FR2900509A1 - Dispositif d'emission laser a reflecteurs distribues - Google Patents

Abstract

Dispositif d'émission laser comportant un organe réflecteur incluant un premier réflecteur distribué (15) présentant une première période spatiale et apte à recevoir un premier signal de commande électrique (I1) et un deuxième réflecteur distribué (16) présentant une deuxième période spatiale et apte à recevoir un deuxième signal de commande électrique (12), ledit premier réflecteur distribué étant agencé entre le deuxième réflecteur distribué et la première portion de guide d'onde (3), caractérisé par le fait que ledit organe réflecteur présente une première réflectivité résonante sur une première bande spectrale réglable dans un premier intervalle spectral au moyen du premier signal de commande électrique et une deuxième réflectivité résonante sur une deuxième bande spectrale réglable dans un deuxième intervalle spectral au moyen du deuxième signal de commande électrique, la deuxième réflectivité résonante étant sensiblement supérieure à la première réflectivité résonante. Un moyen d'extinction commandé (26) engendre sélectivement une absorption optique au niveau du deuxième réflecteur distribué.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif d'émission laser à

réflecteur distribué, connu aussi sous le nom de laser à réflecteur de Bragg ou laser DBR, et notamment à un tel dispositif d'émission laser à longueur d'onde réglable.

Les lasers accordables ont de nombreuses applications. Dans un réseau optique, un laser accordable peut servir de composant de rechange. Pouvant se substituer sélectivement à plusieurs sources non accordables, il permet de réduire le nombre de composants de protection immobilisés et de simplifier les procédures d'approvisionnement et de gestion des stocks. Il peut servir à réaliser un commutateur de longueur d'onde, pour un réseau à multiplexage spectral. US-A-4885753 décrit un laser DBR accordable comportant une succession de plusieurs réseaux ayant des périodes différentes. Dans ce dispositif, les réseaux sont construits de manière à être faiblement couplés à la cavité laser en l'absence d'injection de courant. L'injection de courant au niveau de chaque réseau sert à accroître le coefficient de couplage du réseau avec la lumière guidée dans la cavité laser. Pour obtenir une variation sensible du coefficient de couplage, il est nécessaire de jouer sur la répartition de la lumière entre deux guides d'ondes superposés, car l'injection de courant ne produit que des faibles variations d'indice en valeur absolue. Cette structure élève les exigences en termes de tolérances de fabrication du dispositif. De plus, lorsque le couplage est réalisé, le matériau semi-conducteur est déjà saturé ou presque, ce qui ne laisse qu'une faible plage de variation pour régler la longueur d'onde de Bragg du réseau. Ce dispositif conduit donc à obtenir un intervalle spectral très étroit par réseau. FR-A-2737942 décrit un laser DBR qui comporte un guide d'onde dans lequel est formée une pluralité de réseaux de Bragg élémentaires correspondant à des longueurs d'onde de Bragg déterminées. Les sections élémentaires de la section de Bragg sont commandées en tension pour créer une absorption optique et non une variation d'indice. La longueur d'onde d'émission laser est réglée sur l'une ou l'autre des longueurs d'onde de Bragg de ces sections élémentaires. Ainsi, ce dispositif permet un réglage de longueur d'onde seulement sur un certains nombres de valeurs discrètes et à la condition de prévoir un nombre égal de réseaux distincts, sous la forme d'une succession de sections élémentaires répétée plusieurs fois. La grande longueur qui en résulte présente des inconvénients en augmentant les pertes et en favorisant les sauts de modes. Un but de l'invention est de fournir un dispositif d'émission laser pouvant être accordé sur plusieurs longueurs d'ondes, de manière discrète ou continue. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'émission laser pouvant être accordé sur une large plage de longueurs d'ondes. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'émission laser pouvant être accordé de manière rapide et simple. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif d'émission laser accordable dont la fabrication et le contrôle soient simples. Pour cela, l'invention fournit un dispositif d'émission laser comportant une première portion de guide d'onde incluant un moyen d'amplification optique pour produire une émission stimulée de lumière, une deuxième portion de guide d'onde couplée à la première portion de guide d'onde, un premier organe réflecteur couplé à la deuxième portion de guide 20 d'onde de manière à réfléchir de la lumière depuis la deuxième portion de guide d'onde vers la première portion de guide d'onde, un deuxième organe réflecteur agencé de manière à réfléchir de la lumière en sens inverse du premier organe réflecteur pour former une cavité, 25 ledit premier organe réflecteur incluant un premier réflecteur distribué présentant une première période spatiale et apte à recevoir un premier signal de commande électrique et un deuxième réflecteur distribué présentant une deuxième période spatiale et apte à recevoir un deuxième signal de commande électrique, ledit premier réflecteur distribué étant 30 agencé entre le deuxième réflecteur distribué et la première portion de guide d'onde, caractérisé par le fait que ledit premier organe réflecteur présente une première réflectivité résonante sur une première bande spectrale réglable dans un premier intervalle spectral au moyen du premier signal de 35 commande électrique et une deuxième réflectivité résonante sur une deuxième bande spectrale réglable dans un deuxième intervalle spectral au moyen du deuxième signal de commande électrique, la deuxième réflectivité résonante étant sensiblement supérieure à la première réflectivité résonante au moins pour toute une plage de variation du deuxième signal de commande électrique correspondant au deuxième intervalle spectral. Une idée à la base de l'invention est de prévoir plusieurs réflecteurs distribués qui soient couplés aux modes optiques guidés dans un guide d'onde formant la cavité laser. Ainsi, le couplage des réflecteurs avec les modes guidés n'a pas besoin d'être réalisé de manière électrique et une injection de courant au niveau de chaque réflecteur distribué peut servir à modifier la longueur d'onde de résonance du réflecteur dans une large plage, par exemple supérieure à 10 nm, voire de l'ordre de 15 nm, par modification de l'indice. Une autre idée à la base de l'invention est de créer, structurellement, une réflectivité optique supérieure au niveau d'un réseau éloigné de la section active du laser par rapport à un réseau plus proche de la section active du laser, de manière que la condition de rayonnement laser soit atteinte, par défaut, sur une bande spectrale correspondant au réseau éloigné. La réflectivité du réseau éloigné doit dominer dans au moins un état de réglage du réseau plus proche, et de préférence indépendamment de l'état de réglage du réseau plus proche par mesure de simplicité. Une autre idée à la base de l'invention est de contrôler la fonction réfléchissante du réseau éloigné comme une bascule à deux états, afin d'obtenir un contrôle très simple du dispositif Dans le premier organe réflecteur, chaque réseau produit une réflectivité résonante associée sa période spatiale. La valeur de cette réflectivité résonante peut être réglée à l'aide de divers paramètres physiques des réseaux, notamment la longueur, l'indice effectif, la géométrie de la gravure, le facteur de remplissage du réseau, etc. De préférence, les réflecteurs distribués sont formés de manière qu'un coefficient de couplage du deuxième réflecteur distribué avec le mode guidé dans la deuxième portion de guide d'onde soit supérieur à un coefficient de couplage du premier réflecteur distribué avec le mode guidé dans la deuxième portion de guide d'onde.

Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième portion de guide d'onde comporte une couche guidante en matériau à fort indice entre deux couches en matériau à plus faible indice. L'un desdits premier et deuxième réflecteurs distribués ou les deux peuvent comporter un réseau gravé dans la couche guidante le long de ses deux bords longitudinaux. Une manière de contrôler le coefficient de couplage est de jouer sur la profondeur de gravure du réseau dans la direction latérale de la couche guidante. Par exemple, on choisit le coefficient de couplage du premier réflecteur distribué supérieur à 10 cm-' et le coefficient de couplage du deuxième réflecteur distribué supérieur à 60 cm-' .

De préférence, la deuxième période spatiale est supérieure à la première période spatiale. L'absorption du matériau étant plus faible à grande longueur d'onde, cet agencement permet de réduire les pertes dans le premier organe réflecteur par rapport à un agencement inverse. L'agencement inverse est aussi réalisable et peut aussi être préféré, en fonction des exigences de l'application visée. Avantageusement, on prévoit un moyen d'extinction commandé pour engendrer sélectivement une absorption optique au niveau du deuxième réflecteur distribué. Selon un mode de réalisation particulier, le moyen d'extinction inclut une source de tension pour appliquer une tension de polarité opposée au deuxième signal de commande au niveau du deuxième réflecteur distribué. En combinant une réflectivité dominante dans la bande spectrale associée au réflecteur le plus éloigné de la section d'amplification du dispositif et un moyen d'extinction de ce réflecteur, on obtient facilement une source à longueur d'onde réglable dans au moins deux intervalles : la longueur d'onde est dans un intervalle associé à la période spatiale du réflecteur éloigné lorsque le moyen d'extinction n'est pas actif, et la longueur d'onde est dans un intervalle associé à la période spatiale du réflecteur plus proche lorsque le moyen d'extinction est actif. Les deux longueurs d'ondes peuvent être réglées, par exemple par injection de courant. Le moyen d'extinction peut donc remplir la fonction d'une bascule à deux états dont chaque état correspond à un intervalle spectral respectif. Avantageusement, on prévoit un moyen de réglage électrique apte à engendrer le premier signal électrique pour régler la position de la première bande spectrale dans le premier intervalle spectral. Selon un mode de réalisation particulier, le premier signal électrique est un courant contrôlé. Avantageusement, on prévoit un moyen de réglage électrique apte à engendrer le deuxième signal de commande électrique pour régler la position de la deuxième bande spectrale dans le deuxième intervalle spectral. Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième signal électrique est un courant contrôlé. De préférence, les premier et deuxième intervalles spectraux sont sensiblement adjacents ou présentent un recouvrement. Ainsi, le dispositif présente une plage de réglage sensiblement continue s'étendant sur les deux intervalles spectraux. Inversement, il est possible de réaliser un dispositif laser ayant deux plages d'émission disjointes. Selon un mode de réalisation particulier, on prévoit une unité de commande apte à commander le moyen d'extinction et les moyens de réglage électriques sélectivement de manière que, dans un premier mode de fonctionnement, le moyen d'extinction est actif et le moyen de réglage électrique de la première bande spectrale règle la position de la première bande spectrale au niveau d'une longueur d'onde à émettre située dans le premier intervalle spectral et, dans un deuxième mode de fonctionnement, le moyen d'extinction est inactif et le moyen de réglage électrique de la deuxième bande spectrale règle la position de la deuxième bande spectrale au niveau d'une longueur d'onde à émettre située dans le deuxième intervalle spectral. La deuxième portion de guide d'onde peut être réalisée sous la forme d'une structure unitaire ou de plusieurs sous-structures optiquement couplées en série. De préférence, la deuxième portion de guide d'onde est formée de manière à confiner une portion très substantielle de la lumière. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique en coupe 35 longitudinale d'un dispositif d'émission laser selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 représentant un dispositif d'émission laser selon d'autres modes de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente des plages de réglage de la longueur d'onde d'émission du dispositif de la figure 1, - la figure 4 représente des signaux de commande du dispositif de la figure 1 dans deux modes de fonctionnement, - la figure 5 représente la réflectivité spectrale d'une section passive du dispositif de la figure 1, pour plusieurs exemples de réalisation des réflecteurs de Bragg, - La figure 6 représente des courbes d'accord en longueur d'onde d'un dispositif d'émission laser selon un mode de réalisation de l'invention, - La figure 7 est une vue partielle en perspective d'un réseau en cours de fabrication, selon un mode de réalisation particulier, La figure 8 est un graphique représentant un coefficient de couplage du réseau de la figure 7. Un premier mode de réalisation de source laser accordable DBR est représenté schématiquement sur la figure 1. C'est un composant semi-conducteur monolithique composé typiquement d'une section active 3, qui inclut un milieu amplificateur, et d'une section passive faite ici de deux sections de Bragg 1 et 2 couplées en série à la section active. Les trois sections ont chacune la structure d'un guide d'onde, présentant une couche guidante 4 de plus fort indice entre deux couches de gaine 5 et 6 de plus faible indice.

La couche guidante 4 de la section active 3 est par exemple composée d'une succession de puits quantiques séparés par des couches formant barrière de potentiel. Les couches de gaine 5 et 6 peuvent être fonnées de matériaux InP ayant des dopages opposés selon la technique connue. Le multicouche présente ainsi la structure d'une jonction semi- conductrice analogue à une diode.

Des électrodes sont prévues pour permettre d'injecter un courant indépendant dans chaque section. Une électrode de masse 7 s'étend sur toute la face inférieure de la couche de gaine 5. Sur la couche de gaine 6, trois électrodes 8, 9 et 10 s'étendent respectivement au droit de la section active 3 et des deux sections de Bragg 1 et 2. Une barrière isolante 12 est prévue entre chaque section pour réaliser une isolation électrique, par exemple sous la forme d'une implantation de protons dans la couche de gaine 6. Un module de commande 23 contrôle le courant la injecté dans la section active 3. Un module de commande 24 contrôle le courant Il injecté dans la section de Bragg 1. Un module de commande 25 contrôle le courant I2 injecté dans la section de Bragg 2. Un module de commande 26 présente la particularité de pouvoir appliquer une tension V2 de polarité opposée au courant I2 sur la section de Bragg 2, c'est à dire de pouvoir polariser la diode en inverse pour créer de l'absorption. Chacune des sections de Bragg 1 et 2 est une section réfléchissante comportant un réseau couplé au guide d'onde pour présenter une réflectivité résonante pour au moins une longueur d'onde. Chaque section de Bragg constitue donc un réflecteur sélectif en longueur d'onde présentant un pic de réflexion maximale autour de la longueur d'onde de Bragg ai donnée par la formule : ai=2Ni.Ai où ai représente une longueur d'onde dans le vide, Ni représente l'indice effectif vu par le mode guidé au niveau de la section de Bragg et Ai représente la période du réseau au niveau de la section de Bragg, pour i=l ou 2. Dans l'exemple représenté, les réseaux 15 et 16 sont des réseaux flottants. Pour cela, la couche de gaine 6 est formée en plusieurs étapes. Une couche d'espacement 17 en matériau à faible indice, par exemple InP, est formée au-dessus de la couche guidante 4. Une couche de réseau à fort indice est déposée sur la couche 17, par exemple en matériau quaternaire InGaAsP. Puis une partie de cette couche de réseau est éliminée par des techniques de gravure connues, de manière à laisser subsister une structure périodique, montrée schématiquement sur la figure 1 aux chiffres 15 et 16. Ensuite, la couche de gaine 6 est terminée en enterrant la structure périodique à fort indice dans du matériau à plus faible indice, par exemple InP comme la couche d'espacement. Cette technique de gravure présente l'avantage de donner un bon contrôle de l'épaisseur et de la géométrie des structures périodiques 15 et 16, et donc du coefficient de couplage de chaque réseau avec le mode guidé.

