FR3091932A1 - Système photonique et son procédé de fabrication - Google Patents
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Abstract
Système photonique et son procédé de fabrication La présente description concerne un système photonique comprenant un premier circuit photonique (LIC) ayant une première face (52) et un deuxième circuit photonique (PIC) ayant une deuxième face (62). Le premier circuit photonique comprend des premiers guides d'ondes (54), et, pour chaque premier guide d'ondes, un deuxième guide d'ondes (56) recouvrant le premier guide d'ondes, les deuxièmes guides d'ondes étant au contact de la première face et interposés entre la première face et la deuxième face, les premiers guides d'ondes étant situés du côté de la première face opposé aux deuxièmes guides d'ondes. Le deuxième circuit photonique comprend, pour chaque deuxième guide d'ondes, un troisième guide d'ondes (64) recouvrant le deuxième guide d'ondes. Le premier circuit photonique comprend des premiers dispositifs de positionnement (70) se projetant depuis la première face et le deuxième circuit photonique comprend des deuxièmes dispositifs de positionnement (80) se projetant depuis la deuxième face, au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement étant en butée contre l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement selon une première direction (Ox). Figure pour l'abrégé : Fig. 10
Description
La présente description concerne de façon générale les systèmes photoniques, également appelés systèmes optoélectroniques, notamment les systèmes photoniques comprenant des sources lumineuses, et leurs procédés de fabrication.
Les systèmes photoniques sont des systèmes permettant la génération, la transmission, le traitement (par exemple la modulation ou l'amplification) ou la conversion de signaux optiques. En particulier, il existe des systèmes photoniques qui permettent l'échange de signaux entre plusieurs puces de circuits intégrés.
De façon générale, les signaux optiques de systèmes photoniques sont générés par une source lumineuse, par exemple une source laser. La source laser correspond généralement à un circuit photonique d'émission d'un signal optique distinct des autres circuits photoniques réalisant la transmission, le traitement ou la conversion des signaux optiques, et appelés circuits photoniques de traitement par la suite. Un couplage optique doit donc être réalisé entre le circuit photonique d'émission et un circuit photonique de traitement. Il existe différentes techniques de couplage optique qui présentent des performances différentes en matière de pertes optiques, d'encombrement ou de tolérance au désalignement.
Pour certaines applications, il est souhaitable que le système photonique comprenne plusieurs sources de signaux optiques fonctionnant, par exemple, en parallèle sur un même circuit photonique d'émission.
Il existe un besoin de réaliser un couplage optique entre un circuit d'émission comprenant plus d'une source de signal optique et un autre circuit photonique.
Un mode de réalisation pallie tout ou partie des inconvénients des systèmes photoniques connus.
Un mode de réalisation prévoit un système photonique comprenant un premier circuit photonique ayant une première face et un deuxième circuit photonique ayant une deuxième face, au moins en partie en vis-à-vis de la première face, le premier circuit photonique comprenant des premiers guides d'ondes, et, pour chaque premier guide d'ondes, un deuxième guide d'ondes recouvrant au moins en partie le premier guide d'ondes, les deuxièmes guides d'ondes étant au contact de la première face et interposés entre la première face et la deuxième face, les premiers guides d'ondes étant situés du côté de la première face opposé aux deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque deuxième guide d'ondes et le premier guide d'ondes recouvert par ledit deuxième guide d'ondes, le deuxième circuit photonique comprenant, pour chaque deuxième guide d'ondes, un troisième guide d'ondes recouvrant au moins en partie le deuxième guide d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque troisième guide d'ondes et le deuxième guide d'ondes recouvert par le troisième guide d'ondes, le premier circuit photonique comprenant des premiers dispositifs de positionnement se projetant depuis la première face et le deuxième circuit photonique comprenant des deuxièmes dispositifs de positionnement se projetant depuis la deuxième face, au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement étant en butée contre l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement selon une première direction.
Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif de positionnement comprend une première surface qui se projette depuis la première face selon une deuxième direction perpendiculaire à la première direction. Chaque deuxième dispositif de positionnement comprend une deuxième surface qui se projette depuis la deuxième face selon la deuxième direction, et pour ledit premier dispositif de positionnement en contact mécanique avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement, la première surface dudit premier dispositif de positionnement est en contact avec la deuxième surface dudit deuxième dispositif de positionnement.
Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif de positionnement comprend un premier corps et une portion en saillie par rapport au premier corps selon la première direction et chaque deuxième dispositif de positionnement comprend un deuxième corps et une portion en creux s'enfonçant dans le deuxième corps selon la première direction.
Selon un mode de réalisation, la portion en saillie a une forme au moins en partie complémentaire de la portion en creux.
Selon un mode de réalisation, la portion en saillie a une section droite selon la première direction dont l'aire diminue en s'éloignant du premier corps.
Selon un mode de réalisation, les deuxièmes guides d'ondes et les premiers dispositifs de positionnement sont dans le même matériau.
Selon un mode de réalisation, chaque premier dispositif de positionnement est en contact mécanique avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement.
Selon un mode de réalisation, le premier circuit photonique comprend autant de sources lumineuses que de premiers guides d'ondes.
Selon un mode de réalisation, les sources lumineuses sont des sources laser.
Selon un mode de réalisation, le système comprend, en outre, un support, le deuxième circuit photonique étant fixé au support et le premier circuit photonique étant fixé au support par l'intermédiaire d'au moins une bille de soudure.
Un mode de réalisation prévoit également un procédé de fabrication d'un système photonique comprenant un premier circuit photonique ayant une première face et un deuxième circuit photonique ayant une deuxième face, le premier circuit photonique comprenant des premiers guides d'ondes, et, pour chaque premier guide d'ondes, un deuxième guide d'ondes recouvrant au moins en partie le premier guide d'ondes, les deuxièmes guides d'ondes étant au contact de la première face, les premiers guides d'ondes étant situés du côté de la première face opposé aux deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque deuxième guide d'ondes et le premier guide d'ondes recouvert par ledit deuxième guide d'ondes, le deuxième circuit photonique comprenant, pour chaque deuxième guide d'ondes, un troisième guide d'ondes, le premier circuit photonique comprenant des premiers dispositifs de positionnement se projetant depuis la première face et le deuxième circuit photonique comprenant des deuxièmes dispositifs de positionnement se projetant depuis la deuxième face, le procédé comprenant les étapes suivantes : - disposer la deuxième face au moins en partie en vis-à-vis de la première face ; et - déplacer le premier circuit photonique par rapport au deuxième circuit photonique selon une première direction jusqu'à amener au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement en butée avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement, chaque troisième guide d'onde recouvrant alors au moins en partie l'un des deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque troisième guide d'ondes et le deuxième guide d'ondes recouvert par le troisième guide d'ondes.
Selon un mode de réalisation, au cours du déplacement, ledit premier dispositif de positionnement coopère mécaniquement avec ledit deuxième dispositif de positionnement pour déplacer le premier circuit photonique par rapport au deuxième circuit photonique selon une troisième direction inclinée par rapport aux première et deuxième directions.
Selon un mode de réalisation, le système photonique comprend, en outre, un support, le deuxième circuit photonique étant fixé au support, le procédé comprenant la fixation du premier circuit photonique au support par l'intermédiaire d'au moins une bille de soudure.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend successivement la mise en butée dudit au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement avec ledit un des deuxièmes dispositifs de positionnement alors que la bille de soudure est à l'état solide, la fusion au moins partielle de la bille de soudure et le rapprochement des première et deuxième faces.
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 :
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques.
Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés.
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 sauf précision contraire à l'orientation des figures ou à un circuit photonique dans une position normale d'utilisation.
Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. Lorsqu'il est fait référence à un indice de réfraction d'un matériau d'un circuit photonique, il est sous-entendu qu'il s'agit de l'indice de réfraction aux longueurs d'ondes du signal optique utilisé lors du fonctionnement normal du circuit photonique.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un système photonique 5. La figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1. Le système photonique 5 comprend un circuit photonique d'émission LIC comprenant une zone 10 de génération d'au moins deux signaux optiques. Selon un mode de réalisation, la zone 10 comprend au moins deux sources lumineuses. Selon un mode de réalisation, chaque source lumineuse est une source laser. La zone 10 du circuit photonique d'émission LIC peut être réalisée, au moins en partie, à base d'un composé III-V, c'est à dire un composé comportant majoritairement au moins un élément du groupe III et un élément du groupe V, par exemple InP. La zone 10 peut, en outre, recouvrir un substrat du type silicium sur isolant (SOI, sigle anglais pour Silicon On Insulator).
