FR3007535A1 - WAVE LENGTH SELECTIVE OPTICAL DEVICE AND LASER SOURCE THEREFOR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (10) optique comprenant : - un premier interféromètre de Mach-Zehnder (14) présentant un premier intervalle spectral libre (ISL1), le dispositif (10) étant caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte en outre un filtre (18) comprenant : - un deuxième interféromètre de Mach Zehnder (50) ayant un deuxième intervalle spectral libre (ISL2), le deuxième intervalle spectral libre (ISL2) étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre (ISL1) et 2n, n étant un nombre entier naturel.The invention relates to an optical device (10) comprising: - a first Mach-Zehnder interferometer (14) having a first free spectral interval (ISL1), the device (10) being characterized in that the device (10) comprises in in addition to a filter (18) comprising: - a second Mach Zehnder interferometer (50) having a second free spectral interval (ISL2), the second free spectral interval (ISL2) being equal to the ratio between the first free spectral interval (ISL1) and 2n, where n is a natural number.
Description
DISPOSITIF OPTIQUE SELECTIF EN LONGUEUR D'ONDE ET SOURCE LASER ASSOCIEE La présente invention concerne un dispositif optique sélectif en longueur d'onde.The present invention relates to a wavelength selective optical device.
L'invention se rapporte également à une source laser comprenant un tel dispositif. Une source laser monomode accordable en longueur d'onde est un élément important dans les systèmes de télécommunication à haut débit. Le caractère monomode du rayonnement émis par la source laser permet de limiter les effets de la dispersion sur l'émission laser pendant la propagation du rayonnement dans le système de télécommunication. Le caractère monomode d'un rayonnement est, par exemple, quantifié par le taux de suppression des bandes latérales. Ce taux est souvent désigné par l'acronyme anglais SMSR pour « Sicle Mode Suppression Ratio », acronyme qui est utilisé dans la suite de la description. Par définition, ce taux correspond au rapport entre l'énergie contenue dans le mode d'émission principal sur l'énergie contenue dans le mode d'émission secondaire le plus énergétique. Dans le cadre de l'invention, il est considéré qu'un SMSR supérieur à 30dB correspond à un rayonnement présentant un caractère monomode. Par ailleurs, il est également souhaitable que la source laser présente une accordabilité en longueur d'onde relativement large. L'accordabilité en longueur d'onde correspond à la capacité de modifier la longueur d'onde émise d'une source laser. Cette capacité est quantifiée par une plage d'accordabilité en longueurs d'ondes définie comme la plage en longueur d'ondes sur laquelle la source laser est capable d'émettre une émission laser. La modification de la longueur d'onde est obtenue par exemple sous l'effet de l'injection d'un courant ou sous l'effet d'une élévation de température. L'accordabilité permet notamment d'introduire de la souplesse dans la mise en oeuvre d'un multiplexage en longueur d'onde ou de réaliser des récepteurs cohérents. En outre, pour certaines applications (réseaux longue distance par exemple), il est intéressant que la plage d'accordabilité couvre au moins la bande C c'est-à-dire l'ensemble des longueurs d'onde comprises entre 1530 nanomètres (nm) et 1585 nm.The invention also relates to a laser source comprising such a device. A wavelength tunable monomode laser source is an important element in high speed telecommunication systems. The monomode character of the radiation emitted by the laser source makes it possible to limit the effects of the dispersion on the laser emission during the propagation of the radiation in the telecommunication system. The monomode character of a radiation is, for example, quantified by the suppression rate of the sidebands. This rate is often referred to by the acronym SMSR for "Sicle Mode Suppression Ratio", which is used in the rest of the description. By definition, this rate corresponds to the ratio of the energy contained in the main emission mode to the energy contained in the most energetic secondary emission mode. In the context of the invention, it is considered that an SMSR greater than 30 dB corresponds to a radiation having a monomode character. Furthermore, it is also desirable that the laser source has a relatively wide wavelength tunability. The wavelength tunability corresponds to the ability to modify the wavelength emitted from a laser source. This capacity is quantified by a wavelength tunability range defined as the wavelength range over which the laser source is able to emit laser emission. The modification of the wavelength is obtained for example under the effect of the injection of a current or under the effect of a rise in temperature. Tunability makes it possible, in particular, to introduce flexibility in the implementation of wavelength multiplexing or to produce coherent receivers. In addition, for certain applications (long-distance networks for example), it is interesting that the tunability range covers at least the C-band, ie the set of wavelengths between 1530 nanometers (nm). ) and 1585 nm.
Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif optique permettant d'obtenir une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif optique sélectif en longueur d'onde comprenant un premier interféromètre de Mach-Zehnder présentant un premier intervalle spectral libre et un filtre comprenant un deuxième interféromètre de Mach Zehnder ayant un deuxième intervalle spectral libre, le deuxième intervalle spectral libre étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre et 2, n étant un nombre entier naturel. Suivant d'autres modes de réalisation, le dispositif optique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le filtre comporte un troisième interféromètre de Mach-Zehnder ayant un troisième intervalle spectral libre, le troisième intervalle spectral libre étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre et 2, p étant un entier naturel. - le filtre est en série avec le premier interféromètre de Mach-Zehnder. - le premier interféromètre de Mach-Zehnder comporte deux bras, le filtre étant placé dans un des deux bras du premier interféromètre de Mach-Zehnder. - l'entier n est inférieur ou égal à 10. L'invention a également pour objet une source laser comportant un premier miroir, un deuxième miroir, un milieu à gain disposé entre les deux miroirs et un dispositif tel que précédemment décrit positionné entre un des deux miroirs et le milieu à gain. Suivant d'autres modes de réalisation, la source laser comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le taux de suppression des bandes latérales est supérieur à 30 décibels, préférentiellement supérieur à 45 décibels. L'invention a également pour objet une source laser comportant un premier miroir, un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, un milieu à gain disposé entre le premier miroir et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, et un dispositif tel que précédemment décrit positionné entre le premier miroir et le milieu à gain. Suivant d'autres modes de réalisation, la source laser comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière est choisi dans un groupe constitué par un dispositif optique tel que précédemment décrit et un miroir de Bragg, un résonateur en anneau et un miroir de Bragg, un résonateur en anneau placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes, un réseau de Bragg échantillonné, et un coupleur directionnel assisté de réseau. - la source laser comprend un deuxième miroir disposé entre le dispositif et le milieu à gain et un troisième miroir, disposé entre l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière et le milieu à gain, l'ensemble du deuxième miroir et du troisième miroir formant une cavité laser. - le taux de suppression des bandes latérales est supérieur à 30 décibels, préférentiellement supérieur à 45 décibels.An object of the invention is therefore to provide an optical device for obtaining a wide wavelength tunability while maintaining a significant SMSR. For this purpose, the subject of the invention is a wavelength selective optical device comprising a first Mach-Zehnder interferometer having a first free spectral interval and a filter comprising a second Mach Zehnder interferometer having a second free spectral interval, the second free spectral interval being equal to the ratio between the first free spectral interval and 2, n being a natural integer. According to other embodiments, the optical device comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination: the filter comprises a third Mach-Zehnder interferometer having a third free spectral range, the third free spectral interval being equal to the ratio between the first free spectral interval and 2, p being a natural integer. the filter is in series with the first Mach-Zehnder interferometer. the first Mach-Zehnder interferometer comprises two arms, the filter being placed in one of the two arms of the first Mach-Zehnder interferometer. - The integer n is less than or equal to 10. The invention also relates to a laser source comprising a first mirror, a second mirror, a gain medium disposed between the two mirrors and a device as previously described positioned between a two mirrors and middle gain. According to other embodiments, the laser source comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: the rate of suppression of the lateral bands is greater than 30 decibels, preferably greater than 45; decibels. Another subject of the invention is a laser source comprising a first mirror, a wavelength-selective and light-reflecting element, a gain medium disposed between the first mirror and the wavelength selective element and reflecting the light. light, and a device as previously described positioned between the first mirror and the gain medium. According to other embodiments, the laser source comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: the wavelength-selective and light-reflective element is selected in a group consisting of an optical device as previously described and a Bragg mirror, a ring resonator and a Bragg mirror, a ring resonator placed between two multimode interference couplers, a sampled Bragg grating, and an assisted directional coupler network. the laser source comprises a second mirror disposed between the device and the gain medium and a third mirror, disposed between the wavelength selective element and reflecting the light and the gain medium, the whole of the second mirror and the third mirror forming a laser cavity. the level of suppression of the lateral bands is greater than 30 decibels, preferentially greater than 45 decibels.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et non limitative, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif optique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du premier interféromètre de Mach-Zehnder du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 3 est une vue agrandie de la partie Il-Il de la figure 2; - la figure 4 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 5 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 6 est une vue agrandie de la partie V-V de la figure 5; - la figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du dispositif optique de la figure 7 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - les figures 9 à 19 sont des représentations schématique d'un exemple de source laser selon respectivement un premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième, huitième, neuvième, dixième et onzième mode de réalisation de l'invention. Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent généralement par rapport au sens de propagation de la lumière.These features and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of example and not by way of limitation, and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation of an optical device according to a first embodiment of the invention; FIG. 2 is a graph showing the evolution of the optical transmission of the first Mach-Zehnder interferometer of the optical device of FIG. 1 as a function of the wavelength of the incident light; FIG. 3 is an enlarged view of the portion II-II of FIG. 2; FIG. 4 is a graph showing the evolution of the optical transmission of the second Mach-Zehnder interferometer of the optical device of FIG. 1 as a function of the wavelength of the incident light; FIG. 5 is a graph showing the evolution of the optical transmission of the optical device of FIG. 1 as a function of the wavelength of the incident light; FIG. 6 is an enlarged view of the portion V-V of FIG. 5; FIG. 7 is a schematic representation of an optical device according to a second embodiment of the invention; FIG. 8 is a graph showing the evolution of the optical transmission of the optical device of FIG. 7 as a function of the wavelength of the incident light; FIGS. 9 to 19 are diagrammatic representations of an example of a laser source respectively according to a first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth and eleventh embodiment of the invention, respectively. In all that follows, the terms "upstream" and "downstream" generally refer to the direction of propagation of light.
Le dispositif 10 optique illustré en figure 1 comprend successivement depuis l'amont vers l'aval un guide d'ondes d'entrée 12, un premier interféromètre de MachZehnder 14, un guide d'ondes intermédiaire 16, un filtre 18 et un guide d'ondes de sortie 20. Les différents guides d'ondes 12, 16 et 20 s'étendent suivant un même axe noté X et représenté sur la figure 1. Un axe Y est défini comme un axe perpendiculaire à l'axe X qui se trouve dans le plan de la figure 1.The optical device 10 illustrated in FIG. 1 comprises, successively from upstream to downstream, an input waveguide 12, a first MachZehnder interferometer 14, an intermediate waveguide 16, a filter 18 and a light guide. The different waveguides 12, 16 and 20 extend along the same axis denoted X and shown in FIG. 1. A Y axis is defined as an axis perpendicular to the X axis which is located in the plane of Figure 1.
L'interféromètre de Mach-Zehnder 12 comprend un séparateur 22, un premier bras 24, un deuxième bras 26 et un moyen de recombinaison 28. Le séparateur 22 est un coupleur d'interférences multimodes ou un coupleur directionnel. Le coupleur d'interférences multimodes est souvent désigné par le nom « coupleur MMI ». L'acronyme MMI renvoie au terme anglais de « multimode interferences » pour « interférences multimodes » en français. Le séparateur 22 est muni d'une entrée 30 et de deux sorties : une première sortie 32 et une deuxième sortie 34. A titre d'illustration, les deux sorties 32 et 34 sont alignées selon une direction parallèle à l'axe Y, étant entendu que d'autres géométries sont possibles. L'entrée 30 du séparateur 22 est reliée au guide d'ondes d'entrée 12 tandis que la première sortie 32 est reliée à une extrémité du premier bras 24 et la deuxième sortie 34 du séparateur 22 est reliée à une deuxième extrémité du deuxième bras 26. Le moyen de recombinaison 28 est également un coupleur d'interférences multimodes, ou d'un coupleur directionnel. Le moyen de recombinaison 28 comprend une première entrée 36, une deuxième entrée 38 et une sortie 40. A titre d'illustration, les deux entrées 36 et 38 du moyen de recombinaison 28 sont selon une direction parallèle à l'axe Y, étant entendu que d'autres géométries sont possibles.The Mach-Zehnder interferometer 12 comprises a separator 22, a first arm 24, a second arm 26 and a recombination means 28. The separator 22 is a multimode interference coupler or a directional coupler. The multimode interference coupler is often referred to as the "MMI coupler". The acronym MMI refers to the term "multimode interferences" for "multimode interference" in French. The separator 22 is provided with an input 30 and two outputs: a first output 32 and a second output 34. By way of illustration, the two outputs 32 and 34 are aligned in a direction parallel to the Y axis, being understood that other geometries are possible. The input 30 of the separator 22 is connected to the input waveguide 12 while the first output 32 is connected to one end of the first arm 24 and the second output 34 of the separator 22 is connected to a second end of the second arm 26. The recombination means 28 is also a multimode interference coupler, or a directional coupler. The recombination means 28 comprises a first input 36, a second input 38 and an output 40. By way of illustration, the two inputs 36 and 38 of the recombination means 28 are in a direction parallel to the Y axis, being understood that other geometries are possible.
