FR2910726A1

FR2910726A1 - Digital optical switch for use in optical delay line, has electrodes partially covering input guide from junction point to another junction point, where electrodes are self aligned with input guide for forming lines

Info

Publication number: FR2910726A1
Application number: FR0611276A
Authority: FR
Inventors: Jean Chazelas; Malek Zegaoui; Joseph Harari; Vincent Magnin; Murtry Stefan Mac; Jean Pierre Vilcot; Didier Decoster
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-27
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: FR2910726B1

Abstract

The switch has output guides connected to an input guide, and electrodes (61, 62) self- aligned at the output guides from a junction point (A) of the output guides to lines (B0B1, B0'B1'). The electrodes partially cover the input guide from a junction point (C) to the junction point (A), where the electrodes are self aligned with the input guide in an enlargement zone (110) for forming lines (CB0, C'B0).

Description

1 COMMUTATEUR OPTIQUE ULTRA-RAPIDE A FAIBLE DIAPHOTIE, ET LIGNES A RETARDS1 ULTRA-FAST LOW-SLIDE OPTICAL SWITCH, AND DELAYED LINES

POUR SIGNAUX HYPERFREQUENCE La présente invention concerne un commutateur optique ultra-rapide à faible diaphotie. Elle concerne également une ligne à retard pour signaux hyperfréquence. The present invention relates to a high-speed optical switch with low cross-talk. It also relates to a delay line for microwave signals.

De plus en plus d'applications combinent les techniques hyperfréquences aux techniques optiques. Dans le domaine radar par exemple, il peut être intéressant d'utiliser des liaisons optiques, notamment pour des raisons de places et de sensibilité aux rayonnements électromagnétiques. Dans ce cas les circuits d'émissions et de réception hyperfréquence sont connectés à des liaisons optiques internes aux radars, notamment à des fibres optiques, via des interfaces appropriées. Un exemple d'association du domaine hyperfréquence et du domaine optique concerne les antennes à balayage électronique. More and more applications combine microwave techniques with optical techniques. In the radar field, for example, it may be advantageous to use optical links, particularly for reasons of space and sensitivity to electromagnetic radiation. In this case, the microwave transmission and reception circuits are connected to optical links internal to the radars, in particular to optical fibers, via appropriate interfaces. An example of association of the microwave domain and the optical domain relates to electronic scanning antennas.

Une antenne à balayage électronique comporte une multitude d'éléments rayonnant reliés en réseaux. En particulier, elle comporte des lignes ou des colonnes d'éléments rayonnants. Pour orienter la direction du faisceau d'antenne, en site ou en azimut, on joue de façon connue sur le déphasage entre les éléments rayonnant. Dans le domaine hyperfréquence large bande, ce déphasage peut être obtenu en appliquant un retard entre chaque élément d'une même ligne ou d'une même colonne. La direction du faisceau dépendant du déphasage entre éléments rayonnant, il est alors nécessaire de créer des retards variables dans le circuit de commande des éléments rayonnant formant l'antenne à balayage électronique. Ces retards variables peuvent être créés par des lignes à retard formés de commutateurs en série. Dans un cas d'utilisation des techniques optiques toute la chaîne de commande du déphasage peut être réalisée avec des composants optiques. En particulier, les commutations sont réalisées par des commutateurs optiques. Ces commutateurs permettent de réaliser des commutations rapides. Cependant un problème peut provenir d'un manque de contraste entre voies d'un même commutateur, correspondant à une forte diaphotie entre voies. Ce problème peut avoir pour conséquence d'affecter toute la dynamique de la chaîne de réception. An electronic scanning antenna has a multitude of radiating elements connected in networks. In particular, it comprises rows or columns of radiating elements. To orient the direction of the antenna beam, in elevation or in azimuth, play is known in the known manner on the phase difference between the radiating elements. In the broadband microwave domain, this phase shift can be obtained by applying a delay between each element of the same line or column. Since the direction of the beam depends on the phase shift between radiating elements, it is then necessary to create variable delays in the control circuit of the radiating elements forming the electronic scanning antenna. These variable delays can be created by delay lines formed of serial switches. In a case of using optical techniques, the entire control chain of the phase shift can be realized with optical components. In particular, the switches are performed by optical switches. These switches enable fast switching. However, a problem can come from a lack of contrast between channels of the same switch, corresponding to a strong cross-talk between channels. This problem can have the effect of affecting the entire dynamics of the reception chain.