Le système photonique 5 comprend au moins un circuit photonique de traitement PIC qui permet de réaliser des opérations de transmission, de traitement et/ou de conversion des signaux optiques émis par le circuit photonique d'émission LIC. Le circuit photonique d'émission LIC est couplé optiquement avec le circuit photonique de traitement PIC.
Selon un mode de réalisation, le circuit photonique de traitement PIC est fixé à un support 20, par exemple par l'intermédiaire d'éléments de connexion 22, par exemple des piliers en cuivre. Dans le présent mode de réalisation, le circuit photonique d'émission LIC est également fixé au support 20, par exemple par l'intermédiaire d'au moins une bille de soudure 24. La bille de soudure 24 joue à la fois le rôle d'élément de connexion mécanique et d'élément de connexion électrique entre le circuit photonique d'émission LIC et le support 20.
Le système photonique 5 peut, en outre, comprendre au moins un circuit intégré 30, par exemple un circuit du type ASIC (sigle anglais pour application-specific integrated circuit) qui peut être fixé au circuit photonique de traitement PIC ou au support 20, par exemple par l'intermédiaire d'éléments de connexion 32, notamment des piliers en cuivre. Le système photonique 5 peut, en outre, comprendre le module de liaison 34, par exemple en polymère, fixé au circuit photonique de traitement PIC, ce module de liaison 34 comprenant des guides d'ondes et permettant, par exemple de relier le système photonique 5 à des fibres optiques, non représentées. Le circuit photonique de traitement PIC comprend notamment des guides d'ondes 36, 38 pour la transmission des signaux optiques entre les différents éléments du système photonique 5, notamment entre le circuit photonique d'émission LIC et le module de liaison 34.
Le support 20 peut être fixé à une carte de circuit imprimé 40 par des éléments de connexion, par exemple des billes de soudure 42. Le système photonique 5 peut en outre comprendre un boîtier 44, représenté partiellement en figure 1, encapsulant les différents circuits décrits précédemment. Le boîtier 44 peut en outre comprendre un dissipateur thermique 46, par exemple relié au circuit intégré 30. Le support 20 peut en outre comprendre des vias conducteurs et traversant permettant d'alimenter électriquement le circuit photonique d'émission LIC par l'intermédiaire des billes de soudure 24, 42 et pouvant, en outre, avec les billes de soudure 24, 42, jouer le rôle de drain thermique pour le circuit photonique d'émission LIC.
Selon un mode de réalisation, le couplage optique entre le circuit photonique d'émission LIC et le circuit photonique de traitement PIC est un couplage adiabatique, ou au moins partiellement adiabatique. Le circuit photonique d'émission LIC comprend au moins une couche 50 délimitant une face inférieure 52. La face inférieure 52 est de préférence plane. On définit un repère (Oxyz) orthogonal, l'axe (Oz) s'étendant perpendiculairement à la face 52 et le plan (Oxy) étant parallèle à la face 52.
Le circuit photonique d'émission LIC comprend, pour chaque signal optique à transmettre du circuit photonique d'émission LIC au circuit photonique de traitement PIC, un guide d'ondes 54 qui s'étend au moins en partie dans la couche 50 à proximité de la face inférieure 52. Selon un mode de réalisation, chaque guide d'ondes 54 a au moins une partie rectiligne s'étendant selon la direction (Ox). Selon un mode de réalisation, la couche 50 est en un premier matériau diélectrique inorganique, par exemple en un oxyde, notamment de l'oxyde de silicium, ayant un premier indice de réfraction, et le guide d'ondes 54 est en un deuxième matériau diélectrique inorganique, par exemple en silicium (Si), en nitrure de silicium (SiN) ou en phosphure d'indium (InP), ayant un deuxième indice de réfraction supérieur au premier indice de réfraction.
Le circuit photonique d'émission LIC comprend, en outre, pour chaque guide d'ondes 54, un guide d'ondes 56 qui s'étend sur la face 52 et qui recouvre, vu selon la direction (Oz), au moins partiellement le guide d'ondes 54. Chaque guide d'ondes 56 peut être en un polymère, par exemple en un matériau inorganique de type hydrogène silsesquioxane (HSQ) ou un matériau organique traditionnel utilisé au sein des modules optiques de télécommunications.
