FR3080924A1 - Dispositif electro-optique integre - Google Patents

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Patrick Le Maitre
Nicolas MICHIT
Jean-Francois Carpentier
Benoit Charbonnier
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STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
STMicroelectronics Crolles 2 SAS
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Abstract

L'invention concerne un dispositif (100) comportant un guide d'onde annulaire (103) ; une diode (107) ; et un premier circuit (111) configuré pour fournir un signal (MES) représentatif d'un courant de fuite dans ladite diode polarisée en inverse.

Description

DISPOSITIF ELECTRO-OPTIQUE INTEGRE
Domaine
La présente demande concerne de manière générale les circuits photoniques intégrés comprenant des dispositifs électrooptiques, et plus particulièrement des dispositifs électrooptiques munis d'au moins un guide d'onde annulaire résonnant. Exposé de l'art antérieur
Dans un circuit photonique intégré, des dispositifs électro-optiques comprenant des guides d'onde annulaires résonnants, aussi appelés anneaux résonnants, sont couramment utilisés pour transmettre des données via un signal lumineux. De tels dispositifs à anneaux résonnants sont par exemple des commutateurs électro-optiques ou des modulateurs électrooptiques .
Résumé
Il serait souhaitable de disposer d'un dispositif à anneau résonnant qui permette de mesurer la longueur d'onde de résonnance de l'anneau.
Il serait également souhaitable de disposer d'un tel dispositif qui permette de déterminer un écart entre la longueur d'onde de résonnance mesurée et une valeur visée.
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB
Il serait également souhaitable de disposer d'un tel dispositif qui permette de corriger la longueur d'onde de résonnance de l'anneau à partir de cet écart.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif comportant : un guide d'onde annulaire ; une diode ; et un premier circuit configuré pour fournir un signal représentatif d'un courant de fuite dans ladite diode polarisée en inverse.
Selon un mode de réalisation, la jonction de la diode
et le guide d'onde sont concentriques.
Selon un mode de réalisation, la diode est une diode de
type PN.
Selon un mode de réalisation, la diode est une diode de
type PiN dont la jonction correspond à la région intrinsèque de
la diode.
Selon un mode de réalisation, la jonction de la diode
est disposée dans le guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte,
en outre, un deuxième circuit configuré pour déterminer la longueur d'onde de résonnance du guide d'onde à partir du signal représentatif du courant de fuite.
Selon un mode de réalisation, le deuxième circuit est configuré pour repérer une longueur d'onde pour laquelle le courant de fuite est maximal.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un élément chauffant configuré pour modifier la température du guide d'onde.
Selon un mode de réalisation, l'élément chauffant est commandé en fonction du signal représentatif du courant de fuite.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins un autre guide d'onde couplé optiquement au guide d'onde annulaire.
Un autre mode de réalisation prévoit un procédé de correction de la longueur d'onde de résonnance d'un dispositif tel que défini ci-dessus.
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Selon un mode de réalisation, le procédé comprend les étapes consistant à : polariser la diode en inverse ; mesurer, pour plusieurs longueurs d'onde d'un signal optique se propageant dans le guide d'onde annulaire, le courant de fuite dans la diode polarisée en inverse.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l'étape consistant à déterminer une première valeur de la longueur d'onde de résonnance en repérant le maximum de courant de fuite.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à déterminer, pour la polarisation en inverse de la diode, un écart entre la première valeur de la longueur d'onde de résonnance et une deuxième valeur visée de la longueur d'onde de résonnance.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à chauffer le guide d'onde annulaire à une température déterminée par ledit écart.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 est une vue de dessus illustrant de manière très schématique un exemple d'un mode de réalisation de dispositif électro-optique intégré à anneau résonnant ;
la figure 2 illustre, en fonction de la longueur d'onde, l'évolution du coefficient de transmission T de la puissance optique entre une entrée et une sortie du dispositif de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue de dessus illustrant de manière plus détaillée un mode de réalisation du dispositif de la figure 1 ;
la figure 4 est une vue de dessus illustrant de manière très schématique un mode de réalisation d'un autre dispositif électro-optique intégré à anneau résonnant ; et
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB les figures 5A et 5B sont des vues en coupe illustrant chacune de manière plus détaillée des modes de réalisation de l'anneau résonnant des dispositifs des figures 1, 3 et 4. Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, les divers dispositifs électro-optiques intégrés usuels dans lesquels un anneau résonnant est mis en oeuvre n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec ces dispositifs usuels. De plus, la réalisation d'un anneau résonnant n'a pas été détaillée, l'homme du métier étant en mesure de déterminer les dimensions et les matériaux d'un anneau résonnant en fonction d'une longueur d'onde de résonnance visée.
Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes avant, arrière, haut, bas, gauche, droite, etc., ou relative, tels que les termes dessus, dessous, supérieur, inférieur, etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes horizontal, vertical, etc., il est fait référence à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions approximativement, sensiblement, environ et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés électriquement entre eux, cela signifie que ces éléments sont directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés électriquement entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB
La figure 1 est une vue de dessus représentant de manière très schématique un mode de réalisation d'un modulateur électrooptique intégré 100 à anneau résonnant.
Le modulateur 100 comprend un guide d'onde annulaire 103 et un guide d'onde 105, par exemple rectiligne. Le guide d'onde 103 forme l'anneau résonnant du modulateur. Le guide d'onde 105 relie une entrée IN à une sortie OUT du modulateur 100. Une portion du guide d'onde 105 est suffisamment proche, par exemple au contact, d'une portion du guide d'onde 103 de sorte qu'il puisse s'établir un couplage optique entre ces portions.
Le modulateur 100 comprend en outre une diode 107. La diode 107 peut être de type PN. La diode 107 peut également être de type PiN et comprendre une région semiconductrice non dopée ou intrinsèque intercalée entre deux régions dopées de types opposés, la jonction de la diode correspondant alors à la région semiconductrice intrinsèque. La jonction de la diode 107 s'étend au moins en partie dans le guide d'onde 103. De préférence, la jonction de la diode 107 et le guide d'onde annulaire 103 sont concentriques, c'est-à-dire que la jonction de la diode 107 s'étend longitudinalement de manière parallèle aux surfaces cylindriques interne et externe du guide d'onde annulaire 103. Un circuit 109 de polarisation de la diode 107 est configuré pour appliquer une tension de polarisation à la diode 107. Deux bornes de sorties du circuit 109 sont par exemple couplées électriquement, de préférence connectées électriquement, aux bornes de la diode 107.
Le modulateur 100 comprend un élément chauffant 115 configuré pour chauffer tout ou partie du guide d'onde 103 à une température déterminée par la valeur d'un signal de commande. A titre d'exemple, l'élément chauffant 115 est une résistance, par exemple une bande métallique, par exemple disposée au-dessus et en vis-à-vis d'une portion du guide d'onde 103.
Un circuit de commande 113 dont deux bornes de sortie sont par exemple respectivement couplées électriquement, de préférence connectées électriquement, aux deux bornes de l'élément
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB chauffant 115, est configuré pour fournir le signal de commande de l'élément chauffant.
Le modulateur 100 comprend en outre un circuit de mesure 111 configuré pour fournir un signal MES représentatif d'un courant de fuite dans la diode 107 lorsque celle-ci est polarisée en inverse. Deux bornes d'entrée du circuit 111 sont par exemple respectivement couplées électriquement, de préférence connectées électriquement, aux bornes de la diode 107. Le signal MES est disponible au niveau d'une borne de sortie du circuit 111, cette borne de sortie étant par exemple couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à une borne d'entrée du circuit de commande 113 qui reçoit le signal MES.
La figure 2 illustre l'évolution du coefficient de transmission T (en ordonnée), entre l'entrée IN et la sortie OUT du modulateur 100, de la puissance optique d'un signal lumineux fourni à l'entrée IN, en fonction de la longueur d'onde λ (en abscisse) de ce signal.