2910726 2 Un but de l'invention est notamment de permettre la réalisation d'un commutateur optique à faible diaphotie. A cet effet, l'invention a pour objet un commutateur optique ayant au moins un guide d'entrée et deux guides de sortie reliés au guide d'entrée, le 5 passage d'un signal optique d'entrée dans l'un ou l'autre guide de sortie étant fonction de son indice optique, l'indice optique d'un guide étant commandé par l'état de polarisation d'une électrode associée, l'électrode associée à un guide de sortie étant auto-alignée sur ce guide de sortie d'un point A, sensiblement à la jonction des guides de sortie, jusqu'à une ligne 10 BOB1 pour un guide de sortie et jusqu'à une ligne B'oB'1 pour l'autre guide de sortie, une électrode recouvrant partiellement le guide d'entrée d'un point C, C' jusqu'au point de jonction A et auto-alignée au guide d'entrée pour former la ligne C Bo pour un guide de sortie et la ligne C' B'o pour l'autre guide. Avantageusement, une électrode est par exemple auto-alignée sur le guide 15 d'entrée dans une zone d'élargissement du guide d'entrée. La ligne BoB1 ou la ligne B'oB'1 est par exemple normale à la direction du guide de sortie. Une électrode inclut la forme polygonale formée des points A, BI, Bo, C ou A, BI', Bo', C'.An object of the invention is in particular to allow the production of a low-transparency optical switch. For this purpose, the subject of the invention is an optical switch having at least one input guide and two output guides connected to the input guide, the passage of an optical input signal into one or the other. another output guide being a function of its optical index, the optical index of a guide being controlled by the state of polarization of an associated electrode, the electrode associated with an output guide being self-aligned on this guide from a point A, substantially at the junction of the output guides, to a line BOB1 for an output guide and up to a line B'oB'1 for the other output guide, an electrode partially covering the input guide from a point C, C 'to the junction point A and self-aligned to the input guide to form the line C Bo for an output guide and the line C' B'o for the other guide. Advantageously, an electrode is for example self-aligned on the input guide 15 in an enlargement zone of the input guide. The line BoB1 or the line B'oB'1 is for example normal to the direction of the output guide. An electrode includes the polygonal shape formed of points A, BI, Bo, C or A, BI ', Bo', C '.

20 Avantageusement, le commutateur comporte par exemple une gravure entre les électrodes et entre les guides de sortie réalisée dans le matériau supportant les guides. L'invention a également pour objet une ligne à retards pour signal 25 hyperfréquence comportant une interface transformant un signal hyperfréquence en un signal optique, au moins un commutateur optique selon l'une quelconque des revendications précédentes et une interface transformant un signal transformant un signal optique en un signal hyperfréquence.Advantageously, the switch comprises for example an etching between the electrodes and between the output guides made of the material supporting the guides. The invention also relates to a delay line for a microwave signal comprising an interface transforming a microwave signal into an optical signal, at least one optical switch according to any one of the preceding claims and an interface transforming a signal transforming an optical signal. in a microwave signal.

30 Les commutateurs sont par exemple connectés en cascade, les sorties d'un commutateur étant reliées à l'entrée du commutateur suivant. Avantageusement, le mode de propagation de l'onde optique est monomode.The switches are for example connected in cascade, the outputs of a switch being connected to the input of the next switch. Advantageously, the mode of propagation of the optical wave is monomode.

2910726 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent : la figure 1, une illustration du principe de fonctionnement d'une antenne à balayage électronique ; 5 la figure 2, un exemple de ligne à retards, à base de commutateurs optiques, couplée à un circuit hyperfréquence ; la figure 3, un schéma fonctionnel d'un commutateur ; la figure 4, une illustration des puissances hyperfréquence mises en jeu à l'émission et à la réception ; 10 la figure 5, un exemple de commutateur hyperfréquence ; la figure 6, un commutateur optique de type DOS selon l'art antérieur ; la figure 7, une illustration par un schéma simplifié du passage des photons dans les voies du commutateur précédent ; la figure 8, une illustration du passage de l'onde lumineuse dans le 15 même commutateur ; la figure 9, une illustration d'un passage d'onde multimode dans le commutateur ; la figure 10, une illustration d'un exemple de réalisation d'un commutateur optique selon l'invention, à modifier pour avoir électrode 20 superposée au guide optique, la forme de l'électrode sur les guides optiques de sortie doit être modifiée pour suivre une ligne par exemple normale au guide optique ; - la figure 11, un autre exemple de réalisation d'un commutateur selon l'invention ; 25 - la figure 12, un exemple de réalisation d'un commutateur selon l'invention par une vue en coupe. La figure 1 illustre le principe de fonctionnement d'une antenne à balayage électronique, formée d'un réseau d'éléments rayonnants 1, où il est possible 30 d'utiliser une chaîne optique pour commander les déphasages entre les éléments rayonnant. Les déphasages entre les éléments rayonnant créent en fait des retards AT entre les signaux émis par chaque élément rayonnant de façon à créer dans le domaine hyperfréquence un plan de phase 2 se déplaçant dans une direction donnée 3 dépendant des retards At. C'est la direction du faisceau d'antenne.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description made with reference to the accompanying drawings, which show: FIG. 1 an illustration of the operating principle of an electronic scanning antenna; FIG. 2, an example of a delay line, based on optical switches, coupled to a microwave circuit; Figure 3 is a block diagram of a switch; FIG. 4, an illustration of the microwave powers involved in transmission and reception; Figure 5, an example of a microwave switch; Figure 6, a DOS-type optical switch according to the prior art; Figure 7, an illustration by a simplified diagram of the passage of photons in the channels of the previous switch; Fig. 8 is an illustration of the passage of the light wave in the same switch; Fig. 9 is an illustration of a multimode wave-pass in the switch; FIG. 10, an illustration of an exemplary embodiment of an optical switch according to the invention, to be modified in order to have an electrode 20 superimposed on the optical guide, the shape of the electrode on the optical output guides must be modified to follow a line for example normal to the optical guide; - Figure 11, another embodiment of a switch according to the invention; - Figure 12, an embodiment of a switch according to the invention by a sectional view. FIG. 1 illustrates the operating principle of an electronic scanning antenna, formed of an array of radiating elements 1, where it is possible to use an optical chain to control the phase shifts between the radiating elements. The phase shifts between the radiating elements in fact create AT delays between the signals emitted by each radiating element so as to create in the microwave domain a phase plane 2 moving in a given direction 3 depending on the delays At. It is the direction of the antenna beam.