La première entrée 38 du moyen de recombinaison 28 est reliée à l'extrémité du premier bras 24 qui n'est pas reliée à la première sortie 32 du séparateur 22 et la deuxième entrée 38 du moyen de recombinaison 28 est reliée à l'extrémité du deuxième bras 26 qui n'est pas reliée à la deuxième sortie 34 du séparateur 22. La sortie 40 du moyen de recombinaison 28 est reliée au guide d'ondes intermédiaire 16. Le premier bras 26 s'étend entre la première sortie 32 du séparateur 22 et la première entrée 38 du moyen de recombinaison 28 tandis que le deuxième bras 26 s'étend entre la deuxième sortie 34 du séparateur 22 et la deuxième entrée 38 du moyen de recombinaison 28.The first input 38 of the recombination means 28 is connected to the end of the first arm 24 which is not connected to the first output 32 of the separator 22 and the second input 38 of the recombination means 28 is connected to the end of the second arm 26 which is not connected to the second output 34 of the separator 22. The output 40 of the recombination means 28 is connected to the intermediate waveguide 16. The first arm 26 extends between the first output 32 of the separator 22 and the first input 38 of the recombination means 28 while the second arm 26 extends between the second output 34 of the separator 22 and the second input 38 of the recombination means 28.
Selon l'exemple de la figure 1, les bras 24 et 26 sont réalisés sous la forme de guides d'ondes présentant un indice de réfraction noté ng. Le guide d'ondes du premier bras 24 est rectiligne et parallèle à l'axe X. Le guide d'ondes du deuxième bras 26 s'étend entre une portion d'entrée 42 et une portion de sortie 44. Les portions d'entrée 42 et de sortie 44 sont rectilignes et parallèles à l'axe X. Cette géométrie n'est donnée qu'a titre indicatif, les guides d'ondes du premier bras 24 et du deuxième bras 26 pouvant être orientés dans n'importe quelle direction. Le guide d'ondes du deuxième bras 26 comprend en outre une portion intermédiaire 46 en forme de U. La portion intermédiaire 44 comprend des coudes 46 la reliant aux portions d'entrée 40 et de sortie 42. Dans l'exemple de la figure 1, les coudes 48 sont des arcs de cercle ou d'autres formes (clothoïdes par exemple). Les longueurs des bras 24, 26 sont différentes du fait de la présence de la portion intermédiaire 46. En l'occurrence, le deuxième bras 26 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24. La différence de longueur entre les deux bras 24, 26 est notée L. Cette différence de longueur génère une différence de chemin optique. En variante, les bras 24 et 26 présentent la même longueur mais l'un des bras est muni d'un retardateur. Le retardateur est propre à générer une différence de chemin optique.According to the example of Figure 1, the arms 24 and 26 are made in the form of waveguides having a refractive index denoted ng. The waveguide of the first arm 24 is rectilinear and parallel to the axis X. The waveguide of the second arm 26 extends between an input portion 42 and an output portion 44. The input portions 42 and output 44 are rectilinear and parallel to the X axis. This geometry is given for information only, the waveguides of the first arm 24 and the second arm 26 can be oriented in any direction . The waveguide of the second arm 26 further comprises an intermediate portion 46 in the shape of a U. The intermediate portion 44 comprises elbows 46 connecting it to the input and output portions 40 and 42. In the example of FIG. elbows 48 are arcs or other shapes (eg clothoids). The lengths of the arms 24, 26 are different because of the presence of the intermediate portion 46. In this case, the second arm 26 has a length greater than the length of the first arm 24. The difference in length between the two arms 24 , 26 is denoted L. This difference in length generates an optical path difference. Alternatively, the arms 24 and 26 have the same length but one of the arms is provided with a retarder. The self-timer is able to generate an optical path difference.
Du fait de cette différence de chemin optique, l'interféromètre de Mach-Zehnder 14 présente un premier intervalle spectral libre noté ISL1. Pour un interféromètre, l'intervalle spectral libre est défini comme l'intervalle maximal en longueur d'onde sans recouvrement d'ordre. Dans le cas du Mach-Zehnder 14, le premier intervalle spectral libre ISL1 est relié à la longueur d'onde notée À de la lumière incidente, à l'indice de groupe du mode Ng du mode se propageant dans les deux bras 24, 26 et à la différence de longueur AL par la relation mathématique : ISL1= NgAL (1) Le filtre 18 est un filtre sélectif en longueur d'onde. Un filtre est sélectif en longueur d'onde lorsque le coefficient de transmission du filtre dépend de la fréquence de la lumière incidente. Le filtre 18 présente un deuxième intervalle spectral libre noté ISL2. L'intervalle spectral libre ISL2 est égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre ISL1 et 2, n étant un nombre entier naturel. Cette relation s'exprime mathématiquement ainsi : ISL2= ISL1 2n (2) De préférence, l'entier n est inférieur ou égal à 10. Selon l'exemple de la figure 1, le filtre 18 est un deuxième interféromètre de MachZehnder 50.Due to this difference in optical path, the Mach-Zehnder interferometer 14 has a first free spectral interval noted ISL1. For an interferometer, the free spectral range is defined as the maximum wavelength interval without order overlap. In the case of the Mach-Zehnder 14, the first free spectral interval ISL1 is connected to the wavelength, denoted by A, of the incident light, to the Ng mode group index of the mode propagating in the two arms 24, 26 and unlike length AL by the mathematical relation: ISL1 = NGAL (1) The filter 18 is a wavelength selective filter. A filter is wavelength selective when the transmission coefficient of the filter depends on the frequency of the incident light. The filter 18 has a second free spectral interval denoted ISL2. The free spectral interval ISL2 is equal to the ratio between the first free spectral interval ISL1 and 2, where n is a natural integer. This relation is expressed mathematically as follows: ISL2 = ISL1 2n (2) Preferably, the integer n is less than or equal to 10. According to the example of FIG. 1, the filter 18 is a second MachZehnder interferometer 50.