Des courbes théoriques 201 et 203 illustrent le fonctionnement attendu du modulateur 100.
En l'absence de polarisation de la diode 107 (courbe 201), l'anneau résonnant 103 a une longueur d'onde de résonnance de valeur visée λΐ. Pour la longueur d'onde de valeur λΐ, le couplage optique entre les guides d'onde 103 et 105 est important et le signal fourni à l'entrée IN passe essentiellement dans le guide d'onde annulaire 103 où il y reste confiné. Il en résulte que, à cette longueur d'onde de valeur λΐ, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT du modulateur 100 est relativement faible, comme le montre le coefficient Tl.
Lorsque la diode 107 est polarisée (courbe 203), en inverse si elle est de type PN et en direct si elle est de type PiN, la longueur d'onde de résonnance du guide d'onde 103 a une valeur visée λ2 dépendant de la valeur de la tension de polarisation. A la longueur d'onde de valeur λΐ, le couplage optique entre les guides d'onde 103 et 105 est plus faible qu'en l'absence de polarisation de la diode 107, et le signal fourni à
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB l'entrée IN est essentiellement propagé jusqu'à la sortie OUT du modulateur 100. Il en résulte que, à cette longueur d'onde de valeur λΐ, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT du modulateur 100 est plus importante qu'en l'absence de polarisation de la diode 107, comme le montre le coefficient T2 supérieur au coefficient Tl.
Ainsi, en modifiant la polarisation de la diode 107 du modulateur 100, on module, à la longueur d'onde de valeur λΐ, la puissance du signal optique disponible au niveau de la sortie OUT du modulateur 100.
Des courbes 205 et 207 illustrent le fonctionnement réel du dispositif 100.
En l'absence de polarisation de la diode 107 (courbe 205), la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 a une valeur λΐ ' égale à λΐ + Δλ. Lorsque la diode 107 est polarisée de la même manière que pour la courbe 203 (courbe 207) , la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 a une valeur À2' égale à λ2 + Δλ.
On constate que, quelle que soit la polarisation de la diode 107, la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 est décalée d'une quantité Δλ par rapport à une valeur visée. Ce décalage Δλ est par exemple dû aux variations de fabrication et/ou aux variations de température dans le guide d'onde annulaire 103. Il résulte du décalage Δλ que le modulateur 100 n'a pas le fonctionnement attendu.
Dans le mode de réalisation de la figure 1, le circuit de commande 113 est configuré pour déterminer la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 à partir du signal MES. Plus particulièrement, le circuit 113 est configuré pour repérer la valeur maximale du courant de fuite dans la diode 107 à partir du signal MES et en déduire la valeur de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103, c'est-à-dire la valeur de la longueur d'onde correspondant au maximum de courant de fuite repéré. En effet, les inventeurs ont constaté que le courant de fuite dans
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB la diode polarisée 107 en inverse est maximum lorsqu'un signal à la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 s'y propage.
Ainsi, lors d'une phase de mesure de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103, la diode 107 est polarisée en inverse avec une tension de polarisation de valeur donnée. Pour cela, le circuit de polarisation 109 fournit à l'anode de la diode 107 un potentiel inférieur à celui de la cathode de la diode. Un signal optique dont on fait varier la longueur d'onde est fourni à l'entrée IN du modulateur 100. Le signal MES prend plusieurs valeurs dont chacune est représentative du courant de fuite dans la diode 107 pour une longueur d'onde du signal fourni à l'entrée IN. Le circuit 113 repère, à partir du signal MES, le maximum de courant de fuite dans la diode 107, et détermine alors la valeur de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103.
Lorsqu'une phase de correction est mise en oeuvre, le circuit 113 est également configuré pour déterminer l'écart Δλ entre la valeur de la longueur d'onde de résonnance mesurée et une valeur visée correspondante. Le circuit de commande 113 est en outre configuré pour déterminer, à partir de l'écart Δλ, ou, autrement dit, à partir de la longueur d'onde de résonnance mesurée, la valeur du signal de commande de l'élément chauffant 115. En effet, une modification de la température dans le guide d'onde 103 entraîne une modification correspondante de ses propriétés optiques, donc de sa longueur d'onde de résonnance. Ainsi, la valeur du signal de commande est déterminée de telle sorte que, après modification de la température du guide d'onde 103 par l'élément chauffant 115, la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 ait la valeur visée. Dans la figure 2, cela revient à ramener les courbes 205 et 207 respectivement sur les courbes 201 et 203.