2910726 4 La figure 2 illustre un exemple de ligne à retards optiques qui peut être utilisée pour une application hyperfréquence du type de la commande d'antenne de la figure 1. La ligne à retards peut être réalisée à base de 5 commutateurs optiques 21 et de fibres optiques. lin signal hyperfréquence d'entrée Si, à la fréquence d'émission, module une source laser 22. La source laser délivre alors en sortie un signal optique 23, ou porteuse optique, modulée à la fréquence d'entrée fe. Plus particulière, la modulation de porteuse recopie le signal hyperfréquence d'entrée. La fréquence d'émission 10 fe peut être de l'ordre de 10 GHz alors que la fréquence de la porteuse optique peut être de l'ordre de 200 THz. La ligne à retards est composée de commutateurs 21 en cascade. Selon la voie qu'il commute, chaque commutateur 21 crée un retard kT ou 0 selon son rang k dans la chaîne. La ligne à retard comporte en sortie du dernier commutateur un photodétecteur 15 24 qui transforme le signal optique en un signal hyperfréquence ayant la fréquence de modulation fe de la porteuse optique. La figure 3 présente un schéma fonctionnel d'un commutateur 21, placé au rang k dans la chaîne. II commute un signal d'entrée vers une première voie 20 31 ou vers une deuxième voie 32. Un retard ki est affecté à la première voie 31, par exemple par construction, alors qu'il n'y a pas de retard sur la deuxième voie 32. Lors du passage à travers un commutateur, le signal d'entrée si, s2 subit donc un retard kt ou un retard nul selon la voie de sortie sélectionnée. Comme le montre la figure 2, les commutateurs sont connectés 25 en cascade. Le premier commutateur de rang 1 produit un retard T, le deuxième commutateur produit un retard 2T et le dernier commutateur de rang N produit un retard Nt. La ligne à retard peut ainsi produire une suite de retards de pas T, dont la valeur est comprise entre 0 et (2" ù 1) T. Selon la commande appliquée aux commutateurs de la ligne à retard, il est ainsi par 30 exemple possible de commander les retards, et donc les déphasages, appliqués aux signaux émis par les éléments rayonnant 1 de la figure 1, et donc d'orienter le faisceau d'antenne 3. La figure 4 illustre à titre d'exemple les puissances mises en jeu à l'émission 35 et à la réception de signaux radars pour une antenne réseau du type de celle 2910726 5 de la figure 1. Une première courbe 41 illustre le signal émis, plus particulièrement sa puissance P en fonction de la fréquence f. Cette puissance P peut atteindre par exemple 10 dBm. Une deuxième courbe 42, décalée en fréquence, représente la puissance du signal reçu, réémis par 5 une cible par exemple à partir du signal émis 41. Il est bien connu que cette puissance est très inférieure à la puissance du signal émis. Elle peut être par exemple de l'ordre de -100 dBm. C'est ce signal reçu qui permet la détection de la cible. Le signal reçu 42, bien que décalé en fréquence par rapport au signal émis 41, peut être recouvert par la puissance du signal émis si ce 10 dernier est trop large, en d'autres termes s'il n'est pas assez pur. Le signal émis peut être d'autant caché par le signal émis qu'il est très faible en regard de ce dernier. Pour éviter ce type de recouvrement, de grandes précautions sont prises pour obtenir un signal émis le plus pur possible, en particulier au niveau des 15 oscillateurs locaux ou des horloges internes. Cependant, il faut maintenir la pureté tout au long de la chaîne d'émission, mais aussi de réception, en particulier dans la chaîne optique comportant les lignes à retard telles qu'illustrées par la figure 2. En particulier, la pureté peut se dégrader au niveau des commutateurs 21, même au niveau de commutateurs optiques.FIG. 2 illustrates an exemplary optical delay line which may be used for a microwave application of the type of the antenna control of FIG. 1. The delay line may be made based on optical switches 21 and FIG. optical fiber. the input microwave frequency Si, at the transmission frequency, modulates a laser source 22. The laser source then delivers an optical signal 23, or optical carrier, modulated at the input frequency fe. More specifically, the carrier modulation copies the incoming microwave signal. The transmission frequency 10 fe may be of the order of 10 GHz while the frequency of the optical carrier may be of the order of 200 THz. The delay line is composed of switches 21 in cascade. Depending on the channel that it switches, each switch 21 creates a delay kT or 0 according to its rank k in the chain. The delay line comprises at the output of the last switch a photodetector 24 which transforms the optical signal into a microwave signal having the modulation frequency fe of the optical carrier. Figure 3 shows a block diagram of a switch 21 at row k in the chain. It switches an input signal to a first channel 31 or to a second channel 32. A delay k 1 is assigned to the first channel 31, for example by construction, while there is no delay on the second channel 31 path 32. When passing through a switch, the input signal if, s2 is therefore delayed kt or zero delay depending on the selected output channel. As shown in Figure 2, the switches are cascaded. The first switch of rank 1 produces a delay T, the second switch produces a delay 2T and the last switch of rank N produces a delay Nt. The delay line can thus produce a sequence of delays of pitch T, whose value is between 0 and (2 "-1) T. According to the command applied to the switches of the delay line, it is thus possible, for example, to to control the delays, and therefore the phase shifts, applied to the signals emitted by the radiating elements 1 of FIG. 1, and thus to orient the antenna beam 3. FIG. 4 illustrates by way of example the powers involved the transmission and reception of radar signals for a network antenna of the type of that of FIG. 1. A first curve 41 illustrates the transmitted signal, more particularly its power P as a function of the frequency f. P can reach, for example, 10 dBm, A second curve 42, shifted in frequency, represents the power of the received signal, reemitted by a target, for example from the transmitted signal 41. It is well known that this power is much lower than the power of u emitted signal It can be for example of the order of -100 dBm. It is this received signal that allows the detection of the target. The received signal 42, although offset in frequency from the transmitted signal 41, may be overlaid by the power of the transmitted signal if the latter is too wide, in other words if it is not pure enough. The transmitted signal can be all hidden by the transmitted signal that it is very low compared to the latter. To avoid this type of overlap, great care is taken to obtain the purest possible signal, especially at local oscillators or internal clocks. However, it is necessary to maintain the purity throughout the transmission chain, but also of reception, in particular in the optical chain comprising the delay lines as illustrated by FIG. 2. In particular, the purity can degrade at the level of the switches 21, even at the level of optical switches.