Il existe d'autres manière de réaliser les réseaux, par exemple en les gravant dans la couche guidante 4, comme illustré sur la figure 7. Dans chaque section de Bragg, la couche guidante 4 est en un matériau choisi pour que son indice effectif Ni dépende de la densité de charges qu'il contient. Cette densité peut être modifiée par injection de courant pour modifier la longueur d'onde de Bragg ai. La période A2 est différente de la période Al, de préférence plus grande que la période Al. Ainsi, chaque section de Bragg présente une longueur d'onde de Bragg ai qui est réglable au sein d'une plage respective, qui correspond à chaque fois à un intervalle de réglage de la longueur d'onde d'émission du laser, comme il sera expliqué plus bas. La couche guidante 4 d'une section de Bragg peut être faite en matériau massif, par exemple InGaAsP. Cette couche est conçue pour confiner une partie très substantielle du mode guidé, par exemple au moins 70% de la lumière, afin de favoriser l'accordabilité du laser. En variante, la couche guidante 4 des sections de Bragg peut être composée d'une succession de puits quantiques séparés par des couches formant barrière de potentiel. La face externe de la section active 3 comporte un réflecteur 20 non sélectif en longueur d'onde et forme avec les sections de Bragg 1 et 2 une cavité de Fabry-Pérot incluant la section active 3. Selon un premier type de laser, la puissance laser créée dans la cavité est extraite essentiellement par cette face externe qui est alors rendue semiréfléchissante. Sa réflectivité est par exemple de l'ordre de 1,5 a 5% de façon à permettre à la fois l'oscillation laser et une émission de l'onde laser à l'extérieur du composant. L'extrémité de la section de Bragg 2 opposée à la section active constitue une seconde face externe 21 du composant, qui est rendue fortement anti-réfléchissante pour éviter la formation de modes de cavités parasites.

Une oscillation laser est possible pour un ensemble de modes résonants longitudinaux (modes Fabry-Pérot) dont les longueurs d'onde sont imposées par la longueur optique de la cavité. Une oscillation se produit selon l'un de ces modes en cas d'accord suffisant entre sa longueur d'onde et la longueur d'onde de Bragg ai. Du fait que deux sections de Bragg 1 et 2 sont mises en série, deux modes oscillants correspondant chacun à la longueur d'onde de Bragg d'une des sections peuvent se superposer. Pour réaliser un laser monomode, c'est à dire émettre une puissance laser sur une seule bande spectrale, les deux sections de Bragg sont conçues de manière à obtenir, pour au moins une valeur de courant dans la section de Bragg 1, dite valeur par défaut, une réflectivité de la section 2 plus forte que celle de la section 1 sur toute une plage de réglage du courant I2. La valeur par défaut est par exemple I1=0. En d'autres termes, en l'absence de courant Il, les pertes subies par le mode oscillant entre le réseau 16 et le réflecteur 20 sont plus faibles que les pertes subies par le mode oscillant entre le réseau 15 et le réflecteur 20. Ainsi, l'émission laser se produit dans la bande spectrale correspondant à la longueur d'onde de Bragg a2. Cette différence de réflectivité est obtenue par la conception des réseaux 15 et 16, et notamment le choix de leurs longueurs et coefficients de couplage respectifs.

Pour cela, de manière générale, il est préférable que le coefficient de couplage 1(2 du réseau 16 soit supérieur au coefficient de couplage xl du réseau 15 et que la longueur L2 de la section de Bragg 2 soit supérieure à la longueur Ll de la section de Bragg 1. On rappelle que le coefficient de couplage d'un réseau est défini par la formule : K = 2AN/a où AN désigne l'écart entre l'indice effectif vu par le mode guidé dans une dent du réseau et l'indice effectif vu par le mode guidé hors des dents du réseau et a désigne la longueur d'onde de fonctionnement. Il existe de nombreuses manières de régler le coefficient de couplage du réseau, par exemple en réglant l'épaisseur de la couche de réseau, le facteur de remplissage du réseau, ou en modifiant la géométrie des dents, par exemple en jouant sur une dimension transversale des structures gravées. Une technique particulière pouvant être utilisée pour cela est décrite plus bas en référence à la figure 7.

