FR2933207A1 - Dispositif de modulation optique et dispositif a semi-conducteur optique. - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de modulation optique (10) comprend : un séparateur optique (14) pour séparer la lumière d'entrée en un premier faisceau d'entrée et un second faisceau d'entrée ; un modulateur d'intensité optique (16) pour moduler l'intensité dudit premier faisceau d'entrée en réponse à un signal de modulation ; un déphaseur optique variable (18) pour déplacer la phase dudit second faisceau d'entrée ; et un combinateur optique pour combiner un faisceau de sortie dudit modulateur d'intensité optique et un faisceau de sortie dudit déphaseur optique variable (18) en un faisceau combiné et produire en sortie ledit faisceau combiné ; dans lequel ledit dispositif de modulation optique (10) est adapté pour permettre le contrôle externe de la quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18).
Description
DISPOSITIF DE MODULATION OPTIQUE ET DISPOSITIF A SEMI- CONDUCTEUR OPTIQUE
La présente invention concerne un dispositif de modulation optique qui reçoit un faisceau lumineux et module son intensité, et plus particulièrement, un dispositif de modulation optique adapté pour permettre le contrôle de caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie.
Les trois types de modulateurs optiques capables de modulation à grande vitesse (10 Gbits/s ou plus) qui ont été utilisés dans des applications pratiques sont : (1) le modulateur optique de Mach-Zehnder au niobate de lithium (LiNbO3), (2) le modulateur optique de Mach-Zehnder à semi-conducteur, et (3) le modulateur optique électroabsorbant. Les modulateurs optiques de Mach-Zehnder au niobate de lithium sont le plus largement utilisés en tant que sources lumineuses de modulation dans les transpondeurs optiques, étant donné que leur performance varie uniquement un peu en fonction des variations de température et de longueur d'onde et qu'ils ont des caractéristiques de compression d'impulsions stables. Dans un modulateur optique de Mach-Zehnder au niobate de lithium, le faisceau de lumière incidente est divisé de façon égale par un séparateur optique en deux faisceaux qui passent ensuite à travers leurs guides d'ondes respectifs. A ce stade, des signaux de modulation d'amplitude égale mais déphasés de 180° sont respectivement appliqués à ces guides d'ondes pour changer leurs indices de réfraction et changer ainsi les phases des faisceaux des guides d'ondes de + 90°, respectivement. Les faisceaux de guides d'ondes sont ensuite combinés grâce à un combinateur optique et produits en sortie à partir du modulateur, convertissant ainsi la modulation de phase en modulation d'intensité. Les modulateurs optiques de Mach-Zehnder au niobate de lithium ont d'ordinaire une longueur de guide d'ondes de 30 à 50 mm ; c'est-à-dire que les dispositifs à semi-conducteur optique incorporant ce type de modulateur optique doivent faire de 50 à 100 mm de long. Bien que les transpondeurs optiques de l'art antérieur (d'une dimension de 5 pouces sur 7 pouces, ou de 4,5 pouces sur 3,5 pouces) aient un espace pour loger un tel (de tels) dispositif(s) à semi-conducteur optique, un tel espace n'est pas disponible dans les émetteurs-récepteurs optiques XFP (enfichables facteur de forme 10 Gigabits), qui ont été récemment utilisés en réponse à la taille dégressive des dispositifs de communication optiques. Il n'est pas possible de réduire suffisamment la taille des modulateurs optiques de Mach-Zehnder au niobate de lithium, étant donné que l'application d'une tension au LiNbO3 ne provoque qu'un petit changement de son indice de réfraction (la quantité réelle du changement étant déterminée par les constantes matérielles). En conséquence, ce type de modulateur optique doit avoir une longueur de l'ordre de quelques dizaines de millimètres ou plus (comme décrit ci-dessus) pour introduire un changement de phase de 90° dans les faisceaux se déplaçant à travers ses guides d'ondes.
Dans le cas d'un modulateur optique de Mach-Zehnder à semi-conducteur, d'autre part, le modulateur peut provoquer des changements de phase de + 90° dans les faisceaux se propageant à travers ses guides d'ondes optiques à semi-conducteur même si les guides d'ondes ne sont que de l'ordre d'environ quelques millimètres de long, étant donné qu'ils ont une longueur d'onde de bande interdite environ 100 nm plus courte que la longueur d'onde de la lumière incidente. De tels modulateurs optiques de Mach-Zehnder à semi-conducteur se sont avérés fonctionner de façon satisfaisante. Par conséquent, la taille des modulateurs optiques de Mach-Zehnder à semi-conducteur peut être réduite, les rendant adaptés à l'utilisation d'émetteurs-récepteurs optiques XFP. En outre, un modulateur optique de Mach-Zehnder à semi- conducteur peut être formé à partir d'un matériau utilisé pour former un laser de communication optique (par exemple, InGaAsP sur un substrat InP). Cela permet au modulateur optique d'être solidairement et monolithiquement formé du laser de communication optique, aboutissant à un système optique simplifié et par conséquent, à un coût réduit. Il est à noter que la performance des modulateurs optiques de Mach- Zehnder à semi-conducteur est plus susceptible de variations de températures et de longueurs d'ondes que la performance des modulateurs optiques de Mach-Zehnder au niobate de lithium, mais moins susceptible que la performance des modulateurs optiques électroabsorbants. Par conséquent, les modulateurs optiques de Mach-Zehnder à semi-conducteur sont des modulateurs optiques prometteurs qui peuvent être combinés à un laser à longueur d'onde variable pour donner une source lumineuse à modulation de longueur d'onde variable de petite taille de nouvelle génération.
Cependant, la longueur des modulateurs optiques de Mach-Zehnder à semi-conducteur (d'environ quelques millimètres) est encore trop importante pour les former en quantité suffisante sur une tranche à semi-conducteurs composés, aboutissant à un coût de fabrication plus élevé. (Par exemple, les tranches InP font 2 à 3 pouces de diamètre). D'autre part, les modulateurs optiques électroabsorbants peuvent être d'environ 0,2 mm de long, avec un facteur d'atténuation d'environ 10 dB, par exemple. En outre, ils peuvent être facilement intégrés monolithiquement à un laser à semi-conducteur et sont souvent utilisés dans des émetteurs-récepteurs XFP à longueur d'onde fixe.