20 La figure 5 rappelle le problème posé par un commutateur électrique dans le domaine hyperfréquence. Le commutateur 51 comporte deux entrées, dont l'une reçoit un signal à la fréquence f1 et l'autre reçoit un signal à la fréquence f2. Il commute sur l'une des sorties l'un ou l'autre de ces signaux.FIG. 5 recalls the problem posed by an electrical switch in the microwave range. The switch 51 comprises two inputs, one of which receives a signal at the frequency f1 and the other receives a signal at the frequency f2. It switches on one of the outputs one or the other of these signals.

25 Dans un commutateur électrique, si les fréquences f1 et f2 sont proches cela crée en sortie un signal parasite. Dans un commutateur électrique une commutation pure est très compliquée à obtenir voire impossible en raison des fuites entre les voies de commutation. Dans un commutateur de type électrique on peut au mieux obtenir une isolation entre les voies de l'ordre de 30 20 dB notamment. Il y a donc un intérêt à utiliser un commutateur optique au moins pour améliorer l'isolation entre les voies. En effet, le domaine optique permet d'améliorer l'isolation obtenue en sortie de chaîne dans le domaine électrique, hyperfréquence. En particulier, la puissance hyperfréquence étant 35 proportionnelle au carré de l'intensité électrique, si on gagne par exemple 2910726 6 1 dB en isolation pour un commutateur optique, ce gain correspond à un gain de 2 dB au niveau du signal hyperfréquence. Donc l'utilisation d'un commutateur optique permet d'améliorer le gain d'isolation, en passant par exemple de 20 dB, pour un commutateur électrique, à 40 dB pour un 5 commutateur optique. Cependant, en raison du degré d'isolation exigé, notamment pour assurer une pureté spectrale suffisante, une isolation de 40 dB peut être insuffisante. Les commutateurs optiques existant ne permettent pas en effet d'atteindre les niveaux de contraste requis pour assurer une haute qualité des signaux 10 commutés. L'invention permet d'améliorer l'isolation en atteignant par exemple 80 dB. La figure 6 présente par un schéma de principe un commutateur optique conventionnel 60. II s'agit d'une jonction en Y comportant en surface une 15 électrode 61, 62 disposée sur chacune des branches de sortie 63, 64. Les signaux à commuter si, s2 sont orientés vers la branche d'entrée 65. Ce commutateur est du type DOS, acronyme de l'expression anglo-saxonne Digital Optical Switch . La commutation est basée sur un changement de direction de propagation de l'onde optique dans la jonction en Y par variation 20 d'indice, associée à une injection de porteurs. L'ordre de grandeur de l'angle d'ouverture a de la jonction en Y peut être de l'ordre de 1 degré. Sur la figure 6, cet angle est nettement augmenté notamment pour des raisons de lisibilité. En fonctionnement on polarise l'une des deux électrodes 61, 62, ce qui induit 25 une injection des porteurs dans la branche sous-jacente 63, 64. Cette injection se traduit par une variation de l'indice du matériau, en fait par une diminution. Cette variation provoque un changement des conditions de propagation de la lumière dans les branches 63, 64 formant guides. La lumière se propage alors dans le guide d'indice le plus élevé donc dans la 30 branche non polarisée. En d'autres termes, une branche 63 est commandée pour propager la lumière, et donc pour commuter le signal optique entrant s,, s2 vers sa sortie, lorsqu'elle n'est pas polarisée. Un commutateur tel qu'illustré par la figure 6 ne possède pas encore des performances de contraste ou d'isolation suffisante. L'invention permet, 35 notamment par une nouvelle conception de la forme des électrodes de 2910726 7 commutation, d'améliorer ces performances. Elle permet alors de limiter les pertes de lumière liées au couplage entre les guides 63, 64 de sortie. La figure 7 illustre par un schéma simplifié un rendement de commutation.In an electrical switch, if the frequencies f1 and f2 are close, this generates a spurious signal at the output. In an electrical switch pure switching is very complicated to obtain or even impossible due to leaks between the switching channels. In a switch of the electric type it is possible at best to obtain an insulation between the channels of the order of 30 dB in particular. There is therefore an interest in using an optical switch at least to improve the isolation between the channels. In fact, the optical domain makes it possible to improve the insulation obtained at the output of the chain in the electrical, microwave domain. In particular, the microwave power being proportional to the square of the electric intensity, if one gains for example 2910726 6 1 dB in isolation for an optical switch, this gain corresponds to a gain of 2 dB in the microwave signal. Thus, the use of an optical switch can improve the insulation gain, for example from 20 dB for an electrical switch to 40 dB for an optical switch. However, because of the degree of insulation required, especially to ensure sufficient spectral purity, insulation of 40 dB may be insufficient. The existing optical switches do not make it possible to achieve the contrast levels required to ensure high quality of the switched signals. The invention makes it possible to improve the insulation by reaching for example 80 dB. FIG. 6 shows in a block diagram a conventional optical switch 60. It is a Y-junction having on the surface an electrode 61, 62 disposed on each of the output branches 63, 64. The signals to be switched if , s2 are oriented towards the input branch 65. This switch is of the DOS type, acronym for the English expression Digital Optical Switch. The switching is based on a change in the direction of propagation of the optical wave in the Y-junction by variation of index, associated with a carrier injection. The order of magnitude of the opening angle α of the Y junction may be of the order of 1 degree. In Figure 6, this angle is significantly increased especially for reasons of readability. In operation, one of the two electrodes 61, 62 is biased, which induces an injection of the carriers into the underlying branch 63, 64. This injection results in a variation of the index of the material, in fact by a decrease. This variation causes a change in the propagation conditions of the light in the branches 63, 64 forming guides. The light then propagates in the highest index guide so in the unpolarized branch. In other words, a branch 63 is controlled to propagate the light, and therefore to switch the incoming optical signal s ,, s2 to its output, when it is not polarized. A switch as shown in FIG. 6 does not yet have sufficient contrast or isolation performance. The invention makes it possible, in particular by a new design of the shape of the switching electrodes, to improve these performances. It then makes it possible to limit the light losses associated with the coupling between the output guides 63, 64. Figure 7 illustrates in a simplified diagram a switching efficiency.

