FR3071327A1 - Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique - Google Patents
Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique Download PDFInfo
- Publication number
- FR3071327A1 FR3071327A1 FR1700967A FR1700967A FR3071327A1 FR 3071327 A1 FR3071327 A1 FR 3071327A1 FR 1700967 A FR1700967 A FR 1700967A FR 1700967 A FR1700967 A FR 1700967A FR 3071327 A1 FR3071327 A1 FR 3071327A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- adjustment element
- optical cable
- optical
- optoelectronic component
- structured platform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 66
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 64
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 49
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 49
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 13
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 241001050985 Disco Species 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4226—Positioning means for moving the elements into alignment, e.g. alignment screws, deformation of the mount
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4239—Adhesive bonding; Encapsulation with polymer material
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Procédé de positionnement d'un câble optique (3) comprenant au moins une fibre optique, d'alignement de son axe optique par rapport à un composant optoélectronique selon des directions longitudinale, verticale et latérale, et de fixation du câble optique (3), ledit procédé comprenant les étapes de mise en place, sur une plateforme structurée (6), d'un élément dit d'ajustement (5), de positionnement d'une extrémité de couplage (10) du câble optique (3), de rotation de l'élément d'ajustement (5) sur la plateforme structurée (6) jusqu'à obtenir un alignement de l'axe optique du câble optique (3) avec le composant optoélectronique (1), de fixation par collage du câble optique (3) dans l'élément d'ajustement (5) et de l'élément d'ajustement (5) sur la plateforme structurée (6).
Description
PROCEDE ET SYSTEME D’ALIGNEMENT DE L’AXE OPTIQUE D’UN CABLE OPTIQUE AVEC UN COMPOSANT OPTOELECTRONIQUE
L'invention porte sur un procédé d’alignement de l’axe optique d’une fibre optique, ou plus généralement d’un câble optique, avec un composant optoélectronique, ainsi que sur un système apte à mettre en œuvre le procédé.
Le couplage d’une fibre optique avec un composant optoélectronique, qui consiste à positionner et à stabiliser une fibre face à un composant optoélectronique en vue de récupérer un maximum de l’énergie lumineuse, est une opération délicate. Le couplage de la face d’entrée de la fibre face à un composant optoélectronique, illustré par la figure 1, doit être en effet ajusté selon la direction longitudinale x (parallèle à l’axe optique du composant optoélectronique), selon la direction verticale y (dans le plan xy) et/ou selon la direction latérale z (dans le plan xz), toutes deux perpendiculaires à l’axe optique du composant optoélectronique selon un repère cartésien xyz. A titre d’illustration, pour les fibres monomode, dont le couplage avec des composants optoélectroniques est critique, un écart de 0,5 microns par rapport à l’axe optique du composant optoélectronique, selon la direction verticale ou selon la direction latérale, peut entraîner une perte de couplage de 1 dB, d’où la nécessité de stabiliser le couplage une fois ajusté, afin que l’écart par rapport à l’axe optique du composant optoélectronique, selon la direction verticale ou selon la direction latérale, soit nettement inférieur à 0,5 microns.
Actuellement, pour les fibres optiques utilisées dans les télécommunications longue distance, notamment les télécommunications sous-marines, le couplage d’une fibre optique et d’un composant optoélectronique, disposé sur un support, se fait généralement par soudage par laser Nd :YAG (Yttrium Aluminium Garnet, ou grenat d'aluminium-yttrium).
Un tel couplage est réalisé en plusieurs étapes. Dans une première étape, un couplage est réalisé sans contact entre la fibre optique et le composant optoélectronique. Dans une deuxième étape, l’extrémité de la fibre optique et le support sont plaqués l’un contre l’autre, et soudés par un laser Nd :YAG. Le soudage par laser Nd :YAG est certes très fiable, mais requiert l’emploi de machines volumineuses et onéreuses.