Le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 comprend les mêmes éléments que le premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Seul le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est différent du deuxième bras 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14.The second Mach-Zehnder interferometer 50 comprises the same elements as the first Mach-Zehnder interferometer 14. Only the second arm 26 of the second Mach-Zehnder interferometer 50 is different from the second arm 26 of the first Mach-Zehnder interferometer 14.
Le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50, la différence de longueur étant 23.1_ entre les deux bras 24, 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. Le deuxième intervalle spectral libre I5L2 du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 22 est obtenu en adaptant la relation 1 : ISL2 - ISL1 (3) 2Ng AL 2 A l'étude de la relation 3, il apparaît que le deuxième interféromètre de MachZehnder 50 satisfait la relation 2 avec n = 1. Le fonctionnement du dispositif 10 est maintenant décrit.The second arm 26 of the second Mach-Zehnder interferometer 50 has a length greater than the length of the first arm 24 of the second Mach-Zehnder interferometer 50, the difference in length being 23.1_ between the two arms 24, 26 of the second interferometer of Mach-Zehnder 50. The second free spectral interval I5L2 of the second Mach-Zehnder interferometer 22 is obtained by adapting the relation 1: ISL2-ISL1 (3) 2Ng AL2. At the study of the relation 3, it appears that the second MachZehnder interferometer 50 satisfies relationship 2 with n = 1. The operation of device 10 is now described.
Un faisceau F de lumière est injecté dans le guide d'ondes d'entrée 12 du dispositif 10. La lumière est issue d'une source de lumière, par exemple une source laser. Le faisceau de lumière F est guidé par le guide d'ondes d'entrée 12 vers l'entrée 30 du séparateur 22 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Au niveau du séparateur 22 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14, le faisceau de lumière F est séparé en un premier faisceau F1 et un deuxième faisceau F2. Le premier faisceau F1 et le deuxième faisceau F2 sont guidés respectivement par les deux bras 24 et 26. En outre, il se crée un déphasage entre les deux faisceaux F1 et F2 du fait de la différence de longueur entre les deux bras 24 et 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14.A beam F of light is injected into the input waveguide 12 of the device 10. The light is derived from a light source, for example a laser source. The light beam F is guided by the input waveguide 12 towards the input 30 of the separator 22 of the first Mach-Zehnder interferometer 14. At the separator 22 of the first Mach-Zehnder interferometer 14, the beam light F is separated into a first beam F1 and a second beam F2. The first beam F1 and the second beam F2 are respectively guided by the two arms 24 and 26. In addition, a phase difference is created between the two beams F1 and F2 because of the difference in length between the two arms 24 and 26 of the first Mach-Zehnder interferometer 14.
Les deux faisceaux F1 et F2 sont recombinés en un troisième faisceau F3 au niveau du moyen de recombinaison 28 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le troisième faisceau F3 est injecté dans le deuxième interféromètre de MachZehnder 50. Le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est ainsi placé en série avec le premier interféromètre de Mach-Zenhder 14. Par l'expression « série » dans ce contexte, il est entendu que la lumière incidente du filtre deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est la lumière qui sort du premier interféromètre de Mach-Zenhder 14. Le troisième faisceau de lumière F3 est guidé par le guide d'ondes intermédiaire 16 vers l'entrée 30 du séparateur 22 du deuxième interféromètre de MachZehnder 50. Au niveau du séparateur 22 du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 50, le troisième faisceau de lumière F3 est séparé en un quatrième faisceau F4 et un cinquième faisceau F5. Le quatrième faisceau F4 et le cinquième faisceau F5 sont guidés par respectivement par le premier bras 24 et le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. En outre, il se crée un déphasage entre les deux faisceaux F4 et F5 du fait de la différence de longueur entre les deux bras 24 et 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. Les deux faisceaux F4 et F5 sont recombinés en un sixième faisceau F6 au niveau du moyen de recombinaison 28 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50.The two beams F1 and F2 are recombined into a third beam F3 at the recombination means 28 of the first Mach-Zehnder interferometer 14. The third beam F3 is injected into the second interferometer MachZehnder 50. The second interferometer Mach-Zehnder 50 is thus placed in series with the first interferometer of Mach-Zenhder 14. By the expression "series" in this context, it is understood that the incident light of the second interferometer filter Mach-Zehnder 50 is the light coming out of the first Mach-Zenhder interferometer 14. The third light beam F3 is guided by the intermediate waveguide 16 to the input 30 of the separator 22 of the second MachZehnder interferometer 50. At the separator 22 of the second Mach-Zehnder interferometer 50, the third light beam F3 is separated into a fourth beam F4 and a fifth beam F5. The fourth beam F4 and the fifth beam F5 are guided respectively by the first arm 24 and the second arm 26 of the second Mach-Zehnder interferometer 50. Moreover, a phase shift is created between the two beams F4 and F5 due to the difference in length between the two arms 24 and 26 of the second Mach-Zehnder interferometer 50. The two beams F4 and F5 are recombined into a sixth beam F6 at the level of the recombination means 28 of the second Mach-Zehnder interferometer 50.
