode laser du cinquième mode de réalisation. L'abscisse représente une température de fonctionnement selon l'unité C et l'ordonnée représente une variation du courant de seuil avant et après un scellement par résine silicone selon l'unité %. Une ligne en trait plein a au niveau de ce graphique indique une variation du courant de seuil de la diode laser du second mode de réalisation, une ligne en trait plein b indique une variation du courant de seuil d'une diode laser qui utilise le film de réflexion sans la
troisième couche 54 comme représenté sur la figure 5.
La variation du courant de seuil est de 5 % ou moins si le film de réflexion du quatrième mode de réalisation est utilisé. A l'opposé, la variation du courant de seuil est comprise entre environ 20 et 45 % si la troisième couche n'est pas formée. Comme on peut le voir au vu de ce graphique, la variation du courant de seuil avant et après un scellement par résine peut être rendue faible en utilisant le film de réflexion du quatrième mode de réalisation. Ces effets sont particulièrement importants lorsque la température de fonctionnement
est élevée.
Ceci est dû au fait que la réflectivité du film de réflexion du quatrième mode de réalisation dans l'air de l'atmosphère est de façon générale la même que la réflectivité après un scellement par résine. Si la troisième couche 54 qui est représentée sur la figure 5 n'est pas utilisée, la réflectivité dans l'air de l'atmosphère est différente de celle après le scellement par résine de telle sorte que le courant de seuil varie fortement avant et après un scellement par résine. En utilisant le film de réflexion du quatrième mode de réalisation, il est possible de prédire le courant de seuil après le scellement par résine selon une précision élevée en évaluant le courant de seuil de la diode laser dans
l'air de l'atmosphère.
Selon le cinquième mode de réalisation, du SiO2 et du Si sont utilisés en tant que matériaux des première et seconde couches 52 et 53 représentées sur la figure 5. D'autres matériaux peuvent également être utilisés tels qu'un oxyde, un nitrure ou un fluorure d'AI, de Si, de Ti, de Zn, de Mg ou de Li. Lorsque le film de réflexion est formé sur la facette d'un résonateur optique de la diode laser, il est préférable que la première couche en contact direct avec la facette soit réalisée en un
matériau isolant.
Selon le cinquième mode de réalisation, un laser du type Fabry-
Perot a été décrit à titre d'illustration. Le film de réflexion du quatrième mode de réalisation peut également être appliqué à d'autres diodes laser telles qu'une diode laser du type retour distribué et telles qu'une diode laser du type réflexion de Bragg distribuée. L'indice de réfraction du matériau habituel est égal à l'unité ou plus de telle sorte que les indices de réfraction ns1 et ns2 de l'équation (A4) sont égaux à l'unité ou plus. L'indice de réfraction du matériau du film de réflexion dans une plage de longueurs d'onde d'oscillation
d'une diode laser est de façon générale égal à 4 ou moins. Par conséquent, on considère de façon générale que la condition qui suit est satisfaite:10 1 < (ns1 x ns2) < 16.
Au vu de cette condition et de l'équation (A4), les formules qui suivent sont obtenues: __n 24 arccos 16 1 x _ 1+ _ -/n12a4-_no2)2:n % $na4a 42 _ 2i < d < arccosL 02n 12a?-02x n (A6)
o (1 + n12)-n12a4{ - no2)x 2an-
|n 2n 2a4_n 2 2 et arcoos -n 12a- - o2 x2tn na -no t (1r + ni2)(n$2a4 n 2 a n 2tnn <d<arccos- a7) x2
a= (A7).
C'est-à-dire que l'épaisseur d3 de la troisième couche 54 représentée sur la figure 5 doit satisfaire l'équation (A3) ainsi que les formules (A6) et (A7). Par exemple, si k = 1, no = 3,23, n1 = 1,45 et n2 = 3,8, alors:
49nm<d<138nmou311 nm< d < 411.
Selon le cinquième mode de réalisation, le film de réflexion est formé sur la facette de réflexion de la diode laser. Le film de réflexion du quatrième mode de réalisation peut être formé sur une surface de réflexion d'un milieu optique présentant l'indice de réfraction ns1 indépendamment de la diode laser. Dans ce cas, le film de réflexion
est recouvert d'un milieu optique présentant l'indice de réfraction ns2.