La figure 1 illustre un couplage entre une fibre optique 3 et un composant optoélectronique 1. Une lentille 13 d’adaptation de mode peut être disposée entre l’extrémité de la fibre optique 3 et le composant optoélectronique 1, ou bien au bout de la fibre optique 3. La fixation par collage est répandue dans les centres de données (également appelés « data centers »), et plus généralement dans le domaine des communications de données courte distance (également appelé « Datacom »), où les contraintes d’accès et de remplacement de couplages défectueux ne sont pas du même niveau que dans les télécommunications longue distance, notamment sousmarines. La fixation par collage consiste à ajuster dynamiquement la position de la fibre optique 3 par rapport au composant optoélectronique 1, puis à figer l’extrémité de la fibre optique à l’aide d’une colle 2. Toutefois, lors de la phase de polymérisation de la colle 2, des forces de contraction apparaissent dans la colle 2 et génèrent un rétreint, qui se traduit par une réduction de l’épaisseur de colle 2, modifiant ainsi le couplage obtenu lors de l’étape d’ajustement. Etant donné le caractère isotrope de la colle, les rétreints de part et d’autre de la fibre optique 3 s’annulent par symétrie selon la direction latérale. En revanche, selon la direction verticale, l’absence de symétrie empêche toute annulation de rétreint de part et d’autre de la fibre optique 3 selon la direction verticale. Différentes solutions ont été envisagées pour tenir compte de ce rétreint, et l’anticiper. Toutefois, les solutions proposant une anticipation du rétreint restent aléatoires, et ne sont pas suffisamment précises pour des précisions recherchées inférieures à 0.5 microns.
Il est notamment connu du document FR 2 962 231 un procédé de couplage d’une fibre optique avec un composant optoélectronique. Dans le document cité, on dépose l’extrémité d’une fibre optique dans une gorge face à un composant optoélectronique, on dépose une goutte de colle sur la fibre optique à l’extrémité de la gorge pour empêcher tout mouvement libre de la fibre, on ajuste la position de la fibre optique vis-à-vis d’un composant optoélectronique, tenant compte du rétreint, et ce jusqu’à obtenir un couplage maximal. On noie ensuite la gorge de colle, afin de stabiliser le couplage entre la fibre optique et le composant optoélectronique. Le procédé décrit dans le document cité repose donc sur une anticipation du rétreint, puis sur un ajustement fin de la position de la fibre optique avant que la goûte de colle n’ait entièrement durci.
La solution proposée par le document FR 2 962 231 n’est cependant pas satisfaisante. En effet, les caractéristiques de la colle, qui se retrouve en grande quantité dans la gorge pour noyer l’extrémité de la fibre optique, peuvent évoluer dans le temps, et/ou sous l’influence de facteurs extérieurs, cette évolution pouvant affecter la stabilité et la précision du couplage.
L’invention vise donc à fiabiliser par collage le couplage entre une fibre optique et un composant optoélectronique, en évitant l’apparition de tout rétreint dû à la polymérisation de la colle.
Un objet de l’invention est donc un procédé de positionnement d’un câble optique comprenant au moins une fibre optique, d’alignement de son axe optique par rapport à un composant optoélectronique selon des directions longitudinale, verticale et latérale, et de fixation du câble optique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- mise en place, sur une plateforme structurée disposée en regard du composant optoélectronique, d’un élément dit d’ajustement, ayant une partie de guidage longitudinal, et une surface au moins en partie sphérique en contact permanent avec la plateforme structurée de manière à permettre une rotation selon trois axes de l’élément d’ajustement sur la plateforme structurée ;
- positionnement, selon la direction longitudinale, d’une extrémité de couplage du câble optique dans la partie de guidage longitudinal ;
- rotation de l’élément d’ajustement sur la plateforme structurée jusqu’à obtenir un alignement de l’axe optique du câble optique avec le composant optoélectronique ;
- fixation par collage du câble optique dans l’élément d’ajustement, et de l’élément d’ajustement sur la plateforme structurée.
Avantageusement, l’étape de positionnement selon la direction longitudinale est réalisée par coulissement de l’extrémité de couplage du câble optique dans la partie de guidage longitudinal.
Avantageusement, l’alignement de l’axe optique du câble optique avec le composant optoélectronique est obtenu en déplaçant une partie éloignée du câble optique, distante de l’extrémité de couplage du câble optique, selon les directions verticale et latérale, en prenant appui sur la plateforme structurée par effet de levier.
Avantageusement, le déplacement de la partie éloignée du câble optique est effectué à l’aide d’un actionneur piézo-électrique.
Avantageusement, la fixation par collage de l’élément d’ajustement sur la plateforme structurée est effectuée par infiltration.
Avantageusement, l’élément d’ajustement est une bille traversée de part en part par un orifice formant ladite partie de guidage longitudinal.
Selon une variante, l’élément d’ajustement est une bille tronquée comprenant une surface plane, équipée d’une rainure formant ladite partie de guidage longitudinal.
Avantageusement, le procédé comprend une étape préalable de fabrication de la plateforme structurée par gravure d’une plaque formant un piédestal, et par découpe en forme de « V » du piédestal selon la direction latérale et selon la direction longitudinale, l’élément d’ajustement étant mis en place par contact permanent à l’intersection des deux découpes en forme de « V ».