La longueur de chaque section de Bragg est de préférence assez longue pour garantir une sélectivité spectrale suffisante, c'est-à- dire un taux de rejet du mode secondaire (SMSR) supérieur à 20dB, de préférence supérieur à 40dB. Inversement, la longueur des sections de Bragg est choisie en deçà d'un seuil où peuvent apparaître des problèmes liés à l'émission spontanée, à l'absorption ou aux sauts de mode. Des exemples non limitatifs de dimensionnements adéquats sont donnés ci-dessous. La figure 5 représente la réflectivité spectrale R de l'organe réflecteur composite formé des deux sections de Bragg montées en série, cette réflectivité étant calculée à l'entrée de la section de Bragg 1, en fonction de la longueur d'onde a, pour plusieurs exemples de dimensionnement des réseaux 15 et 16 mentionnés dans le tableau 1, pour I1=I2=0. La courbe 30+j correspond à l'exemple j du tableau 1. Elle se compose à chaque fois d'un premier pic noté par l'indice A au niveau de la longueur d'onde de Bragg al et d'un deuxième pic noté par l'indice B au niveau de la longueur d'onde de Bragg a2. Dans le tableau 1, R1 désigne la valeur de sommet du premier pic et R2 la valeur de sommet du deuxième pic, pour chaque exemple. Certains exemples du tableau ne sont pas représentés sur la figure 5. Les exemples du tableau 1 montrent qu'on peut obtenir un rapport Rl/R2 inférieur à 1 avec plusieurs choix de dimensionnement des réseaux. L'homme du métier trouvera sans difficulté d'autres dimensionnements satisfaisant cette condition. De préférence le rapport Rl/R2 est choisi inférieur à 0,85 à courant nul. Comme visible sur la figure 5, la sélectivité spectrale du premier pic varie inversement à la longueur L1. On remarquera que le coefficient de couplage ic de chaque réseau est donné pour constant car, en pratique, sa variation est négligeable sur toute la plage de réglage de la longueur d'onde de Bragg ai. En d'autres termes, ce couplage existe même lorsque aucun courant n'est injecté dans les sections de Bragg. De plus, le coefficient de couplage peut légèrement augmenter avec l'injection de courant. Ainsi, il se peut que la relation R2>R1 soit obtenue en pratique pour toute une plage de réglage de Il. Toutefois, il est suffisant que cette relation soit obtenue à une valeur de Il au moins, de préférence une valeur faible ou nulle.35 Tableau 1 : réflectivité des sections de Bragg pour différents exemples de dimensionnement des réseaux xeml• x~ (cm-1) L1(gm) x2 (cm') L2(gm) R1 (%) R2 (%) R1/R2 1 20 177 80 500 16 38 0,42 2 30 137 80 500 21 42 0,50 3 40 107 100 500 23 50 0,46 4 10 400 60 500 16 20 0,80 15 300 60 500 21 25 0,84 6 20 250 60 500 26 29 0,90 7 25 200 60 500 27 33 0,82 8 30 170 60 500 29 35 0,83 g 60 107 100 500 42 54, 0,78 Les valeurs de réflectivité R1 et R2 peuvent par exemple être mesurées en analysant le rayonnement émis par la source lorsque la 5 section active 3 reçoit un courant inférieur au seuil laser. On explique maintenant le fonctionnement du laser de la figure 1, en référence aux figures 3 et 4. Dans un premier mode de fonctionnement, Il est maintenu constant à la valeur par défaut, par exemple I1=0. Comme expliqué, le rayonnement laser est obtenu pour le mode subissant le moins de pertes, donc à une longueur d'onde correspondant sensiblement à la longueur d'onde de Bragg a2. Cette longueur d'onde peut être réglée sur tout un intervalle spectral P2 en réglant le courant I2, à la manière d'un laser DBR classique. La section de Bragg 2 peut par exemple fournir un intervalle spectral supérieur à 10 nm. Dans ce mode de fonctionnement, le courant Il peut être maintenu constant. La commande du laser est donc très simple. Dans un deuxième mode de fonctionnement, le courant I2 est supprimé et le module 26 applique une tension négative V2 entre les électrodes 10 et 7, ce qui rend la section de Bragg 2 fortement absorbante, par l'effet Franz-Keldysh ou autre effet physique analogue. Par exemple V2=-2V. Dans ce cas, le deuxième pic de la figure 5 est fortement atténué et le rayonnement laser est obtenu à une longueur d'onde correspondant sensiblement à la longueur de Bragg al. Cette longueur d'onde peut être réglée sur tout un intervalle spectral Pl en réglant le courant Il, à la manière d'un laser DBR classique. La section de Bragg 1 peut par exemple fournir un intervalle spectral supérieur à 10 nm. Dans ce mode de fonctionnement, la tension V2 peut être maintenue constante. La commande du laser est donc aussi très simple. La figure 4 illustre qualitativement les signaux de contrôle qui sont appliqués au laser dans les deux modes de fonctionnement. Le nuage de point 40 correspond au premier mode de fonctionnement. Dans cet exemple, le courant Il est légèrement positif, par exemple quelques mA, pour assurer que la longueur d'onde de Bragg al est en dehors de l'intervalle P2. Le courant 12 permet de balayer tout l'intervalle P2, par exemple pour des valeurs entre 0 et 70 mA environ. Le nuage de point 41 correspond au deuxième mode de fonctionnement. La tension V2 a une polarité opposée au courant I2 du premier mode de fonctionnement. Le courant Il permet de balayer tout l'intervalle P1, par exemple pour des valeurs entre 0 et 70 mA environ. Par exemple, les périodes Al et A2 peuvent être choisies de manière que le laser soit accordable sur la bande C. Pour cela, dans le deuxième mode de fonctionnement, la section de Bragg 1 offre par exemple un intervalle d'accord Pl d'environ 16 nm entre 1530 et 1546 nm et dans le premier mode de fonctionnement, la section de Bragg 2 offre par exemple un intervalle d'accord complémentaire P2 d'environ 16 nm entre 1545 et 1561 nm. Le léger recouvrement entre les intervalles P1 et P2, par exemple sur 1nm, permet d'obtenir un intervalle d'accord P continu couvrant 30 nm. Bien sûr, le laser peut être adapté à d'autres intervalles spectraux, avec ou sans recouvrement, par un choix correspondant des périodes Al et A2 et des matériaux constitutifs.