Le circuit photonique de traitement PIC comprend au moins une couche 60 délimitant une face supérieure 62 du circuit photonique de traitement PIC. La face supérieure 62 est de préférence plane. Le circuit photonique de traitement PIC comprend, pour chaque guide d'ondes 56, un guide d'ondes 64 qui s'étend au moins en partie dans la couche 60 à proximité de la face supérieure 62 et qui recouvre, vu selon la direction (Oz), en partie le guide d'ondes 56. Selon un mode de réalisation, la couche 60 est en un troisième matériau diélectrique inorganique, pouvant correspondre au premier matériau diélectrique inorganique décrit précédemment, par exemple en un oxyde, notamment de l'oxyde de silicium, ayant un troisième indice de réfraction, et le guide d'ondes 64 est en un quatrième matériau diélectrique inorganique, pouvant correspondre au deuxième matériau diélectrique inorganique décrit précédemment, par exemple Si, SiN ou SiON, ayant un quatrième indice de réfraction supérieur au troisième indice de réfraction. Selon un mode de réalisation, les guides d'ondes 54, les guides d'ondes 56 et les guides d'ondes 64 s'étendent selon des directions sensiblement parallèles.
L'indice de réfraction du matériau composant les guides d'ondes 56 est intermédiaire entre l'indice de réfraction du deuxième matériau composant les guides d'ondes 54 et l'indice de réfraction du quatrième matériau composant les guides d'ondes 64.
Un matériau de collage 66, non représenté en figure 1, peut être interposé entre le circuit photonique de traitement PIC et les guide d'ondes 56. L'épaisseur maximale du matériau de collage 66 entre le circuit photonique de traitement PIC et les guide d'ondes 56, mesurée selon la direction (Oz), est de préférence inférieure à 2 µm. Le matériau de collage 66 peut notamment jouer le rôle de couche de protection contre l'humidité. Le matériau de collage 66 peut être mis en place sous forme liquide, le durcissement du matériau de collage 66 pouvant résulter d'une réaction chimique au sein de celui-ci. Lorsque la fixation du circuit photonique d'émission LIC au circuit photonique de traitement PIC met en oeuvre des billes de soudure 24, le matériau de collage 66 est de préférence choisi pour que son durcissement se produise après l'étape de refusion des billes de soudure 24.
La figure 3 est une vue selon la direction (Ox), partielle et schématique, représentant la zone de recouvrement entre l'un des guide d'ondes 54 et le guide d'ondes 56 correspondant. Selon un mode de réalisation, chaque guide d'ondes 54 comprend une portion 55 ayant une section droite constante de forme rectangulaire se prolongeant par une portion pointue 57 ayant une section droite de forme rectangulaire dont l'aire diminue. La portion pointue 57 recouvre le guide d'ondes 56. Selon un mode de réalisation, la largeur de la section droite du guide d'ondes 54, mesurée selon la direction (Oy), peut varier de 50 nm à 250 nm, par exemple 100 nm, au sein de la portion pointue 57 et la hauteur, mesurée selon la direction (Oz), peut varier de 75 nm à 750 nm. Selon un mode de réalisation, chaque guide d'ondes 56 a une section droite rectangulaire de dimensions constantes dont la largeur, mesurée parallèlement à la face inférieure 52 selon la direction (Oy), peut varier de 5 µm à 10 µm et dont la hauteur, mesurée perpendiculairement à la face inférieure 52 selon la direction (Oz), peut varier de 5 µm à 10 µm, par exemple environ 6 µm. L'épaisseur, mesurée selon la direction (Oz), de la portion de la couche 50 interposée entre chaque guide d'ondes 54 et le guide d'ondes 56 correspondant peut varier de 50 nm à 500 nm. Cette épaisseur dépend notamment des matériaux composant la couche 50 et les guides d'ondes 54, 56 et des dimensions des guides d'ondes 54, 56. L'écart entre deux guides d'ondes adjacents est compris entre 10 µm et 100 µm.