Selon une variante, le procédé comprend une étape préalable de fabrication de la plateforme structurée par creusement d’un évidement dans une plaque, les dimensions de l’évidement étant telles qu’il y ait un contact permanent entre l’élément d’ajustement et les rebords dudit évidement.
Un autre objet de l’invention est un système de positionnement d’un câble optique comprenant au moins une fibre optique, d’alignement de son axe optique par rapport à un composant optoélectronique selon des directions longitudinale, verticale et latérale, et de fixation du câble optique, ledit système comprenant :
- un élément dit d’ajustement, ayant une surface au moins en partie sphérique, comprenant une partie de guidage longitudinal configurée pour guider une extrémité de couplage du câble optique,
- une plateforme structurée configurée pour permettre une rotation selon trois axes par contact permanent de la partie sphérique de l’élément d’ajustement sur la plateforme structurée jusqu’à obtenir un alignement de l’axe optique du câble optique avec le composant optoélectronique, l’élément d’ajustement étant configuré pour être d’abord fixé par collage avec le câble optique puis avec la plateforme structurée.
Avantageusement, le système comprend en outre un actionneur piézo-électrique configuré pour déplacer une partie éloignée du câble optique distante de l’extrémité de couplage.
Avantageusement, l’élément d’ajustement est une bille traversée de part en part par un orifice formant ladite partie de guidage longitudinal.
Selon une variante, l’élément d’ajustement est une bille tronquée comprenant une surface plane équipée d’une rainure formant ladite partie de guidage longitudinal.
Avantageusement, la plateforme structurée est une plaque gravée formant un piédestal, et comprenant une découpe en forme de « V » selon la direction latérale et une découpe en forme de « V » selon la direction longitudinale, de façon à pouvoir mettre en place par contact permanent l’élément d’ajustement à l’intersection des deux découpes en forme de « V ».
Selon une variante, la plateforme structurée est réalisée par creusement d’un évidement dans une plaque, les dimensions de l’évidement étant telles qu’il y ait un contact permanent entre l’élément d’ajustement et les rebords dudit évidement.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d’exemple et qui représentent, respectivement :
la figure 1 illustre un couplage de fibre optique avec un composant optoélectronique, selon l’art antérieur ;
la figure 2 illustre une vue en perspective de la plateforme structurée et de la fibre optique, selon un premier mode de réalisation, où la plateforme structurée est obtenue par découpe en forme de « V » du piédestal ;
la figure 3 illustre, dans le plan xy, l’effet du déplacement de la fibre optique selon la direction longitudinale ;
les figures 4A et 4B illustrent, dans le plan xy, l’effet du déplacement de la fibre optique selon la direction verticale ;
la figure 5 illustre, dans le plan xz, l’effet du déplacement de la fibre optique selon la direction latérale ;
la figure 6 illustre une vue en perspective de la plateforme structurée et de la fibre optique, selon un deuxième mode de réalisation, où la plateforme structurée est obtenue par un évidement;
la figure 7 illustre une vue en perspective de la plateforme structurée et de la fibre optique, où l’élément réalisant une rotule est une demi-sphère.
La figure 2 illustre une vue en perspective du système objet de l’invention. Il comprend une fibre optique 3, dont l’axe optique doit être aligné avec le composant optoélectronique (non représenté), une lentille (non représentée) pouvant être disposée entre la fibre optique 3 et le composant optoélectronique. La fibre optique 3 comprend typiquement un cœur et une gaine, non représentés. Dans le cas d’une fibre monomode, le diamètre du cœur est de l’ordre de 10 microns, et celui de la gaine est de 125 microns. Dans la suite de la demande, il est fait référence uniquement à une fibre optique 3 monomode, qui impose une précision d’alignement supérieure à une fibre multimode, sans que cela ne limite l’invention au couplage d’une fibre monomode avec un composant optoélectronique. Le composant optoélectronique, non représenté sur la figure 2, peut être, de façon non exclusive, un élément parmi les éléments suivants : une diode électroluminescente (DEL), une cellule photoélectrique, une diode laser ou encore un opto-coupleur. Le système objet de l’invention repose sur deux éléments : un élément d’ajustement 5, et une plateforme structurée 6, 7. Une fois l’alignement effectué entre la fibre optique 3 et le composant optoélectronique 1, la fixation par collage entre d’une part l’élément d’ajustement 5 et la fibre optique 3, et la fixation par collage entre l’élément d’ajustement 5 et la plateforme structurée 6, 7, ne génèrent avantageusement aucun rétreint.