Exemple détaillé 1 On réalise une source laser selon la figure 1 dont les sections de Bragg 1 et 2 ont les propriétés suivantes : K 1=20cm-', L1-177 m, K 2=80cm-' et L2=300 m. La section active 3 présente une longueur d'environ 6001am. Des signaux de commande sont appliqués de manière à atteindre les points de fonctionnement mentionnés dans le tableau 2. A chaque point, un spectre de puissance émise est mesuré. Une raie spectrale étroite est à chaque fois obtenue. Pour les points de fonctionnement correspondant au premier mode de fonctionnement, un intervalle de 13,75 nm entre environ 1547 nm et environ 1561 nm est balayé par incréments d'environ 1,6nm. Le SMSR est proche de 40 dB. Pour les points de fonctionnement correspondant au deuxième mode de fonctionnement, un intervalle de 15,15 nm entre environ 1532 nm et environ 1547 nm est balayé par incréments d'environ 1,6 nm. Le SMSR est proche de 20 dB. Ce taux peut être accru en accroissant Ll, comme le laisse apparaître la figure 5. En effet, la largeur spectral du premier pic 34A, 35A, 36A ou 38A est d'autant plus faible que la longueur LI est grande. Tableau 2 : points de fonctionnement du laser Premier Il -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0. 2 -0.2 -0.2 -0.2 mode (mA) 12 -0.7 -0.3 0.7 1.4 3 7 12 20 30 (mA) Deuxième Il -0.7 -0.2 0.3 1 2 4 8 15 25 40 mode (mA) V2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 (V) Exemple détaillé 2 On réalise une source laser selon la figure 1 dont les sections de Bragg 1 et 2 ont les propriétés suivantes : K1=20cm', L1=167 m, K2=80cm' et L2=525 m. La figure 6 représente les courbes d'accord correspondant aux deux modes de fonctionnement. La courbe 71 représente la longueur d'onde d'émission en fonction de l'intensité du courant 12 dans la section de Bragg 2, le courant Il étant maintenu à 0. La courbe 72 représente la longueur d'onde d'émission en fonction de l'intensité du courant Il dans la section de Bragg 1, la section de Bragg 2 étant soumise à une tension négative constante V2=-1,5V. La source laser du mode de réalisation de la figure 1 peut donc être conçue pour couvrir sensiblement toute la bande C, soit environ 35 nm. Par rapport à d'autres laser accordables sur un intervalle spectral aussi large, son contrôle est très simple. En effet, le réglage de la longueur d'onde repose à chaque fois sur le contrôle du courant dans l'une des sections de Bragg, l'autre section pouvant rester dans un état stationnaire. Le réglage de la longueur d'onde peut être effectué rapidement, notamment par rapport aux sources laser à réglage thermique. De plus, ces résultats sont obtenus avec un composant de longueur satisfaisante, par exemple inférieure à 1500 m et de préférence de l'ordre de 1200 à 13001am. De ce fait, on réduit les risques de saut de modes et d'interactions non linéaires entre les modes Fabry-Pérot, lesquelles sont susceptibles de rendre les caractéristiques de la source instable et d'engendrer des phénomènes d'hystérésis. La source laser peut donc être robuste aux phénomènes de cavités parasites et aux imprécisions des signaux de commande.

La figure 7 représente une section de Bragg réalisée selon un procédé particulier, permettant de réaliser un guide d'onde portant un réseau gravé sur les côtés de ce dernier. Le coefficient de couplage du réseau peut être réglé en jouant sur les dimensions des dents du réseau. La flèche L représente la direction longitudinale de la cavité laser. Une structure saillante 80 en forme de ruban de largeur est formée sur un substrat 81, par exemple en matériau InP. La structure 80 comporte trois couches successives, une couche d'espacement 82 en matériau à plus faible indice, une couche guidante 83 en matériau à plus fort indice et une couche de recouvrement 84 en matériau à plus faible indice. Le réseau est gravé dans la structure 80 le long de ses deux bords longitudinaux 87, de manière périodique, sur toute l'épaisseur de la structure 80. Le ruban portant le réseau est réalisé de préférence en une seule étape de gravure, à l'aide d'un masque contenant les indentations. Dans l'exemple représenté, on réalise à chaque période deux crans symétriques à section rectangulaire 88 en laissant subsister la zone médiane 85 de la structure 80 sur une largeur w. Dans une deuxième étape, la structure gravée telle que représentée sur la figure 7 est enterrée dans du matériau formant une couche de gaine (non représentée), par exemple InP. La figure 8 représente le coefficient de couplage K du réseau ainsi obtenu en fonction de la largeur w, pour = 1,5 m. Ce procédé de fabrication permet de régler assez précisément le coefficient de couplage K. Plusieurs variantes des sources laser décrites ci-dessus vont maintenant être décrites en référence à la Figure 2. Les éléments identiques ou analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par le même chiffre de référence et ne sont pas décrits à nouveau. Par concision, plusieurs modifications sont introduites de manière combinée sur la figure 2. Cependant, chacune de ces modifications peut être introduite indépendamment des autres dans la mesure où elles ne sont pas indispensables l'une à l'autre.