Si le film de réflexion est utilisé pour une diode laser, la longueur d'onde d'oscillation de la diode laser correspond à la longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie par le film de réflexion. Si le film de réflexion est formé sur une facette de réflexion d'un milieu optique, la longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie par le film de
réflexion peut être spécifiée au moyen du procédé qui suit.
Les épaisseurs de film optique de la première couche 52 et de la seconde couche 53 représentées sur la figure 5 sont toutes deux données par: ; /4 + (2/2) x N (A8) o N vaut O ou est un entier positif. L'épaisseur de film optique est une épaisseur obtenue en multipliant l'épaisseur de film réelle par l'indice de réfraction du film. L'épaisseur de film optique est obtenue en mesurant les épaisseurs de film de la première couche 52 et de la seconde couche 53 qui constituent le film de réflexion et en les multipliant par les indices de réfraction. La longueur d'onde X en relation avec les épaisseurs de film optique des première et seconde couches est spécifiée en modifiant N dans l'équation (A8). Dans ce cas, N de la première couche ne doit pas nécessairement être égal à N
de la seconde couche.
Après que la longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie est spécifiée, une épaisseur préférée d3 de la troisième couche 54 représentée sur la figure 5 peut être obtenue à partir des équations (A3) et (A4) o ns1 = 1 est substitué. Le film de réflexion qui est formé de cette manière présente la même réflectivité à la fois pour l'indice de réfraction de 1, par exemple dans l'air de l'atmosphère, et pour l'indice de réfraction ns2 dans un certain milieu. Par conséquent, il est possible de prédire la réflectivité dans le milieu qui présente l'indice de réfraction ns2 selon une précision élevée en évaluant la réflectivité
dans l'air de l'atmosphère.
Puis la structure d'un dispositif optique selon le sixième mode de réalisation sera décrite. Le film de réflexion du quatrième mode de réalisation est constitué fondamentalement par un film qui présente une épaisseur égale à un quart de la longueur d'onde d'une lumière cible, dans la structure d'empilement. Selon le sixième mode de réalisation, le film de réflexion comporte une structure à trois couches et l'épaisseur de chaque film est déterminée en s'écartant du standard
d'un quart de longueur d'onde.
La figure 8 est une vue en coupe transversale d'un dispositif optique du sixième mode de réalisation. Sur la surface d'un milieu optique 70, une première couche 71, une seconde couche 72 et une troisième couche 73 sont empilées. Ces trois couches constituées par les première à troisième couche 71 à 73 forment un film de réflexion 74. Le milieu optique 70 est une diode laser présentant un indice de réfraction équivalent de 3,23 et une longueur d'onde d'oscillation de 1,31 pm. La première couche 71 et la troisième couche 73 sont réalisées en SiO2 présentant un indice de réfraction de 1,45 et la seconde couche 72 est réalisée en un silicium présentant un indice de
réfraction de 3,8.
En modifiant les épaisseurs des première à troisième couches 71 à 73, des réflectivités du film de réflexion 74 comportant la structure à trois couches pour la longueur d'onde de 1,31 pm dans l'air de l'atmosphère et pour des longueurs d'onde voisines et des réflectivités du film de réflexion 74 recouvert d'une résine présentant un indice de
réfraction de 1,38 ont été obtenues par calcul.
La figure 9 est un graphique qui représente, en fonction de la réflectivité R (%), des combinaisons d'épaisseurs de film qui satisfont la condition consistant en ce que la réflectivité du film de réflexion placé dans l'air de l'atmosphère est de façon générale égale à celle du film de réflexion scellé à l'aide d'une résine et la condition consistant en ce qu'une variation de la réflectivité destinée à être générée par une variation de la longueur d'onde de la lumière destinée à être réfléchie est relativement faible. L'abscisse représente la réflectivité R selon l'unité % et l'ordonnée représente une épaisseur de film selon l'unité nm. Des lignes en trait plein al, a2 et a3 sur ce graphique représentent les épaisseurs de film des première, seconde et troisième couches 71,
72 et 73.
