FR2826459A1 - Element de transfert d'une onde lumineuse entre des composants optiques et son procede de realisation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un élément de transfert (30) dont une première face (E) est disposée en regard d'un premier composant optique (C1) comportant au moins un guide optique (G1) et dont une deuxième face (S) est en regard d'un deuxième composant optique (C2), cet élément étant apte à transférer une onde lumineuse comportant une ou plusieurs longueurs d'onde, d'un des composants vers l'autre, cet élément de transfert étant transparent au moins à une des longueurs d'onde de l'onde lumineuse et présentant un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à l'onde lumineuse lorsqu'elle se propage dans le premier et dans le deuxième composant, cet élément de transfert comportant en outre, sur sa première face, au moins un motif (M1) de couplage/ découplage situé en regard d'une partie du guide, ce motif étant séparé dudit premier composant d'une distance dg1 inférieure à une distance seuil ds1 au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée de ce premier composant à l'élément de transfert et inversement.
Description
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ELEMENT DE TRANSFERT D'UNE ONDE LUMINEUSE ENTRE DES
COMPOSANTS OPTIQUES ET SON PROCEDE DE REALISATION Domaine technique
La présente invention concerne un élément de transfert d'une onde lumineuse entre au moins deux composants optiques ainsi que son procédé de réalisation. Cet élément de transfert est apte à permettre le couplage/découplage d'une onde lumineuse.
COMPOSANTS OPTIQUES ET SON PROCEDE DE REALISATION Domaine technique
La présente invention concerne un élément de transfert d'une onde lumineuse entre au moins deux composants optiques ainsi que son procédé de réalisation. Cet élément de transfert est apte à permettre le couplage/découplage d'une onde lumineuse.
Ainsi, l'élément de transfert permet de découpler une onde lumineuse se propageant dans un guide d'un composant optique et inversement de coupler dans ce guide une onde lumineuse se propageant dans le dit élément de transfert.
L'invention s'applique notamment dans le domaine des télécommunications optiques, dans le domaine de l'optoélectronique ou encore de l'instrumentation optique.
On entend par composant optique, aussi bien un composant tout optique qu'un composant optoélectronique ou de façon générale tout composant comportant au moins une entrée et/ou une sortie optique. Ce composant peut être aussi bien un composant d'optique guidé tel qu'un composant d'optique intégrée ou un composant d'optique non guidé tel que l'espace libre dans lequel peut être combiné un ou plusieurs éléments optiques (par exemple, une ou des lentilles, un ou des miroirs, un ou des détecteurs, un ou des composants d'optiques guidés,
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etc. ). Les composants d'optique intégrée, peuvent être par ailleurs réalisés par des structures très différentes. A titre d'exemple, on peut citer les guides en semi-conducteur III-V sur InP notamment pour les sources laser, les détecteurs, les modulateurs, les guides en niobate de lithium notamment pour les modulateurs hyperfréquences, les composants d'optique non linéaire, les guides en silice sur silicium ou les guides réalisés par échange ionique sur verre.
Etat de la technique
Le transfert de la lumière entre composants optiques posent généralement un certain nombre de problèmes liés aux dimensions des composants et des précisions d'aligne ent requises entre ces composants.
Le transfert de la lumière entre composants optiques posent généralement un certain nombre de problèmes liés aux dimensions des composants et des précisions d'aligne ent requises entre ces composants.
Pour des composants de dimensions microniques, une précision d'alignement submicronique est nécessaire.
Par ailleurs, les composants entre lesquels l'onde lumineuse doit être transférée, présentent en général des géométries et des indices de réfraction très diverse entraînant un certain nombre de problèmes d'adaptation.
Les figures la et 1b représentent schématiquement une première approche connue permettant de transférer une onde lumineuse entre 2 composants.
Sur ces figures, on a représenté deux composants optiques, référencés 1 et 2. Ces composants comportent respectivement un guide optique 3 et un guide optique 5 qui peuvent être indépendamment soit un microguide soit un guide planaire. On a représenté de façon schématique
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le profil de propagation 7 de l'onde lumineuse dans le guide 3 et le profil de propagation 9 de l'onde lumineuse dans le guide 5. Par ailleurs, le sens de propagation de l'onde dans ces guides est donné par une flèche.
Selon la figure la, pour transférer la lumière se propageant dans le guide 3, dans le guide 5, les deux composants sont disposés de façon à ce que la sortie optique du guide 3 soit alignée avec l'entrée optique du guide 5. De plus, pour permettre le transfert, les faces en regard des deux composants doivent être préparées (par exemple par un clivage ou par un sciage suivi d'un polissage) et séparées d'une distance très faible (inférieure à quelques micromètres) pour éviter les pertes par diffraction.
La figure lb est une approche similaire à celle de la figure la avec en plus un élément de conjugaison objet-image 11 disposé entre les composants 1 et 2. Cette approche donne une liberté supplémentaire pour adapter la géométrie des composants à associer, mais la structure finale est plus complexe et coûteuse à réaliser.
La figure 2 illustre schématiquement une autre méthode pour transférer une onde lumineuse entre deux composants, utilisée en général en recherche.
Un des composants est l'espace libre, autrement dit, l'onde lumineuse incidente 13 n'est pas guidée.
L'autre composant 15 est un composant d'optique intégrée comportant un guide 17. Pour coupler l'onde lumineuse incidente 13 en espace libre dans le guide 17, un prisme 19 est utilisé. Ce prisme est pressé au-
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dessus du guide 17. Une flèche P matérialise la pression appliquée sur le prisme. Il y a donc un très faible espace G entre la base du prisme et la surface du composant 15.
L'indice du matériau formant le prisme np et l'angle 8p entre la base du prisme et la face d'entrée 21 du prisme sont choisis pour que l'onde incidente 13 soit en réflexion totale dans le prisme sur la base de celui-ci. Il y a alors une onde évanescente 23 formée sur la base du prisme qui va exciter le guide 17, ce dernier étant très proche du prisme. Ainsi, plus l'espace G entre le prisme et le composant est faible, plus le pourcentage de lumière incidente couplée dans le guide 17 est grand, ce transfert d'énergie lumineuse pouvant même atteindre 100%.
Cete méthode de transfert Le nécessite pas de préparation de la face d'entrée de l'onde lumineuse dans le composant 15 contrairement à l'exemple des figures la et 1b, mais elle est difficile à adapter à un contexte industriel à cause des problèmes de fabrication des prismes en particulier avec de petites dimensions et du contrôle de l'espace G.
Exposé de l'invention
Un but de l'invention est de proposer un élément de transfert d'une onde lumineuse entre au moins deux composants, facilement réalisable et de façon reproductible, en particulier dans un contexte industriel.