Une première modification introduite sur la figure 2 est la présence d'une section de phase 50 dans la structure semi-conductrice entre la section active 3 et la section de Bragg 1. La section de phase 50 présente une structure multicouche par exemple identique à la section de Bragg, mais dépourvue de réseau. Une électrode 51 est prévue au droit de la section de phase 50. Un module de commande électrique 52 permet d'injecter un courant contrôlé Ip dans la section de phase 50 pour effectuer un accord continu de la longueur d'onde d'émission. Le courant Ip modifie la longueur optique de la cavité et produit donc un décalage réglable du peigne de longueurs d'ondes des modes de Fabry- Pérot sans influencer la longueur d'onde de Bragg des sections 1 et 2. La longueur de la section de phase 50 n'est pas très pénalisante. Par exemple, cette longueur est d'environ 50 à 1001.tm. Une deuxième modification est la présence d'une section de puissance 60 ou 160 pour contrôler la puissance émise par le laser. Cette section permet de contrôler la puissance séparément de l'accord en longueur d'onde. La section de puissance peut aussi offrir une fonction de porte optique. La présence d'une section de puissance présente l'avantage d'abaisser la consigne de puissance à l'intérieur de la cavité. La section de puissance est agencée entre la cavité et la facette de sortie du rayonnement laser et est constituée par exemple d'un amplificateur optique à semi-conducteur. Selon une première réalisation montrée sur la figure 2, la section de puissance 60 est située du côté de la section active 3. Dans la section de puissance 60, une couche active 61 est réalisée en tant que couche guidante 4 pour produire une amplification stimulée du rayonnement sortant de la cavité. Une électrode 62 est prévue au droit de la section de puissance 60. Un module de commande électrique 63 permet d'injecter un courant contrôlé Ig dans la section de puissance 60 pour contrôler la puissance sortante. La facette extérieure de la section 60 porte un revêtement anti-réfléchissant 64. La cavité du laser est alors délimitée par un réflecteur 65 agencé dans la couche guidante 4 entre la section active 3 et la section de puissance 60. Le réflecteur 65 est par exemple un miroir gravé sur le cristal semi-conducteur (on-chip mirror). Selon une réalisation alternative montrée sur la figure 1, la section de puissance 160 de structure similaire est placée du côté de la section de Bragg 2. Dans ce cas, la facette extérieure 20 de la section active 3 est fortement réfléchissante. Dans ce cas, l'absorptivité de la section de Bragg 2 doit rester modérée. Pour cela, la valeur de la tension V2 dans le deuxième mode de fonctionnement peut être réglée à un niveau plus faible, par exemple de l'ordre de -0,5V. Dans le deuxième mode de fonctionnement, il suffit que l'absorption engendrée dans la section de Bragg 2 inverse la relation entre les pics de réflectivité créés par les deux sections de Bragg, c'est-à-dire laisse dominer la réflectivité de la section de Bragg 1. Quel que soit le côté où la puissance laser est extraite de la cavité, un ou plusieurs autres composants peuvent à chaque fois être couplés à la sortie de la cavité, tels qu'un amplificateur, comme décrit ci-dessus, ou un photodétecteur ou un modulateur ou autre. Les modules de commande électriques 23, 24, 25, 26, 52 et 63 peuvent être réalisés sous de nombreuses formes. Par exemple, un même circuit électrique peut remplir les fonctions de plusieurs modules. De préférence, une unité de commande, non représentée, pilote de manière centralisée tous les modules de commande électriques. Une telle unité de commande comporte typiquement un microprocesseur, une mémoire et une interface de sortie pour transmettre des commandes aux modules. Elle peut notamment être programmée pour accorder sélectivement le laser sur une pluralité de bandes spectrales prédéfinies, illustrées qualitativement par les traits 70 sur la figure 3, qui correspondent par exemple à une grille normalisée. Les différentes variantes expliquées en référence à la figure 2 présentent essentiellement les mêmes avantages que le premier mode de réalisation. En résumé, une source laser est obtenue qui peut être accordée sur un intervalle spectral plus large qu'un laser DBR ordinaire à section de Bragg unique et en conservant un procédé de contrôle aussi simple que pour un laser DBR ordinaire. La fiabilité de la source obtenue et la simplicité de sa fabrication la rendent apte à une production industrielle pour des applications telles que les télécommunications optiques ou d'autres applications. Cette source est particulièrement avantageuse dans une application de commutation rapide, par exemple pour la commutation de paquets ou de circuits. En effet, la commutation de la longueur d'onde d'émission peut être obtenue en quelques nanosecondes. De plus, la section de phase peut être utilisée pour compenser toute dérive lente de longueur d'onde due à un échauffement d'origine électrique. Pour accroître encore l'intervalle spectral accessible par la source, une ou plusieurs sections de Bragg supplémentaires pourraient être ajoutées au-delà de la section de Bragg 2, avec une réflectivité résonante à chaque fois croissante. Pour chaque section supplémentaire, on prévoit alors une source de tension négative commandée pour provoquer sélectivement une absorption substantielle et une source de courant positif pour régler la longueur d'onde de Bragg correspondante. Le procédé de commande d'une telle source correspond aux mêmes principes que ci-dessus : une absorption est créée dans aucune ou une ou plusieurs sections de Bragg, pour laisser dominer la réflectivité d'une section de Bragg sélectionnée. La longueur d'onde émise par la source correspond à cette section de Bragg sélectionnée et peut être réglée dans un intervalle relativement large à l'aide du courant correspondant. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'émission laser comportant une première portion de guide d'onde (3) incluant un moyen d'amplification optique pour produire une émission stimulée de lumière, une deuxième portion de guide d'onde couplée à la première portion de guide d'onde, un premier organe réflecteur couplé au mode guidé dans la deuxième portion de guide d'onde de manière à réfléchir de la lumière depuis la deuxième portion de guide d'onde vers la première portion de guide d'onde, un deuxième organe réflecteur (20) agencé de manière à réfléchir de la lumière en sens inverse du premier organe réflecteur pour former une cavité, ledit premier organe réflecteur incluant un premier réflecteur distribué (15) présentant une première période spatiale et apte à recevoir un premier signal de commande électrique (Il) et un deuxième réflecteur distribué (16) présentant une deuxième période spatiale et apte à recevoir un deuxième signal de commande électrique (I2), ledit premier réflecteur distribué étant agencé entre le deuxième réflecteur distribué et la première portion de guide d'onde, caractérisé par le fait que ledit premier organe réflecteur présente une première réflectivité résonante (33A) sur une première bande spectrale réglable dans un premier intervalle spectral (Pl) au moyen du premier signal de commande électrique et une deuxième réflectivité résonante (33B) sur une deuxième bande spectrale réglable dans un deuxième intervalle spectral (P2) au moyen du deuxième signal de commande électrique, la deuxième réflectivité résonante étant sensiblement supérieure à la première réflectivité résonante au moins pour une plage de variation du deuxième signal de commande électrique correspondant au deuxième intervalle spectral, et par le fait qu'il comporte un moyen d'extinction commandé (26) pour engendrer sélectivement une absorption optique au niveau du deuxième réflecteur distribué.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyen d'extinction inclut une source de tension (26) pour appliquer une tension (V2) de polarité opposée au deuxième signal de commande (I2) au niveau du deuxième réflecteur distribué.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'un coefficient de couplage du deuxième réflecteur distribué avec le mode guidé dans la deuxième portion de guide d'onde (4) est supérieur à un coefficient de couplage du premier réflecteur distribué avec le mode guidé dans la deuxième portion de guide d'onde.