La réflectivité au niveau d'une interface entre une surface clivée d'une diode laser et l'air est de façon générale d'environ 30 %. Le film de réflexion utilisé par une diode laser est habituellement constitué de telle sorte que sa réflectivité soit inférieure à la réflectivité au niveau de l'interface entre la surface clivée et l'air. A partir de ce point de vue, la limite supérieure de la réflectivité représentée sur la figure 9 est établie à 30 %. Des solutions souhaitées n'ont pas été obtenues dans une zone présentant la réflectivité de 15 % ou moins. Il est par conséquent préférable d'établir la valeur de conception de la réflectivité du film de réflexion comportant la structure à trois couches à 15% ou plus. A partir de ce point de vue, la limite inférieure de la réflectivité
représentée sur la figure 9 est établie à 15 %.
L'épaisseur d1 (courbe al) de la première couche 71 approchée au moyen d'une équation de second ordre de la réflectivité R (%) est donnée par: d1 = (0,11 - 9,2 x 10-3R + 2,2 x 104R2);L0/n1 (A9) o X0 représente une longueur d'onde de lumière cible de 1,31 pm et n1 est l'indice de réfraction de 1,45 de la première couche 71. Puisque l'on considère de façon générale que l'épaisseur d1 est proportionnelle à la longueur d'onde X0, I'épaisseur d1 est exprimée au moyen d'une
équation de premier ordre de la longueur d'onde 70.
De façon similaire, I'épaisseur d2 (courbe a2) de la seconde couche 72 est donnée par: d2 = (-8,7 x 10-3 + 3,5 x 10-3R - 1,2 x 10-5R2) x (-3,6 + 17/n2)X0
(A1 0)
o n2 est l'indice de réfraction de 3,8 de la seconde couche 72. Le terme (-3,6 + 17/n2) est un terme dérivé à partir du graphique similaire à la figure 9 obtenu en faisant passer l'indice de réfraction n2 de 3,6 à 3,85. Dans la pratique, l'indice de réfraction d'un film en silicium formé au moyen d'un dépôt chimique en phase vapeur assisté plasma, au moyen d'une pulvérisation ou similaire varie dans cette plage de 3,6 à 3,85, en fonction des variations des conditions de formation de film. Il est par conséquent préférable de déterminer l'épaisseur de la seconde couche 72 en substituant l'indice de réfraction n2 qui correspond aux
conditions de formation de film réelles dans l'équation (A 10).
L'épaisseur d3 (courbe a3) de la troisième couche 73 est approchée par: d3 = (0,23 - 4,9 x 1 0-3R + 7,7 x 1 0-5R2).0/n3 (A1 1)
o n3 est l'indice de réfraction de 1,45 de la troisième couche 73.
Conformément aux résultats de calcul, si chacune des épaisseurs d1 à d3 est augmentée ou diminuée dans une plage de + 15 nm (une plage entre des lignes en pointillés sur la figure 9) par rapport à la valeur calculée au moyen des équations (A9) à (Al1), la réflectivité varie dans une plage de + 3 %. Par exemple, si l'épaisseur doit être établie de manière à obtenir une réflectivité de 25 % et si l'épaisseur est modifiée d'environ 15 nm, la réflectivité varie dans une plage de 22 % à 28 %. Cette variation de la réflectivité est dans une
plage admissible.
Par ailleurs, conformément aux résultats de calcul, si chacune des épaisseurs dl à d3 est augmentée ou diminuée dans une plage d'environ + 15 nm par rapport à la valeur cible, une différence entre la réflectivité du film de réflexion de la diode laser placé dans l'air de l'atmosphère et la réflectivité du film de réflexion scellé à l'aide d'une résine est d'environ 2 % au maximum. Cette différence devient égale à % si un film de réflexion à une seule couche ou monocouche est utilisé. C'est-à-dire que même si chacune des épaisseurs d1 à d3 est augmentée ou diminuée dans une plage d'environ + 15 nm, I'effet consistant à rendre faible la différence entre la réflectivité dans l'air de l'atmosphère et celle après le scellement par résine peut être obtenu de façon suffisante. Par exemple, les épaisseurs de film préférées d1, d2 et d3 pour la réflectivité de 26 % sont respectivement de 28,2 nm ou
moins, de 66,2 à 96,7 nm et de 121,2 à 151,2 nm.