On tire ici profit du fait que la mesure de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau est effectuée en utilisant une diode déjà présente.
On aurait pu penser ajouter un guide d'onde couplé optiquement à l'anneau résonnant de manière à dévier une partie
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB du signal lumineux s'y propageant pour l'observer avec une photodiode et ainsi déterminer la valeur de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau. Toutefois, dans un dispositif intégré à anneau résonnant, et en particulier quand le dispositif comprend plusieurs anneaux résonnants, la prévision d'un guide d'onde et d'une photodiode pour chaque anneau résonnant entraîne une augmentation de la surface et de la complexité du dispositif. En outre, une telle solution entraîne une diminution de la puissance optique des signaux de sortie du dispositif du fait qu'une partie de la puissance optique est déviée hors de chaque anneau résonnant, uniquement à des fins d'observation.
La figure 3 est une vue de dessus schématique illustrant plus en détail un mode de réalisation du modulateur 100.
La tension de polarisation de la diode 107 est ici disponible entre une borne de sortie du circuit 109 et un noeud d'application d'un potentiel de référence, typiquement la masse. Une borne de la diode 107, par exemple son anode, est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne de sortie du circuit 109. L'autre borne de la diode 107, ici sa cathode, est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, au noeud d'application du potentiel de référence. Ainsi, lorsque la diode est polarisée en inverse, le circuit 109 fournit à l'anode de la diode 107 un potentiel tel que la tension entre l'anode et la cathode de la diode 107 est inférieure à la tension de seuil de la diode, de préférence négative.
Dans cet exemple, le circuit 111 comprend un amplificateur opérationnel 1110 monté en amplificateur transimpédance. Une première borne d'entrée de l'amplificateur 1110, par exemple l'entrée inverseuse (-), est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne d'entrée du circuit 111 qui est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à une borne de la diode 107, ici l'anode. Une deuxième borne de l'amplificateur 1110, par exemple l'entrée non inverseuse ( + ) , est par exemple couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à un noeud
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB d'application du potentiel de référence. La borne de sortie de l'amplificateur 1110 est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement à la borne de sortie du circuit 111 et fournit le signal MES, par exemple sous la forme d'un potentiel référencé par rapport au potentiel de référence. Une boucle de contre réaction 1112, représentée ici de manière schématique par un bloc, couple électriquement la borne de sortie de l'amplificateur 1110 à sa borne d'entrée inverseuse. A titre d'exemple, la boucle de contre réaction 1112 est une résistance dont une borne est connectée électriquement à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur 1110, et dont l'autre borne est connectée électriquement à la borne de sortie de l'amplificateur 1110, la boucle de contre réaction 1112 pouvant comprendre un condensateur en parallèle de la résistance.
Une borne d'entrée du circuit de commande 113 est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne de sortie du circuit de mesure 111 pour recevoir le signal MES. Le circuit de commande 113 comprend ici un convertisseur analogique numérique 1131 dont une borne d'entrée est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne d'entrée du circuit 113, et dont une borne de sortie fournit un signal numérique correspondant au signal MES. Le circuit de commande 113 comprend en outre une unité de traitement 1133, par exemple un microprocesseur ou un microcontrôleur, dont une borne d'entrée est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne de sortie du convertisseur 1131 pour recevoir le signal numérique correspondant au signal MES. L'unité de traitement 1133 est configurée pour mettre en oeuvre les fonctions du circuit 113 décrites précédemment en relation avec les figures 1 et 2. Une borne de sortie de l'unité de traitement 1133 fournit un signal numérique de commande. Le circuit de commande 113 comprend également un convertisseur numérique-analogique 1135 dont une borne d'entrée est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à la borne de sortie de l'unité de traitement 1133
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB pour recevoir le signal numérique de commande, et dont une borne de sortie fournit un signal analogique de commande correspondant. La borne de sortie du convertisseur 1135 est couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à une borne de sortie du circuit 113, cette dernière étant couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à une borne de l'élément chauffant 115. Dans cet exemple, le signal de commande de l'élément chauffant 115 est une tension disponible entre la borne de sortie du circuit de commande 113 et un noeud d'application du potentiel de référence. L'autre borne de l'élément chauffant 115 est alors couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, au noeud d'application du potentiel de référence.