La perte optique dans un guide d'ondes optique à semi-conducteur comprend des composants indépendants de la longueur d'onde, qui résultent des irrégularités sur les côtés du guide d'onde, etc., et des composants dépendants de la longueur d'onde, qui résultent de l'absorption inter-bandes, de l'absorption de porteurs libres, etc. La longueur d'onde de bande interdite du guide d'ondes optique à semi- conducteur est placée relativement près de la longueur d'onde de la lumière incidente (à savoir, à environ 100 nm de la longueur d'onde de lumière incidente) afin de provoquer un grand changement de son indice de réfraction lorsqu'une tension est appliquée au guide d'ondes. Par conséquent, la perte optique et l'indice de réfraction efficace du guide d'ondes optique à semi-conducteur ont tendance à varier avec des variations proportionnelles à l'absorption inter-bandes, etc. entraînant des variations dans la composition dans le plan de la tranche de semi-conducteur, par exemple. A savoir, dans le cas d'un modulateur optique employant des guides d'ondes optiques à semi-conducteur (à savoir, un guide d'ondes optique à semi-conducteur supérieur et un guide d'ondes optique à semi-conducteur inférieur), il est difficile de contrôler précisément la perte optique et l'indice de réfraction efficace de ces guides d'ondes optiques à semi-conducteur, ce qui entraîne des variations considérables des caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau lumineux de sortie. En outre, il est nécessaire que les modulateurs optiques de Mach-Zehnder à semi-conducteur et les modulateurs optiques électroabsorbants fonctionnent dans un environnement à température sensiblement constante. C'est-à-dire, qu'étant donné que la bande interdite du matériau semi-conducteur varie avec la température, les caractéristiques de ces modulateurs optiques varient également avec la température. Par conséquent, ces modules sont souvent utilisés en combinaison avec un dispositif à effet Peltier pour maintenir leur température constante. Cependant, les dispositifs à effet Peltier ont une consommation d'énergie élevée. Il a été proposé un laser intégré à un modulateur dans lequel un laser à semi-conducteur est intégré monolithiquement à un modulateur optique électroabsorbant fabriqué à partir de AlGaInAs et la tension de polarisation est ajustée en se basant sur la température. Ce laser intégré au modulateur est adapté à l'utilisation dans les émetteurs-récepteurs optiques, qui, afin de réduire la consommation d'énergie, n'emploient pas un dispositif à effet Peltier. Il a été vérifié que l'utilisation de ce laser permet une émission à 10 Gbits/s sur une large plage de températures [voir, par exemple, Makino et al., Proceedings of the Optical Fiber Communication Conference (OFC2007), n° OMS1]. Afin d'utiliser un tel laser intégré au modulateur dans des applications pratiques, cependant, il est nécessaire de résoudre des problèmes tels qu'une réduction sensible de la sortie optique à hautes températures et la difficulté de garantir une fiabilité à long terme. (Il est à noter qu'il est habituellement difficile de s'assurer que les dispositifs optiques contenant de l'Al présentent une fiabilité à long terme). Ainsi, les émetteurs-récepteurs optiques qui n'emploient pas un dispositif à effet Peltier (qui a une consommation d'énergie considérable) sont limités à ceux dans lesquels le laser est directement modulé. Cependant, la modulation directe ne permet la production de formes d'ondes correctes qu'à des débits binaires inférieurs ou égaux à 10 Gbits/s. Pour cette raison, reste encore à développer un émetteur-récepteur optique à faible consommation d'énergie ayant un débit binaire de 40 Gbits/s. En outre, étant donné que la longueur d'onde de bande interdite des modulateurs optiques électroabsorbants est définie relativement proche de la longueur d'onde de la lumière incidente (à savoir, à approximativement 50 nm de la longueur d'onde de lumière incidente), le coefficient d'absorption et l'indice de réfraction varient sensiblement avec les variations de longueur d'onde, ce qui a empêché les modulateurs d'être utilisés en combinaison avec un laser à longueur d'onde variable. La présente invention a été conçue pour résoudre les problèmes ci-dessus. Un premier objet de la présente invention consiste, par conséquent, à proposer un dispositif de modulation optique adapté pour permettre contrôle des caractéristiques de compression d'impulsions de son faisceau de sortie. Un deuxième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif à semi-conducteur optique de petite taille, à faible consommation d'énergie, et cependant économique, capable de fonctionner à un débit binaire de modulation élevée et présentant la performance souhaitée indépendamment de la température ambiante. Un troisième objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif semi-conducteur optique capable de présenter la performance souhaitée 10 indépendamment de la longueur d'onde. Selon un premier aspect de la présente invention, un dispositif de modulation optique comprend : un séparateur optique destiné à séparer la lumière d'entrée en un premier faisceau d'entrée et un second faisceau d'entrée ; un modulateur d'intensité optique pour moduler l'intensité dudit premier faisceau d'entrée en réponse à un 15 signal de modulation ; un déphaseur optique variable pour déphaser ledit second faisceau d'entrée ; et un combinateur optique pour combiner un faisceau de sortie dudit modulateur d'intensité optique et un faisceau de sortie dudit déphaseur optique variable en un faisceau combiné et pour produire en sortie ledit faisceau combiné ; dans lequel ledit dispositif de modulation optique est adapté pour permettre le 20 contrôle externe de la quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable. Selon un deuxième aspect de la présente invention, un dispositif à semi-conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique selon le premier aspect de la présente invention ; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit 25 dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique dudit faisceau de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la température que celle dudit faisceau de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier, en fonction de la température ambiante, ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable. 30 Selon un troisième aspect de la présente invention, un dispositif à semi-conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique selon le premier aspect de la présente invention ; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique dudit faisceau de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la longueur d'onde que celle dudit faisceau de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée, ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable. Ainsi, le premier aspect de la présente invention peut proposer un dispositif de modulation optique adapté pour permettre le contrôle des caractéristiques de compression d'impulsions de son faisceau de sortie. En outre, le deuxième aspect peut proposer un dispositif à semi-conducteur 10 optique de petite taille, à faible consommation d'énergie, et cependant économique capable de fonctionner à un débit binaire de modulation élevée et présentant la performance souhaitée indépendamment de la température ambiante. En outre, le troisième aspect de la présente invention peut proposer un dispositif à semi-conducteur optique capable de présenter la performance souhaitée 15 indépendamment de la longueur d'onde. Selon un autre aspect de la présente invention, la lumière de sortie du modulateur d'intensité optique a une intensité supérieure à la lumière de sortie du déphaseur optique variable lorsque ces lumières de sortie sont combinées par le combinateur optique. 20 Selon un autre aspect de la présente invention, le déphaseur optique variable comprend un laser à semi-conducteur ou un amplificateur optique à semi-conducteur qui comprend un guide d'ondes ; le second faisceau d'entrée se déplace à travers le guide d'ondes ; et l'indice de réfraction du guide d'ondes est modifié en faisant varier le courant injecté à l'intérieur de celui-ci. 25 Selon un autre aspect de la présente invention, le modulateur d'intensité optique est un modulateur optique électroabsorbant ou un modulateur optique de Mach-Zehnder. Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de modulation optique comprend en outre : un atténuateur optique variable pour atténuer l'intensité 30 dudit second faisceau d'entrée ; et le dispositif de modulation optique est adapté pour permettre un contrôle externe de la quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique variable.
Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de modulation optique est adapté pour permettre le contrôle externe soit du rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée émergeant dudit séparateur optique, soit du rapport auquel ledit combinateur optique combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable. Selon un autre aspect de la présente invention, le déphaseur optique variable fonctionne en synchronisation avec le signal de modulation appliqué au modulateur d'intensité optique.
Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif à semi-conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la température que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier, en fonction de la température ambiante, soit ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable, soit ladite quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique variable, soit les deux. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif à semi- conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique ; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la température que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier au moins l'un des suivants, en fonction de la température ambiante : ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable ; ledit rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée émergeant dudit séparateur optique ; et ledit rapport auquel ledit combinateur optique combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif à s conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la longueur d'onde que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée, soit ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable, soit ladite quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique variable, soit les deux. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif à semi-conducteur optique comprend : le dispositif de modulation optique ; et un circuit de contrôle pour contrôler ledit dispositif de modulation optique ; dans lequel ledit circuit de contrôle ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique pour qu'elle dépende moins de la longueur d'onde que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique en faisant varier au moins l'un des suivants, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée : ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable ; ledit rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée émergeant dudit séparateur optique ; et ledit rapport auquel ledit combinateur optique combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable. Selon un autre aspect de la présente invention, un dispositif à semi-20 conducteur optique comprend en outre : un laser à longueur d'onde variable solidaire de façon monolithique ou hybride du dispositif de modulation optique. La figure 1 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est un schéma représentant les caractéristiques de compression 25 d'impulsions du modulateur d'intensité optique 16 représenté sur la figure 1. La figure 3 est un schéma représentant le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique. La figure 4 est un schéma représentant le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie provenant du dispositif de modulation optique de la présente 30 invention. La figure 5 est une vue agrandie de la zone d'origine de la figure 4.
La figure 6 représente à titre de référence le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique lorsque le déphaseur optique variable est adapté pour produire en sortie un faisceau d'intensité relativement élevée. La figure 7 représente un premier paramétrage.
La figure 8 représente les caractéristiques de compression d'impulsions des faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique et du dispositif de modulation optique lorsque le dispositif est réglé selon le premier paramétrage ci-dessus. La figure 9 représente un second paramétrage. 0 La figure 10 représente les caractéristiques de compression d'impulsions des faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique et du dispositif de modulation optique lorsque le dispositif est réglé selon le second paramétrage ci-dessus. La figure 11 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique 15 selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 12 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. La figure 13 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique 10 selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. 20 La figure 14 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. La figure 15 est un graphique représentant la relation entre la température et les caractéristiques de compression d'impulsions du modulateur d'intensité optique. La figure 16 montre des tracés du vecteur de champ électrique du faisceau de 25 sortie provenant du modulateur d'intensité optique à différentes températures. La figure 17, d'autre part, représente des tracés du vecteur de champ électrique du faisceau de sortie provenant du dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation à différentes températures. La figure 18 est un graphique représentant la relation entre la température et 30 les caractéristiques de compression d'impulsions du dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation. La figure 19 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un sixième mode de réalisation de la présente invention.
La figure 20 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un septième mode de réalisation de la présente invention. La figure 21 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un huitième mode de réalisation de la présente invention.
La figure 22 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention. La figure 23 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un dixième mode de réalisation de la présente invention. La figure 24 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un onzième mode de réalisation de la présente invention. La figure 25 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un douzième mode de réalisation de la présente invention. La figure 1 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de modulation optique, 10, comprend un guide d'ondes optique d'entrée 12, un séparateur optique 14, un modulateur d'intensité optique 16, un déphaseur optique variable 18, un combinateur optique 20, et un guide d'ondes optique de sortie 22. Le séparateur optique 14 sépare le faisceau lumineux d'entrée reçu à travers le guide d'ondes optique d'entrée 12 en premier et second faisceaux d'entrée.
Le modulateur d'intensité optique 16 module l'intensité du premier faisceau d'entrée en réponse à un signal de modulation reçu d'un pilote de modulateur externe 24. Le modulateur d'intensité optique 16 peut être, par exemple, un modulateur optique électroabsorbant de 200 t.t.m de long. Les modulateurs optiques électroabsorbants peuvent d'ordinaire faire 0,3 mm de long ou moins, ce qui signifie que la taille du modulateur d'intensité optique 16 peut être réduite. Le déphaseur optique variable 18 déplace la phase du second faisceau d'entrée en réponse à un courant reçu d'une source de courant externe 26. C'est-à-dire que la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 peut être contrôlée depuis l'extérieur. Le déphaseur optique variable 18, peut être, par exemple, un laser à semi-conducteur ou un amplificateur optique à semi-conducteur adapté de telle sorte qu'une variation du courant injecté dans sa couche active (un guide d'ondes) entraîne une variation de l'indice de réfraction de la couche. Il est à noter que les lasers à semi-conducteur et les amplificateurs optiques à semi-conducteur peuvent être formés relativement facilement. En outre, la variation de la quantité de courant injecté dans la couche active (ou guide d'ondes) peut provoquer un grand changement de son indice de réfraction, même avec une longueur de dispositif courte, par rapport à l'application d'une tension de polarisation inverse sur la couche active.
