FR2817627A1 - Dispositif de transmission d'ondes optiques dans une structure a inversions - Google Patents

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Abstract

Dispositif de transmission d'ondes optiques comprenant une structure présentant des moyens de guidage optique, la structure comprenant un corps et une partie déformable soumise à des moyens d'actionnement et présentant une plate-forme placée entre deux parties dudit corps, ladite plate-forme et lesdites parties dudit corps présentant des flancs en vis-à-vis glissant les unes par rapport aux autres sous l'effet dudit moyen d'actionnement. Chaque partie (7, 8) dudit corps (3) comprend au moins deux moyens de guidage optique (13, 14; 15, 16) dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants (9, 10) et ladite plate-forme (5) comprend au moins quatre moyens de guidage optique (17, 18, 19, 20) dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants (11, 12). La partie mobile et le moyen d'actionnement sont agencés de telle sorte que lesdits moyens de guidage optique constituent un inverseur.

Description

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Figure img00010001
DISPOSITIF DE TRANSMISSION D'ONDES OPTIQUES DANS UNE STRUCTURE À INVERSIONS
La présente invention concerne le domaine de la transmission d'ondes optiques dans des structures de guidage optiques.
Le brevet FR-A-95 00 201 décrit un dispositif optomécanique à moyens de guidage optique intégrés, qui comprend un corps et une plate-forme mobile placée entre deux parties de ce corps et reliée à ce dernier par des bras. Différentes dispositions sont décrites. Ce document spécifie uniquement que la plate-forme porte des micro-guides optiques intégrés disposés de façon à commuter, lorsqu'elle est déplacée, une onde lumineuse arrivant par un microguide optique de l'une des parties du corps vers sélectivement deux micro-guides optiques de son autre partie.
Le but de la présente invention est de perfectionner le dispositif opto-mécanique ci-dessus de façon à augmenter ses capacités.
Le dispositif de transmission d'ondes optiques selon l'invention comprend une structure présentant des moyens de guidage optique, la structure comprenant un corps et une partie déformable soumise à des moyens d'actionnement et présentant une plate-forme placée entre deux parties dudit corps, ladite plate-forme et lesdites parties dudit corps présentant des flancs en vis-à-vis glissant les unes par rapport aux autres sous l'effet dudit moyen d'actionnement.
Selon l'invention, chaque partie dudit corps comprend au moins deux moyens de guidage optique dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants et ladite plate-forme comprend au moins quatre moyens de guidage optique dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants.
Selon l'invention, la partie mobile et le moyen d'actionnement sont agencés de telle sorte que, dans une première position de ladite plate-forme, les surfaces d'extrémité d'un premier et d'un troisième moyens de guidage optique de la plate-forme sont
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optiquement couplées avec d'une part les surfaces d'extrémité des moyens de guidage optique de l'une des parties dudit corps et d'autre part les surfaces d'extrémité de l'autre partie dudit corps.
Selon l'invention, dans une seconde position de ladite partie déformable, les surfaces d'extrémité d'un second et d'un quatrième moyens de guidage optique de la plate-forme sont optiquement couplées avec d'une part les surfaces d'extrémité des moyens de guidage optique de l'une des parties dudit corps et d'autre part les surfaces d'extrémité de l'autre partie dudit corps, de telle sorte que les moyens de guidage optique de la plate-forme constituent un inverseur.
Selon l'invention, les extrémités des premier, deuxième, troisième et quatrième moyens de guidage optique de la plate-forme sont de préférence disposées de façon successive sur l'un des flancs de cette plate-forme tandis que les extrémités de ses premier, quatrième, troisième et deuxième moyens de guidage optique de la plate-forme sont disposées de façon successive sur l'autre flanc de cette plateforme.
Selon l'invention, les moyens de guidage optique de la plateforme sont de préférence intégrés de telle sorte que les deuxième et quatrième moyens de guidage optique se croisent une fois, que le troisième moyen de guidage optique croise une fois les deuxième et quatrième moyens de guidage optique et que le premier moyen de guidage optique ne croise pas les autres.
Selon l'invention, les deuxième et quatrième moyens de guidage optique s'étendent de préférence en formant des S allongés qui se croisent.
Selon l'invention, ladite plate-forme est de préférence reliée audit corps par des bras soumis à des moyens de sollicitation permettant de les déformer et de déplacer cette plate-forme.
Selon l'invention, les moyens de sollicitation comprennent de préférence des moyens capacitifs ou inductifs délivrant une force de sollicitation desdits bras sous l'effet d'une tension et/ou d'un courant électriques de commande.