Si l'épaisseur de la première couche 71 est amincie de 15 nm par rapport à la valeur cible, I'épaisseur d1 peut être de 0 nm dans certains cas. Cependant, la première couche 71 est dans la réalité formée et l'épaisseur d1 ne devient pas égale à 0 nm dans les cas pratiques mais elle devient supérieure à 0 nm. Dans la pratique,
l'épaisseur d1 devient égale à 2 nm ou plus au minimum.
Selon le sixième mode de réalisation, comme on peut le voir au vu de la figure 9, la plage autorisée pour l'épaisseur d1 de la première couche 71 est de 40 nm ou moins. Puisque chaque couche d'un film de réflexion multicouche du quatrième mode de réalisation est déterminée à partir du standard constitué par un quart de longueur d'onde, l'épaisseur de chaque couche du film de réflexion utilisé par une diode laser générale est de 220 nm ou plus. Une épaisseur de 40 nm ou moins de la première couche en contact avec un milieu optique
est une caractéristique significative du sixième mode de réalisation.
Selon le sixième mode de réalisation, I'indice de réfraction effectif du milieu optique est établi à 3,23. Si l'indice de réfraction effectif du milieu optique est dans une plage de 3,23 + 0,05, les épaisseurs préférables peuvent être approximées à partir des
équations (A9) à (A1 1).
Selon le sixième mode de réalisation, la première couche 71 qui est en contact avec le milieu optique est réalisée en SiO2, la seconde couche 72 sur la première couche 71 est réalisée en silicium et la troisième couche 73 est réalisée en SiO2. Les combinaisons d'épaisseurs préférables pour d'autres matériaux ont été également calculées. Les combinaisons des épaisseurs du film de réflexion du dispositif optique selon des première à troisième modifications du sixième mode de réalisation seront décrites. L'indice de réfraction du milieu optique utilisé par les première à troisième modifications est le
même que celui du sixième mode de réalisation.
Tout d'abord, la première modification du sixième mode de réalisation sera décrite. Selon la première modification, la première couche 71 et la troisième couche 73 représentées sur la figure 8 sont réalisées en oxyde d'aluminium et la seconde couche 72 est réalisée en silicium. Les indices de réfraction nl et n3 des première et troisième
couches sont égaux à 1,72.
Les épaisseurs préférées dl, d2 et d3 des première, seconde et troisième couches 71, 72 et 73 sont données par: dl = (1,7 x 10-3 + 1,1 x 10-3R + 3, 1 x 10-5R2)Xo/n1 d2 = (2,3 x 10-2 + 3,5 x 10-3R - 5,6 x 10-5R2) X(-1,4 + 8,9/n2)?0 d3 = (0,21 - 1,9 x 10-3R + 2,1 x 10-5R2)X0/n3 La plage admissible de chaque épaisseur est de + 15 nm par rapport à chacune des épaisseurs cibles dl à d3 calculées à partir des équations présentées ciavant. La limite supérieure de l'épaisseur de la première couche est de 60 nm. Par exemple, les épaisseurs de film préférées dl, d2 et d3 pour la réflectivité de 26 % sont respectivement
de 23,8 à 53,8 nm, de 75,8 à 105,8 nm etde 117,5 à 147,5 nm.
Puis la seconde modification du sixième mode de réalisation sera décrite. Selon la seconde modification, la première couche 71 représentée sur la figure 8 est constituée par de l'oxyde de silicium, la seconde couche 72 est constituée par du silicium et la troisième couche 73 est constituée par de l'oxyde d'aluminium. C'est-à-dire que
ni = 1,45, n2= 3,6 à 3,85 et n3 = 1,72. Les épaisseurs préférées dl, d2 et d3 des première, seconde et troisième
couches 71, 72 et 73 sont données par: d = (-3,1 x 10-5 + 3,6 x 10-3R - 3, 5 x 10-5R2)X0/nl d2 = (3,5 x 10-2 + 2,5 x 10-3R - 3,6 x 10-5R2) x (-2,6 + 1,4/n2)X0 d3 = (0,21 - 1,9 x 10-3R + 2,1 x 10-5R2)X0/n3 La plage admissible de chaque épaisseur est de + 15 nm par rapport à chacune des épaisseurs cibles dl à d3 calculées à partir des équations présentées ciavant. La limite supérieure de l'épaisseur de la première couche est de 40 nm. Par exemple, les épaisseurs de film préférées dl, d2 et d3 pour la réflectivité de 26 % sont respectivement
de 20,4 à 50,4 nm, de 73,4 à 103,4 nm et de 117,5 à 147,5 nm.