Selon le présent mode de réalisation, un courant C est appliqué au déphaseur optique variable 18, excluant ainsi le problème de réponse à haute fréquence. Par conséquent, un amplificateur optique à semi-conducteur capable de permettre un changement d'indice de réfraction important et par conséquent, un déphasage important est utilisé en tant que déphaseur optique variable 18. Il est à noter que le déphaseur optique variable 18 peut être un dispositif avec un guide d'ondes adapté de telle sorte qu'une tension puisse être appliquée depuis l'extérieur au guide d'ondes afin de ne faire varier sensiblement que la partie réelle de son indice de réfraction. Le combinateur optique 20 combine les faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18 et produit en sortie le faisceau combiné à travers le guide d'ondes optique de sortie 22. Le rapport (d'intensité) du premier faisceau d'entrée sur le second faisceau d'entrée émergeant du séparateur optique 14 est tel que le chemin optique du guide d'ondes optique d'entrée 12 jusqu'au modulateur d'intensité optique 16 présente une perte d'insertion inférieure à celle du chemin optique du guide d'ondes optique d'entrée 12 au déphaseur optique variable 18. En outre, le combinateur optique 20 combine les faisceaux de sortie du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18 selon un rapport tel que le chemin optique du modulateur d'intensité optique 16 au guide d'ondes optique de sortie 22 présente une perte d'insertion inférieure au chemin optique du déphaseur optique variable 18 au guide d'ondes optique de sortie 22. Cela garantit que le faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 a une intensité supérieure au faisceau de sortie provenant du déphaseur optique variable 18 lorsque ces faisceaux sont combinés par le combinateur optique 20. La figure 2 est un schéma montrant les caractéristiques de compression d'impulsions du modulateur d'intensité optique 16 représenté sur la figure 1. Les caractéristiques de compression d'impulsions correspondent à la relation entre le paramètre a (décrit ci-dessous) du modulateur d'intensité optique 16 et le signal de modulation, à savoir, la tension de polarisation inverse appliquée au modulateur d'intensité optique 16. Un paramètre a est le rapport de la variation de la partie réelle (An') sur la variation de la partie imaginaire (An") de l'indice de réfraction complexe d'un guide d'ondes (ou modulateur optique) lorsqu'un petit signal de modulation est appliqué au guide d'ondes, tel qu'exprimé par l'équation suivante : An' a = An (Eq. " (Voir, par exemple, Koyama et al., JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 6, n° 1, pp. 87 û 93, 1998). 10 La figure 3 est un schéma représentant le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique. L'axe horizontal représente la partie réelle du vecteur de champ électrique, et l'axe vertical représente la partie imaginaire. C'est-à-dire que la figure 3 montre les variations de l'intensité et de la phase du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16. Ce graphique est 15 normalisé de telle sorte que le point A ayant les coordonnées (1,0) représente l'intensité et la phase optiques du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 lorsque le signal de modulation est à o V. Lorsque le modulateur d'intensité optique 16 effectue une transition de son état ON à son état OFF, la pointe du vecteur de champ électrique, E, du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité
20 optique 16 traces une courbe AB, c'est-à-dire, se déplace du point A au point B le long de la courbe représentée sur la figure 3. Le vecteur de champ électrique E est exprimé par l'équation suivante : E = (E cosF, E sinF) (Eq. 2)
25 où F est l'angle du vecteur de champ électrique E par rapport à l'axe horizontal ou réel (c'est-à-dire, la phase du faisceau de sortie). Le carré de la longueur du vecteur de champ électrique E (c'est-à-dire, 1 correspond à l'intensité du faisceau de sortie, P. 30 L'équation suivante concerne le paramètre a selon la phase F : ) d4 dP (Eq. 3) dt 2 P dt La courbe AB représentée sur la figure 3 a été obtenue à partir des caractéristiques de compression d'impulsions de la figure 2 en utilisant l'équation 3.
La figure 4 est un schéma représentant le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie provenant du dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation. Les figures 5 est une vue élargie de la zone d'origine de la figure 4. Le vecteur de champ électrique E3 du faisceau de sortie provenant du guide d'ondes optique de sortie 22 est la somme du vecteur de champ électrique E1 du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du vecteur de champ électrique E2 du faisceau de sortie provenant du déphaseur optique variable 18. Lorsque le dispositif de modulation optique 10 passe de son état ON à son état OFF, la pointe du vecteur de champ électrique E1 du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 trace une courbe AB indiquée par une ligne discontinue sur la figure 4. A ce stade, la pointe du vecteur électrique E3 du faisceau de sortie provenant du guide d'ondes optique de sortie 22 trace une courbe A'B' indiquée par une ligne continue sur la figure 5. A savoir, les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 diffèrent de celles du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16.
Le courant injecté dans le déphaseur optique variable 18 peut être modifié pour faire varier l'indice de réfraction du déphaseur et ajuster ainsi l'angle (ou phase) F du vecteur de champ électrique E2. A savoir, il est possible d'ajuster depuis l'extérieur la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 et de contrôler ainsi les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10. Cela permet au dispositif de modulation optique 10 de produire en sortie un faisceau ayant les caractéristiques de compression d'impulsions souhaitées, même lorsque le faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 n'a pas de caractéristiques de compression d'impulsions prévues. De cette façon, les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 peuvent être modifiées en réponse aux variations des conditions de fonctionnement telles que la température, l'intensité et la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée, la résistance de dispersion de la fibre et la polarisation. En outre, étant donné que le chemin optique comprenant le modulateur d'intensité optique 16 présente une perte d'insertion inférieure à celle du chemin optique comprenant le déphaseur optique variable 18, l'entrée du faisceau vers le déphaseur optique variable 18 a une intensité inférieure à l'entrée de faisceau vers le modulateur d'intensité optique 16. Cet agencement entraîne une réduction de la perte d'insertion totale, par rapport au moment où le dispositif de modulation optique 10 ne comprend pas le déphaseur optique variable 18.