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la deuxième période spatiale (A2) est supérieure à la première période spatiale (Al).

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen de réglage électrique (24) apte à engendrer le premier signal de commande électrique pour régler la position de la première bande spectrale dans le premier intervalle spectral.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier signal électrique est un courant contrôlé.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen de réglage électrique (25) apte à engendrer le deuxième signal de commande électrique pour régler la position de la deuxième bande spectrale dans le deuxième intervalle spectral.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le deuxième signal électrique est un courant contrôlé.

9. Dispositif selon les revendications 5 et 7 prises en combinaison, caractérisé par le fait qu'il comporte une unité de commande apte à commander le moyen d'extinction et les moyens de réglage électriques sélectivement de manière que, dans un premier mode de fonctionnement (41), le moyen d'extinction est actif et le moyen de réglage électrique de la première bande spectrale règle la position de la première bande spectrale au niveau d'une longueur d'onde à émettre située dans le premier intervalle spectral et, dans un deuxième mode de fonctionnement (40), le moyen d'extinction est inactif et le moyen de réglage électrique de la deuxième bande spectrale règle la position de la deuxième bande spectrale au niveau d'une longueur d'onde à émettre située dans le deuxième intervalle spectral.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les premier et deuxième intervalles spectraux (Pl, P2) sont sensiblement adjacents ou présentent un recouvrement.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la deuxième portion de guide d'onde comporte une couche guidante (83) en matériau à fort indice entre deux couches en matériau à plus faible indice (82, 84), au moins l'un desdits premier et deuxième réflecteurs distribués (15, 16) comportant un réseau gravé dans la couche guidante le long de ses deux bords longitudinaux (87).