Puis la troisième modification du sixième mode de réalisation sera décrite. Selon la troisième modification, la première couche 71 représentée sur la figure 8 est constituée en oxyde d'aluminium, la seconde couche 72 est constituée en silicium et la troisième couche 73 est constituée en oxyde de silicium. C'est-à-dire que nr = 1,72, n3 = 3,6
à 3,85 et n3 = 1,45.
Les épaisseurs préférées dl, d2 et d3 des première, seconde et troisième couches 71, 72 et 73 sont données par: dl= (0,12 - 1,2 x 10-2R + 3,2 x 104R2);0/nl d2 = (-2,7 x 10-2 + 3,4 x 10-3R + 2,4 x 10-5R2) x (-3,8 + 2, 8/n2)X0 d3 = (0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10'5R2);0/n3 La plage admissible de chaque épaisseur est de + 15 nm par rapport à chacune des épaisseurs cibles dl à d3 calculées à partir des équations mentionnées ci-avant. La limite supérieure de l'épaisseur de la première couche est de 50 nm. Par exemple, les épaisseurs de film préférées dl, d2 et d3 pour la réflectivité de 26 % sont respectivement
de 0,9 à 30,9 nm, de 69,6 à 99,6 nm et de 121,2 à 151,2 nm.
Comme décrit ci-avant, lorsque la combinaison des matériaux des première à troisième couches est modifiée, l'épaisseur préférée de chaque couche change. En formant un graphique similaire à la figure 9 pour chaque combinaison des matériaux, il est possible de former un film de réflexion à trois couches présentant une faible différence en
termes de réflectivités avant et après un scellement par résine.
La figure 10 est un graphique qui représente une variation du courant de seuil avant et après un scellement par résine du film de réflexion du sixième mode de réalisation (incluant les première à troisième modifications) dans la diode laser représentée sur la figure 6, la variation étant représentée par un rapport du courant de seuil après
le scellement par résine sur celui avant le scellement par résine.
Un groupe de lignes polygonales c représenté sur la figure 10 représente la variation du courant de seuil lorsque le film de réflexion à trois couches du sixième mode de réalisation est utilisé et un groupe de lignes polygonales d représente la variation du courant de seuil lorsqu'un film de réflexion monocouche classique est utilisé. Dans le cas du film de réflexion classique, le courant de seuil augmente de 20 % ou plus si l'on utilise un scellement par résine. A l'opposé, la variation du courant de seuil est de + 5 % ou moins lorsque le film de réflexion à trois couches du sixième mode de réalisation est utilisé. En utilisant le film de réflexion à trois couches du sixième mode de réalisation, une variation du courant de seuil destinée à être générée
par le scellement par résine peut être atténuée.
La présente invention a été décrite en connexion avec les modes de réalisation préférés. L'invention n'est pas limitée seulement aux modes de réalisation présentés ci-avant. Il apparaît que diverses modifications, améliorations, combinaisons et similaire peuvent être
réalisées par l'homme de l'art.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Dispositif de laser caractérisé en ce qu'il comprend: un corps d'effet laser (70) présentant une longueur d'onde d'oscillation X (nm), un indice de réfraction effectif no et deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique; une première couche (71) formée sur au moins une facette de réflexion dudit corps d'effet laser, réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur d1 (nm); une seconde couche (72) formée sur une surface de ladite première couche, réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm) ; une troisième couche (73) formée sur une surface de ladite seconde couche, réalisée en oxyde de silicium présentant une épaisseur d3 (nm), dans lequel l'indice de réfraction effectif no est dans la plage de 3,18 à 3,28, l'épaisseur d1 est dans la plage de (0,11 - 9,2 x 10-3R + 2,2 x 104R2);/1,45 + 15, l'épaisseur d2 est dans la plage de: (-8,7 x 10-3 + 3, 5 x 10-3R - 1,2 x 10-5R2) x (-3,6 + 17/nsj)l + 15, et l'épaisseur d3 est dans la plage de: (0,23 -4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2);L/1,45 + 15,
et R (%) est dans la plage de 15 à 30.