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Selon l'invention, lesdits flancs desdites parties dudit corps portent de préférence des couches soit d'une substance réfléchissant la lumière soit d'une substance absorbant la lumière, placées en face des extrémités desdits moyens de guidage optique non couplés de ladite plate-forme.
Selon l'invention, lesdits flancs desdites parties dudit corps et/ou de ladite plate-forme peuvent avantageusement être munies d'au moins une couche anti-reflets recouvrant les surfaces d'extrémité desdits moyens de guidage optique, en particulier d'un empilement de nitrure de silicium et de silice.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif de transmission d'ondes optiques ou lunineuses, décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin sur lequel : - la figure 1 représente une vue de dessus d'un dispositif de transmission d'ondes optiques selon la présente invention ; - et la figure 2 représente une coupe transversale selon Il-11 du dispositif de transmission d'ondes optiques de la figure 1.
En se reportant aux figures, on voit qu'on a représenté un dispositif 1 de transmission d'ondes optiques qui comprend une structure intégrée 2 de guidage optique à micro-guides optiques intégrés.
La structure intégrée 2 comprend un corps 3 dans lequel est ménagée une cavité creusée 4 en même temps qu'est réalisée une plateforme 5 rectangulaire dont les coins sont reliés au corps 3 par quatre branches longitudinales opposées 6.
Le corps 3 présente deux parties 7 et 8 espacées longitudinalement, qui présentent, dans la cavité 4, des flancs transversaux opposés 9 et 10 entre lesquels se trouve la plate-forme 5. Cette plate-forme 5 présente des flancs transversaux opposés 11 et 12 qui sont situés en vis-à-vis et à des faibles distances des flancs 9 et 10 de façon à glisser les uns par rapport aux autres lorsque la plate-forme 5 se déplace transversalement par déformation des bras 6 qui la portent.
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Les parties 7 et 8 du corps 2 comprennent respectivement deux micro-guides optiques intégrés 13 et 14 et deux micro-guides optiques intégrés 15 et 16, qui sont espacés transversalement et qui s'étendent longitudinalement, les coeurs de transmission 13a et 15a des micro-guides optiques 13 et 15 étant alignés et les coeurs de transmission 14a et 16a des micro-guides optiques 14 et 16 étant alignés. Ainsi, les coeurs de transmission 13a et 14a d'une part et les coeurs de transmission 15a et 16a d'autre part débouchent respectivement dans la cavité 4 au travers des flancs 9 et 10 des parties 7 et 8 du corps 3, par des surfaces d'extrémité transversales correspondantes 13b, 14b, 15b et 16b.
La plate-forme 5 porte un premier micro-guide intégré 17, un second micro-guide intégré 18, un troisième micro-guide intégré 19 et un quatrième guide micro-guide optique intégré 20, qui présentent respectivement des coeurs de transmission 17a, 18a, 19a et 20a qui débouchent respectivement, de part et d'autre de la plate-forme 5, au travers de ses flancs 11 et 12.
Les coeurs de transmission 17a-20a sont disposés de telle sorte que leurs surfaces transversales d'extrémités soient agencées de la manière suivante.
Lorsque la plate-forme 5 est à une première position, une première onde lumineuse peut être transmise entre le coeur de transmission 13a du micro-guide optique 13 et le coeur de transmission 15a du micro-guide optique 15 via le coeur de transmission 17a du micro-guide optique 17, grâce au couplage optique de leurs extrémités, et une seconde onde lumineuse peut être transmise entre le coeur de transmission 14a du micro-guide optique 14 et le coeur de transmission 16a du micro-guide optique 16 via le coeur de transmission 19a du micro-guide optique 19, grâce au couplage optique de leurs extrémités.
Lorsque la plate-forme 5 est à une deuxième position, une première onde lumineuse peut être transmise entre le coeur de transmission 13a du micro-guide optique 13 et le coeur de transmission 16a du micro-guide 16 via le coeur de transmission 18a
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du micro-guide optique 18, grâce au couplage optique de leurs extrémités, et une deuxième onde lumineuse peut être transmise entre le coeur de transmission 14a du micro-guide optique 14 et le coeur de transmission 15a du micro-guide optique 15 via le coeur de transmission 20a du micro-guide optique 20, grâce au couplage optique de leurs extrémités.
Les transmissions ci-dessus peuvent être atteintes grâce aux dispositions suivantes des micro-guides de la plate-forme 5.
Le coeur de transmission 17a du micro-guide optique 17 s'étend longitudinalement.