Bien que cela ne soit représenté ni en figure 3, ni en figure 1, le circuit de commande 113 peut comprendre une borne de sortie supplémentaire couplée électriquement, de préférence connectée électriquement, à une borne d'entrée supplémentaire du circuit de polarisation 109 de manière à fournir un signal de commande au circuit 109, la valeur de ce signal de commande déterminant par exemple la valeur de la tension de polarisation que le circuit 109 applique à la diode 107.
La figure 4 est une vue de dessus représentant de manière très schématique un mode de réalisation d'un commutateur électrooptique intégré 400 à anneau résonnant.
Le commutateur 400 comprend les mêmes éléments que le modulateur 100 de la figure 1, désignés par les mêmes références. Le commutateur 400 comprend en outre un guide d'onde 401, par exemple rectiligne. Une portion du guide d'onde 401 est disposée suffisamment proche, par exemple au contact, d'une portion du guide d'onde 103 de sorte qu'un couplage optique puisse s'établir entre ces portions. Ainsi, lorsqu'un signal se propage dans le guide d'onde annulaire 103, ce signal peut passer dans le guide d'onde 401 par couplage optique et s'y propager jusqu'à une sortie OUT2 du commutateur 400.
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB
En fonctionnement, un signal lumineux est fourni à l'entrée IN du commutateur et un signal lumineux correspondant est disponible au niveau de chacune des sorties OUT et OUT2 du commutateur 400.
Le fonctionnement attendu du commutateur 400 est le suivant. En l'absence de polarisation de la diode 107, l'anneau résonnant 103 a une longueur d'onde de résonnance de valeur visée λΐ. Pour la longueur d'onde de valeur λΐ, le couplage optique entre le guide d'onde 103 et les guides d'onde 105 et 401 est important et le signal fourni à l'entrée IN passe essentiellement dans le guide d'onde annulaire 103, puis dans le guide d'onde 401 où il se propage jusqu'à la sortie OUT2. Il en résulte que, à cette longueur d'onde de valeur λΐ, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT2 est relativement élevée, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT étant alors relativement faible.
Lorsque la diode 107 est polarisée, en inverse si elle est de type PN et en direct si elle est de type PiN, la longueur d'onde de résonnance du guide d'onde 103 a une valeur visée λ2 dépendant de la valeur de la tension de polarisation. A la longueur d'onde de valeur λΐ, le couplage optique entre le guide d'onde 103 et les guides d'onde 105 et 401 est plus faible qu'en l'absence de polarisation de la diode 107 et le signal fourni à l'entrée IN est essentiellement propagé jusqu'à la sortie OUT du modulateur. Il en résulte que, à cette longueur d'onde de valeur λΐ, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT est relativement élevée, la puissance optique transmise de l'entrée IN à la sortie OUT2 étant alors relativement faible.
Ainsi, à la longueur d'onde de valeur λΐ, suivant que la diode 107 est polarisée ou non, le signal fourni à l'entrée IN est essentiellement transmis à l'une ou l'autre des sorties OUT et OUT2 du commutateur 400.
En fonctionnement réel, on constate, comme pour le modulateur 100, un décalage Δλ de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 par rapport à une valeur visée. Comme pour le
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB modulateur 100, une mesure de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 du commutateur 400 est effectuée en repérant le maximum de courant de fuite dans la diode 107 polarisée en inverse. Une étape de correction de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau 103 peut ensuite être mise en oeuvre en déterminant, à partir de la valeur mesurée de la longueur d'onde de résonnance, la valeur du signal de commande de l'élément chauffant 115.