Selon un mode de réalisation, l’élément d’ajustement 5 peut être une bille, fabriquée par exemple par moulage. La bille peut être réalisée par exemple en verre, en métal, en céramique ou en matière plastique. L’élément d’ajustement 5 comprend un orifice qui le traverse de part en part, formant une partie de guidage longitudinal 8. La partie de guidage longitudinal 8 peut ainsi être formée par une ferrule, également appelée virole, de forme tubulaire. Les ferrules sont couramment utilisées dans les connecteurs de fibre optique. L’orifice doit avoir un diamètre sensiblement égal au diamètre de la fibre optique 3, typiquement égale à 125 microns pour une fibre monomode, de façon à ce qu’il y ait juste assez de place pour ajouter de la colle afin de fixer la fibre optique 3 avec l’élément d’ajustement 5. La partie de coulissement 8 peut traverser l’élément d’ajustement 5 de façon centrée, ou en alternative traverser l’élément d’ajustement 5 de façon décentrée, sans que cela ne gêne la rotation de l’élément d’ajustement 5. La plateforme structurée 6, 7 est obtenue par gravure, par exemple à la potasse, d’une plaque, par exemple de type « wafer » (plaquette en matériau semiconducteur, par exemple en silicium). La plaquette présente une couche protectrice qui peut être par exemple de forme rectangulaire, disposée préférentiellement sur au moins un rebord de la plaquette ; ainsi, on obtient après gravure un piédestal, pouvant prendre par exemple la forme d’un relief parallélépipédique. Son seul rôle est de surélever la fibre de façon à ne pas limiter son déplacement vertical. Le piédestal ainsi obtenu est ensuite découpé à l’aide d’une scie apte à découper avec précision une plaquette, par exemple une scie circulaire Disco (marque déposée). Partant du piédestal obtenu par gravure, une première découpe est effectuée dans la direction longitudinale. La première découpe est inclinée d’un angle donné par rapport à la normale au plan xz de la plateforme structurée 6, 7, et est réalisée sur toute la hauteur du piédestal. En alternative, la découpe n’est réalisée que sur une partie de la hauteur du piédestal. Une deuxième découpe, également inclinée d’un angle donné par rapport à la normale au plan xz de la plateforme structurée 6, 7, symétriquement par rapport à un plan traversant la normale est ensuite réalisée, formant ainsi, une première rainure en forme de « V ». De façon similaire, une troisième découpe et une quatrième découpe sont réalisées. La troisième découpe et la quatrième découpe sont effectuées selon la direction latérale, et sont inclinées d’un angle donné par rapport à la normale au plan xz de la plateforme structurée 6, 7, formant ainsi une deuxième rainure en forme de « V ». Les différents angles de découpe, ainsi que la hauteur du piédestal, sont sélectionnés en fonction du diamètre de la partie sphérique de l’élément d’ajustement 5 de telle sorte que la partie sphérique de l’élément d’ajustement 5 puisse être mise en rotation autour de l’axe y (dans une direction dite latérale) ou autour de l’axe z (dans une direction dite verticale), sans que l’élément d’ajustement 5 ne sorte de l’emplacement formé par chacune des deux découpes en forme de « V » lors de la mise en rotation de l’élément d’ajustement 5. A titre d’exemple, l’élément d’ajustement 5 peut avoir un diamètre de 500 microns, la hauteur du piédestal peut être égale à 250 microns, et chacun des angles de découpe peut être égal à 45°. Selon ce mode de réalisation, la plateforme structurée 6, 7 peut être facilement fabriquée à partir d’un wafer en silicium, avec les techniques de découpe connues de l’homme du métier. Un autre mode de réalisation, non limitatif, de la plateforme structurée peut reposer sur l’utilisation de procédés de lithographie associés à des techniques de gravures chimiques et/ou sèches.