Les coeurs de transmission 18a et 20a des micro-guides optiques 18 et 20 se croisent une fois et s'étendent en forme de S allongés, leurs parties d'extrémité s'étendant longitudinalement.
Le coeur de transmission 19a du micro-guide optique 19 croise une fois le coeur de transmission 18a du micro-guide optique 18 et une fois le coeur de transmission 20a du micro-guide optique 20. Le coeur de transmission 19a s'étend en formant un oméga allongé, ses parties d'extrémité s'étendant longitudinalement.
A l'endroit où ils se croisent, les angles entre les coeurs de transmission de la plate-forme 5 sont de préférence adaptés afin d'éviter que les ondes lumineuses transmises soient perturbées le moins possible.
Sur le flanc 11 de la plate-forme 5, les coeurs de transmission 17a, 18a, 19a et 20a présentent des extrémités al, bl, cl et dl qui se succèdent transversalement. Les extrémités al et bl sont dans le voisinage de l'extrémité 13b du coeur de transmission 13a du micro-guide optique 13 et les extrémités cl et dl sont dans le voisinage de l'extrémité 14b du coeur de transmission 14a du microguide optique 14.
Sur le flanc 12 de la plate-forme 5, l'extrémité a2 du coeur de transmission 17a, l'extrémité d2 du coeur de transmission 20a, l'extrémité c2 du coeur de transmission 19a et l'extrémité b2 du coeur de transmission 18a se succèdent transversalement. Les surfaces d'extrémité a2 et d2 sont dans le voisinage de la surface d'extrémité 15b du coeur de transmission 15a du micro-guide optique 15 et les
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surfaces d'extrémité c2 et b2 sont dans le voisinage de la surface d'extrémité 16b du coeur de transmission 16a du micro-guide optique 16.
Bien entendu, les coeurs de transmission portés par la plateforme 5 pourraient pourraient être agencés, s'étendre et se croiser de façon différente.
Le dispositif 1 qui vient d'être décrit constitue un inverseur.
En effet, lorsque la plate-forme 5 est sélectivement placée à ses deux positions transversales mentionnées plus haut, des ondes lumineuses entrant par exemple par les coeurs de transmission 13a et 14a des micro-guides optiques 13 et 14 sont orientées sélectivement soit vers le coeur de transmission 15a du micro-guide optique 15 et le coeur de transmission 16a du micro-guide optique 16 soit vers le coeur de transmission 16a du micro-guide optique 16 et le coeur de transmission 15a du micro-guide optique 15.
Pour constituer la structure de guidage optique intégrée 2 qui vient d'être décrite, comme le montre la figure 2, cette structure comprend un substrat 2a par exemple en silicium sur lequel sont déposées une première couche 2b par exemple en silice non dopée puis une deuxième couche 2c par exemple en silice non dopée. Sur la surface supérieure de la couche 2b et sous la couche 2c sont formés les coeurs de transmission précités des micro-guides optiques précités, par exemple en silice dopée, en nitrure de silicium ou en oxynitrure de silicium. Pour constituer les micro-guides optiques précités, l'indice de réfraction du matériau constituant leurs coeurs de transmission est inférieur à l'indice de réfraction du ou des matériaux constituant les couches les entourant. Dans une variante, les coeurs de transmission des micro-guides optiques pourraient affleurer la surface de la structure 2.
A titre indicatif, les coeurs de transmission précités, qui sont co-planaires, sont de section rectangulaire ou carrée et présentent des dimensions comprises entre cinq et quatorze microns. Les coeurs de transmission précités sont disposés de telle sorte que la course de la plate-forme 5 soit d'environ cent microns.
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Comme le montre la figure 1, les bras flexibles 6 portant la plate-forme mobile 5 sont recouverts, de part et d'autre, de couches métalliques 21 et 22 et des surfaces longitudinales du corps 3, situées de part et d'autre des bras 6, sont recouvertes de couches métalliques 23 et 24, de façon à constituer les électrodes d'organes d'entraînement capacitifs ou inductifs 6a, ces électrodes étant reliées à des lignes d'alimentation non représentées par exemple par des pistes et/ou des ponts filaires non représentés.
Ces organes d'entraînement 6a sont adaptés et sont susceptibles d'être commandés électriquement de manière à déformer les bras 6 selon des amplitudes déterminées de façon à placer la plateforme 5 auxdites première et seconde positions et à la déplacer entre ces positions en fonction des besoins de transfert des ondes lumineuses comme décrit précédemment.