Un but de l'invention est de proposer un élément de transfert d'une onde lumineuse entre au moins deux composants, facilement réalisable et de façon reproductible, en particulier dans un contexte industriel.
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Un autre but de l'invention est de proposer un élément de transfert permettant d'associer des composants afin de réaliser des fonctions optiques pouvant être complexes.
Un autre but de l'invention est encore de proposer un élément de transfert ne nécessitant pas de préparation de surface et notamment de polissage.
Pour atteindre ces buts, l'invention propose un élément de transfert dont une première face est disposée en regard d'un premier composant optique comportant au moins un guide optique appelé premier guide et dont une deuxième face est en regard d'un deuxième composant optique, cet élément étant apte à transférer une onde lumineuse d'un des composants vers l'autre et inversement, cette onde lumineuse comportant une ou plusieurs longueurs d'onde ; selon l'invention cet élément de transfert est transparent au moins à une des longueurs d'onde de l'onde lumineuse et présente un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à l'onde lumineuse au moins pour ladite longueur d'onde, lorsqu'elle se propage dans le premier et dans le deuxième composant, cet élément de transfert comporte en outre sur sa première face, au moins un motif de couplage/découplage situé en regard d'une partie du premier guide, ce motif appelé premier motif étant séparé dudit premier composant d'une distance dg1 inférieure à une distance seuil ds, au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée de ce premier composant à l'élément de transfert et inversement via une onde évanescente.
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Un indice effectif est associé à chacune des longueurs d'onde de l'onde lumineuse se propageant dans un composant optique déterminé que ce soit un composant d'optique guidé c'est-à-dire un composant comportant au moins un guide optique ou que ce soit un composant d'optique non guidé par exemple l'espace libre tel que l'air, un ou plusieurs éléments optiques pouvant être disposés dans cet espace libre dans lequel l'onde lumineuse peut se propager. Dans ce dernier cas, l'indice effectif correspond à l'indice associé à l'onde se propageant dans cet espace libre.
Le guide optique du premier composant peut être aussi bien un guide planaire qu'un microguide c'est-àdire un guide à confinement latéral.
La distance dgl est soit constante, soit variable mais elle doit toujours être inférieure à la distance seuil dsl.
En dehors du premier motif de couplage/ découplage, la partie de la première face qui est en regard du premier guide, est à une distance hl du premier composant supérieur ou égale à la distance seuil dgi, pour qu'aucune onde lumineuse ne puisse être transférée de ce premier composant à l'élément de transfert par cette partie et inversement via une onde évanescente.
La valeur de cette distance seuil dsi dépend d'une part de ou des indices effectifs de l'onde lumineuse guidée dans le premier composant mais aussi de l'indice de réfraction de l'élément de transfert et de l'indice de réfraction du ou des milieux disposés entre l'élément transfert et le premier composant, ces
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milieux étant transparents à la ou aux longueurs d'onde de l'onde lumineuse.
Selon un mode de réalisation, entre l'élément de transfert et le premier composant est disposé un milieu choisi parmi un fluide tel que de l'air et/ou une couche de matériau telle que par exemple de la silice.
L'indice de réfraction de ce milieu doit être généralement plus petit que le plus petit des indices effectifs associés à l'onde lumineuse guidée dans le premier composant.
Pour que tout ou partie de l'onde puisse être transférée du premier guide à l'élément de transfert et inversement par le premier motif, ce dernier doit présenter avantageusement une longueur dite d'interaction Li suffisante. Pour une longueur d'interaction optimale, Ls, on obcient le maximum de transfert de l'onde lumineuse, ce maximum pouvant correspondre dans certain cas à la totalité du transfert de l'onde.
La valeur de la longueur optimale Ls, est fonction de ds1'
Selon l'invention, le deuxième composant peut être aussi bien un composant d'optique guidé qu'un composant d'optique non guidé tel que l'espace libre.
Selon l'invention, le deuxième composant peut être aussi bien un composant d'optique guidé qu'un composant d'optique non guidé tel que l'espace libre.
Lorsque le deuxième composant est un composant d'optique non guidé, la seconde face de l'élément de transfert comprend avantageusement une couche antireflet au moins sur la zone de ladite face traversée par l'onde lumineuse.
Lorsque le deuxième composant est un composant d'optique guidé comportant au moins un guide optique
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appelé second guide, l'élément de transfert comporte en outre sur sa deuxième face, au moins un motif de couplage/découplage situé en regard d'une partie du second guide, ce motif appelé second motif étant séparé dudit deuxième composant d'une distance dg2 inférieure à une distance seuil dS2 au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée du deuxième composant à l'élément de transfert et inversement, via une onde évanescente.
Le guide optique du deuxième composant peut être aussi bien un guide planaire qu'un microguide.
La distance dg2 est soit constante, soit variable mais elle doit être toujours inférieure à la distance seuil dus2.
En dehors du second motif de couplage/ découplage, la partie de la deuxième face en regard du second guide est à une distance h2 du deuxième composant supérieur ou égale à la distance seuil dS2, pour qu'aucune onde lumineuse ne puisse être transférée de ce deuxième composant à l'élément de transfert par cette partie et inversement, via une onde évanescente.
La valeur de cette distance seuil dg2 dépend d'une part du ou des indices effectifs de l'onde lumineuse guidée dans le second composant mais aussi de l'indice de réfraction de l'élément de transfert et de l'indice de réfraction du ou des milieux disposés entre l'élément de transfert et le deuxième composant, ces milieux étant transparents à la ou aux longueurs d'onde de l'onde lumineuse.
Selon un mode de réalisation, entre l'élément de transfert et le second composant est disposé un milieu
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choisi parmi un fluide tel que de l'air et/ou une couche de matériau telle que par exemple de la silice.
L'indice de réfraction de ce milieu doit être généralement plus petit que le plus petit des indices effectifs associés à l'onde lumineuse guidée dans le deuxième composant.
Pour que tout ou partie de l'onde lumineuse puisse être transférée du second guide à l'élément de transfert et inversement par le second motif, ce dernier doit présenter avantageusement une longueur dite d'interaction Li2 suffisante. Pour une longueur d'interaction optimale, Ls2, on obtient le maximum de transfert de l'onde lumineuse, ce maximum pouvant correspondre dans certains cas à la totalité du transfert de l'onde.
La valeur de la longueur optimale Ls2 est fonction de ds2.
Les valeurs de Lsi et de Lg d'une part et les valeurs de dS1 et dS2 d'autre part ne sont bien entendu par forcément les mêmes puisque ces valeurs dépendent en particulier des caractéristiques des premier et second guides.