Le mode de réalisation plus détaillé du modulateur 100 décrit en relation avec la figure 3 s'applique au commutateur 400.
Les figures 5A et 5B illustrent un mode de réalisation du guide d'onde 103 des dispositifs 100 et 400, ces figures étant des vues en coupe d'une portion du guide d'onde 103 dans laquelle s'étend la jonction de la diode 107 dans le cas où la diode est respectivement de type PN et de type PiN. Plus particulièrement, le plan de coupe correspondant aux vues des figures 5A et 5B est un plan orthogonal à la direction de propagation d'un signal dans le guide d'onde 103, c'est-à-dire un plan orthogonal à la direction longitudinale du guide d'onde 103. Dans ce mode de réalisation, le guide d'onde 103 a une section transversale rectangulaire.
Le guide d'onde annulaire 103 repose sur et en contact avec une couche isolante 1031, par exemple en oxyde de silicium, elle-même reposant sur un support 1033, par exemple un substrat en silicium. Le guide d'onde 103 est bordé par des bandes 1035 et 1037 de préférence en le même matériau que le guide d'onde 103, par exemple du silicium, les bandes s'étendant latéralement à partir du guide d'onde 103. Dans cet exemple, les bandes 1035 et 1037 reposent sur la couche 1031. La bande 1035 s'étend latéralement à partir d'un premier côté du guide d'onde 103 (à droite dans ces figures), la bande 1037 s'étendant latéralement à partir d'un deuxième côté du guide d'onde 103 opposé au premier (à gauche dans ces figures). Dans une direction orthogonale à la surface supérieure de la couche 1031, l'épaisseur ou hauteur de la bande 1035 est par exemple sensiblement égale, de préférence égale, à la hauteur de la bande 1037. La hauteur des bandes 1035
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB et 1037 est inférieure à celle du guide d'onde 103. Une couche isolante non représentée, par exemple en le même matériau que la couche isolante 1031, recouvre le guide d'onde 103 et les bandes 1035 et 1037. En pratique, le guide d'onde 103 et les bandes 1035 et 1037 qui le bordent peuvent être formés à partir d'une couche semiconductrice de type SOI (Semiconductor On Insulator semiconducteur sur isolant) reposant sur la couche isolante 1031, par exemple en gravant cette couche SOI de manière à y définir le guide d'onde 103 et les bandes 1035 et 1037.
En figure 5A, la diode 107 comprend une région semiconductrice 1071 dopée d'un premier type de conductivité, par exemple de type P, et une région semiconductrice 1073 dopée du deuxième type de conductivité opposé au premier, par exemple de type N. Chacune des régions 1071 et 1073 s'étend dans le guide d'onde 103 de sorte que la jonction de la diode 107 s'étende dans le guide d'onde 103. Chacune des régions 1071 et 1073 se prolonge dans la bande 1035 ou 1037 avec laquelle elle est en contact. Les bandes 1035 et 1037 constituent ainsi des zones de prise de contact respectivement d'anode et de cathode de la diode 107.
Dans cet exemple, la jonction de la diode 107, représentée par des pointillés en figure 5A, s'étend en hauteur à partir de la couche 1031 sur toute la hauteur du guide d'onde 103, de préférence dans une direction sensiblement orthogonale à la surface supérieure de la couche 1031. Dans le guide d'onde 103, la région 1071 a par exemple une largeur sensiblement égale, de préférence égale, à la largeur de la région 1073, la largeur des régions 1071, 1073 étant mesurée dans un plan parallèle à la surface supérieure de la couche 1031.