Chaque interféromètre de Mach-Zehnder 14, 50 est un filtre en longueur d'onde dont la fonction de transfert est une fonction sinusoïdale en fonction de la longueur d'onde du faisceau injecté. Cette fonction de transfert est notamment visible sur la figure 2. Une partie de la fonction de transfert du premier interféromètre de Mach- Zehnder 14 est représentée par la courbe 52 de la figure 3. La courbe 52 correspond à l'évolution de la transmission optique du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14 en fonction de la longueur d'onde. La transmission est maximale pour une longueur d'onde ÀmAx comprise entre 1550 nm et 1600 nm. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 52 de transmission indiquée par la double flèche 54 est égale à 80 nm environ. Une partie de la fonction de transfert du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 50 est représentée par la courbe 56 de la figure 4. La courbe 56 correspond à l'évolution de la transmission du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 en fonction de la longueur d'onde. La transmission est maximale pour la même longueur d'onde ÀmAx que pour la figure 3. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 56 de transmission indiquée par la double flèche 58 est égale à 50 nm environ.Each Mach-Zehnder interferometer 14, 50 is a wavelength filter whose transfer function is a sinusoidal function as a function of the wavelength of the injected beam. This transfer function is particularly visible in FIG. 2. A part of the transfer function of the first Mach-Zehnder interferometer 14 is represented by the curve 52 of FIG. 3. The curve 52 corresponds to the evolution of the optical transmission of the first Mach-Zehnder interferometer 14 as a function of the wavelength. The transmission is maximum for a wavelength λmax between 1550 nm and 1600 nm. In addition, the width at half height of the transmission curve 52 indicated by the double arrow 54 is equal to about 80 nm. A part of the transfer function of the second Mach-Zehnder interferometer 50 is represented by the curve 56 of FIG. 4. The curve 56 corresponds to the evolution of the transmission of the second Mach-Zehnder interferometer 50 as a function of the length wave. The transmission is maximum for the same wavelength λmAx as for FIG. 3. In addition, the width at half height of the transmission curve 56 indicated by the double arrow 58 is equal to about 50 nm.
Dans la configuration série de la figure 1, la fonction de transfert du dispositif 10 s'obtient par multiplication des différentes fonctions de transfert des éléments présents dans le dispositif 10. Ainsi que l'illustre la figure 5, il est obtenu un peigne 59 de pics de transmission avec une alternance d'un pic principal 59P et d'un pic secondaire 59S. L'amplitude des différents pics principaux 59P est constante. De même, l'amplitude des différents pics secondaires 59S est constante. Il est, en outre, considéré que l'amplitude des pics secondaires visibles sur la figure 5 est tellement faible qu'elle est négligeable par rapport à celle des pics principaux. Une partie de cette fonction de transfert du dispositif 10 est représentée par la courbe 60 de la figure 6. La transmission est maximale pour la même longueur d'onde ÀmAx que pour les figures 3 et 4. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 60 de transmission indiquée par la double flèche 62 est égale à 50 nm environ.In the series configuration of FIG. 1, the transfer function of the device 10 is obtained by multiplication of the various transfer functions of the elements present in the device 10. As illustrated in FIG. 5, a comb 59 of FIG. transmission peaks with alternation of a main peak 59P and a secondary peak 59S. The amplitude of the different main peaks 59P is constant. Likewise, the amplitude of the different secondary peaks 59S is constant. In addition, it is considered that the amplitude of the secondary peaks visible in FIG. 5 is so small that it is negligible compared to that of the main peaks. Part of this transfer function of the device 10 is represented by the curve 60 of FIG. 6. The transmission is maximum for the same wavelength λmAx as for FIGS. 3 and 4. In addition, the width at half height the transmission curve 60 indicated by the double arrow 62 is equal to about 50 nm.
Ainsi, le dispositif optique 10 permet d'une part de créer un peigne de pics de transmission, et d'autre part de diminuer la bande-passante d'un pic de transmission par rapport pic de transmission que produirait un seul interféromètre de Mach-Zehnder (voir en particulier les figures 2 et 3). En effet, la largeur à mi-hauteur de la courbe 60 de transmission est de 50 nm alors que la largeur à mi-hauteur de la courbe 52 de transmission est de 80 nm environ, soit une diminution d'environ 40%. Un dispositif optique 10 réalise ainsi une meilleure filtration en longueur d'onde, ce qui permet d'envisager qu'une source laser comprenant un tel dispositif optique 10 présente une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. La figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel le dispositif 10 optique comporte les deux interféromètres de Mach-Zehnder 14, 50 de la figure 1 placés en série avec un troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64. Dans cet exemple, le guide d'ondes 20 est un guide d'ondes intermédiaire reliant le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 au troisième interféromètre de Mach- Zehnder 64. Le dispositif 10 optique comprend, en outre, un guide d'ondes de sortie 66. Le troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 comprend les mêmes éléments que le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50.Thus, the optical device 10 makes it possible, on the one hand, to create a comb of transmission peaks, and on the other hand to reduce the bandwidth of a transmission peak relative to a transmission peak that would be produced by a single Mach-interferometer. Zehnder (see in particular Figures 2 and 3). Indeed, the width at half height of the transmission curve 60 is 50 nm while the width at half height of the transmission curve 52 is about 80 nm, a decrease of about 40%. An optical device 10 thus achieves better wavelength filtration, which makes it possible to envisage that a laser source comprising such an optical device 10 has broad wavelength tunability while retaining a significant SMSR. FIG. 7 illustrates a second embodiment in which the optical device 10 comprises the two Mach-Zehnder interferometers 14, 50 of FIG. 1 placed in series with a third Mach-Zehnder interferometer 64. In this example, the guide of FIG. 20 is an intermediate waveguide connecting the second Mach-Zehnder interferometer 50 to the third Mach-Zehnder interferometer 64. The optical device 10 further comprises an output waveguide 66. The third interferometer of FIG. Mach-Zehnder 64 includes the same elements as the second Mach-Zehnder interferometer 50.