La figure 4 est une vue selon la direction (Ox), partielle et schématique, représentant la zone de recouvrement entre l'un des guide d'ondes 64 et le guide d'ondes 56 correspondant. Selon un mode de réalisation, chaque guide d'ondes 64 comprend une portion 65 ayant une section droite constante de forme rectangulaire se prolongeant par une portion pointue 67 ayant une section droite de forme rectangulaire dont l'aire diminue. Le guide d'ondes 56 recouvre la portion pointue 67. Selon un mode de réalisation, la largeur de la section droite du guide d'ondes 64, mesurée selon la direction (Oy), peut varier de 50 nm à 250 nm, par exemple 100 nm, au sein de la zone de couplage adiabatique et la hauteur, mesurée selon la direction (Oz), peut varier de 75 nm à 750 nm , par exemple environ 600 nm. L'épaisseur, mesurée selon la direction (Oz), de la portion de la couche 60 interposée entre chaque guide d'ondes 64 et le guide d'ondes 56 correspondant peut varier de 25 nm à 100 nm. Cette épaisseur dépend notamment des matériaux composant la couche 60 et les guides d'ondes 64, 56 et des dimensions des guides d'ondes 64, 66. L'écart entre deux guides d'ondes 64 adjacents est compris entre 10 µm et 100 µm.
La figure 5 est une vue de dessous d'une partie du circuit photonique d'émission LIC. Sur cette figure, on a représenté, à titre d'exemple, dix guides d'ondes 56 et partiellement les dix guides d'ondes 54 associés. Chaque guide d'ondes 56 recouvre une partie du guide d'ondes 54 associé. De préférence, chaque guide d'ondes 56 est rectiligne et s'étend selon la direction (Ox) et chaque guide d'ondes 54 comprend une partie rectiligne s'étendant selon la direction (Ox). La longueur de chaque guide d'ondes 56 selon la direction (Ox) peut varier de 2 mm à 6 mm. La longueur de recouvrement selon la direction (Ox) entre chaque guide d'ondes 56 et le guide d'ondes 54 associé peut varier de 1 mm à 3 mm.
Le circuit photonique d'émission LIC comprend, en outre, des premiers dispositifs de positionnement 70 reposant sur la face 52. Selon un mode de réalisation, les premiers dispositifs de positionnement 70 peuvent être réalisés dans le même matériau que les guides d'ondes 56. De préférence, les premiers dispositifs de positionnement 70 sont formés simultanément aux guides d'ondes 56. Selon un mode de réalisation, la hauteur de chaque premier dispositif de positionnement 70, mesurée selon la direction (Oz), est inférieure ou égale, de préférence égale, à la hauteur de chaque guide d'ondes 56 mesurée selon la direction (Oz). De préférence, les premiers dispositifs de positionnement 70 ont des formes identiques.
La figure 6 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un premier dispositif de positionnement 70. Selon un mode de réalisation, le premier dispositif de positionnement 70 comprend un corps 72 et une portion en saillie 74 qui se projette par rapport au corps 72 selon la direction (Ox). Selon un mode de réalisation, la section droite de la portion en saillie 74 selon la direction (Oz) est sensiblement constante et a une forme pointue, par exemple triangulaire. Les dimensions du corps 72 sont prévues pour assurer une fixation convenable du premier dispositif de positionnement 70 à la face 52. Selon un mode de réalisation, la section droite du corps 72 dans un plan perpendiculaire à la direction (Ox) correspond à un rectangle dont le grand côté est compris entre 100 µm et 1 mm.
La figure 7 est une vue de dessus d'une partie du circuit photonique de traitement PIC. Sur cette figure, on a représenté, à titre d'exemple, dix guides d'ondes 64. Chaque guide d'ondes 56, non représenté en figure 7, recouvre une partie du guide d'ondes 64 associé. De préférence, chaque guide d'ondes 64 comprend au moins une partie rectiligne s'étendant selon la direction (Ox). Selon un mode de réalisation, la longueur de la zone de recouvrement entre le guide d'ondes 56 et le guide d'ondes 64 associé peut varier de 1 mm à 3 mm .
Le circuit photonique de traitement PIC comprend, en outre, des deuxièmes dispositifs de positionnement 80 reposant sur la face supérieure 62. Selon un mode de réalisation, les deuxièmes dispositifs de positionnement 80 peuvent être réalisés dans le même matériau que les premiers dispositifs de positionnement ou dans un matériau différent des premiers dispositifs de positionnement. Selon un mode de réalisation, la hauteur de chaque premier dispositif de positionnement 80, mesurée selon la direction (Oz), est inférieure ou égale, de préférence égale, à la hauteur de chaque guide d'ondes 56 mesurée selon la direction (Oz). De préférence, les deuxièmes dispositifs de positionnement 80 ont des formes identiques. Le nombre de deuxièmes dispositifs de positionnement 80 est égal au nombre de premiers dispositifs de positionnement 70. Selon un mode de réalisation, le nombre de premiers dispositifs de positionnement 70 peut varier de 2 à 6 en fonction des dimensions des dispositifs de positionnement 70.
