FR2928460A1 - Sous-ensemble optoelectronique - Google Patents

Abstract

Le sous-ensemble optoélectronique comporte :- d'une part, un guide d'ondes lumineuses présentant une extrémité et- d'autre part, en regard d'une extrémité dudit guide d'ondes, une source de lumière superposée à un photodétecteur.Dans des modes de réalisation particuliers :- le guide d'onde est une fibre optique mutti-coeurs,- la source de lumière est un laser VCSEL (acronyme de « Vertical Cavity Surface Emitting Laser » pour « laser à surface émettrice en cavité verticale » ou « laser émettant en surface ») adapté à émettre une intensité lumineuse par unité de surface de l'extrémité du guide d'onde, sensiblement identique dans un cercle central de l'extrémité du guide d'ondes et dans le reste de cette extrémité du guide d'ondes, par exemple un laser VCSEL à confinement d'oxyde et- le photodétecteur est une photodiode de grande surface.

Description

SOUS-ENSEMBLE OPTOELECTRONIQUE 5 10 La présente invention concerne un sous-ensemble optoélectronique. Elle s'applique, notamment à l'assemblage d'un composant optoélectronique, par exemple une diode laser à une fibre optique multi-coeurs. Pour des raisons économiques évidentes, il est préférable d'utiliser la même fibre optique pour véhiculer des signaux lumineux se propageant dans deux sens opposés, en 15 vue d'une communication bidirectionnelle. A chaque extrémité de la fibre, il est, cependant, nécessaire, d'une part, d'injecter des signaux lumineux et, d'autre part, de détecter les rayons lumineux arrivant, sans recevoir de rayons lumineux injectés. Aussi, il est connu d'utiliser des séparateurs optiques, par exemple des miroirs semi-réfléchissants ou des cubes séparateurs. L'inconvénient principal de cette solution est qu'elle fait perdre, dans le 20 séparateur optique, une bonne partie de l'intensité lumineuse avant son injection et une autre partie de l'intensité lumineuse avant détection. De plus, une telle solution impose l'utilisation d'un composant optique onéreux et un alignement très précis. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un sous-ensemble 25 optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - d'une part, un guide d'ondes lumineuses présentant une extrémité et - d'autre part, en regard d'une extrémité dudit guide d'ondes, une source de lumière superposée à un photodétecteur. Grâce à ces dispositions, la perte d'intensité lumineuse se limite à la surface de la 30 source de lumière. Le rendement de l'interface est, ainsi, aussi bien en émission qu'en réception, plus élevé que celui des dispositifs connus dans l'art antérieur. De plus, les contraintes d'alignement et de distance sont ainsi relâchées, les tolérances étant augmentées. Selon des caractéristiques particulières, ledit guide d'onde est une fibre optique. 35 Le sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention présente ainsi les mêmes avantages qu'une fibre optique. Selon des caractéristiques particulières, ladite fibre optique est mufti-coeurs.

Le sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention présente ainsi les mêmes avantages qu'une fibre optique mufti-coeurs. Selon des caractéristiques particulières, ladite source de lumière est un laser VCSEL (acronyme de Vertical Cavity Surface Emitting Laser pour laser à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface ). La surface de la coupe transversale de ce laser pouvant être particulièrement faible, en réception, le rendement du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention peut être particulièrement élevé. De plus, le cône d'émission du VCSEL permet de l'éloigner suffisamment de l'extrémité du guide d'ondes pour que son angle solide, vu depuis cette extrémité, soit très réduit. En réception, le rendement du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention en est encore amélioré. Selon des caractéristiques particulières, ladite source de lumière est adaptée à émettre une intensité lumineuse par unité de surface de l'extrémité du guide d'onde, sensiblement inférieure dans un disque central de l'extrémité du guide d'ondes que dans une couronne de cette extrémité du guide d'ondes. Le principal de la lumière émise est véhiculée par les parties latérales du guide d'onde de manière à ce que, à l'autre extrémité du guide d'onde, les rayons lumineux sortent latéralement du guide d'onde et soient majoritairement captés par un photodétecteur se trouvant sous une source de lumière centrale.