5 Pour 100 photons entrant dans la branche d'entrée, 99 sont commutés vers la branche de sortie autorisée 64 dont l'électrode 62 n'est pas polarisée. 1 photon passe dans l'autre branche 63 dont l'électrode 61 est polarisée. Il y a donc une fuite d'environ 1 photon sur 100, soit une isolation de l'ordre de 20 dB. Pour atteindre 80 dB d'isolation par exemple, il faut que 9999 photons 10 environs passe dans la branche autorisée 64 lorsqu'un seul environ passe dans l'autre branche 63. La figure 8 présente le commutateur 60 sous une autre forme, les électrodes n'étant pas représentée et le signal optique 81 étant représenté sous son 15 aspect ondulatoire. L'embranchement des guides 63, 64, 65 est une zone critique pour la commutation. Le passage dans l'un ou l'autre guide de sortie se situe dans cette zone de longueur L, L étant de l'ordre du millimètre. Dans l'exemple de la figure 8, les électrodes sont commandées pour faire passer l'onde entrante 81 dans un guide 64. Néanmoins, une partie 82 de l'onde 20 passe dans l'autre guide 63. La figure 9 illustre le principe de l'invention. Plus particulièrement, la figure 9 illustre le passage au niveau de l'élargissement du guide optique d'un premier mode de propagation 91 de l'onde optique entrante. Le mode se 25 propage par réflexions successives sur les parois des guides. La figure 9 illustre aussi le passage d'un deuxième mode de propagation 92, se propageant de la même façon. Avantageusement, l'invention permet le passage d'une multitude d'autres modes, permettant ainsi le passage d'une grande quantité de photons.For every 100 photons entering the input branch, 99 are switched to the allowed output branch 64 whose electrode 62 is not biased. 1 photon passes in the other branch 63 whose electrode 61 is polarized. There is therefore a leak of about 1 photon per 100, an insulation of the order of 20 dB. To achieve 80 dB of insulation for example, it takes 9999 photons 10 passes in the authorized branch 64 when only one passes in the other branch 63. Figure 8 shows the switch 60 in another form, the electrodes not shown and the optical signal 81 being shown in its wave appearance. The branching of the guides 63, 64, 65 is a critical zone for switching. The passage in one or the other output guide is in this area of length L, L being of the order of one millimeter. In the example of Figure 8, the electrodes are controlled to pass the incoming wave 81 in a guide 64. Nevertheless, a portion 82 of the wave 20 passes into the other guide 63. Figure 9 illustrates the principle of the invention. More particularly, FIG. 9 illustrates the passage at the level of the widening of the optical waveguide of a first propagation mode 91 of the incoming optical wave. The mode is propagated by successive reflections on the walls of the guides. Figure 9 also illustrates the passage of a second propagation mode 92, propagating in the same way. Advantageously, the invention allows the passage of a multitude of other modes, thus allowing the passage of a large amount of photons.

30 La figure 10 illustre une forme possible des électrodes 61, 62. Elle présente une zone d'élargissement 110 qui est auto-alignée aux guides optiques et recouvre en totalité les guides, l'auto-alignement signifiant que les bords des guides et des électrodes sont confondus dans cette zone. En d'autres 2910726 8 termes, il y a un élargissement 110 simultané et superposé d'une électrode 63, 64 et du guide d'entrée 65. En particulier, la zone de recouvrement d'une électrode commence par exemple au point A de jonction des guides de sortie 63, 64 et se prolonge 5 d'une part jusqu'à une ligne BoB1, par exemple norrnale au guide de sortie de la paroi extérieure du guide de sortie 63, et d'autre part jusqu'à un point C de la paroi adjacente du guide d'entrée 65. L'électrode 61 forme ainsi par exemple un polygone de sommets A, BI, Bo, C. Par cette forme, l'électrode recouvre exactement la surface occupée par les guides d'onde. L'électrode 10 62 recouvrant l'embranchement entre le guide d'entrée 65 et l'autre guide de sortie 64 est par exemple symétrique et forme un polygone de sommet A, B,', Bo', C'. Ainsi, la zone de recouvrement de cette électrode 62 commence par exemple au point A de jonction des guides de sortie 63, 64 et se prolonge d'une part jusqu'à une ligne B'oB'1, par exemple normale au guide 15 de sortie 64 de la paroi extérieure du guide de sortie 64, et d'autre part jusqu'à un point C' de la paroi adjacente du guide d'entrée 65. Le point A si situe à la jonction des guides de sorties ou à proximité. Les électrodes étant auto-alignées avec les guides de sortie 63, 64, les points Bo, BI, B'o, B'1 appartiennent aux bords ou parois de ces guides.FIG. 10 illustrates a possible shape of the electrodes 61, 62. It has a widening zone 110 which is self-aligned with the optical guides and covers the guides completely, the self-alignment meaning that the edges of the guides and electrodes are merged in this area. In other words, there is a simultaneous and superimposed enlargement 110 of an electrode 63, 64 and of the input guide 65. In particular, the area of overlap of an electrode begins, for example, at point A of FIG. connecting the output guides 63, 64 and extends on the one hand to a line BoB1, for example normal to the output guide of the outer wall of the outlet guide 63, and on the other hand to a point C of the adjacent wall of the input guide 65. The electrode 61 thus forms for example a polygon of vertices A, BI, Bo, C. By this shape, the electrode covers exactly the surface occupied by the waveguides . The electrode 62 covering the junction between the input guide 65 and the other output guide 64 is for example symmetrical and forms a vertex polygon A, B, ', Bo', C '. Thus, the region of overlap of this electrode 62 begins, for example, at point A of junction of the output guides 63, 64 and extends firstly to a line B'oB'1, for example normal to the guide 15 of outlet 64 of the outer wall of the outlet guide 64, and secondly to a point C 'of the adjacent wall of the inlet guide 65. The point A if located at the junction of the output guides or in the vicinity . The electrodes being self-aligned with the output guides 63, 64, the points Bo, BI, B'o, B'1 belong to the edges or walls of these guides.