La figure 8 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un deuxième dispositif de positionnement 80. Selon un mode de réalisation, le deuxième dispositif de positionnement 80 comprend un corps 82 et une portion en creux 84 qui s'enfonce dans le corps 82. Selon un mode de réalisation, la portion en creux 84 du deuxième dispositif de positionnement 80 a une forme au moins en partie complémentaire de la portion en saillie 74 du premier dispositif de positionnement 70. Selon un mode de réalisation, la section droite de la portion en creux 84 selon la direction (Oz) a une forme en "V", et correspond par exemple à un triangle, comme cela est représenté en figure 8. Les dimensions du corps 82 sont prévues pour assurer une fixation convenable du deuxième dispositif de positionnement 80 à la face 62. Selon un mode de réalisation, la section droite du corps 82 selon la direction (Ox) correspond à un rectangle dont le grand côté est compris entre 100 µm et 1 mm.
Les figures 9 et 10 illustrent le procédé de fixation du circuit photonique d'émission LIC au circuit photonique de traitement PIC. A des fins d'explication, on a représenté, de façon schématique, en vue de dessus et en surimpression le circuit photonique d'émission LIC et le circuit photonique de traitement PIC.
La figure 9 représente la structure obtenue lorsque le circuit photonique d'émission LIC est approché du circuit photonique de traitement PIC, la face inférieure 52 du circuit photonique d'émission LIC recouvrant au moins partiellement la face supérieure 62 du circuit photonique de traitement PIC , avec la présence du matériau de collage 66, non représenté, côté PIC. A cette étape, le positionnement du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC est tel que chaque premier dispositif de positionnement 70 est situé en face de l'un des dispositifs de positionnement 80. A cette étape, les contraintes d'alignement des guides d'ondes 56 par rapport aux guides d'ondes 64 sont réduites.
La figure 10 représente la structure obtenue après avoir déplacé le circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon la direction (Ox) jusqu'à ce que la portion en saillie 74 de chaque premier dispositif de positionnement 70 pénètre dans la portion en creux 84 du deuxième dispositif de positionnement 80 associé. En poursuivant le déplacement du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon la direction (Ox), la portion en saillie 74 de chaque premier dispositif de positionnement 70 coopère avec la portion en creux 84 du deuxième dispositif de positionnement 80, ce qui peut entraîner en outre un déplacement relatif du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon la direction (Oy) jusqu'à ce que chaque premier dispositif de positionnement 70 vienne en butée contre le deuxième dispositif de positionnement 80 associé. Un positionnement précis du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC est alors obtenu de façon automatique selon les directions (Ox) et (Oy).
Selon un mode de réalisation, le positionnement du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon la direction (Oz) est obtenu en mettant en appui le circuit photonique d'émission LIC contre le circuit photonique de traitement PIC, les guides d'ondes 56 du circuit photonique d'émission LIC venant au contact de la face supérieure 62 du circuit photonique de traitement PIC. Il peut être utilisé des billes de soudure 24 pour la liaison mécanique et électrique entre le circuit photonique d'émission LIC et le support 20. La fixation du circuit photonique d'émission LIC au circuit photonique de traitement PIC comprend alors une étape de refusion des billes de soudure 24 au cours de laquelle les billes de soudure 24 se déforment. Avant l'étape de refusion, les dimensions des billes de soudure 24 peuvent ne pas permettre la mise en appui du circuit photonique d'émission LIC contre le circuit photonique de traitement PIC. Selon un mode de réalisation, les hauteurs, mesurées selon la direction (Oz), des premiers dispositifs de positionnement 70 et des deuxièmes dispositifs de positionnement 80 associés sont telles que, avant l'étape de refusion des billes de soudure, les premiers dispositifs de positionnement 70 peuvent coopérer avec les deuxièmes dispositifs de positionnement 80. Le positionnement du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon les directions (Ox) et (Oy) peut alors être obtenu. Au cours de la refusion, sous le poids du circuit photonique d’émission LIC, les billes de soudure 24 peuvent se déformer de sorte que le circuit photonique d’émission LIC se déplace selon la direction (Oz) par rapport au circuit photonique de traitement PIC jusqu'à la mise en appui du circuit photonique d'émission LIC contre le circuit photonique de traitement PIC. Le positionnement du circuit photonique d'émission LIC par rapport au circuit photonique de traitement PIC selon la direction (Oz) est alors obtenu.