La première et la seconde faces de l'élément de transfert peuvent prendre des dispositions variables suivant les applications. Ces faces peuvent être par exemple parallèles entre elles notamment lorsque le premier et le second composant sont des composants d'optiques guidés ou encore perpendiculaires entre elles notamment lorsque le premier composant est un composant d'optique guidé et le second composant est un
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composant d'optique non guidé. D'autres dispositions peuvent être également envisagées.
De façon avantageuse, l'élément de transfert comporte en outre au moins un élément d'orientation de l'onde lumineuse, apte à orienter dans l'élément de transfert, l'onde lumineuse du premier motif vers une zone déterminée de la seconde face.
Selon un mode particulier, l'élément de transfert comportant un second motif, ladite zone déterminée de la seconde face correspond alors au second motif, l'élément d'orientation étant apte à orienter l'onde lumineuse du premier motif vers le second motif.
Selon un mode de réalisation, l'élément d'orientation est formé par exemple par une cavité réalisée dans l'élément de transfert, cette cavité comportant au moins une paroi apte à réfléchir l'onde lumineuse dans l'élément de transfert.
De façon avantageuse, une couche réflective apte à améliorer la réflexion de la dite paroi, est disposée au moins sur cette dernière.
Selon un mode de réalisation, ladite paroi de l'élément d'orientation est inclinée d'un angle (p par rapport à un premier axe perpendiculaire à la première face de l'élément de transfert, l'onde traversant ledit élément faisant pour une longueur d'onde donnée, un
angle 8) avec ledit premier axe sur la première face et un angle 82 avec un axe perpendiculaire à la deuxième face de l'élément de transfert, sur la deuxième face, ces différents angles étant liés par la relation P= (92-0))/2, avec 62 =Arcsin (neff2/nm) et 01 =Arcsin
angle 8) avec ledit premier axe sur la première face et un angle 82 avec un axe perpendiculaire à la deuxième face de l'élément de transfert, sur la deuxième face, ces différents angles étant liés par la relation P= (92-0))/2, avec 62 =Arcsin (neff2/nm) et 01 =Arcsin
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(neffl/nm) et neffl et neff2 représentant respectivement les indices effectifs pour cette longueur d'onde dans le premier et dans le deuxième composant.
Selon un cas particulier, lorsque l'élément de transfert ne comporte pas d'élément d'orientation, l'onde traversant ledit élément fait pour une longueur d'onde donnée, un angle 8, avec un premier axe perpendiculaire à la première face, au niveau de la première face et un angle 82 avec un axe perpendiculaire à la deuxième face, au niveau de cette deuxième face, ces différents angles étant tels que 02= 01 lorsque-les première et seconde faces sont parallèles et neff2 = neff, neff, et neff2 représentant respectivement les indices effectifs pour cette longueur d'onde dans le premier et dans le deuxième composant.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de transfert comporte des zones d'appui sur au moins la première face, ces zones d'appui étant en contact avec le premier composant. Ces zones d'appui permettent notamment de maintenir l'élément de transfert sur le premier composant tout en conservant une distance dgi entre le motif de couplage/découplage et le premier composant et une distance hl entre l'élément en dehors du motif et le premier composant.
Selon un autre mode de réalisation dans lequel le second composant est un composant d'optique guidé, la seconde face de l'élément de transfert comporte également des zones d'appui, celles-ci étant en contact avec le second composant. De la même façon que décrit précédemment, ces zones d'appui permettent notamment de maintenir l'élément de transfert sur le second
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composant tout en conservant une distance dg2 entre le motif de couplage/découplage et le second composant et une distance h2 entre l'élément en dehors du motif et le second composant.
L'invention concerne également un procédé de réalisation de l'élément de transfert selon l'invention à partir d'un substrat transparent au moins à une des longueurs d'onde de l'onde lumineuse à transférer et présentant un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à l'onde lumineuse au moins pour ladite longueur d'onde, lorsqu'elle se propage dans le premier et dans le deuxième composant, ce procédé comportant les étapes suivantes : a) dépôt sur au moins une zone du substrat, d'une couche de protection, chaque zone protégée du substrat correspondant à un motif de couplage/ découplage à réaliser, b) oxydation thermique du substrat, de façon à former dans les zones non protégées par la couche de protection, une couche d'oxyde épaisse, c) élimination de la couche d'oxyde et de la couche de protection, de façon à dégager le ou les motifs de couplage/découplage se trouvant sous la couche de protection.
Les dimensions desdites zones protégées correspondent approximativement aux dimensions desdits motifs de couplage/découplage.
Lorsque le deuxième composant est un composant d'optique non guidé, une couche anti-reflet est avantageusement déposée sur la deuxième face de l'élément de transfert.
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De façon avantageuse, l'élément de transfert comportant des zones d'appui, celles-ci sont réalisées de la même façon et avantageusement simultanément aux motifs de couplage/découplage. Seules les dimensions de ces zones peuvent être différentes de celles des motifs, puisqu'elles ne jouent qu'un rôle mécanique.
De façon plus précise, lorsque l'élément de transfert comporte des zones d'appui, au cours de l'étape a) la couche de protection est déposée en outre sur des zones supplémentaires, chaque zone supplémentaire correspondant à une zone d'appui, et au cours de l'étape c) d'élimination de la couche de protection, les zones d'appui sont dégagées.
Dans le cas où l'élément de transfert comporte au moins un élément d'orientation de l'onde lumineuse, formée par une cavité, le procédé de réalisation de l'invention comporte en outre : - la formation d'un masque sur une des deux faces du substrat, protégeant ce dernier à l'exception d'une zone du substrat, correspondant au motif de la cavité à réaliser, - la gravure du substrat à travers le masque, par une attaque chimique préférentielle de façon à former ladite cavité, celle-ci présentant au moins une paroi apte à orienter l'onde lumineuse, - l'élimination du masque.
Selon un mode particulier, une couche réflective est déposée au moins sur ladite paroi.
De façon avantageuse, le procédé de l'invention peut comporter en final une oxydation thermique de l'élément de transfert muni de son ou de ses motifs de
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couplage/découplage et éventuellement de ses zones d'appui, afin d'avoir une distance dgl et/ou dg2 parfaitement contrôlée.
Par ailleurs, le milieu disposé entre l'élément de transfert et le premier motif et/ou le second motif comportant une couche de matériau, celle-ci est obtenue par dépôt sur l'ensemble de la première et/ou sur l'ensemble de la seconde face de l'élément, dudit matériau, suivi d'une planarisation jusqu'à mise à nu du ou des motifs.