La figure 3 illustre une première étape du procédé selon l’invention, à savoir le positionnement longitudinal de la fibre optique 3. La fibre optique 3 est insérée par coulissement dans la partie de guidage longitudinal 8 de l’élément d’ajustement 5, de sorte qu’une extrémité dite de couplage 10 de la fibre optique 3, destinée à être alignée avec l’axe optique du composant optoélectronique 1, dépasse de l’élément d’ajustement 5. L’ensemble formé par l’élément d’ajustement 5 et par la fibre optique 3 est ensuite déposé sur une plateforme structurée 6, 7. Une mesure du couplage entre la fibre optique 3 et le composant optoélectronique 1 permet de déterminer le coulissement optimal selon la direction longitudinale. L’extrémité de couplage 10 de la fibre optique peut dépasser de la partie de guidage longitudinal 8 de l'élément d’ajustement 5, mais la longueur de dépassement doit être suffisamment faible pour qu’il n’y ait pas de mouvement de l’extrémité de couplage 10 de la fibre optique 3 dans les directions latérales et verticales après les étapes de collage. La longueur de l’extrémité de couplage 10 de la fibre optique 3 dépassant de la partie de guidage longitudinal 8 peut être par exemple de l’ordre de la centaine de microns, typiquement 250 microns. Cette longueur est bien entendu adaptée pour coupler au maximum avec le composant électronique. Toutefois, l’étape de positionnement longitudinal est moins critique que les étapes d’alignement latéral et vertical, décrites ultérieurement. En effet, les tolérances de couplage selon l’axe longitudinal se situent autour de 10 pm à -1 dB. Dans le cadre d’un couplage mettant en jeu une lentille discrète 13 entre le composant optoélectronique 1 et la fibre optique 3, les tolérances de couplage selon l’axe vertical et l’axe latéral se situent autour de 2,5 pm à -1 dB. Les tolérances de couplage selon l’axe vertical et l’axe latéral sont même ramenées à 0,5 pm à -1 dB dans le cadre d’un couplage direct avec une fibre optique 3 dont l’extrémité face au composant a été structurée pour adapter sa taille au mode. Une fois que le positionnement longitudinal correspondant à un couplage avec le moins de pertes a été identifié, un point de colle est déposé sur l’élément d’ajustement 5, au niveau des orifices. Ainsi, aucun rétreint ne peut apparaître lors de cette étape de collage.
Les figures 4A, 4B et 5 illustrent une deuxième étape du procédé selon l’invention, à savoir l’alignement vertical (figures 4A et 4B) et latéral (figure 5) de la fibre optique 3. L’alignement vertical et l’alignement latéral de la fibre optique 3 vis-à-vis du composant optoélectronique est effectué en déplaçant une partie dite éloignée 9 de la fibre optique 3, à savoir une partie de la fibre optique 3 distante de l’extrémité de couplage 10 de quelques millimètres, et destinée à être manipulée, par un technicien ou bien de façon automatisée en vue d’aligner la fibre optique selon les directions longitudinale, vertical et latérale. La partie éloignée 9 est avantageusement manipulée à une distance vis-à-vis de l’élément d’ajustement 5 ddist (par exemple de l’ordre de la dizaine de millimètres) bien supérieure à la longueur de l’extrémité de couplage 10 du câble optique 3 dépassant de la partie de guidage longitudinal 8 de l’élément d’ajustement 5 (dprOx, par exemple de l’ordre de la centaine de microns, typiquement 250 microns). Ainsi, le déplacement de la partie éloignée 9 a un effet démultiplicateur sur le déplacement de l’extrémité de couplage 10, ce qui permet de gagner en précision sur l’alignement latéral et vertical du fait des rapports de bras de levier constitués de l’extrémité de couplage 10 et de la partie éloignée 9. L’alignement vertical et latéral peut être effectué par un actionneur, par exemple un actionneur piézo-électrique 12. L’actionneur piézo-électrique 12 est capable de générer des mouvements avec une précision élevée, par exemple capable de déplacer la partie éloignée 9 sur une distance de vingt microns dans le plan xz pour l’alignement latéral, et dans le plan xy pour l’alignement vertical, à raison de deux cents pas au total. La résolution de l’actionneur piézo-électrique 12, de dix pas par micron du côté de la partie éloignée 9, est donc égale à quarante pas par microns du côté de l’extrémité de couplage 10 du fait du rapport des bras de levier, ce qui accroît nettement la précision de l’alignement. Une fois qu’un couplage maximal est obtenu, l’alignement vertical et l’alignement latéral sont figés, en déposant de la colle au niveau des points de contacts entre l’élément d’ajustement 5 et la plateforme structurée 6, 7. Le collage entre l’élément d’ajustement 5 et la plateforme structurée 6, 7 est avantageusement réalisé par infiltration, en amenant les pièces à coller en contact puis en déposant une goutte de colle qui va migrer à l’interface des deux pièces par capillarité. La colle peut éventuellement migrer sous l’élément d’ajustement 5 du fait de la rugosité de l’élément d’ajustement 5 et de la plateforme structurée 6, 7. En préservant un contact permanent entre ces pièces, tout rétreint est évité.