Par ailleurs, le flanc 9 de la partie 7 et le flanc 10 de la partie 8 de la structure 2 sont respectivement munis, de part et d'autre des surfaces d'extrémité 14b et 16b des micro-guides optiques 14 et 16, de couches 25 et 26 soit en un matériau réfléchissant la lumière, par exemple en aluminium, soit, au contraire, en un matériau absorbant la lumière, par exemple en silicium amorphe. Ces couches 25 et 26 ont pour but soit de limiter les pertes optiques soit d'éviter des perturbations optiques, dans les ondes lumineuses transitant par les coeurs de transmission 18a, 19a et 20a de la plate-forme qui se croisent comme décrit précédemment.
En outre, les flancs 9 et 10 des parties 7 et 8 du corps 3 et les flancs 11 et 12 de la plate-forme 5 peuvent avantageusement être munies d'au moins une couche anti-reflets recouvrant les surfaces d'extrémité précitées des coeurs de transmission des micro-guides optiques précités, cette couche comprenant en particulier un empilement de nitrure de silicium et de silice, dont l'épaisseur est choisie en fonction de la longueur d'onde des ondes lumineuses transmises.
La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. Bien des variantes de réalisation sont sortir du cadre défini par les revendications annexées.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission d'ondes optiques comprenant une structure présentant des moyens de guidage optique, la structure comprenant un corps et une partie déformable soumise à des moyens d'actionnement et présentant une plate-forme placée entre deux parties dudit corps, ladite plate-forme et lesdites parties dudit corps présentant des flancs en vis-à-vis glissant les unes par rapport aux autres sous l'effet dudit moyen d'actionnement, caractérisé par le fait que chaque partie (7,8) dudit corps (3) comprend au moins deux moyens de guidage optique (13,14 ; 15,16) dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants (9,10) et ladite plate-forme (5) comprend au moins quatre moyens de guidage optique (17,18, 19,20) dont les extrémités débouchent sur lesdits flancs correspondants (11,12) ; et par le fait que la partie mobile et le moyen d'actionnement sont agencés de telle sorte que, dans une première position de ladite plate-forme, les surfaces d'extrémité d'un premier (17) et d'un troisième (19) moyens de guidage optique de la plate-forme sont optiquement couplées avec d'une part les surfaces d'extrémité des moyens de guidage optique de l'une des parties dudit corps et d'autre part les surfaces d'extrémité de l'autre partie dudit corps et que, dans une seconde position de ladite partie déformable, les surfaces d'extrémité d'un second (18) et d'un quatrième (20) moyens de guidage optique de la plate-forme sont optiquement couplées avec d'une part les surfaces d'extrémité des moyens de guidage optique de l'une des parties dudit corps et d'autre part les surfaces d'extrémité de l'autre partie dudit corps, de telle sorte que les moyens de guidage optique (17,18, 19,20) de la plate-forme (5) constituent un inverseur.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités des premier, deuxième, troisième et quatrième moyens de guidage optique de la plate-forme sont disposées de façon successive (al, bl, cl, dl) sur l'un des flancs de cette plate-forme tandis que les extrémités de ses premier, quatrième, troisième et deuxième moyens de guidage optique de la plate-forme sont disposées de façon successive (a2, d2, c2, b2) sur l'autre flanc de cette plateforme.
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  3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les moyens de guidage optique de la plate- forme sont intégrés de telle sorte que les deuxième et quatrième moyens de guidage optique (18,20) se croisent une fois, que le troisième moyen de guidage optique (19) croise une fois les deuxième et quatrième moyens de guidage optique (18,20) et que le premier moyen de guidage optique ne croise pas les autres.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les deuxième et quatrième moyens de guidage optique s'étendent en formant des S allongés qui se croisent.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite plate-forme (5) est reliée audit corps (3) par des bras (6) soumis à des moyens de sollicitation (21,23) permettant de les déformer et de déplacer cette plate-forme.
  6. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les moyens de sollicitation comprennent des moyens capacitifs ou inductifs (21,23) délivrant une force de sollicitation desdits bras sous l'effet d'une tension et/ou d'un courant électriques de commande.
  7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits flancs (9,10) desdites parties dudit corps (3) portent des couches (25,26) soit d'une substance réfléchissant la lumière soit d'une substance absorbant la lumière, placées en face des extrémités desdits moyens de guidage optique non couplés de ladite plate-forme.
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits flancs desdites parties dudit corps (3) et/ou de ladite plate-forme (5) sont munies d'au moins une couche anti-reflets recouvrant les surfaces d'extrémité desdits moyens de guidage optique, en particulier d'un empilement de nitrure de silicium et de silice.
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