En outre, le faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 a une intensité supérieure au faisceau de sortie du déphaseur optique variable 18 lorsque ces faisceaux sont combinés par le combinateur optique 20. En d'autres termes, le vecteur de champ électrique E2 (du faisceau de sortie provenant du déphaseur optique variable 18) est plus court que le vecteur de champ électrique El (du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16). Par conséquent, par exemple, lorsque le dispositif de modulation optique 10 est dans son état ON, l'intensité optique du faisceau de sortie du guide d'ondes optique de sortie 22 (représentée par le point A' sur la figure 4) ne diffère que légèrement de l'intensité optique du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 (représentée par le point A sur la figure 4). C'est-à-dire que, indépendamment de la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18, l'intensité optique du faisceau de sortie du guide d'ondes optique de sortie 22 est toujours supérieure lorsque le dispositif de modulation optique 10 est dans son état ON que lorsqu'il est dans son état OFF (représenté par le point B' sur la figure 5), aboutissant à un rapport d'atténuation élevé. Cela élimine la survenance d'un bit erroné et rend ainsi le dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation approprié à une 'utilisation dans les communications de données optiques. La figure 6 représente à titre de référence le vecteur de champ électrique du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique lorsque le déphaseur optique variable est adapté pour produire un faisceau d'intensité relativement élevée. Référons-nous à la figure 6, sur laquelle, lorsque le dispositif de modulation optique effectue une transition de son état ON à son état OFF, la pointe du vecteur de champ électrique El du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 trace une courbe AB (indiquée par la ligne discontinue) et la pointe du vecteur de champ électrique E3 du faisceau de sortie provenant du guide d'ondes optique de sortie 22 trace une courbe Air (indiquée par une ligne continue). Comme représenté, par exemple, lorsque le dispositif de modulation optique est dans son état ON, l'intensité optique du faisceau de sortie du guide d'ondes optique de sortie 22 (représentée par le point A" sur la figure 6) diffère sensiblement de l'intensité optique du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 (représentée par le point A sur la figure 6), étant donné que l'intensité optique du faisceau de sortie provenant du déphaseur optique variable 18 est augmentée (c'est-à-dire que la longueur du vecteur de champ électrique E2 est augmentée). C'est-à-dire que, en fonction de la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18, l'intensité optique du faisceau de sortie du guide d'ondes optique de sortie 22 peut être supérieure lorsque le dispositif de modulation optique est dans son état OFF que lorsqu'il est dans son état ON, aboutissant à la survenance d'un bit erroné. La figure 7 représente le vecteur de champ électrique El du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 et le vecteur de champ électrique E3 du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 lorsque le vecteur de champ électrique E2 du faisceau de sortie du déphaseur optique variable 18 a une amplitude de 0,1 et un angle de 2,4 radians tels que mesurés dans un sens anti-horaire depuis l'axe réel positif (premier paramétrage). Référons-nous à la figure 7, sur laquelle, lorsque la pointe du vecteur de champ électrique El trace une courbe AB (indiquée par la ligne discontinue), la pointe du vecteur de champ électrique E3 trace une courbe A'B'(indiquée par la ligne continue). La figure 8 représente les caractéristiques de compression d'impulsions des faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique et du dispositif de modulation optique lorsque le dispositif est réglé selon le premier paramétrage ci-dessus. Comme représenté, le faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 a un paramètre a inférieur au faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 indépendamment du niveau de tension du signal de modulation. Cela signifie que dans ce cas, le dispositif de modulation optique peut être utilisé pour améliorer les caractéristiques d'émission de la fibre de dispersion positive, par rapport avec un dispositif de modulation optique qui ne comprend pas un déphaseur optique variable.
La figure 9 représente le vecteur de champ électrique El du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 et le vecteur de champ électrique E3 du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 lorsque le vecteur de champ électrique E2 du faisceau de sortie du déphaseur optique variable 18 a une amplitude de 0,1 et un angle de 5,2 radians tels que mesurés dans un sens anti-horaire par rapport à l'axe réel positif (second paramétrage). Référons-nous à la figure 9, sur laquelle, lorsque la pointe du vecteur de champ électrique El trace une courbe AB (indiquée par la ligne discontinue), la pointe du vecteur de champ électrique E3 trace une courbe A'B indiquée par la ligne continue). La figure 10 représente les caractéristiques de compression d'impulsions des faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique et du dispositif de modulation optique lorsque le dispositif est réglé selon le second paramétrage ci-dessus. Comme représenté, le faisceau de sortie du dispositif de modulation optique a un paramètre a supérieur au faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 indépendamment du niveau de tension du signal de modulation. Cela signifie que dans ce cas, le dispositif de modulation optique peut être utilisé pour améliorer les caractéristiques d'émission de la fibre de dispersion négative, par rapport à un dispositif de modulation optique qui ne comprend pas un déphaseur optique variable. Bien que le modulateur d'intensité optique 16 du présent mode de réalisation ait été décrit en tant que modulateur optique électroabsorbant, il doit être entendu que d'autres types de modulateurs optiques tels qu'un modulateur optique de Mach-Zehnder peuvent être utilisés à la place d'un modulateur optique électroabsorbant. C'est-à-dire que l'utilisation d'un modulateur optique de Mach-Zehnder (adapté selon le présent mode de réalisation) permet au rapport d'atténuation et aux caractéristiques de compression d'impulsions du dispositif de modulation optique d'être corrigés ou améliorés de la même manière que décrit ci-dessus, même dans les systèmes de modulation, tels que CS-RZ, DPSK, et DQPSK, qui ne peuvent pas être directement hébergés par un modulateur optique électroabsorbant. En outre, bien que le séparateur optique 14 et le combinateur optique 20 du présent mode de réalisation aient été décrits en tant que guide d'ondes de séparation en Y et guide d'ondes de combinaison en Y, respectivement, il doit être entendu que les guides d'ondes à interférences multimodes OMIT) ayant les mêmes fonctions que les guides d'ondes de séparation et de combinaison peuvent être utilisés à la place. 17 La figure Il est un schéma représentant un dispositif de modulation optique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. Il est à noter que ces composants communs au premier mode de réalisation conservent les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits plus amplement. 