Seul le deuxième bras 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 est différent du deuxième bras 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le deuxième bras 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64, la différence de longueur étant de 4AL entre les bras 24, 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64. . AL est la différence de longueur entre les deux bras 24, 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le troisième intervalle spectral libre I5L3 du troisième interféromètre de MachZehnder 64 est obtenu en adaptant la relation 1 : 2,,2 ISL1 ISL3 - = (4) 4Ng AL 4 A l'étude de la relation 4, il apparaît que le troisième interféromètre de MachZehnder 64 satisfait la relation 2 avec n = 2. Le fonctionnement du dispositif 10 selon le mode de réalisation de la figure 7 est similaire au fonctionnement du dispositif 10 selon le premier mode de réalisation.Only the second arm 26 of the third Mach-Zehnder interferometer 64 is different from the second arm 26 of the first Mach-Zehnder interferometer 14. The second arm 26 of the third Mach-Zehnder interferometer 64 has a length greater than the length of the first arm 24 of the third Mach-Zehnder interferometer 64, the length difference being 4AL between the arms 24, 26 of the third Mach-Zehnder interferometer 64.. AL is the difference in length between the two arms 24, 26 of the first Mach-Zehnder interferometer 14. The third free spectral interval I5L3 of the third MachZehnder interferometer 64 is obtained by adapting the relation 1: 2,, 2 ISL1 ISL3 - = (4) 4Ng AL 4 On studying relation 4, it appears that the third MachZehnder interferometer 64 satisfies the relation 2 with n = 2. The operation of the device 10 according to the embodiment of FIG. 7 is similar to the operation of the device 10 according to the first embodiment.
La fonction de transfert obtenue pour le dispositif 10 est illustrée par la figure 8. Seule une partie de cette fonction de transfert est représentée par la courbe 68 de la figure 8. La largeur à mi-hauteur de la courbe 68 de transmission indiquée par la double flèche 70 est égale à 25 nm environ.The transfer function obtained for the device 10 is illustrated in FIG. 8. Only a part of this transfer function is represented by the curve 68 of FIG. 8. The width at half height of the transmission curve 68 indicated by FIG. double arrow 70 is equal to about 25 nm.
Ainsi, le dispositif 10 selon le deuxième mode de réalisation permet d'une part de créer un peigne de pics de transmission, et d'autre part de diminuer la bande-passante d'un pic de transmission par rapport pic de transmission que produirait un seul interféromètre de Mach-Zehnder (voir en particulier les figures 2 et 3). En effet, la largeur à mi-hauteur de la courbe 68 de transmission est de 25 nm alors que la largeur à mi- hauteur de la courbe 52 de transmission est de 80 nm environ, soit une diminution d'environ 70%. Un dispositif optique 10 réalise ainsi une meilleure filtration en longueur d'onde, ce qui permet d'envisager qu'une source laser comprenant un tel dispositif optique 10 présente une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. En variante, le dispositif optique 10 présente plus de trois d'interféromètres de Mach-Zehnder en cascade. Par exemple, le dispositif optique présente une dizaine d'interféromètres de Mach-Zehnder, ce qui permet d'obtenir des pics de transmission ayant une largeur à mi-hauteur de l'ordre du nanomètre.Thus, the device 10 according to the second embodiment makes it possible, on the one hand, to create a comb of transmission peaks, and on the other hand to reduce the bandwidth of a transmission peak compared to a transmission peak that would be produced by a transmission peak. only Mach-Zehnder interferometer (see in particular Figures 2 and 3). Indeed, the width at half height of the transmission curve 68 is 25 nm while the width at half height of the transmission curve 52 is about 80 nm, a decrease of about 70%. An optical device 10 thus achieves better wavelength filtration, which makes it possible to envisage that a laser source comprising such an optical device 10 has broad wavelength tunability while retaining a significant SMSR. Alternatively, the optical device 10 has more than three cascaded Mach-Zehnder interferometers. For example, the optical device has about ten Mach-Zehnder interferometers, which makes it possible to obtain transmission peaks having a half-height width of the order of one nanometer.
Le dispositif optique 10 tel que précédemment décrit est avantageusement utilisé dans une source laser 120 selon un premier mode de réalisation de l'invention tel que représenté à la figure 9. La source laser 120 comporte une cavité laser 122 s'étendant entre deux extrémités 124 et 126.The optical device 10 as previously described is advantageously used in a laser source 120 according to a first embodiment of the invention as shown in FIG. 9. The laser source 120 comprises a laser cavity 122 extending between two ends 124 and 126.
La cavité laser 122 comporte deux miroirs 128, 130, un milieu à gain 132 et le dispositif 10. De manière symbolique, le dispositif 10 est représenté sous la forme d'une boîte avec trois interféromètres de Mach-Zehnder en série. Toutefois, cela n'est pas limitatif, le dispositif 10 peut être n'importe lequel des dispositifs 10 précédemment présentés et notamment comporter n'importe quel nombre d'interféromètres de Mach- Zehnder en série (par exemple deux, trois, quatre ...) Les miroirs 128 et 130 sont placés respectivement à la première extrémité 124 et la deuxième extrémité 126 de la cavité 122. Dans l'exemple de la figure 9, les miroirs 128 et 130 sont des miroirs de Bragg ou d'autres types de miroirs.The laser cavity 122 includes two mirrors 128, 130, a gain medium 132 and the device 10. Symbolicly, the device 10 is shown as a box with three Mach-Zehnder interferometers in series. However, this is not limiting, the device 10 can be any of the devices 10 previously presented and in particular include any number of Mach-Zehnder interferometers in series (for example two, three, four). The mirrors 128 and 130 are respectively placed at the first end 124 and the second end 126 of the cavity 122. In the example of FIG. 9, the mirrors 128 and 130 are Bragg mirrors or other types of mirrors. mirrors.
Un miroir de Bragg est un miroir formé par une succession de surfaces planes transparentes d'indices de réfraction différents. Un tel miroir permet de réfléchir, grâce à des phénomènes d'interférence constructive, jusqu'à 99,5% de l'énergie incidente. Le milieu à gain 132 est un milieu pour lequel sous l'influence d'une excitation, une émission stimulée de photons se produit dans le milieu à gain 132 à une longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde équivalente à l'énergie de l'excitation. Par exemple, dans le cas de la figure 9, le milieu à gain est un milieu solide. Le dispositif optique 10 est placé selon l'exemple de la figure 9 entre la première extrémité 124 et le milieu à gain 132.A Bragg mirror is a mirror formed by a succession of transparent flat surfaces of different refractive indices. Such a mirror makes it possible to reflect, thanks to constructive interference phenomena, up to 99.5% of the incident energy. The gain medium 132 is a medium for which, under the influence of an excitation, a stimulated emission of photons occurs in the gain medium 132 at a wavelength shorter than the wavelength equivalent to the energy. of excitement. For example, in the case of Figure 9, the gain medium is a solid medium. The optical device 10 is placed according to the example of FIG. 9 between the first end 124 and the gain medium 132.