2. Procédé de fabrication d'un film de réflexion (74), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: préparation d'un milieu optique (70) comportant une surface de réflexion et présentant un indice de réfraction no dans une plage de 3,18 ou plus jusqu'à 3,28 ou moins; détermination d'une longueur d'onde X de la lumière destinée à être réfléchie et d'une réflectivité R (%); formation d'une première couche (71) sur la surface de réflexion du milieu optique, la première couche étant réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur di (nm) qui est dans la plage de: (0,11 - 9,2 x 10-3R + 2,2 x 10-4R2);/1,45 + 15, formation d'une seconde couche (72) sur une surface de la première couche, la seconde couche étant réalisée en silicium présentant un indice de réfraction ns, et présentant une épaisseur d2 (nm) qui est dans la plage de: (-8,7 x 10- 3 + 3,5 x 10-3R -1,2 x 10-5R2) x (-3,6 + 17/nS,) X, + 15, et formation d'une troisième couche (73) sur une surface de la seconde couche, la troisième couche étant réalisée en oxyde de silicium présentant une épaisseur d3 (nm) qui est dans la plage de
(0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2) /1,45 + 15.
3. Dispositif de laser caractérisé en ce qu'il comprend: un corps d'effet laser (70) présentant une longueur d'onde d'oscillation X (nm), un indice de réfraction effectif no et deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique; une première couche (71) formée sur au moins une facette de réflexion dudit corps d'effet laser, réalisée en oxyde d'aluminium et présentant une épaisseur di (nm); une seconde couche (72) formée sur une surface de ladite première couche, réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm) ; une troisième couche (73) formée sur une surface de ladite seconde couche, réalisée en oxyde d'aluminium présentant une épaisseur d3 (nm); dans lequel l'indice de réfraction effectif no est dans une plage de 3,18 à 3,28, l'épaisseur d1 est dans une plage de (1,7 x 10-3 + 1,1 x 10-3R + 3,1 x 10-5R2);/1,72 + 15, I'épaisseur d2 est dans une plage de: (2,3 x 102 + 3,5 x 10-3R -5,6 x 10-5R2) x (-1,4 + 8,9/nsj);+ 15, et l'épaisseur d3 est dans la plage de: (0,21 - 1,9 x 10-3R + 2,1 x 10-5R2);/1,72 + 15,
et R (%) est dans la plage de 15 à 30.
4. Procédé de fabrication d'un film de réflexion (74), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: préparation d'un milieu optique (70) comportant une surface de réflexion et présentant un indice de réfraction no dans une plage de
3,18 à 3,28;
détermination d'une longueur d'onde X de la lumière destinée à être réfléchie et d'une réflectivité R (%); formation d'une première couche (71) sur la surface de réflexion du milieu optique, la première couche étant réalisée en oxyde d'aluminium et présentant une épaisseur d1 (nm) qui est dans la plage de: (1,7 x10-3 + 1,1 x 10-3R + 3,1 x 10-5R2) /1,72 + 15, formation d'une seconde couche (72) sur une surface de la première couche, la seconde couche étant réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm) qui est dans la plage de: (2,3 x10-2 + 3,5 x 10-3R -5,6 x 10-5R2) x (-1,4 + 8,9/nsi)X + 15, et formation d'une troisième couche (73) sur une surface de la seconde couche, la troisième couche étant réalisée en oxyde d'aluminium présentant une épaisseur d3 (nm) qui est dans la plage de:
(0,21 - 1,9 x 10-3R + 2,1 x 10-5R2);/1,72 + 15.
5. Dispositif de laser caractérisé en ce qu'il comprend un corps d'effet laser (70) présentant une longueur d'onde d'oscillation X. (nm), un indice de réfraction effectif no et comportant deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique; une première couche (71) formée sur au moins une facette de réflexion dudit corps d'effet laser, réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur dl (nm); une seconde couche (72) formée sur une surface de ladite première couche, réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm); une troisième couche (73) formée sur une surface de ladite seconde couche, réalisée en oxyde d'aluminium présentant une épaisseur d3 (nm); dans lequel l'indice de réfraction effectif no est dans une plage de 3,18 à 3,28, l'épaisseur d1 est dans une plage de: (-3, 1x 10-5 + 3,6 x 10-3R - 3,5 x 10-5R2) /1,45 15, l'épaisseur d2 est dans une plage de: (3,5 x 10-2 + 2,5 x 10-3R - 3,6 x 10-5R2) x (-2,6 + 1,4/nsi) ? + 15, et l'épaisseur d3 est dans une plage de: (0,21 - 1,9 x 10-3R + 2, 1 x 10-5R2) X/1,72 + 15,
et R (%) est dans la plage de 15 à 30.