5 Le dispositif de modulation optique, 10, du présent mode de réalisation diffère de celui du premier mode de réalisation en ce qu'il comprend en outre un atténuateur optique variable 28 pour atténuer l'intensité du second faisceau d'entrée. La perte d'insertion de l'atténuateur optique variable 28 varie en fonction de la tension appliquée sur celui-ci par une alimentation électrique externe 30. C'est-à-dire 10 que la quantité d'atténuation produite par l'atténuateur optique variable 28 peut être contrôlée depuis l'extérieur. Par conséquent, il est possible de faire varier l'intensité du faisceau de sortie du déphaseur optique variable 18, ainsi que l'angle (ou la phase) du vecteur de champ électrique E2 du faisceau, permettant ainsi aux caractéristiques de compression 15 d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 d'être ajustées sur une plage plus large que dans le premier mode de réalisation. La figure 12 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Il est à noter que ces composants communs au premier mode de réalisation conservent les mêmes numéros 20 de référence et ne seront pas plus amplement décrits. Le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation diffère de celui du premier mode de réalisation en ce que le séparateur optique 14 et le combinateur optique 20 sont remplacés par un coupleur à interférences multimodes (MMl) d'entrée à rapport d'embranchement variable 32 et un coupleur à interférences 25 multimodes de sortie à rapport d'embranchement variable 34, respectivement. Ces coupleurs 32 et 34 servent de séparateur optique et de combinateur optique, respectivement. Le coupleur à interférences multimodes d'entrée à rapport d'embranchement variable 32 et le coupleur à interférences multimodes de sortie à rapport d'embranchement variable 34 peuvent être du type décrit dans Leuthold et al., 30 JOURNAL 0F LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 19, n° 5, pp. 700 û 707` MAI 200 Le coupleur à interférences uzultüoodcm d'entrée à rapport d'embranchement variable 32 fait varier le rapport entre le premier faisceau d'entrée et le second faisceau d'entrée en réponse à une tension reçue depuis une alimentation électrique externe 36. Le coupleur à interférences multimodes de sortie à rapport d'embranchement variable 34, d'autre part, fait varier le rapport selon lequel les faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18 sont combinés, en réponse à une tension reçue d'une alimentation électrique externe 38. Ainsi, le coupleur à interférences multimodes d'entrée à rapport d'embranchement variable 32 permet l'ajustement externe du rapport entre les premier et second faisceaux d'entrée, alors que le coupleur à interférences multimodes de sortie à rapport d'embranchement variable 34 permet l'ajustement externe du rapport dans lequel on combine les faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18. Par conséquent, il est possible de faire varier l'intensité du faisceau de sortie du déphaseur optique variable 18, ainsi que l'angle (ou phase) du vecteur de champ électrique E2 du faisceau, permettant ainsi aux caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 d'être ajustées sur une plage plus large que dans le premier mode de réalisation. En outre, le présent mode de réalisation peut réduire la perte d'insertion du dispositif de modulation optique 10, par rapport au deuxième mode de réalisation. La figure 13 est un schéma représentant un dispositif de modulation optique 10 selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. Il est à noter que ces composants communs aux premier et deuxième modes de réalisation conservent les mêmes numéros de référence et ne seront pas plus amplement décrits. Le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation diffère de celui du deuxième mode de réalisation en ce que le déphaseur optique variable 18 est entraîné par le pilote de modulateur externe 24 ou une autre source de signal de modulation 40 de telle sorte que le déphaseur fonctionne à grande vitesse en synchronisation avec le signal de modulation fourni au modulateur d'intensité optique 16. Cela permet au dispositif de modulation optique 10 de présenter les caractéristiques de compression d'impulsions souhaitées à la fois dans son état ON OFF. En outre, les caractéristiques de réponse transitoires du dispositif de modulation optique peuvent être ajustées de telle sorte que le dispositif produise une réponse transitoire optimale au signal de modulation qui est appliqué au dispositif pour corriger ses caractéristiques de compression d'impulsions.
Le signal de modulation destiné à entraîner le déphaseur optique variable 18 peut avoir la même polarité que le signal de modulation provenant du pilote du modulateur 24 ou une polarité opposée. En outre, la source du signal de modulation 40 peut comprendre un circuit filtrant pour retarder la réponse transitoire ou pour provoquer la surmodulation de la réponse. La figure 14 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un cinquième mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif à semi-conducteur optique 42 comprend un dispositif de modulation optique 10, un laser à semi-conducteur 44, un pilote de modulateur 24, une thermistance 46 et un circuit de contrôle 48. Le dispositif de modulation optique 10 a la même configuration que dans le troisième mode de réalisation. Le dispositif de modulation optique 10 et le laser à semi-conducteur 44 sont solidaires l'un de l'autre de façon monolithique ou hybride. Le pilote de modulateur 24 fournit un signal de modulation au modulateur d'intensité optique 16 du dispositif de modulation optique 10 en réponse à un signal électrique d'entrée généré de l'extérieur. La thermistance 46 détecte la température ambiante et envoie un signal indicatif de celle-ci au circuit de contrôle 48. Le circuit de contrôle 48 ajuste le faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 de telle sorte que ses caractéristiques de compression d'impulsions dépendent moins de la température que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16. Ceci est réalisé en faisant varier au moins l'un des suivants en fonction de la température ambiante : la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 ; le rapport du premier faisceau d'entrée sur le second faisceau d'entrée émergeant du séparateur optique 14 ; et le rapport auquel le combinateur optique 20 combine les faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18. La figure 15 est un graphique représentant la relation entre la température et les caractéristiques de compression d'impulsions du modulateur d'intensité optique.
Comme représenté, la compression d'impulsions augmente lorsque la température diminue. La figure 16 montre des tracés du vecteur de champ électrique du faisceau de sortie provenant du modulateur d'intensité optique à différentes températures. La figure 17, d'autre part, montre des tracés du vecteur de champ électrique du faisceau de sortie provenant du dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation à différentes températures. Ces figures indiquent que la phase et/ou l'intensité du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16 peuvent être ajustées par le circuit de contrôle 48 en se basant sur la température ambiante pour réduire la dépendance des caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 à la température. La figure 18 est un graphique représentant la relation entre la température et les caractéristiques de compression d'impulsions du dispositif de modulation optique du présent mode de réalisation à la température. Ce graphique est préparé en utilisant les données représentées sur la figure 16. Comme représenté, les caractéristiques de compression d'impulsions du dispositif de modulation optique 10 dépendent moins de la température que celles du modulateur d'intensité optique 16. Par conséquent, le dispositif à semi-conducteur optique 42 du présent mode de réalisation atteint les caractéristiques de performance souhaitées indépendamment de la température ambiante. En outre, le dispositif n'a pas besoin d'un dispositif à effet Peltier pour maintenir sa température constante, aboutissant à un coût inférieur, une consommation d'énergie plus faible, et à une taille inférieure. En outre, le dispositif à semi-conducteur optique 42 peut atteindre un débit binaire de modulation de 40 Gbits/s ou plus, qu'il est difficile d'atteindre par modulation directe. Cela rend le dispositif à semi-conducteur optique 42 approprié pour une utilisation dans les communications de données de fibre optique ultra-rapides. En outre, le dispositif de modulation optique 10 peut être formé d'un matériau semi-conducteur ayant un degré élevé de fiabilité à long terme, tel que l'InGaAsP, moyennant quoi non seulement les caractéristiques de compression d'impulsions du dispositif sont peu dépendantes de la température, mais sont également capables de fonctionner de façon fiable sur une période de temps étendue. Il est à noter que le dispositif de modulation optique 10 du présent de mode de réalisation peut avoir la même configuration que dans le premier mode de réalisation. Dans un tel cas, le circuit de contrôle 48 ajuste la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 en se basant sur la température ambiante de telle sorte que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 dépendent moins de la température que celles du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16.