En fonctionnement, la source laser 120 émet un faisceau laser lorsque le milieu à gain 132 est excité. Le dispositif optique 10 joue le rôle d'un filtre permettant d'augmenter l'accordabilité de la source laser 120 et d'augmenter son SMSR. La source laser 120 selon l'exemple de la figure 10 présente une accordabilité en longueur d'onde sur une plage de 20 nanomètres (nm) pour un SMSR de 30 décibels (dB). Selon un deuxième mode de réalisation tel que visible à la figure 10, les éléments identiques à la source laser 120 selon le premier mode de réalisation décrits en regard de la figure 9 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation, la source laser 120 comporte un premier dispositif 10 et un deuxième dispositif 10. Le premier dispositif 10 est raccordé à un moyen 140 de déplacement des pics de transmission de sa fonction de transfert. A titre d'exemple, un tel moyen 140 de déplacement des pics de transmission est un élément chauffant.In operation, the laser source 120 emits a laser beam when the gain medium 132 is excited. The optical device 10 acts as a filter to increase the tunability of the laser source 120 and increase its SMSR. The laser source 120 according to the example of FIG. 10 has a wavelength tunability over a range of 20 nanometers (nm) for an SMSR of 30 decibels (dB). According to a second embodiment as visible in Figure 10, the elements identical to the laser source 120 according to the first embodiment described with reference to Figure 9 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the second embodiment, the laser source 120 comprises a first device 10 and a second device 10. The first device 10 is connected to a means 140 for moving the transmission peaks of its transfer function. For example, such a means 140 for moving the transmission peaks is a heating element.
En outre, le miroir de Bragg 130 positionné à la deuxième extrémité 126 est remplacé par un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Selon l'exemple de la figure 10, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est le deuxième dispositif optique 10 et un miroir 152. Le miroir 152 est un miroir de Bragg.In addition, the Bragg mirror 130 positioned at the second end 126 is replaced by a wavelength selective element and reflecting light 150. According to the example of FIG. 10, the wavelength selective element and Reflecting light 150 is the second optical device 10 and mirror 152. Mirror 152 is a Bragg mirror.
En fonctionnement, la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation présente de part et d'autre du milieu à gain deux structures dont la fonction de transfert est un peigne de pics de transmission : le premier dispositif 10 d'une part et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 d'autre part. Pour obtenir un effet laser, il convient donc qu'au moins un des pics de transmission de la fonction de transfert du premier dispositif 10 coïncide en longueur d'onde avec un des pics de transmission de la fonction de transfert de l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Pour cela, il suffit d'utiliser le moyen 140 de déplacement des pics de transmission de la fonction de transfert du premier dispositif 10 en chauffant la portion intermédiaire 46 du deuxième bras 26 formant guide d'ondes selon le mode de réalisation illustré par la figure 1 ou en injectant des porteurs dans cette portion. Faire coïncider deux pics de transmission de deux peignes distincts repose sur ce qui est appelé l'effet Vernier en optique. Ainsi, toutes les techniques connues de mise en oeuvre de l'effet Vernier s'appliquent à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation. Notamment, selon une variante, le moyen 140 de déplacement des pics de transmission est positionné sur l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Selon une autre variante, la source laser 120 comprend deux moyens de déplacement des pics de transmission pour le premier dispositif 10 d'une part et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 d'autre part. Ainsi, pour la source laser 120, une accordabilité en longueur d'onde sur une plage de 60 nanomètres (nm) pour un SMSR de 45 décibels (dB peuvent être obtenus. Selon un troisième mode de réalisation tel que visible à la figure 11, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le troisième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un résonateur en anneau 154 muni à un de ses ports de sorties d'un miroir 156. Ce miroir est, selon l'exemple de la figure 11, un miroir de Bragg.In operation, the laser source 120 according to the second embodiment has on both sides of the gain medium two structures whose transfer function is a comb of transmission peaks: the first device 10 on the one hand and the selective element wavelength and reflecting light 150 on the other hand. To obtain a laser effect, it is therefore appropriate for at least one of the transmission peaks of the transfer function of the first device 10 to coincide in wavelength with one of the transmission peaks of the transfer function of the selective element. wavelength and reflecting the light 150. For this, it suffices to use the means 140 for moving the transmission peaks of the transfer function of the first device 10 by heating the intermediate portion 46 of the second arm 26 forming a guide. wave according to the embodiment illustrated in Figure 1 or by injecting carriers in this portion. Matching two transmission peaks of two distinct combs is based on what is called the Vernier effect in optics. Thus, all the known techniques for implementing the Vernier effect apply to the laser source 120 according to the second embodiment. In particular, according to one variant, the means 140 for moving the transmission peaks is positioned on the wavelength selective element and reflecting the light 150. According to another variant, the laser source 120 comprises two means for moving the peaks of transmission for the first device 10 on the one hand and the selective element in wavelength and reflecting the light 150 on the other hand. Thus, for the laser source 120, a wavelength tunability over a range of 60 nanometers (nm) for an SMSR of 45 decibels (dB can be obtained According to a third embodiment as seen in FIG. the elements identical to the laser source 120 according to the second embodiment described with reference to FIG 10 are not repeated, only the differences are highlighted.In the laser source 120 according to the third embodiment, the selective element The wavelength-reflecting light 150 is a ring resonator 154 provided at one of its output ports with a mirror 156. This mirror is, according to the example of FIG. 11, a Bragg mirror.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le troisième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un quatrième mode de réalisation tel que visible à la figure 12, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le quatrième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un résonateur en anneau 158 placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes 160, 162. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le quatrième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the third embodiment are identical to what has been described for the second embodiment. According to a fourth embodiment as visible in Figure 12, the elements identical to the laser source 120 according to the second embodiment described with reference to Figure 10 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the fourth embodiment, the wavelength selective and light reflecting element 150 is a ring resonator 158 placed between two multimode interference couplers 160, 162. The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the fourth embodiment are identical to what has been described for the second embodiment.
Selon un cinquième mode de réalisation tel que visible à la figure 13, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le cinquième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un réseau de Bragg échantillonné 164. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le cinquième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.According to a fifth embodiment as visible in Figure 13, the elements identical to the laser source 120 according to the second embodiment described with reference to Figure 10 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the fifth embodiment, the wavelength selective and light reflecting element 150 is a sampled Bragg grating 164. The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the fifth mode of embodiment are identical to what has been described for the second embodiment.