Pour assurer un couplage/découplage avec une large gamme de composants optiques, on choisira de préférence, un substrat pour l'élément de transfert, présentant un indice de réfraction élevé. A titre d'exemple, on peut choisir un substrat en silicium dont l'indice de réfraction est d'environ 3,45 pour une longueur d'onde À = l, 55 pm ; le silicium est particulièrement intéressant car il permet également la réalisation de l'élément d'orientation par une gravure chimique préférentielle.
Bien entendu d'autres matériaux peuvent également être utilisés tels que l'AsGa, l'InP, le CdTe, le ZnTe, le GaP, notamment pour des ondes lumineuses de longueurs d'ondes inférieures à 1,2 Um.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, en référence aux figures des dessins annexés.
Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif.
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Brève description des figures - Les figures la et lb déjà décrites illustrent une approche connue permettant de transférer une onde lumineuse entre deux composants.
- La figure 2 représente une autre approche connue permettant de transférer une onde lumineuse de l'espace libre à un composant d'optique guidé par l'intermédiaire d'un prisme.
- Les figures 3a et 3b représentent schématiquement, le principe de transfert entre un élément de transfert selon l'invention et un composant d'optique guidée.
- La figure 4 illustre un premier exemple de réalisation selon l'invention d'un élément de transfert, apte à transférer une onde lumineuse entre deux composants d'optiques guidées.
- Les figures 5a, 5b et 5c illustrent un deuxième exemple de réalisation d'un élément de transfert selon l'invention comportant un élément d'orientation, apte à transférer une onde lumineuse entre deux composants d'optiques guidées.
- La figure 6 illustre un troisième exemple de réalisation d'un élément de transfert selon l'invention comportant un élément d'orientation, apte à transférer une onde lumineuse d'un composant d'optique guidée à un composant d'optique non guidé, et - Les figures 7a à 7g représentent différentes étapes d'un exemple de procédé de mise en oeuvre d'un élément de transfert selon l'invention.
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Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention
Par souci de simplification, dans l'ensemble des figures annexées, les guides de lumière sont assimilées aux coeurs desdits guides. De ce fait, les guides ne sont représentées que par une couche correspondant au coeur des guides. Par ailleurs, pour plus de clarté, l'invention est décrite pour le transfert d'une onde lumineuse à une seule longueur d'onde, étant bien entendu que l'onde lumineuse peut présenter plusieurs longueurs d'onde.
Par souci de simplification, dans l'ensemble des figures annexées, les guides de lumière sont assimilées aux coeurs desdits guides. De ce fait, les guides ne sont représentées que par une couche correspondant au coeur des guides. Par ailleurs, pour plus de clarté, l'invention est décrite pour le transfert d'une onde lumineuse à une seule longueur d'onde, étant bien entendu que l'onde lumineuse peut présenter plusieurs longueurs d'onde.
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement en coupe selon un plan xy, le principe de transfert d'une onde lumineuse, entre un élément de transfert 25 selon l'invention et un composant d'optique guidée Cl. Sur ces figures, l'élément de transfert 25 et le composant Cl ne sont représentés que partiellement ; ces coupes permettent de visualiser un seul motif de couplage/découplage Ml de l'élément 25 au-dessus d'un guide de lumière G1 du composant Cl. Le guide Gl est soit un guide planaire soit un microguide.
Il véhicule une onde lumineuse représentée par son profil de propagation 27 dans le guide ; cette onde comporte à titre d'exemple une longueur d'onde associée à un indice effectif neff1 dans le guide.
L'élément de transfert 25 est transparent au moins à la longueur d'onde de l'onde lumineuse et présente un indice de réfraction nm supérieure à neff1 (dans le cas d'une onde lumineuse à plusieurs longueurs d'ondes, l'élément 25 doit être transparent à au moins
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une de ces longueurs d'ondes et présenter un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à cette ou ces longueurs d'ondes dans le guide).
Le motif de couplage/découplage Ml est situé en
regard d'une partie du guide optique G1 du composant Cl.
regard d'une partie du guide optique G1 du composant Cl.
Pour permettre la transmission de l'onde lumineuse du guide G1 dans l'élément de transfert 25 (ou inversement), par l'intermédiaire du motif Ml, deux conditions sont à réaliser.
Tout d'abord, dans la zone où l'interaction doit être favorisée, il faut minimiser la distance dgl entre le motif Ml et le composant Cl de façon à ce que l'onde lumineuse dans le guide Gl, via l'onde évanescente (du ou des modes guidés dans le cas de plusieurs longueurs d'ondes) atteigne avec une intensité suffisante, le motif Ml. Cette distance dg1 doit être inférieure à une distance seuil dgi au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée du composant Cl vers l'élément de transfert et inversement. La distance dg1 détermine la force du couplage/découplage entre le guide d'onde G1 et l'élément de transfert et permet de déterminer la longueur d'interaction optimale Lsi correspondant à la longueur nécessaire pour que le maximum de lumière guidée soit transféré dans l'élément de transfert (ou inversement) via le motif Ml.
Ainsi, pour que le maximum d'énergie lumineuse puisse être transféré via l'onde évanescente, du guide G1, à l'élément de transfert par le motif Ml, ce
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dernier doit présenter avantageusement une longueur d'interaction L, l égale ou voisine à la longueur optimale Lsi. Dans le cas du couplage, si la longueur L, est inférieure ou supérieure à Lgi alors une partie moins importante de l'énergie lumineuse sera transférée. Dans le cas du découplage, plus la longueur d'interaction est grande, plus une partie importante de l'énergie lumineuse est transférée la longueur optimale Lgi correspond alors à la longueur pour laquelle on considère que la plus grande partie de l'énergie lumineuse (par exemple 95% ou 99% suivant le critère choisi) est transférée via le motif.
Avantageusement, la distance dg1 et la longueur Lu sont optimisés pour avoir un transfert de l'onde lumineuse selon un profil d'intensité déterminé. a Dans les zones où l'interaction doit être évitée, correspondant au reste de l'élément de transfert situé en regard du composant, en dehors motif de couplage/découplage, la distance hl entre l'élément et le composant doit être supérieure ou égale à la distance seuil dsl.
La valeur de dgi dépend bien entendu des différents milieux disposés entre l'élément et le guide Gl. Elle peut être constante ou variable. Elle sera par exemple d'autant plus faible que le coeur du guide G1 sera enterré.
Par ailleurs, le milieu interposé entre le composant et l'élément de transfert peut être un fluide (par exemple de l'air) et/ou une couche de matériau (par exemple un diélectrique). Plus ce milieu aura un
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indice de réfraction faible et plus la distance dgi sera également faible.