20 D'autres formes de guides optiques et d'électrodes, auto-alignées aux guides, sont bien sûr possibles, notamment en englobant la forme polygonale décrite à la figure 10, par exemple en substituant des guides et électrodes courbes aux guides et électrodes rectilignes représentés sur la figure 10.Other forms of optical guides and electrodes, self-aligned with the guides, are of course possible, in particular by including the polygonal shape described in FIG. 10, for example by replacing curved guides and electrodes with rectilinear guides and electrodes. represented in FIG.

25 La figure 11 montre à cet effet un exemple de réalisation où les électrodes 61, 62 se prolongent en regard des guides de sorties 63, 64. Pour améliorer le contraste une gravure profonde est par exemple réalisée entre les guides de sortie 63, 64, par exemple dans un substrat en matériau 30 semi-conducteur supportant les guides. Cette gravure sert essentiellement à diminuer le couplage optique entre les deux branches et peut être réalisée par exemple par des trous. Les deux électrodes sont isolées par une gravure peu épaisse des couches de contact p+.FIG. 11 shows for this purpose an exemplary embodiment in which the electrodes 61, 62 extend facing the output guides 63, 64. In order to improve the contrast, a deep etching is for example carried out between the output guides 63, 64, for example in a substrate of semiconductor material supporting the guides. This etching serves essentially to reduce the optical coupling between the two branches and can be made for example by holes. The two electrodes are isolated by a thin etching of the p + contact layers.

2910726 9 Cette gravure profonde, en contribuant à l'amélioration du contraste ou de l'isolation, permet par ailleurs de diminuer la longueur des électrodes et donc de réduire la surface du commutateur, donc sa consommation 5 La figure 12 illustre par une vue en coupe un mode de réalisation possible d'un commutateur de type DOS selon l'invention. La vue en coupe est effectuée selon DD' en se référant à la figure Il, au niveau du guide d'entrée 65 recouvert en partie par les électrodes 61, 62. Les électrodes sont par exemple réalisées par le dépôt des couches métalliques suivantes Pt, 10 d'épaisseur 100A, Ti d'épaisseur 300A, Pt d'épaisseur100A, Au d'épaisseur 3000A et Ti, d'épaisseur 200A. Deux couches de contact superposées 121, 122 en InGaASP P+ et InP P+ ayant pour but de faciliter l'injection des porteurs, sont situées sous les électrodes du guide d'onde 65. Avant la gravure des guides, la gravure sous 15 les électrodes des couches de contact GaInAsP P+ et InP P+ peut être en effet indispensable afin d'éviter les courts-circuits. On utilise donc le métal comme masque pour graver, par plasma RIE, les deux couches p+ éventuellement jusqu'à la couche d'arrêt prévue à cet effet. Par suivi interférométrique, on est capable de s'arrêter lorsque les deux couches ont 20 été gravées Les guides d'onde 63, 64, 65 sont par exemple réalisés en InP. Pour réaliser les guides 63, 64, 65, on utilise par exemple un masque en silice pour réaliser la gravure des guides. L'épaisseur de silice nécessaire est par exemple de l'ordre de 1000A. Le transfert des motifs en résine sur la couche de silice peut être effectué par gravure plasma : CHF3/CF4 (40/40); 25 125W, 50mT, 420V. La vitesse de gravure de la silice est par exemple de 400A/mn. Après la réalisation du masque des guides en silice, un plasma 02 est effectué pour éliminer les traces résiduelles de résine électronique SAL601. On grave ensuite la couche d'InP, d'un micron d'épaisseur, par plasma RIE. Une couche d'arrêt 123 peut une fois encore être prévue pour 30 contrôler l'épaisseur gravée et obtenir une bonne homogénéité sur de grandes surfaces. Après avoir gravé les guides, deux étapes de nettoyage sont nécessaires. La première étape consiste à éliminer les restes de silice sur le ruban, en utilisant un plasma CHF3/CF4. Ensuite, on attaque la couche d'arrêt par une solution chimique adéquate par exemple en utilisant la 35 solution /H2O/H3PO4 aux proportions 1/40/5 pour AlInAs.2910726 9 This deep etching, contributing to the improvement of the contrast or the insulation, also makes it possible to reduce the length of the electrodes and thus to reduce the surface of the switch, thus its consumption. FIG. cut a possible embodiment of a DOS-type switch according to the invention. The sectional view is carried out according to DD 'with reference to FIG. 11, at the level of the inlet guide 65 partly covered by the electrodes 61, 62. The electrodes are for example made by the deposition of the following metal layers Pt, 10 100A thick, 300A thick Ti, Thickness P100A, Au Thickness 3000A and Ti, Thickness 200A. Two superimposed contact layers 121, 122 of InGaASP P + and InP P +, intended to facilitate the injection of the carriers, are located under the electrodes of the waveguide 65. Before the etching of the guides, etching under the electrodes of the GaInAsP contact layers P + and InP P + can indeed be indispensable in order to avoid short circuits. The metal is therefore used as a mask for etching, by RIE plasma, the two layers p + possibly up to the barrier layer provided for this purpose. By interferometric tracking, it is possible to stop when the two layers have been