En outre, le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation peut avoir la même configuration que dans le deuxième mode de réalisation. Dans un tel cas, le circuit de contrôle 48 ajuste la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 et/ou la quantité d'atténuation produite par l'atténuateur optique variable 28 en se basant sur la température ambiante de telle sorte que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 dépendent moins de la température que celles du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16. La figure 19 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un sixième mode de réalisation de la présente invention. Il est à noter que ces composants communs au cinquième mode de réalisation conservent les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits plus amplement. Le dispositif à semi-conducteur optique du présent mode de réalisation diffère de celui du cinquième mode de réalisation en ce que le laser à semi- conducteur 44 est remplacé par un laser à longueur d'onde variable 50 avec la capacité de faire varier sa longueur d'onde, dans lequel le laser à longueur d'onde variable 50 est solidaire de façon monolithique ou hybride du dispositif de modulation optique 10. Le circuit de contrôle 48 ajuste la longueur d'onde d'oscillation du laser à longueur d'onde variable 50 à une longueur d'onde spécifiée de façon externe. Le circuit de contrôle 48 ajuste également le faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10, de telle sorte que ses caractéristiques de compression d'impulsions dépendent moins de la longueur d'onde que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16. Ceci est réalisé en faisant varier au moins l'un des suivants en fonction de la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée (c'est-à-dire de la longueur d'onde spécifiée) : la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 ; le rapport du premier faisceau d'entrée sur le second faisceau d'entrée émergeant du séparateur optique 14 ; et le rapport auquel le combinateur optique 20 combine les faisceaux de sortie provenant du modulateur d'intensité optique 16 et du déphaseur optique variable 18. Généralement, les caractéristiques de compression d'impulsions du modulateur d'intensité optique 16 varieront avec les variations de la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée ainsi qu'avec les variations de la température ambiante.
Par conséquent, le dispositif de modulation optique 10 peut être contrôlé en se basant sur la longueur d'onde spécifiée afin de présenter les caractéristiques de performance souhaitées indépendamment de la longueur d'onde. En particulier, lorsque le modulateur d'intensité optique 16 est un modulateur de Mach-Zehnder à semi- conducteur ou un modulateur optique électroabsorbant, les caractéristiques du dispositif de modulation optique 10 varient en fonction de la différence entre la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée et la longueur d'onde de bande interdite du modulateur d'intensité optique 16. Etant donné que la longueur d'onde de bande interdite du modulateur d'intensité optique 16 varie en fonction de la température, les variations de la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée peuvent être agencées de la même manière que dans le cinquième mode de réalisation. II est à noter que le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation peut avoir la même configuration que dans le premier mode de réalisation.
Dans un tel cas, le circuit de contrôle 48 ajuste la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 en se basant sur la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée de telle sorte que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 dépendent moins de la longueur d'onde que celles du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16.
En outre, le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation peut avoir la même configuration que dans le deuxième mode de réalisation. Dans un tel cas, le circuit de contrôle 48 ajuste la quantité de déphasage produite par le déphaseur optique variable 18 et/ou la quantité d'atténuation produite par l'atténuateur optique variable 28 en se basant sur la longueur d'onde du faisceau lumineux d'entrée de telle sorte que les caractéristiques de compression d'impulsions du faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 dépendent moins de la longueur d'onde que celles du faisceau de sortie du modulateur d'intensité optique 16. La figure 20 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un septième mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif à semi-conducteur optique, 42, est un module optique comprenant un dispositif de modulation optique 10 et des lentilles 52 et 54. Le dispositif de modulation optique 10 du présent mode de réalisation peut être l'un quelconque des dispositifs de modulation optique du premier au quatrième modes de réalisation. La lumière provenant d'une fibre optique 56 d'un système optique externe est introduit dans le dispositif de modulation optique 10 à travers la lentille 52. Le faisceau de sortie du dispositif de modulation optique 10 est dirigé dans une fibre optique 58 d'un système optique externe à travers la lentille 54.