Pour simplifier la description des figures, on considère qu'entre l'élément de transfert et le composant Cl est intercalé un film d'air.
La figure 3a correspond à un mode de réalisation de l'élément de transfert dans lequel la distance dgi est constante tout le long du motif Ml et la figure 3b correspond à un mode de réalisation de l'élément de transfert dans lequel la distance dgi est variable suivant l'axe x. Sur ces deux figures hl est constant.
L'utilisation d'une valeur dgl variable permet en particulier d'optimiser soit le découplage par exemple en vue d'obtenir un profil d'intensité souhaité (gaussien, en créneau, .) soit le couplage par exemple pour obtenir le rendement de couplage le plus élevé possible, pouvant même atteindre 100%.
Ce principe de transfert peut être appliqué à deux composants d'optique intégrée.
Les paramètres nécessaires au transfert de la lumière du composant C1 à l'élément de transfert peuvent être déterminés de la même façon pour permettre le transfert de la lumière de l'élément de transfert à un composant C2 (ou inversement).
La figure 4 illustre justement en coupe selon un plan yz, un exemple dans lequel un élément de transfert 30 selon l'invention est intercalé entre deux composants d'optique intégrée référencés respectivement Cl et C2 et permet un transfert de l'onde lumineuse du guide G1 du composant Cl, au guide G2 du composant C2.
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Le transfert de la lumière du guide G2, au guide G1, peut se faire de la même façon.
Dans cet exemple, l'élément de transfert comporte deux motifs de couplage/découplage Ml et M2 situés respectivement en regard des guides G1 du composant Cl et du guide G2 du composant C2. Ainsi, la face référencée E de l'élément 30 comporte le motif Ml et elle est en regard du composant Cl ; et la face S de cet élément 30 comporte le motif M2 et elle est en regard du composant C2.
Dans cet exemple, les deux faces E et S sont parallèles entre elles et à un plan xz.
Comme décrit précédemment, la distance dgi entre l'extrémité du motif Ml et le guide Gl et la distance dg2 entre l'extrémité du motif M2 et le guide G2, sont telles que l'onde lumineuse peut passer d'un guide à l'autre via l'élément de transfert. La distance hl du reste de l'élément de transfert au composant Cl et la distance h2 du reste de l'élément de transfert au composant C2 sont telles que, comme on l'a vu précédemment, le transfert de l'onde lumineuse ne peut se faire.
L'onde lumineuse est transférée du guide Gl à l'élément 30 avec un angle 81 par rapport à un axe y perpendiculaire à la face E.
De même, l'onde lumineuse arrive sur le motif M2 avant d'être transférée au guide G2, avec un angle 82 par rapport à l'axe y perpendiculaire à la face S. Les angles 81, 82 sont fonctions de l'indice de réfraction nm du matériau de l'élément 30 et des indices effectifs neff et neff2 pour la longueur d'onde considérée de
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l'onde lumineuse respectivement dans les composants Cl et C2.
Les deux faces E et S étant parallèles, les angles 8, et 82 sont identiques et les indices effectifs neff ; et neff2 sont également identiques.
Dans cet exemple ainsi que dans les exemples suivants, on a choisi à titre indicatif la face E comme face d'entrée dans l'élément de transfert et la face S comme face de sortie, de l'onde lumineuse ; bien entendu on aurait pu envisager l'inverse. En outre, on a choisi à titre d'exemple, les faces E et S parallèles entre elles et au plan xz, mais ces deux faces auraient pu présenter un angle entre elles, et par exemple un angle de 900.
Il est par ailleurs particulièrement avantageux de pouvoir orienter l'onde lumineuse dans l'élément de transfert, afin de pouvoir choisir la zone de sortie de l'onde lumineuse de l'élément 30.
Ainsi, les figures 5a à 5c illustrent en coupe selon un plan xy, des exemples de réalisation d'un élément de transfert 30 selon l'invention comportant un élément d'orientation 35 apte à orienter dans l'élément de transfert l'onde lumineuse du motif d'entrée Ml au motif de sortie M2.
Cet élément d'orientation est réalisé par une cavité présentant trois parois 37,39, 38, dont au moins une paroi 37 permet de réfléchir l'onde lumineuse issue du motif d'entrée Ml vers une zone de sortie correspondant dans cet exemple au motif M2.
Sur la figure 5a, la paroi 37 présente un angle < p= 0 avec l'axe y perpendiculaire aux faces d'entrée E
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et de sortie S de l'élément de transfert. L'onde lumineuse introduite par le motif Ml dans l'élément de transfert avec un angle 81 par rapport à l'axe y est réfléchie sur la paroi 37 de sorte que l'onde lumineuse arrive avec le même angle 82 = 61 par rapport à l'axe y sur le motif M2, les faces E et S étant parallèles dans cet exemple.
Pour améliorer la réflexion de la paroi 37, lorsque les conditions de réflexion ne sont pas celles correspondant à des conditions de réflexion totale, une couche réflective (non représentée) est avantageusement déposée dans la cavité au moins sur la paroi 37.
Sur la figure 5b est représenté un élément de transfert avec une cavité 35 présentant dans cet exemple, une paroi 37 inclinée d'un angle (p non nul par rapport à l'axe y.
De même, pour améliorer la réflexion de la paroi 37, une couche réflective (non représentée) est avantageusement déposée dans la cavité au moins sur la paroi 37.
Dans cet exemple, l'angle 82 avec lequel l'onde lumineuse arrive sur le motif M2 est différent de 81.
D'une façon générale, les différents angles sont liés par la relation # = (#2 -#1) / 2 . # est positif si #2 > #1 et # est négatif si 02 < 0, avec 02=arsin (neff2/nm) et OArcsin (nefft/nm). neff) et neff2 sont respectivement les indices effectifs des modes guidés dans le guide Gl et dans le guide G2.
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Comme on l'a vu précédemment, le cas particulier 02 = oui correspond au cas où le guide Gl et le guide G2 ont les mêmes indices effectifs.
A titre d'exemple, pour une longueur d'onde de 1,55 pm, pour un guide G1 réalisé par échange ionique dans le verre avec neff = 1, 52, pour un guide G2 réalisé par un empilement de silice/silice dopée/silice avec neff2 = 1,46 et pour un élément de transfert d'indice de réfraction nm = 3, 45 (correspondant à l'indice de réfraction du silicium), on obtient 81 = 26, 1 , 82 = 25 et < p=-0, 65 .
Dans ces conditions, la face E de l'élément de transfert est pratiquement orthogonale à la paroi 37.