La figure 6 représente une variante de réalisation de la plateforme structurée 6, 7. Elle est creusée par évidement du piédestal. L’élément d’ajustement 5 est ainsi en contact avec l’arête d’un cylindre au lieu d’être en appui sur quatre points comme pour la plateforme comportant deux découpes en forme de « V ». Le piédestal peut être fabriqué à partir d’un wafer, ou bien d’un substrat mécanique quelconque, et l’évidement peut être réalisé en perçant le piédestal avec un diamètre inférieur au diamètre de la surface sphérique de l’élément d’ajustement 5. L’évidement peut être de forme circulaire, pyramidale, ou toute autre forme permettant une rotation de l’élément d’ajustement 5 selon les directions latérale et verticale.
La figure 7 illustre une variante de réalisation de l’élément d’ajustement 5, dans laquelle l’élément d’ajustement 5 est formé d’une bille tronquée comprenant une surface plane 11, équipée d’une rainure formant ladite partie de guidage longitudinal 8. La présence de la surface plane 11 permet de manipuler facilement l’élément d’ajustement 5, en plus de la possibilité de manipulation de l’extrémité de couplage 10 et de la partie éloignée 9 de la fibre optique 3. Selon cette variante, le positionnement, selon la direction longitudinale, de l’extrémité de couplage 10 dans la partie de guidage longitudinal 8 n’est pas nécessairement effectué par coulissement ; il pourrait tout aussi bien être effectué en déposant l’extrémité de couplage 10 dans la partie de guidage longitudinal 8. Sur la figure 7, la bille tronquée est disposée sur un évidement, il est tout aussi envisageable de déposer la bille tronquée sur l’intersection de deux découpes en forme de « V ».
Le procédé de positionnement, d’alignement et de fixation a été décrit avec une fixation par collage en deux étapes, à savoir une première étape de collage de la fibre optique avec l’élément d’ajustement 5 après que le positionnement longitudinal ait été effectué, puis une deuxième étape de collage de l’élément d’ajustement 5 avec la plateforme structurée 6, 7 après que l’alignement vertical et latéral ait été effectué. En effet, dans le cadre d’une mise en production du procédé objet de l’invention, pour laquelle les caractéristiques du composant optoélectronique 1 seraient figées, et en prenant en compte la plus forte tolérance de positionnement de la fibre optique 3 selon l’axe longitudinal, il peut être avantageux d’immobiliser au préalable l’élément d’ajustement 5 avec la fibre optique 3. Toutefois, il pourrait tout à fait être envisagé de réaliser un collage global, à savoir une étape de positionnement longitudinal et d’alignement vertical et latéral, puis une étape de collage de la fibre optique avec l’élément d’ajustement 5 et de l’élément d’ajustement 5 avec la plateforme structurée 6, 7.
L’invention a été décrite en référence à une fibre optique. Elle pourrait également s’appliquer au couplage d’un câble optique, comprenant au moins une fibre optique, et plus spécifiquement un câble optique comprenant une pluralité de fibres optiques formant un faisceau de fibres optiques. Le câble optique est alors guidé dans l’élément d’ajustement, et chacune des fibres optiques du câble doit être couplée à un élément optoélectronique situé face à l’entrée de chaque fibre. L’ensemble des éléments optoélectroniques forme alors un composant optoélectronique.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé de positionnement d’un câble optique (3) comprenant au moins une fibre optique, d’alignement de son axe optique par rapport à un composant optoélectronique (1) selon des directions longitudinale, verticale et latérale, et de fixation du câble optique (3), caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :- mise en place, sur une plateforme structurée (6, 7) disposée en regard du composant optoélectronique (1), d’un élément dit d’ajustement (5), ayant une partie de guidage longitudinal (8), et une surface au moins en partie sphérique en contact permanent avec la plateforme structurée (6, 7) de manière à permettre une rotation selon trois axes de l’élément d’ajustement (5) sur la plateforme structurée (6, 7) ;- positionnement, selon la direction longitudinale, d’une extrémité de couplage (10) du câble optique (3) dans la partie de guidage longitudinal (8) ;- rotation de l’élément d’ajustement (5) sur la plateforme structurée (6, 7) jusqu’à obtenir un alignement de l’axe optique du câble optique (3) avec le composant optoélectronique (1) ;- fixation par collage du câble optique (3) dans l’élément d’ajustement (5), et de l’élément d’ajustement (5) sur la plateforme structurée (6, 7).
- 2. Procédé selon la revendication 1, l’étape de positionnement selon la direction longitudinale étant réalisée par coulissement de l’extrémité de couplage (10) du câble optique (3) dans la partie de guidage longitudinal (8).