6. Procédé de fabrication d'un film de réflexion (74), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: préparation d'un milieu optique (70) comportant une surface de réflexion et présentant un indice de réfraction no dans une plage de
3,18 à 3,28;
détermination d'une longueur d'onde X de la lumière destinée à être réfléchie et d'une réflectivité R (%); formation d'une première couche (71) sur la surface de réflexion du milieu optique, la première couche étant réalisée en oxyde de silicium et présentant une épaisseur d1 (nm) qui est dans la plage de: (-3,1 x 10-5 + 3,6 x 10-3R - 3,5 x 10-5R2) X/1, 45 + 15; formation d'une seconde couche (72) sur une surface de la première couche, la seconde couche étant réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nj et présentant une épaisseur d2 (nm) qui est dans la plage de: (3,5 x 10-2 + 2,5 x 10-3R -3,6 x 10-5R2) x (-2,6 + 1, 4/nsj) X + 15, et formation d'une troisième couche (73) sur une surface de la seconde couche, la troisième couche étant réalisée en oxyde d'aluminium présentant une épaisseur d3 (nm) qui est dans la plage de:
(0,21 - 1,9 x 10-3R + 2,1 x 10-5R2) 2/1,72 + 15.
7. Dispositif de laser caractérisé en ce qu'il comprend: un corps d'effet laser (70) présentant une longueur d'onde d'oscillation X (nm), un indice de réfraction effectif no et comportant deux facettes de réflexion définissant un résonateur optique; une première couche (71) formée sur au moins une facette de réflexion dudit corps d'effet laser, réalisée en oxyde d'aluminium et présentant une épaisseur d1 (nm); une seconde couche (72) formée sur une surface de ladite première couche, réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsj et présentant une épaisseur d2 (nm); une troisième couche (73) formée sur une surface de ladite seconde couche, réalisée en oxyde de silicium présentant une épaisseur d3 (nm); dans lequel l'indice de réfraction effectif no est dans la plage de 3,18 ou plus à 3,28 ou moins, l'épaisseur d1 est dans une plage de: (0,12 - 1,2 x 10-2R + 3,2 x 10-4R2) V/1,72 + 15, l'épaisseur d2 est dans une plage de: (-2,7 x 10-2 + 3,4 x 10-3R + 2,4 x 10-5R2) x (-3,8 + 2,8/nsj) X 15, et l'épaisseur d3 est dans une plage de: (0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2);/1,45 + 15,
et R (%) est dans la plage de 15 à 30.
8. Procédé de fabrication d'un film de réflexion (74), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: préparation d'un milieu optique (70) comportant une surface de réflexion et présentant un indice de réfraction no dans une plage de
3,18 à 3,28;
détermination d'une longueur d'onde X de la lumière destinée à être réfléchie et d'une réflectivité R (%); formation d'une première couche (71) sur la surface de réflexion du milieu optique, la première couche étant réalisée en oxyde d'aluminium et présentant une épaisseur d1 (nm) qui est dans la plage de: (0,12 - 1,2 x 10-2R + 3,2 x 10-4R2) 2/1,72 + 15; formation d'une seconde couche (72) sur une surface de la première couche, la seconde couche étant réalisée en silicium présentant un indice de réfraction nsi et présentant une épaisseur d2 (nm) qui est dans la plage de: (-2,7 x 10-2 + 3,4 x 10-3R +2,4 x 10-5R2) x (-3,8 + 2,8/ns5); + 15, et formation d'une troisième couche (73) sur une surface de la seconde couche, la troisième couche étant réalisée en oxyde de silicium présentant une épaisseur d3 (nm) qui est dans la plage de:
(0,23 - 4,9 x 10-3R + 7,7 x 10-5R2) X/1,45 + 15.
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