Selon un sixième mode de réalisation tel que visible à la figure 14, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le sixième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un coupleur 166 directionnel assisté de réseau (désigné sous la dénomination anglaise de « grating-assisted directional coupler »). Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le sixième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.According to a sixth embodiment as visible in Figure 14, the elements identical to the laser source 120 according to the second embodiment described with reference to Figure 10 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the sixth embodiment, the wavelength-selective, light-reflecting element 150 is a grating-assisted directional coupler 166 (referred to as "grating-assisted directional coupler"). The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the sixth embodiment are identical to what has been described for the second embodiment.
Selon un septième mode de réalisation illustré par la figure 15, la cavité laser 122 de la source laser 120 est une cavité étendue, c'est-à-dire que la cavité laser présente une cavité interne 160 et une cavité externe 161, la cavité interne 160 s'étendant entre une première extrémité.162 et une deuxième extrémité 164 tandis que la cavité externe 161 s'étend entre une troisième extrémité 166 et une quatrième extrémité 168.According to a seventh embodiment illustrated in FIG. 15, the laser cavity 122 of the laser source 120 is an extended cavity, that is to say that the laser cavity has an internal cavity 160 and an external cavity 161, the cavity internal 160 extending between a first end 162 and a second end 164 while the outer cavity 161 extends between a third end 166 and a fourth end 168.
Dans ce cas, la cavité 122 comporte, dans cet ordre, depuis l'amont vers l'aval, un premier miroir de Bragg 170 positionné à la troisième extrémité 166, un premier dispositif optique 10, un deuxième miroir de Bragg 172 positionné à la première extrémité 162, le milieu à gain 132, un troisième miroir de Bragg 174 positionné à la deuxième extrémité 164 et un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 positionné à la quatrième extrémité 168. Le premier dispositif 10 est raccordé à un moyen 140 de déplacement des pics de transmission de sa fonction de transfert. Dans le cas du septième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un deuxième dispositif optique 10 et un miroir 180. Le miroir 180 est un miroir de Bragg.In this case, the cavity 122 comprises, in this order, from upstream to downstream, a first Bragg mirror 170 positioned at the third end 166, a first optical device 10, a second Bragg mirror 172 positioned at the first end 162, the gain medium 132, a third Bragg mirror 174 positioned at the second end 164 and a wavelength selective element reflecting light 176 positioned at the fourth end 168. The first device 10 is connected to means 140 for moving the transmission peaks of its transfer function. In the case of the seventh embodiment, the light-wavelength selective element 176 is a second optical device 10 and a mirror 180. The mirror 180 is a Bragg mirror.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le septième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un huitième mode de réalisation tel que visible à la figure 16, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le huitième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un résonateur en anneau 182 muni à un de ses ports de sorties d'un miroir 184. Ce miroir 184 est, selon l'exemple de la figure 11, un miroir de Bragg. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le huitième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un neuvième mode de réalisation tel que visible à la figure 17, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le neuvième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un résonateur en anneau 184 placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes 186, 188.The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the seventh embodiment are identical to what has been described for the second embodiment. According to an eighth embodiment as visible in FIG. 16, the elements identical to the laser source 120 according to the seventh embodiment described with reference to FIG. 15 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the eighth embodiment, the wavelength selective and light reflecting element 176 is a ring resonator 182 provided at one of its output ports with a mirror 184. This mirror 184 is , according to the example of Figure 11, a Bragg mirror. The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the eighth embodiment are identical to what has been described for the second embodiment. According to a ninth embodiment as visible in FIG. 17, the elements identical to the laser source 120 according to the seventh embodiment described with reference to FIG. 15 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the ninth embodiment, the wavelength selective and light reflecting element 176 is a ring resonator 184 placed between two multimode interference couplers 186, 188.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le neuvième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un dixième mode de réalisation tel que visible à la figure 18, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le dixième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un réseau de Bragg échantillonné 190. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le dixième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un onzième mode de réalisation tel que visible à la figure 19, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the ninth embodiment is identical to that described for the second embodiment. According to a tenth embodiment as visible in Figure 18, the elements identical to the laser source 120 according to the seventh embodiment described with reference to Figure 15 are not repeated. Only the differences are highlighted. In the laser source 120 according to the tenth embodiment, the wavelength-selective and light-reflecting element 176 is a sampled Bragg grating 190. The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the tenth embodiment of FIG. embodiment are identical to what has been described for the second embodiment. According to an eleventh embodiment as visible in FIG. 19, the elements identical to the laser source 120 according to the seventh embodiment described with reference to FIG. 15 are not repeated. Only the differences are highlighted.
Dans la source laser 120 selon le onzième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un coupleur 192 directionnel assisté de réseau (désigné sous la dénomination anglaise de « grating-assisted directional coupler »). Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le onzième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Les différents dispositifs optiques 10 et les sources laser présentés sont bien adaptés pour être obtenus par mise en oeuvre d'une technologie planaire. Par exemple, une technologie planaire sur la base d'un substrat en silicium avec des zones actives dans un matériau semi-conducteur de type « III - V » est envisageable. Un semi- conducteur de type « III - V» est un semi-conducteur composite fabriqué à partir d'un ou plusieurs éléments de la colonne III du tableau périodique des éléments (bore, aluminium, gallium, indium, ...) et d'un ou plusieurs éléments de la colonne V ou pnictogènes (azote, phosphore, arsenic, antimoine ...).15In the laser source 120 according to the eleventh embodiment, the wavelength selective and light reflecting element 176 is a network-assisted directional coupler 192 (referred to as "grating-assisted directional coupler"). The operation and performance obtained for the laser source 120 according to the eleventh embodiment are identical to what has been described for the second embodiment. The various optical devices 10 and laser sources presented are well suited to be obtained by implementing a planar technology. For example, a planar technology based on a silicon substrate with active areas in a "III-V" semiconductor material is possible. A "III-V" type semiconductor is a composite semiconductor manufactured from one or more elements of column III of the periodic table of elements (boron, aluminum, gallium, indium, etc.) and one or more elements of column V or pnictogen (nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony ...).
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| FR (1) | FR3007535A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2013-06-19 FR FR1355793A patent/FR3007535A1/en active Pending
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