La figure 5c décrit une variante de réalisation d'un élément de transfert selon l'invention, dans lequel l'élément d'orientation 35 comporte également une cavité mais dans cette variante, c'est une autre paroi, référencée 39, de la cavité qui permet de réfléchir l'onde lumineuse.
Ainsi, la paroi de la cavité 35 utilisée pour permettre de réfléchir l'onde lumineuse peut être choisie suivant les valeurs des angles 81 et 82 et suivant les zones d'entrée et de sortie choisies dans l'élément 30.
Par ailleurs, les parois de la cavité peuvent avoir une longueur dans le plan xy plus ou moins importante, suivant la valeur de l'angle (p et la profondeur de la cavité.
Comme on l'a vu précédemment, un des composants peut être un composant en optique non guidé tel que l'espace libre. Dans ce cas, l'onde lumineuse passe
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d'un composant en optique intégrée à l'espace libre ou vice et versa.
Sur la figure 6, on a représenté à titre d'exemple, le transfert par un élément 30 selon l'invention de l'onde lumineuse, entre un élément d'optique intégrée C1 et l'espace libre. Un ou plusieurs éléments optiques (non représentés) peuvent être bien entendu combinés dans cet espace libre.
L'élément 30 comprend, de la même façon que décrit précédemment, un motif Ml apte à permettre le passage de l'onde lumineuse du composant Cl à l'élément 30.
L'inverse est bien entendu possible.
Par ailleurs, l'élément de transfert 30 comporte dans cet exemple, un élément d'orientation 35, formé comme précédemment par une cavité comportant trois parois référencées 37,38, 39.
Dans cet exemple, les parois latérales correspondent aux parois 37,38 et le fond de la cavité à la paroi 39.
La paroi 37 permet dans cet exemple, la réflexion de l'onde lumineuse issue du composant Cl vers l'espace libre. Sur cette figure, l'angle cp de la paroi 37 avec l'axe y est tel que l'onde lumineuse réfléchit présente un angle 82 = 0 et sort de l'élément 30 perpendiculairement à la face S dudit élément.
A titre d'exemple, pour une longueur d'onde de 1, 55 m, pour un guide G1 réalisé comme précédemment par échange ionique dans le verre avec neffl = 1,52 et
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un élément de transfert d'indice de réfraction nm = 3,45, on obtient 81=26, 10,
Pour avoir 82 = 0, il faut que l'angle de la paroi 37 soit égale à : (p =-e1/2=-Arcsin (neffl/nm)/2 =-13, 07 .
Pour avoir 82 = 0, il faut que l'angle de la paroi 37 soit égale à : (p =-e1/2=-Arcsin (neffl/nm)/2 =-13, 07 .
Par ailleurs, dans le cas où l'espace libre est l'air, neff2 correspond à l'indice de propagation de l'onde lumineuse pour la longueur d'onde considéré dans l'air.
Pour obtenir un maximum de transmission de l'onde lumineuse dans l'espace libre, une couche antireflet (non représentée) peut être avantageusement disposée sur la face S de l'élément de transfert.
Les figures 7a à 7g illustrent un exemple de réalisation d'un élément de transfert selon l'invention, à partir d'un substrat transparent au moins à une des longueurs d'ondes de l'onde lumineuse à transférer et d'indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs de l'onde lumineuse pour la ou les longueurs d'onde considérée, dans les composants associés.
Le procédé qui suit permet de réaliser simultanément un motif Ml et un motif M2 sur chacune des faces E, S de l'élément de transfert destinées à être respectivement en regard d'un composant optique.
A titre d'exemple, on prendra pour décrire ce procédé un substrat 40 en silicium et des faces E et S parallèles entre elles.
A partir du substrat 40, on dépose sur chacune des faces E et S, une couche de protection, référencées respectivement 41,43. Ces couches sont par exemple en
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Si3N4 et sont déposées par exemple par un dépôt chimique en phase vapeur. Ces couches sont ensuite gravées, par exemple par une attaque ionique réactive à base de gaz fluorés, de façon à ne laisser recouvert sur chacune des faces, qu'au moins une zone du substrat correspondant aux motifs de couplage/découplage Ml, M2 à réaliser sur chacune des faces. En général, sur chacune desdites faces, des zones d'appui pour l'élément de transfert sont également prévues et sont également protégées par les couches de protection 41 et 43. Ces zones d'appui à réaliser sont référencées PI, P2 pour la face S et sont disposées de part et d'autre du motif M2 et elles sont référencées P3, P4 pour la face E et sont disposées de part et d'autre du motif Ml (voir figure 7a).
Après cette étape on réalise une oxydation thermique du substrat de façon à former dans les zones non protégées par les couches de protection, une couche épaisse d'oxyde 45 (sur la face E) et une couche épaisse d'oxyde 47 (sur la face S) ; dans le cas d'un substrat en silicium, la couche d'oxyde est une couche de silice d'épaisseur par exemple comprise entre 1 à 4 m (voir figure 7b).
On élimine ensuite comme représenté figure 7c les couches d'oxyde 45,47 et les couches de protection 41,43 par exemple par une attaque chimique ou ionique réactive. Les motifs de couplage/découplage Ml, M2 ainsi que les zones d'appuis P3, P4 et PI, P2 qui se trouvaient sous les couches de protection sont alors dégagés et forment respectivement sur les faces E et S des proéminences par rapport au reste de ces faces qui
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a été partiellement consommé par l'oxydation thermique et qui se trouve de ce fait en retrait.
Lorsque l'élément de transfert comporte un élément d'orientation, le procédé de réalisation de l'invention se poursuit par la réalisation d'un masque 50 (voir figure 7d) sur les faces E et S protégeant le substrat à l'exception d'une zone 51 à partir de laquelle le procédé de l'invention va réaliser une cavité pour former cet élément d'orientation. Ce masque 51 est formé par exemple par le dépôt d'une couche de silice ou par une couche d'oxydation thermique suivie de l'élimination de cette couche uniquement dans la zone 51 par exemple par une attaque chimique ou ionique réactive à travers un masque intermédiaire non représenté.
La figure 7e représente l'étape suivante correspondant à la réalisation de la cavité 35. Au cours de cette étape, on grave à travers le masque 50 le substrat. Cette gravure est réalisée par une attaque chimique préférentielle (par exemple avec du KOH, ou du pyracathécol diéthylamine) pour obtenir une cavité de type prismatique c'est-à-dire avec des parois 37 et/ou 39 présentant une orientation déterminée par rapport à l'axe y, fonction des plans cristallographiques du substrat de silicium. A titre d'exemple pour une face E orientée selon un plan [1, 1, 0], cette attaque chimique préférentielle permettra d'obtenir une paroi 37 d'orientation perpendiculaire à la face E et parallèle à l'axe y et une paroi 39 faisant un angle égal à 19, 480 avec l'axe x (ou de 70, 52 avec l'axe y).