Un avantage des modes de réalisation décrits précédemment est qu’un alignement convenable entre le circuit photonique d'émission LIC et le circuit photonique de traitement PIC est obtenu automatiquement, de façon passive, lors du montage du circuit d'émission LIC sur le circuit photonique de traitement PIC. Ainsi grâce au mécanisme de couplage adiabatique mis en oeuvre, en opposition à un mécanisme de couplage par la tranche ou en surface, le couplage entre le circuit photonique d'émission LIC et le circuit photonique de traitement PIC présente des pertes optiques faibles. De plus, l'encombrement de la zone de couplage optique est réduit dans la mesure où plusieurs signaux optiques sont couplés simultanément entre le circuit photonique d'émission LIC et le circuit photonique de traitement PIC.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces divers modes de réalisation et variantes pourraient être combinées, et d’autres variantes apparaitront à l’homme de l’art. En particulier, bien que les modes de réalisation aient été décrits pour le couplage optique entre un circuit photonique d'émission et un circuit photonique de traitement PIC, il est clair que ces modes de réalisation peuvent être mis en oeuvre pour réaliser le couplage optique entre tout type de circuits photoniques, par exemple entre deux circuits photoniques de traitement. En outre, bien que dans les modes de réalisation décrits précédemment, les premiers dispositifs de positionnement 70 ayant les portions en saillie 74 soient représentés formés sur le circuit photonique d'émission LIC et que les deuxièmes dispositifs de positionnement 80 ayant les portions en creux 84 soient représentés formés sur le circuit photonique de traitement PIC, il est clair que l'agencement inverse peut être prévu, c'est-à-dire que les premiers dispositifs de positionnement 70 ayant les portions en saillie 74 sont formés sur le circuit photonique de traitement PIC et que les deuxièmes dispositifs de positionnement 80 ayant les portions en creux 84 sont formés sur le circuit photonique d'émission LIC. De plus, bien que des modes de réalisation aient été décrits dans lesquels la portion en saillie 74 du premier dispositif de positionnement 70 a une section droite triangulaire et la portion en creux 84 du deuxième dispositif de positionnement 80 a une section droite triangulaire, il est clair que la portion en saillie 74 et la portion en creux 84 peuvent avoir des formes différentes tant que ces portions permettent un centrage automatique de la portion en saillie 74 par rapport à la portion en creux 84 selon la direction (Oy) lorsque la portion en saillie 74 pénètre dans la portion en creux 84 selon la direction (Ox) et permettent un blocage de la portion en relief 74 par rapport à la portion en creux 84 selon les directions (Ox) et (Oy) lorsque la portion en saillie 74 a pénétré suffisamment dans la portion en creux 84. A titre d'exemple, la portion en creux 84 et la portion en saillie 74 peuvent chacune avoir une section droite de forme en "V" à branches courbes, par exemple en arcs de cercle.
Enfin, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes décrits est à la portée de l’homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.
Claims (14)
- Système photonique (5) comprenant un premier circuit photonique (LIC) ayant une première face (52) et un deuxième circuit photonique (PIC) ayant une deuxième face (62), au moins en partie en vis-à-vis de la première face, le premier circuit photonique comprenant des premiers guides d'ondes (54), et, pour chaque premier guide d'ondes, un deuxième guide d'ondes (56) recouvrant au moins en partie le premier guide d'ondes, les deuxièmes guides d'ondes étant au contact de la première face et interposés entre la première face et la deuxième face, les premiers guides d'ondes étant situés du côté de la première face opposé aux deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque deuxième guide d'ondes et le premier guide d'ondes recouvert par ledit deuxième guide d'ondes, le deuxième circuit photonique comprenant, pour chaque deuxième guide d'ondes, un troisième guide d'ondes (64) recouvrant au moins en partie le deuxième guide d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque troisième guide d'ondes et le deuxième guide d'ondes recouvert par le troisième guide d'ondes, le premier circuit photonique comprenant des premiers dispositifs de positionnement (70) se projetant depuis la première face et le deuxième circuit photonique comprenant des deuxièmes dispositifs de positionnement (80) se projetant depuis la deuxième face, au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement étant en butée contre l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement selon une première direction (Ox).