- 3. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’alignement de l’axe optique du câble optique (3) avec le composant optoélectronique (1) est obtenu en déplaçant une partie éloignée (9) du câble optique (3), distante de l’extrémité de couplage (10) du câble optique (3), selon les directions verticale et latérale, en prenant appui sur la plateforme structurée (6, 7) par effet de levier.
- 4. Procédé selon la revendication 3, le déplacement de la partie éloignée (9) du câble optique (3) étant effectué à l’aide d’un actionneur piézo-électrique (12).
- 5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, la fixation par collage de l’élément d’ajustement (5) sur la plateforme structurée (6, 7) étant effectuée par infiltration.
- 6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, l’élément d’ajustement (5) étant une bille traversée de part en part par un orifice formant ladite partie de guidage longitudinal (8).
- 7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, l’élément d’ajustement (5) étant une bille tronquée comprenant une surface plane (11), équipée d’une rainure formant ladite partie de guidage longitudinal (8).
- 8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape préalable de fabrication de la plateforme structurée (6,7) par gravure d’une plaque formant un piédestal, et par découpe en forme de « V » du piédestal selon la direction latérale et selon la direction longitudinale, l’élément d’ajustement (5) étant mis en place par contact permanent à l’intersection des deux découpes en forme de « V » (6).
- 9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant une étape préalable de fabrication de la plateforme structurée (6, 7) par creusement d’un évidement (7) dans une plaque, les dimensions de l’évidement (7) étant telles qu’il y ait un contact permanent entre l’élément d’ajustement (5) et les rebords dudit évidement (7).
- 10. Système de positionnement d’un câble optique (3) comprenant au moins une fibre optique, d’alignement de son axe optique par rapport à un composant optoélectronique (1) selon des directions longitudinale, verticale et latérale, et de fixation du câble optique (3), caractérisé en ce qu’il comprend :- un élément dit d’ajustement (5), ayant une surface au moins en partie sphérique, comprenant une partie de guidage longitudinal (8) configurée pour guider une extrémité de couplage (10) du câble optique (3),- une plateforme structurée (6, 7) configurée pour permettre une rotation selon trois axes par contact permanent de la partie sphérique de l’élément d’ajustement (5) sur la plateforme structurée (6, 7) jusqu’à obtenir un alignement de l’axe optique du câble optique (3) avec le composant optoélectronique (1), l’élément d’ajustement (5) étant configuré pour être d’abord fixé par collage avec le câble optique (3) puis avec la plateforme structurée (6, 7).
- 11. Système selon la revendication précédente, comprenant en outre un actionneur piézo-électrique (12) configuré pour déplacer une partie éloignée (9) du câble optique (3) distante de l’extrémité de couplage (10).
- 12. Système selon l’une des revendications 10 ou 11, l’élément d’ajustement (5) étant une bille traversée de part en part par un orifice formant ladite partie de guidage longitudinal (8).
- 13. Système selon l’une des revendications 10 ou 11, l’élément d’ajustement (5) étant une bille tronquée comprenant une surface plane (11) équipée d’une rainure formant ladite partie de guidage longitudinal (8).
- 14. Système selon l’une des revendications 10 à 13, la5 plateforme structurée (6, 7) étant une plaque gravée formant un piédestal, et comprenant une découpe en forme de « V » selon la direction latérale et une découpe en forme de « V » selon la direction longitudinale, de façon à pouvoir mettre en place par contact permanent l’élément d’ajustement (5) à l’intersection des deux découpes en forme de « V » (6).
- 15. Système selon l’une des revendications 10 à 13, la plateforme structurée (6, 7) étant réalisée par creusement d’un évidement (7) dans une plaque, les dimensions de l’évidement (7) étant telles qu’il y ait un contact permanent entre l’élément d’ajustement (5) et les rebords dudit15 évidement (7).