En figure 5B, la diode 107 comprend une région semiconductrice 1075 dopée d'un premier type de conductivité, par exemple de type P, une région semiconductrice 1079 dopée du deuxième type de conductivité opposé au premier, par exemple de type N, et une région semiconductrice 1077 intrinsèque s'étendant entre les régions 1075 et 1079. La région 1077, autrement dit la jonction de la diode 107, s'étend dans le guide d'onde 103, par
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB exemple sur toute la largeur et sur toute la hauteur du guide d'onde 103. Dans l'exemple de la figure 5B, la région 1077 se prolonge dans une partie de chacune des bandes 1035 et 1037. Les régions 1075 et 1079 s'étendent dans les bandes respectives 1035 et 1037, à partir de la région 1077. Les bandes 1035 et 1037 constituent ainsi des zones de prise de contact, respectivement d'anode et de cathode.
Bien que cela ne soit pas visible dans les figures 5A et 5B, on prévoit de préférence que la jonction de la diode 107 s'étende en longueur dans une portion longitudinale (ou tronçon) du guide d'onde 103 aussi longue que possible de manière à augmenter la précision de la mesure du courant de fuite dans la diode 107. On prévoit de préférence que cette jonction ne s'étende pas dans la ou les portions du guide d'onde 103 au niveau desquelles s'effectuent des couplages optiques avec d'autres guides d'onde, par exemple avec le guide d'onde 105 ou 401, ces portions étant alors non dopées. Le long des portions du guide d'onde 103 au niveau desquelles s'effectuent des couplages optiques avec d'autres guides d'onde, les bandes 1035 et 1037 peuvent ne pas être dopées ou être omises.
A titre d'exemple, le guide d'onde 103 et les bandes 1035 et 1037 sont en silicium et ont les dimensions suivantes :
- largeur du guide d'onde 103 comprise entre 200 et 500 nm, par exemple environ égale à 320 nm, de préférence égale à 320 nm ;
- hauteur du guide d'onde 103 à partir de la couche isolante 1031 comprise entre 200 et 500 nm, par exemple environ égale à 360 nm, de préférence égale à 360 nm ;
- largeur de chacune des bandes 1035 et 1037 à partir du guide d'onde 103 comprise entre 0,75 et 1,5 pm, par exemple environ égale à 1,1 pm, de préférence égale à 1,1 pm ; et
- hauteur des bandes 1035 et 1037 comprise entre 25 et 75 nm, par exemple environ égale à 50 nm, de préférence égale à 50 nm.
Un tel guide d'onde 103 est adapté à transmettre des signaux ayant des longueurs d'onde comprises dans le domaine du
B16968ER - 18-GR4-0012 - DD18668JB proche infra-rouge, par exemple comprises entre environ 1 pm et environ 2 pm, de préférence comprises entre 1 et 2 pm.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que l'on n'ait décrit que deux dispositifs à anneau résonnant, les modes de réalisation décrits ci-dessus s'appliquent à d'autres dispositifs à anneau résonnant, notamment à des dispositifs plus complexes pouvant comprendre plusieurs anneaux résonnants, par exemple aux dispositifs de l'article Loss-Aware Switch Design and Non-Blocking Détection Algorithm for Intra-Chip Scale Photonic Interconnection Networks de H. Shabani et al. (IEEE Transactions on Computers, 2016).
Par ailleurs, bien que l'on ait décrit un guide d'onde 105 qui n'est couplé qu'à un seul anneau résonnant, les modes de réalisation décrits s'appliquent au cas où le guide d'onde 105 est optiquement couplé à plusieurs anneaux résonnants successifs, chaque anneau ayant une longueur d'onde de résonnance différente et étant associé à un circuit de mesure de sa longueur d'onde de résonnance et à un circuit de commande, ce dernier pouvant être commun à plusieurs anneaux. Un tel dispositif est par exemple prévu dans un circuit d'émission pour moduler plusieurs longueurs d'onde d'un signal à émettre de sorte que chaque longueur d'onde modulée permette la transmission d'un flux de données correspondant. Un tel dispositif peut également être utilisé comme démultiplexeur optique dans un circuit de réception d'un signal dont plusieurs longueurs d'onde ont été modulées, les anneaux permettant alors d'extraire un signal pour chaque longueur d'onde modulée pour pouvoir ensuite récupérer un flux de données transmis via cette longueur d'onde.