On obtient ainsi un meilleur rendement optique. Selon des caractéristiques particulières, la source de lumière est un laser VCSEL à confinement d'oxyde. Ce type de source de lumière présente l'avantage d'émettre, dans un cône d'émission, une intensité lumineuse sensiblement constante. Selon des caractéristiques particulières, le photodétecteur est une photodiode de grande surface. On peut ainsi reculer la photodétecteur et la source de lumière, par rapport à l'extrémité du guide d'onde, ce qui a pour conséquence de réduire l'angle solide formé par la source de lumière, vu depuis l'extrémité du guide d'ondes. Le rendement en réception est ainsi amélioré. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de montage d'un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur et - une étape d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses.

Selon un troisième aspect, la présente invention vise un dispositif électronique portable comportant deux parties articulées, l'articulation étant traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, et préférentiellement en ses deux extrémités, à un sous-ensemble optoélectronique tel que succinctement exposé ci-dessus. Ainsi, un téléphone mobile, un smartphone, un assistant numérique personnel (connu sous le nom de PDA, acronyme de personal digital assistant), un ordinateur de type tablette (connu sous le nom de tablette-PC), un lecteur de support multimédia (par exemple un lecteur de DVD) bénéficient des avantages de la mise en oeuvre du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention. Ces avantages comportent, en outre, la faible exposition de la liaison entre les parties aux interférences électromagnétiques, par rapport aux liaisons à bandes de pistes conductrices, notamment dans le cas des dispositifs électroniques portables comportant des émetteurs de signaux hertziens (par exemple par l'intermédiaires d'interfaces Bluetooth ou Wifi). Ces avantages comportent aussi la capacité de faire effectuer des mouvements complexes à une partie du dispositif électronique portable, par rapport à l'autre, par rapport au cas d'utilisation d'une bandes de pistes conductrices.

Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé et de ce dispositif électronique portable étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement et en coupe transversale, une fibre optique mufti-coeurs mise en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optoélectronique et du procédé objets de la présente invention, - la figure 2 représente, schématiquement, une répartition angulaire d'intensité lumineuse issue d'une diode laser en fonction de la tension qui lui est applique, - la figure 3 représente, schématiquement en en coupe, un mode de réalisation particulier du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention et - la figure 4 représente, sous forme d'un logigrame, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention.

On observe, en figure 1, une coupe transversale, ou une extrémité, de guide d'ondes 105 sur lequel sont représentés un disque central 110 et une couronne 120 complémentaires. Le guide d'ondes 105 est, dans ce mode de réalisation, une fibre optique mufti-coeurs composée de 37 coeurs 115, par exemple pour un diamètre de 400 pm. Les 37 coeurs se répartissent, ici, en quatre couches comportant, en partant du centre de un, six, douze et dix-huit coeurs. Le disque central correspond aux deux premières couches, soit sept coeurs et la couronne 120 correspond aux deux couches externes.

On observe, en figure 2, des répartitions angulaires 205 d'intensités lumineuses émises par un laser VCSEL à confinement d'oxyde, en fonction de la tension appliquée à ce laser. Chaque courbe 205 correspond à un voltage, la plus haute des deux courbes correspondant au voltage le plus élevé. L'axe vertical correspond à l'intensité lumineuse.

Comme on le voit, à faible tension, jusqu'à la cinquième courbe qui correspond à un voltage de 1,97 Volts, dans le cône d'émission, les pics d'émission sont écartés de l'angle de 90 degrés correspondant à l'axe du cône d'émission. Au delà de cette tension, les pics latéraux continuent d'exister mais correspondent à une intensité lumineuse plus faible que le pic central. Dans tous les cas, la source de lumière constituée de ce laser VCSEL émet une intensité lumineuse sensiblement uniforme dans le cône d'émission. On observe, en figure 3, que, dans un mode de réalisation particulier, le sous-ensemble optoélectronique 300 objet de la présente invention comporte : - d'une part, le guide d'ondes lumineuses 105 présentant une extrémité 315 et - d'autre part, en regard de l'extrémité du guide d'ondes 105, une source de lumière 320 superposée à un photodétecteur 310. Comme exposé précédemment, le guide d'onde 105 est, préférentiellement, une fibre optique et, plus particulièrement, une fibre optique est mufti-coeurs. La source de lumière 320 est, préférentiellement, un laser VCSEL à confinement d'oxyde. Le photodétecteur 310 est une photodiode de grande surface.