- Système selon la revendication 1, dans lequel chaque premier dispositif de positionnement (70) comprend une première surface qui se projette depuis la première face (52) selon une deuxième direction (Oz) perpendiculaire à la première direction (Ox), dans lequel chaque deuxième dispositif de positionnement (80) comprend une deuxième surface qui se projette depuis la deuxième face (62) selon la deuxième direction (Oz), et dans lequel pour ledit premier dispositif de positionnement en contact mécanique avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement, la première surface dudit premier dispositif de positionnement est en contact avec la deuxième surface dudit deuxième dispositif de positionnement.
- Système selon la revendication 2, dans lequel chaque premier dispositif de positionnement (70) comprend un premier corps (72) et une portion (74) en saillie par rapport au premier corps selon la première direction (Ox) et dans lequel chaque deuxième dispositif de positionnement (80) comprend un deuxième corps (82) et une portion (84) en creux s'enfonçant dans le deuxième corps selon la première direction (Ox).
- Système selon la revendication 3, dans lequel la portion en saillie (74) a une forme au moins en partie complémentaire de la portion en creux (84).
- Système selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la portion en saillie (74) a une section droite selon la première direction (Ox) dont l'aire diminue en s'éloignant du premier corps (72).
- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les deuxièmes guides d'ondes (56) et les premiers dispositifs de positionnement (70) sont dans le même matériau.
- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque premier dispositif de positionnement (70) est en contact mécanique avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement (70).
- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier circuit photonique (LIC) comprend autant de sources lumineuses que de premiers guides d'ondes (54).
- Système selon la revendication 8, dans lequel les sources lumineuses sont des sources laser.
- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant, en outre, un support (20), le deuxième circuit photonique (PIC) étant fixé au support et le premier circuit photonique (LIC) étant fixé au support par l'intermédiaire d'au moins une bille de soudure (24).
- Procédé de fabrication d'un système photonique (5) comprenant un premier circuit photonique (LIC) ayant une première face (52) et un deuxième circuit photonique (PIC) ayant une deuxième face (62), le premier circuit photonique comprenant des premiers guides d'ondes (54), et, pour chaque premier guide d'ondes, un deuxième guide d'ondes (56) recouvrant au moins en partie le premier guide d'ondes, les deuxièmes guides d'ondes étant au contact de la première face, les premiers guides d'ondes étant situés du côté de la première face opposé aux deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque deuxième guide d'ondes et le premier guide d'ondes recouvert par ledit deuxième guide d'ondes, le deuxième circuit photonique comprenant, pour chaque deuxième guide d'ondes, un troisième guide d'ondes (64), le premier circuit photonique comprenant des premiers dispositifs de positionnement (70) se projetant depuis la première face et le deuxième circuit photonique comprenant des deuxièmes dispositifs de positionnement (80) se projetant depuis la deuxième face, le procédé comprenant les étapes suivantes : - disposer la deuxième face au moins en partie en vis-à-vis de la première face ; et - déplacer le premier circuit photonique par rapport au deuxième circuit photonique selon une première direction (Ox) jusqu'à amener au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement en butée avec l'un des deuxièmes dispositifs de positionnement, chaque troisième guide d'onde recouvrant alors au moins en partie l'un des deuxièmes guides d'ondes, un couplage adiabatique étant réalisé entre chaque troisième guide d'ondes et le deuxième guide d'ondes recouvert par le troisième guide d'ondes.
- Procédé selon la revendication 11, dans lequel au cours du déplacement, ledit premier dispositif de positionnement (70) coopère mécaniquement avec ledit deuxième dispositif de positionnement pour déplacer le premier circuit photonique (LIC) par rapport au deuxième circuit photonique (PIC) selon une troisième direction (Oy) inclinée par rapport aux première et deuxième directions (Ox, Oz).
- Procédé selon la revendication 11 ou 12, dans lequel le système photonique (5) comprend, en outre, un support (20), le deuxième circuit photonique (PIC) étant fixé au support, le procédé comprenant la fixation du premier circuit photonique (LIC) au support par l'intermédiaire d'au moins une bille de soudure (24).
- Procédé selon la revendication 13, comprenant successivement la mise en butée dudit au moins l'un des premiers dispositifs de positionnement (70) avec ledit un des deuxièmes dispositifs de positionnement (80) alors que la bille de soudure (24) est à l'état solide, la fusion au moins partielle de la bille de soudure et le rapprochement des première et deuxième faces (62).
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