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A ce stade, un dépôt d'une couche réfléchissante, non représentée, peut être réalisé sur au moins la paroi de la cavité qui va permettre de réfléchir l'onde lumineuse, pour améliorer la réflectivité de la paroi. Cette couche réfléchissante est par exemple une couche d'or déposée par évaporation ou pulvérisation cathodique.
On élimine ensuite le masque 50 de silice par exemple par une gravure sélective du type ionique réactive à base de gaz fluorés (voir figure 7f) ; l'élimination de ce masque permet d'enlever l'éventuel dépôt de la couche réfléchissante sur les faces E et S.
Pour contrôler parfaitement les paramètres dgi et dg2, entre les motifs Ml, M2 et les composants Cl, C2, il peut être avantageux de former une couche de matériau 55 par dépôt ou par oxydation thermique des faces comportant les motifs.
Dans cet exemple de réalisation, les motifs obtenus sont proéminents par rapport au reste du substrat qui est en retrait, mais comme décrit précédemment, le milieu intercalé entre l'élément de transfert et les composants peut être une couche de matériau d'indice de réfraction et d'épaisseur appropriées pour éviter le couplage/découplage de l'onde lumineuse ; cette couche peut être déposée sur les faces S et E de part et d'autre des motifs Ml et M2. Dans ces conditions, les zones d'appuis peuvent ne plus être nécessaires, si l'épaisseur de ce matériau permet de préserver les distances dgi, dg2.
A titre d'exemple, cette couche peut être du Si02 ou du MgFr ou plus généralement tout matériau
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d'indice de réfraction peu élevé. Cette couche peut être déposée par évaporation ou pulvérisation cathodique.
La figure 7g représente la dernière étape du procédé qui consiste à assembler l'élément de transfert obtenu à l'étape 7f avec deux composants d'optique intégrée C1 et C2 qui comportent respectivement les guides G1 et G2.
Cet assemblage peut être réalisé par tout moyen connu et notamment par les techniques d'adhésion moléculaire. Ainsi, la face S est liée au composant C2 par des liaisons inter-atomiques et la face E est liée au composant C1 également par des liaisons interatomiques.
Les guides Gl et G2 peuvent être plus ou moins enterrés dans les composants ; les paramètres dgi, dgz en tiennent compte.
Sur la figure 7g, les zones d'appui PI, P2, P3, P4 sont représentées dans le même plan xy que les motifs Ml et M2. De ce fait, les parties des guides Gl, G2 disposées au niveau de ces zones d'appui sont représentées en pointillés pour notifier qu'elles sont soit dans des plans différents de ceux des zones d'appui, soit suffisamment enterrées pour éviter toute interaction avec ces zones.
Selon un autre mode, non représenté, on aurait pu également réaliser ces zones d'appui dans des plans différents de ceux contenant les motifs Ml, M2 afin d'éviter toute interaction avec les guides Gl et G2 des composants.
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Par ailleurs, sur les figures 7a à 7g, les motifs Ml, M2 sont tels que les valeurs dgl, dg2 sont constantes. Or, comme on l'a vu précédemment, il peut être avantageux d'avoir des valeurs dgi et/ou dg2 variables. Pour cela, le procédé de l'invention tel que décrit en références à ces figures est légèrement modifié pour obtenir des motifs Ml et/ou M2 présentant selon le plan xy et/ou éventuellement selon le plan yz, une épaisseur variable.
A titre d'exemple, ces modifications consistent à former une couche de protection 41,43 d'épaisseur variable, sur les zones du substrat correspondant aux motifs Ml et M2 de sorte que lorsqu'on effectue l'étape d'oxydation thermique, le substrat s'oxyde en dehors des couches de protection et s'oxyde partiellement au niveau des couches de protection, sous les parties de ces dernières présentant une épaisseur insuffisante pour protéger complètement le substrat. Les épaisseurs des couches 41 et 43 étant variables, cette oxydation est également d'épaisseur variable et consomme partiellement les motifs, ce qui permet d'obtenir après élimination des couches de protection et des couches d'oxydation thermique des motifs d'épaisseur également variables.
Le procédé de réalisation qui vient d'être décrit, permet la réalisation d'un élément de transfert pour deux composants d'optique intégrée, bien entendu les mêmes étapes de réalisation peuvent être réalisées sur une seule des faces du substrat pour réaliser un élément de transfert adapté à un composant d'optique intégrée et à un composant en espace libre.
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Par ailleurs, la description a été faite sur la base d'un motif par face de l'élément de transfert mais pour certaines applications plus complexes, il peut y avoir plusieurs transferts entre l'élément de transfert et le même composant et donc plusieurs motifs sur une même face de l'élément.
Claims (27)
1. Elément de transfert (30) dont une première face (E) est disposée en regard d'un premier composant optique (C1) comportant au moins un guide optique (Gl) appelé premier guide et dont une deuxième face (S) est en regard d'un deuxième composant optique (C2), cet élément étant apte à transférer une onde lumineuse comportant une ou plusieurs longueurs d'onde, d'un des composants vers l'autre et inversement, cet élément de transfert étant transparent au moins à une des longueurs d'onde de l'onde lumineuse et présentant un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à l'onde lumineuse au moins pour ladite longueur d'onde, lorsqu'elle se propage dans le premier et dans le deuxième composant, cet élément de transfert comportant en outre, sur sa première face, au moins un motif (Ml) de couplage/découplage situé en regard d'une partie du premier guide, ce motif appelé premier motif étant
séparé dudit premier composant d'une distance dg1 inférieure à une distance seuil dsi au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée de ce premier composant à l'élément de transfert et inversement.
2. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce que la distance dgi est variable.
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3. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'en dehors du premier motif de couplage/découplage, la partie de la première face qui est en regard du premier guide, est à une distance hl du premier composant supérieur ou égale à la distance seuil dsi.
4. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'entre l'élément de transfert et le premier composant est disposé un milieu choisi parmi un fluide et/ou une couche de matériau.
5. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier motif présente une longueur d'interaction Lu égale ou voisine d'une longueur d'interaction optimale LSl permettant d'obtenir un maximum de transfert de l'onde lumineuse.
6. Elémenn de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce que le deuxième composant étant un composant d'optique non guidé, la seconde face de l'élément de transfert comprend une couche anti-reflet au moins sur la zone de ladite face traversée par l'onde lumineuse.
7. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce que le deuxième composant étant un composant d'optique guidé comportant au moins un guide optique appelé second guide (G2), l'élément de transfert (30) comporte en outre sur sa deuxième face, au moins un motif de couplage/découplage situé en
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regard d'une partie du second guide, ce motif appelé second motif (M2) étant séparé dudit deuxième composant d'une distance dg2 inférieure à une distance seuil ds2 au-dessus de laquelle aucune onde lumineuse ne peut être transférée du deuxième composant à l'élément de transfert et inversement.
8. Elément de transfert selon la revendication 7 caractérisé en ce que la distance dg2 est variable.
9. Elément de transfert selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'en dehors du second motif de couplage/découplage, la partie de la deuxième face en regard du second guide est à une distance h2 du deuxième composant supérieure à la distance seuil ds2.
10. Elément de transfert selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'entre l'élément de transfert et le second composant est disposé un milieu choisi parmi un fluide et/ou une couche de matériau.
11. Elément de transfert selon la revendication 7 caractérisé en ce que le second motif présente une longueur dite d'interaction Li2 égale ou voisine d'une longueur d'interaction optimale LS2 permettant d'obtenir un maximum de transfert de l'onde lumineuse.
12. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un élément d'orientation (35,37, 39) de l'onde lumineuse, apte à orienter dans l'élément de transfert, l'onde
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lumineuse du premier motif vers une zone déterminée de la seconde face.
13. Elément de transfert selon les revendications 7 et 12 caractérisé en ce que l'élément de transfert comportant un second motif (M2), ladite zone déterminée de la seconde face correspond alors au second motif.
14. Elément de transfert selon la revendication 12 caractérisé en ce que l'élément d'orientation est formé par une cavité (35) réalisée dans l'élément de transfert, cette cavité comportant au moins une paroi (37,39) apte à réfléchir l'onde lumineuse dans l'élément de transfert.
15. Elément de transfert selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'une couche réflective est disposée au moins sur ladite paroi.
16. Elément de transfert selon la revendication 14 caractérisé en ce que ladite paroi de l'élément d'orientation est inclinée d'un angle (p par rapport à un premier axe perpendiculaire à la première face de l'élément de transfert, l'onde traversant ledit élément faisant pour une longueur d'onde donnée, un angle 81 avec ledit premier axe sur la première face et un angle 82 avec un axe perpendiculaire à la deuxième face de l'élément de transfert, sur la deuxième face, ces différents angles étant liés par la relation (p = (0-01)/2, avec = Arcsin (nef f,/n,,) et
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81 = Arcsin (neff 1/nm) et nefflet neff ? représentant respectivement les indices effectifs pour cette longueur d'onde dans le premier et dans le deuxième composant.
17. Elément de transfert selon la revendication 1 caractérisé en ce que lorsque les première et seconde faces sont parallèles, l'onde traversant ledit élément fait pour une longueur d'onde donnée, un angle 8, avec un premier axe perpendiculaire à la première face, au niveau de la première face et un angle 82 avec un-axe perpendiculaire à la deuxième face, au niveau de cette deuxième face, ces différents angles étant tels que 62= 0) et neff2 = neffl, neff] et neff2 représentant respectivement les indices effectifs pour ladite longueur d'onde dans le premier et dans le deuxième composant.
18. Elément de transfert selon la revendication 1 ou 7 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des zones d'appui (PI, P2, P3, P4) sur la première face et/ou la seconde face, ces zones d'appui étant en contact avec le premier composant et/ou le second composant.
19. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 1 à partir d'un substrat transparent au moins à une des longueurs d'onde de l'onde lumineuse à transférer et présentant un indice de réfraction supérieur au plus grand des indices effectifs associés à l'onde lumineuse au moins
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pour ladite longueur d'onde, lorsqu'elle se propage dans le premier et dans le deuxième composant, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : a) dépôt sur au moins une zone du substrat, d'une couche de protection, chaque zone protégée du substrat correspondant à un motif de couplage/découplage à réaliser, b) oxydation thermique du substrat, de façon à former dans les zones non protégées par la couche de protection, une couche d'oxyde épaisse, c) élimination de la couche d'oxyde et de la couche de protection, de façon à dégager le ou les motifs de couplage/découplage se trouvant sous la couche de protection.
20. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que le deuxième composant étant un composant d'optique non guidé, une couche anti-reflet est déposée sur la deuxième face de l'élément de transfert.
21. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que l'élément de transfert comportant des zones d'appui, au cours de l'étape a) la couche de protection est déposée en outre sur des zones supplémentaires, chaque zone supplémentaire correspondant à une zone d'appui, et au cours de l'étape c) d'élimination de la couche de protection, les zones d'appui sont dégagées.
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22. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que l'élément de transfert comportant au moins un élément d'orientation de l'onde lumineuse, formée par une cavité, le procédé de réalisation de l'invention comporte en outre : - la formation d'un masque sur une des deux faces du substrat, protégeant ce dernier à l'exception d'une zone du substrat, correspondant au motif de la cavité à réaliser, - la gravure du substrat à travers le masque, par une attaque chimique préférentielle de façon à former ladite cavité, celle-ci présentant au moins une paroi apte à orienter l'onde lumineuse, - l'élimination du masque.
23. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 22 caractérisé en ce qu'une couche réflective est déposée au moins sur ladite paroi.
24. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que le procédé de l'invention comporte après l'étape c) une oxydation thermique de l'élément de transfert.
25. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que le procédé de l'invention comporte après l'étape c) le dépôt d'un matériau sur l'ensemble de la première et/ou sur l'ensemble de la seconde face de l'élément,
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dudit matériau, suivi d'une planarisation jusqu'à mise à nu du ou des motifs.
26. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que le substrat est du silicium.
27. Procédé de réalisation d'un élément de transfert selon la revendication 19 caractérisé en ce que l'élément transfert est assemblé avec le premier et/ou le second composant par adhésion moléculaire.
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| US3905676A (en) * | 1972-11-28 | 1975-09-16 | Max Planck Gesellschaft | Coupling device for optical waveguide |
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2002
- 2002-06-19 EP EP02747537A patent/EP1397712A1/fr not_active Withdrawn
- 2002-06-19 US US10/480,286 patent/US20050018961A1/en not_active Abandoned
- 2002-06-19 WO PCT/FR2002/002121 patent/WO2003005087A1/fr not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3905676A (en) * | 1972-11-28 | 1975-09-16 | Max Planck Gesellschaft | Coupling device for optical waveguide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2826459B1 (fr) | 2003-08-15 |
| US20050018961A1 (en) | 2005-01-27 |
| WO2003005087A1 (fr) | 2003-01-16 |
| EP1397712A1 (fr) | 2004-03-17 |
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