Ainsi, le laser VCSEL 320 émet de la lumière sur toute la surface de l'extrémité 315 du guide d'ondes 105. En choisissant la distance séparant le laser VCSEL 320 de l'extrémité 315, on fait correspondre le cône d'émission à la surface de l'extrémité 315. Cette distance étant assez élevée, la proportion des rayons lumineux issus du guide d'onde 105 et qui atteigne le laser VCSEL, rayons qui sont donc perdus puisqu'ils n'atteignent pas le photodétecteur 310, est limitée à moins de 10 %. Préférentiellement, on met en oeuvre un cône d'émission à pics latéraux supérieur à l'éventuel pic central de telle manière que le principal de la lumière émise soit véhiculée par la couronne 120, de manière à ce que, à l'autre extrémité du guide d'onde, les rayons lumineux sortent latéralement du guide d'onde et soient majoritairement captés par le photodétecteur 310. On comprend que le rendement, tant en émission qu'en réception, du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention est supérieur à celui des dispositifs connus dans l'art antérieur et que les contraintes de positionnement sont moins fortes. On observe, en figure 4 que, pour réaliser un composant optoélectronique objet de la présente invention, on effectue : - une étape 405 d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur et - une étape 410 d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses. Comme on l'observe en figure 5, la présente invention vise aussi un dispositif électronique portable 505 comportant deux parties articulées 510 et 515, l'articulation étant traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, et préférentiellement en ses deux extrémités, à un sous-ensemble optoélectronique 520 tel que décrit en regard des figures 1 à 4. Pour la facilité de lecture de la figure, les traits de ce sous-ensemble 520 sont plein et non discontinus, bien qu'il se trouve incorporé au dispositif 505.

Ainsi, un téléphone mobile, un smartphone, un assistant numérique personnel (connu sous le nom de PDA, acronyme de personal digital assistant), un ordinateur de type tablette (connu sous le nom de tablette-PC), un lecteur de support multimédia (par exemple un lecteur de DVD) bénéficient des avantages de la mise en oeuvre du sous-ensemble optoélectronique objet de la présente invention. Ces avantages comportent, en outre, la faible exposition de la connexion entre les parties aux interférences électromagnétiques, par rapport aux liaisons à bandes de pistes conductrices, notamment dans le cas des dispositifs électroniques portables comportant des émetteurs de signaux hertziens (par exemple par l'intermédiaires d'interfaces Bluetooth ou Wifi). Ces avantages comportent aussi la capacité de faire effectuer des mouvements complexes, comportant plus d'une rotation, à une partie du dispositif électronique portable, par rapport à l'autre, par rapport au cas d'utilisation d'une bandes de pistes conductrices. On évite ainsi aussi les charnières grosses et disgracieuses entre les parties du dispositif portable, charnières dues à l'utilisation de bandes de pistes conductrices.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Sous-ensemble optoélectronique (300), caractérisé en ce qu'il comporte : - d'une part, un guide (105) d'ondes lumineuses présentant une extrémité (315) et - d'autre part, en regard d'une extrémité dudit guide d'ondes, une source de lumière (320) superposée à un photodétecteur (310).

2 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit guide d'onde (105) est une fibre optique.

3 û Sous-ensemble optoélectronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite fibre optique (105) est mufti-coeurs.

4 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite source de lumière (320) est un laser VCSEL (acronyme de Vertical Cavity Surface Emitting Laser pour laser à surface émettrice en cavité verticale ou laser émettant en surface ).

5 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite source de lumière (320) est adaptée à émettre une intensité lumineuse par unité de surface de l'extrémité du guide d'onde, sensiblement inférieure dans un disque central (110) de l'extrémité (315) du guide d'ondes que dans une couronne (120) de cette extrémité du guide d'ondes.

6 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source de lumière (320) est un laser VCSEL à confinement d'oxyde.

7 û Sous-ensemble optoélectronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le photodétecteur (310) est une photodiode de grande surface.

8 - Procédé de montage d'un sous-ensemble optoélectronique, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape (405) d'assemblage, de manière superposée, d'une source de lumière sur un photodétecteur et - une étape (410) d'assemblage de la source de lumière superposée au photodétecteur en regard de l'extrémité d'un guide d'ondes lumineuses.

9 -Dispositif électronique portable (505) comportant deux parties articulées (510, 515), caractérisé en ce que l'articulation des deux parties est traversée par un guide d'onde relié, en au moins une extrémité, à un sous-ensemble optoélectronique (520) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.