La figure 21 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un huitième mode de réalisation de la présente invention. Il est à noter que ces composants communs au septième mode de réalisation conservent les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits plus amplement. Le dispositif à semi-conducteur optique du présent mode de réalisation diffère de celui du septième mode de réalisation en ce qu'il comprend en outre un laser à semi-conducteur 44 qui est couplé optiquement par le biais de la lentille 52 au dispositif de modulation optique 10 (intégration hybride). Ainsi, le présent mode de réalisation permet une réduction du comptage des parties du module comprenant la source optique, par rapport au septième mode de réalisation, aboutissant à une taille réduite de l'émetteur optique. La figure 22 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un neuvième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce dispositif à semi-conducteur optique, le dispositif de modulation optique 10 et le laser à semi-conducteur 44 sont monolithiquement solidaires l'un de l'autre. Cela améliore sensiblement l'efficacité du couplage optique du laser à semi-conducteur 44 au dispositif de modulation optique 10, permettant ainsi d'augmenter l'intensité du faisceau de sortie du dispositif à semi-conducteur optique. La figure 23 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un dixième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce dispositif à semi-conducteur optique, le dispositif de modulation optique 10 et un laser à semi-conducteur multi-électrodes à longueur d'onde variable 60 sont monolithiquement solidaires l'un de l'autre. Cela améliore sensiblement l'efficacité de couplage optique du laser à semi-conducteur multi-électrodes à longueur d'onde variable 60 au dispositif de modulation optique 10, permettant ainsi d'augmenter l'intensité du faisceau de sortie du dispositif à semi-conducteur optique. La figure 24 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un onzième mode de réalisation de la présente invention. Dans ce dispositif à semi-conducteur optique, le dispositif à modulation optique 10, un réseau de lasers à semi-conducteur à longueur d'onde variable 62, et un combinateur optique 64 sont monolithiquement solidaires l'un de l'autre, le combinateur optique étant adapté pour combiner les faisceaux des lasers du réseau de lasers à semi-conducteur à longueur d'onde variable 62. Cela améliore sensiblement l'efficacité de couplage optique du combinateur optique 64 au dispositif de modulation optique 10, permettant ainsi d'augmenter l'intensité du faisceau de sortie du dispositif à semi-conducteur optique. La figure 25 est un schéma représentant un dispositif à semi-conducteur optique selon un douzième mode de réalisation de la présente invention. Ce dispositif à semi-conducteur optique comprend une pluralité de lasers à semi-conducteurs multi-électrodes à longueurs d'ondes variables 60 (tels que celui du dixième mode de réalisation), une pluralité de dispositifs de modulation optique 10 (tel que celui du dixième mode de réalisation), et un combinateur optique 66. Chaque laser à semi-conducteur multi-électrodes à longueur d'onde variable 60 est connecté en série à un dispositif de modulation optique respectif 10, formant ainsi un bras, ou ramification, comme représenté sur la figure 25. Ces bras sont connectés en parallèle l'un à l'autre. Les faisceaux de sortie des dispositifs de modulation optique 10 sont combinés par le combinateur optique 66. Chaque laser à semi-conducteur multi-électrodes à longueur d'onde variable 60 couvre une bande de longueur d'onde différente, et le dispositif de modulation optique 10 connecté au laser fonctionne à cette bande de longueur d'onde. Cet agencement permet à la plage de longueur d'onde totale du dispositif à semi-conducteur optique d'être augmentée arbitrairement en augmentant le nombre de bras (c'est-à-dire le nombre de lasers à semi-conducteur multi-électrodes à longueur d'onde variable 60 et de dispositifs de modulation optique 10).
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de modulation optique (10) comprenant : un séparateur optique (14) pour séparer la lumière d'entrée en un premier faisceau d'entrée et un second faisceau d'entrée ; un modulateur d'intensité optique (16) pour moduler l'intensité dudit premier faisceau 5 d'entrée en réponse à un signal de modulation ; un déphaseur optique variable (18) pour déphaser ledit second faisceau d'entrée ; et un combinateur optique (20) pour combiner une lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) et une lumière de sortie dudit déphaseur optique variable (18) en un faisceau combiné et pour produire en sortie ledit faisceau combiné ; 0 dans lequel ledit dispositif de modulation optique (10) est adapté pour permettre le contrôle externe de la quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18).
- 2. Dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 1, dans lequel ladite 15 lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) a une intensité supérieure à ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable (18) lorsque ces lumières de sortie sont combinées par ledit combinateur optique (20).
- 3. Dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 1, dans lequel : 20 ledit déphaseur optique variable (18) comprend un laser à semi-conducteur (44) ou un amplificateur optique à semi-conducteur qui comprend un guide d'ondes ; ledit second faisceau d'entrée se déplace à travers ledit guide d'ondes ; et l'indice de réfraction dudit guide d'ondes est modifié en faisant varier le courant injecté à l'intérieur de celui-ci. 25
- 4. Dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit modulateur d'intensité optique (16) est un modulateur optique électroabsorbant ou un modulateur optique de Mach-Zehnder. 0
- 5. Dispositif de modulation optique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant en outre :un atténuateur optique variable (28) pour atténuer l'intensité dudit second faisceau d'entrée ; dans lequel ledit dispositif de modulation optique (10) est adapté pour permettre un contrôle externe de la quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique 5 variable (28).
- 6. Dispositif de modulation optique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit dispositif de modulation optique (10) est adapté pour permettre le contrôle externe soit du rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée 10 émergeant dudit séparateur optique (14), soit du rapport auquel ledit combinateur optique (20) combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable (18).
- 7. Dispositif de modulation optique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 15 à 5, dans lequel ledit déphaseur optique variable (18) fonctionne en synchronisation avec ledit signal de modulation appliqué audit modulateur d'intensité optique (16).
- 8. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 20 à 4 ; et un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins de la température que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité 25 optique (16) en faisant varier, en fonction de la température ambiante, ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18).
- 9. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 5 ; et 30 un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins de la température que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensitéoptique (16) en faisant varier, en fonction de la température ambiante, soit ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18), soit ladite quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique variable (28), soit les deux.
- 10. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 6 ; et un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins de la température que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) en faisant varier au moins l'un des suivants, en fonction de la température ambiante : ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18) ; ledit rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée émergeant dudit séparateur optique (14) ; et ledit rapport auquel ledit combinateur optique (20) combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable (18).
- 11. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ; et un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins de la longueur d'onde que ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) en faisant varier, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée, ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18).
- 12. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 5 ; et un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins dela longueur d'onde que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) en faisant varier, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée, soit ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18), soit ladite quantité d'atténuation produite par ledit atténuateur optique variable (28), soit les deux.
- 13. Dispositif à semi-conducteur optique (42) comprenant : le dispositif de modulation optique (10) selon la revendication 6 ; et un circuit de contrôle (48) pour contrôler ledit dispositif de modulation optique (10) ; dans lequel ledit circuit de contrôle (48) ajuste une caractéristique de ladite lumière de sortie dudit dispositif de modulation optique (10) pour qu'elle dépende moins de la longueur d'onde que celle de ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) en faisant varier au moins l'un des suivants, en fonction de la longueur d'onde de ladite lumière d'entrée : ladite quantité de déphasage produite par ledit déphaseur optique variable (18) ; ledit rapport entre lesdits premier et second faisceaux d'entrée émergeant dudit séparateur optique (14) ; et ledit rapport auquel ledit combinateur optique (20) combine ladite lumière de sortie dudit modulateur d'intensité optique (16) et ladite lumière de sortie dudit déphaseur optique variable (18).
- 14. Dispositif à semi-conducteur optique (42) selon l'une quelconque des revendications 1 l à 13, comprenant en outre : un laser à longueur d'onde variable (50) solidaire de façon monolithique ou hybride du dispositif de modulation optique (10).
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