En outre, bien que l'on ait décrit les circuits 109, 111 et 113 comme des éléments séparés, les fonctionnalités des circuits 109, 111 et 113 peuvent être mises en oeuvre par un unique circuit. A l'inverse, bien que l'on ait décrit un circuit de commande comprenant trois sous-circuits 1131, 1133 et 1135, certains de ces sous-circuits peuvent ne pas être compris dans le
B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB circuit 113. Par exemple, le convertisseur 1131 peut être prévu dans le circuit de mesure 111.
D'autres géométries de diodes que celles décrites peuvent être prévues dès lors que la jonction de la diode de type PN ou PIN est au moins en partie dans le guide d'onde et, plus particulièrement, que la zone de charge d'espace de la jonction est traversée par un signal lumineux se propageant dans le guide d'onde. Par exemple, on peut prévoir une diode dont la jonction s'étend de manière sensiblement parallèle à la surface supérieure de la couche 1031 plutôt qu'orthogonalement à cette surface comme cela a été décrit en relation avec les figures 5A et 5B. On peut aussi prévoir une diode segmentée de type PN, c'est-à-dire une diode comprenant une succession alternée de zones semiconductrices dopées d'un premier type de conductivité et de zones semiconductrices dopées du deuxième type de conductivité. On peut également prévoir une diode de type PIN comprenant une zone semiconductrice dopée de type P supplémentaire séparant la zone intrinsèque en deux parties. Plus généralement, il suffit que la diode permette de modifier la fréquence de résonnance de l'anneau lorsque la polarisation de la diode est modifiée, et que le courant de fuite de la diode polarisée en inverse soit proportionnel à la puissance du signal lumineux traversant la diode.
La correction de la longueur d'onde de résonnance de l'anneau peut être réalisée avec d'autres composants qu'un élément chauffant, par exemple avec une diode de type PN ou PIN supplémentaire.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif (100 ; 400) comportant :
    un guide d'onde annulaire (103) ;
    une diode (107) ; et un premier circuit (111) configuré pour fournir un signal (MES) représentatif d'un courant de fuite dans ladite diode polarisée en inverse.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la jonction de la diode (107) et le guide d'onde (103) sont concentriques.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la diode (107) est une diode de type PN.
  4. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la diode (107) est une diode de type PIN dont la jonction correspond à la région intrinsèque de la diode.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la jonction de la diode (107) est disposée dans le guide d'onde (103).
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant, en outre, un deuxième circuit (113) configuré pour déterminer la longueur d'onde de résonnance du guide d'onde (103) à partir du signal (MES) représentatif du courant de fuite.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le deuxième circuit (113) est configuré pour repérer une longueur d'onde pour laquelle le courant de fuite est maximal.
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un élément chauffant (115) configuré pour modifier la température du guide d'onde (103) .
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'élément chauffant (115) est commandé en fonction du signal (MES) représentatif du courant de fuite.
  10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant au moins un autre guide d'onde (105 ; 401) couplé optiquement au guide d'onde annulaire (103).
    B16968FR - 18-GR4-0012 - DD18668JB
  11. 11. Procédé de correction de la longueur d'onde de résonnance d'un dispositif (100 ; 400) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant les étapes consistant à :
    polariser la diode (107) en inverse ;
    mesurer, pour plusieurs longueurs d'onde d'un signal optique se propageant dans le guide d'onde annulaire (103), le courant de fuite dans la diode (107) polarisée en inverse.
  13. 13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre l'étape consistant à déterminer une première valeur (λΐ', λ2') de la longueur d'onde de résonnance en repérant le maximum de courant de fuite.
  14. 14. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre une étape consistant à déterminer, pour la polarisation en inverse de la diode (107), un écart (Δλ) entre la première valeur (λΐ ', λ2') de la longueur d'onde de résonnance et une deuxième valeur visée (λΐ, λ2) de la longueur d'onde de résonnance.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre une étape consistant à chauffer le guide d'onde annulaire (103) à une température déterminée par ledit écart (Δλ).
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