etched. The waveguides 63, 64, 65 are for example made of InP. To produce guides 63, 64, 65, for example, a silica mask is used to etch the guides. The thickness of silica required is for example of the order of 1000A. Transfer of the resin patterns to the silica layer can be carried out by plasma etching: CHF3 / CF4 (40/40); 125W, 50mT, 420V. The etching rate of the silica is, for example, 400 A / min. After the mask of the silica guides has been produced, a plasma O 2 is made to eliminate the residual traces of SAL601 electronic resin. The InP layer, one micron thick, is then etched with RIE plasma. A barrier layer 123 may again be provided to control the etched thickness and obtain good homogeneity over large areas. After engraving the guides, two cleaning steps are necessary. The first step is to remove the silica residues on the ribbon, using a CHF3 / CF4 plasma. Next, the barrier layer is etched by a suitable chemical solution, for example using the 1/40/5 solution / H 2 O / H 3 PO 4 for AlInAs.

2910726 10 Des gravures profondes des couches 126,123 et partiellement 124 peuvent être réalisées de part et d'autre des guides de sortie 63 et 64, à une distance, par exemple, d'une dizaine de microns. Une métallisation face arrière, 152, sur le substrat dopé 124 peut être 5 nécessaire.Deep etchings of the layers 126, 123 and partially 124 may be made on either side of the outlet guides 63 and 64 at a distance, for example, of about ten microns. Backside metallization, 152, on the doped substrate 124 may be necessary.

Claims

An optical switch having at least one input guide (65) and two output guides (63, 64) connected to the input guide, passing an optical input signal into either an output guide depending on its optical index, the optical index of a guide being controlled by the state of polarization of an associated electrode (61, 62), characterized in that the associated electrode (61, 62) at an outlet guide (63, 64) is self-aligned on this output guide from a point A, substantially at the junction of the output guides, to a line BoB1, B'oB'1, said electrode covering partially the input guide (65) from a point C, C 'to the junction point A and self-aligned to the input guide (65) to form the line C Bo, C' B'o.

2. Switch according to claim 1, characterized in that an electrode (61, 62) is self-aligned on the inlet guide in an enlargement area (110) of the inlet guide.

3. Switch according to any one of the preceding claims, characterized in that the line BoB1, B'oB'1 is normal to the direction of the output guide. 20

4. Switch according to one of the preceding claims, characterized in that an electrode (61, 62) includes the polygonal shape formed by points A, BI, Bo, C or A, BI ', Bo', C '.

5. Optical switch according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an etching between the electrodes and between the output guides made of the material (126) supporting the guides.

6. Optical switch according to any one of the preceding claims, characterized in that it is of the DOS type.

7. A delay line for a microwave signal, characterized in that it comprises an interface (22) transforming a microwave signal into an optical signal, at least one optical switch (21, 60) according to any one of the claims. and an interface transforming a signal (24) transforming an optical signal into a microwave signal.

A delay line according to claim 7, characterized in that the switches are cascaded, the output guides (63, 64) of a switch being connected to the input (65) of the next switch.

9. Delay line according to one of claims 7 or 8, characterized in that the mode of propagation of the optical wave is monomode.