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1700967A FR3071327B1 (fr) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique |
| PCT/EP2018/075522 WO2019057844A1 (fr) | 2017-09-21 | 2018-09-20 | Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1700967 | 2017-09-21 | ||
| FR1700967A FR3071327B1 (fr) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3071327A1 true FR3071327A1 (fr) | 2019-03-22 |
| FR3071327B1 FR3071327B1 (fr) | 2019-08-30 |
Family
ID=61258277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1700967A Active FR3071327B1 (fr) | 2017-09-21 | 2017-09-21 | Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3071327B1 (fr) |
| WO (1) | WO2019057844A1 (fr) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1508138A (en) * | 1974-10-29 | 1978-04-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical fibre terminations |
| US20030095755A1 (en) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | Vladimir Vaganov | Feature and method to align and assemble photonic components |
| US20040212802A1 (en) * | 2001-02-20 | 2004-10-28 | Case Steven K. | Optical device with alignment compensation |
| US20050276542A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Arrangement of a micro-optical component on a substrate, a method for adjustment of the arrangement, and an optical system with the arrangement |
| US20160231519A1 (en) * | 2013-01-02 | 2016-08-11 | Micron Technology, Inc. | Apparatus providing simplified alignment of optical fiber in photonic integrated circuits |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2962231B1 (fr) | 2010-07-02 | 2014-10-31 | Alcatel Lucent | Procede d'alignement et de fixation d'une fibre optique couplee a un composant optoelectronique |
-
2017
- 2017-09-21 FR FR1700967A patent/FR3071327B1/fr active Active
-
2018
- 2018-09-20 WO PCT/EP2018/075522 patent/WO2019057844A1/fr active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1508138A (en) * | 1974-10-29 | 1978-04-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical fibre terminations |
| US20040212802A1 (en) * | 2001-02-20 | 2004-10-28 | Case Steven K. | Optical device with alignment compensation |
| US20030095755A1 (en) * | 2001-11-16 | 2003-05-22 | Vladimir Vaganov | Feature and method to align and assemble photonic components |
| US20050276542A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-15 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Arrangement of a micro-optical component on a substrate, a method for adjustment of the arrangement, and an optical system with the arrangement |
| US20160231519A1 (en) * | 2013-01-02 | 2016-08-11 | Micron Technology, Inc. | Apparatus providing simplified alignment of optical fiber in photonic integrated circuits |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019057844A1 (fr) | 2019-03-28 |
| FR3071327B1 (fr) | 2019-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FR3066615B1 (fr) | Puce photonique a structure de collimation integree | |
| EP0670507B1 (fr) | Procédé de réalisation d'un ensemble de connexion optique multivoies, notamment pour fibres optiques | |
| EP3715925B1 (fr) | Puce de circuit intégré photonique | |
| FR3077652A1 (fr) | Puce photonique a structure de collimation integree | |
| EP0637764A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une structure de couplage optique intégrante un guide optique clivé à un support de fibre optique | |
| EP3102973B1 (fr) | Procédé de fabrication de structures de couplage optique vertical | |
| FR2752623A1 (fr) | Procede de fabrication d'un dispositif de couplage optique collectif et dispositif obtenu par un tel procede | |
| EP2267500A2 (fr) | Structure et procédé d'alignement d'une fibre optique et d'un guide d'ondes submicronique | |
| EP2216663B1 (fr) | Structure et procédé d'alignement d'une fibre optique et d'un guide d'ondes submicronique | |
| FR3054894A1 (fr) | Dispositif integre photonique a compacite amelioree | |
| EP0121460B1 (fr) | Pièce de réception à fibre optique pour dispositif de couplage et procédé de réalisation d'un tel dispositif | |
| FR3071327B1 (fr) | Procede et systeme d'alignement de l'axe optique d'un cable optique avec un composant optoelectronique | |
| EP3660563A1 (fr) | Test de circuit photonique intégré | |
| CH685174A5 (fr) | Procédé pour coupler une fibre optique à un composant optoélectronique et dispositifs de raccordement obtenus. | |
| FR2777662A1 (fr) | Procede d'assemblage d'un module optique | |
| EP1160602A1 (fr) | Procédé d'alignement d'un laser à pastille inversée, monté dans une position inclinée sur une embase utilisant des plots d'alignement | |
| EP0197841A1 (fr) | Duplexeur optique à raccordement optique semi-permanent intégré | |
| WO2022229559A1 (fr) | Procédé de couplage de haute précision d'une fibre optique avec un dispositif photonique et microstructure de mise en oeuvre | |
| CH639497A5 (fr) | Procede de realisation d'un coupleur directionnel de fibres optiques et jonction-etoile obtenue par ce procede. | |
| FR3143780A1 (fr) | Dispositif de couplage optique à structure de diffraction holographique | |
| FR2876191A1 (fr) | Procede et dispositif de couplage de composants optiques | |
| FR2941058A1 (fr) | Dispositif de transmission optique a fibre optique couplee par ondes evanescentes a un guide d'onde planaire | |
| FR2830628A1 (fr) | Support de positionnement et de maintien de fibres optiques et procede de realisation d'un tel support | |
| WO2007028911A1 (fr) | Couplage optique | |
| FR2661514A1 (fr) | Dispositif d'aboutage de fibres optiques sur un substrat d'optique integree. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20190322 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |