WO2002017452A1 - Dispositif optique amplificateur - Google Patents

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WO2002017452A1
WO2002017452A1 PCT/FR2001/002630 FR0102630W WO0217452A1 WO 2002017452 A1 WO2002017452 A1 WO 2002017452A1 FR 0102630 W FR0102630 W FR 0102630W WO 0217452 A1 WO0217452 A1 WO 0217452A1
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polarization
light
optical amplifier
active
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PCT/FR2001/002630
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Francis Dorgeuille
Stéphane RABARON
Frédéric Pommereau
Claude Artigue
Philippe Brosson
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Alcatel
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure

Definitions

  • the present invention relates to the amplification of optical signals. It typically finds application in fiber optic telecommunications networks.
  • the signals transmitted by these networks consist of pulses carrying in binary form information to be transmitted. These pulses must be amplified to compensate for losses of power which they undergo during their propagation in these networks.
  • Semiconductor optical amplifier devices constitute a solution which makes it possible to carry out this amplification.
  • Such an optical amplifier device is also the core of a large number of key optoelectronic functions for very high speed optical telecommunications networks. We can cite, by way of nonlimiting example, wavelength converters and fast optical gates. In all of these applications, the optical amplifier device is used "in line" with an optical fiber.
  • the optical fiber does not retain the polarization of the injected light
  • the characteristics of the optical semiconductor amplifier must not depend on the state of polarization of the light to be amplified.
  • all the characteristics of a optical amplifier, in particular its gain, are sensitive to the polarization state of the light it receives, which will be more simply indicated below by mentioning the sensitivity of an amplifier to polarization.
  • an optoelectronic device must have optical and electrical input and / or output interfaces. This is called an optoelectronic module.
  • the simplest module contains a chip which constitutes the optical amplifier with its i-conductor (SOA chip for Semiconductor Optical Amplification in English or AOSC for Semiconductor Optical Amplifier).
  • SOA chip for Semiconductor Optical Amplification in English or AOSC for Semiconductor Optical Amplifier
  • This chip is transferred to a base, in silicon for example, and connected by electrodes.
  • the module also includes means for coupling the light between the SOA chip and the input and output optical fibers.
  • the invention applies to devices comprising an SOA chip, whatever its structure.
  • the SOA chip is said to be “buried ribbon”.
  • the active structure used to make this chip i.e. which allows charge carriers to be injected into the active ribbon
  • BRS Burried Ridge Structure in English
  • Such a semiconductor optical amplifier component 1 (an illustration of which is given in FIG. 1) comprises a wafer 2 made up of layers of semiconductor materials having indices of refraction and forming a common crystal lattice. In the absence of mechanical constraints, networks formed respectively by these materials have characteristic dimensions constituting respective meshes of these materials. These layers follow one another in a vertical direction DV forming a trirectangle trihedron with two horizontal directions constituting a longitudinal direction DL and a transverse direction DT, these directions being defined with respect to this plate 2. These layers form a succession in an ascending direction of the vertical direction DV from a lower face 4 to an upper face 6.
  • This plate 2 comprises at least the following layers or groups of layers or part of a layer:
  • a substrate 8 consisting mainly of an i-conductive base material having a first type of conductivity. This substrate has a sufficient thickness to impose the dimensions of the mesh of the base material on the entire crystal lattice of the wafer 2.
  • An active layer 10 including an active material capable of amplifying light by stimulated recombination of charge carriers of the two types injected into this material.
  • a guiding structure 12 comprising at least one buried ribbon having a higher refractive index than that of surrounding materials.
  • the strip 12 extends in the longitudinal direction DL to guide said light along this direction.
  • This ribbon 12 has a width 1 and a thickness e respectively transverse and vertical.
  • an upper confinement layer 18 made of a material having a second type of conductivity opposite to the first.
  • This amplifier further comprises a lower electrode 20 and an upper electrode 22 respectively formed on the lower face 4 and the upper face 6 of the wafer 2 to allow an electric current to pass between these faces injecting said charge carriers of the two types into the active material.
  • the basic materials of known semiconductor optical amplifiers are of the III-V type. These are typically indium phosphide and gallium arsenide. Their active material is typically a ternary or quaternary material formed with the same chemical elements. It is generally desired that the width 1 of the ribbon 12 which guides the light be greater than one micrometer to facilitate the formation of this ribbon by etching and above all to facilitate the integration of the amplifier with other optical components on the same wafer. semiconductor. The thickness e must then be much less than this width to ensure a mononodal guidance of the light whose wavelength is typically 1310 or 1550 nm. In the absence of special provisions, it is this rectangular shape of the section of the ribbon 12 which tends to cause the previously mentioned polarization sensitivity of the SOA chip.
  • the active material 10 constituting the ribbon 12 guiding the light to be amplified is surrounded on all sides by a binary semiconductor material 14, 16 whose refractive index is slightly lower than that of active material.
  • a binary semiconductor material 14, 16 whose refractive index is slightly lower than that of active material.
  • the confinement of a wave with horizontal polarization is greater than that of a wave vertically polarized, the difference between these two confinements being all the greater the greater the greater the ratio of the width 1 to the thickness e of the strip.
  • the confinement is defined for each polarization and for each wavelength by the shape and the dimensions of the section of the ribbon and by the refractive indices of the material of this ribbon and of the surrounding material. We thus define the ratio of the confinement factors
  • ⁇ G ( SO ) (dB) G TE (dB) * (i- g TM / g T E * - r TM / r TE ) [i] with G TE (dB) the gain of the semi-optical amplifier conductor for the TE propagation mode of light, g ⁇ M / g ⁇ E, the ratio of the gains of the active material, and ⁇ M / T E , the ratio of the confinement factors.
  • the optical amplifier component, or SOA chip, as described above is transferred to a base for integration into a module with other optical elements, such as an optical fiber, a detector or whatever.
  • a base for integration into a module with other optical elements, such as an optical fiber, a detector or whatever.
  • SOA chip There are several techniques for transferring an SOA chip to a base.
  • a known technique for manufacturing "low cost” components consists in mounting the SOA chip in a "flip chip", that is to say turned it over, and positioning it on the base by a process called “auto”. such a technique is illustrated diagrammatically in FIG. 2.
  • This self-alignment technique consists in carrying out additional indentations 32, 34 on the SOA chip 1 and on the base 30 and in abutting them by a restoring force F exerted on the chip 1 during its transfer in flip chip on the base 30.
  • This restoring force F is obtained during the welding of the chip 1 on the base 30 by a process which consists in fusing two metal studs 25, 26 respectively deposited on the chip 1 and on the base 30.
  • Gold and Gold / Tin studs are generally used in the • context of this process. Thanks to the complementary indentations 32 and 34, the SOA chip is self-aligned in front of a fiber placed in a groove itself aligned with respect to the indentation 32.
  • this restoring force F induces a stress field on the active structure guide 12 of the SOA chip 1, which therefore modifies its sensitivity to the polarization of the light to be amplified.
  • This sensitivity is reproducible for a fixed assembly procedure.
  • the object of the present invention is to solve the drawbacks of the prior art.
  • the invention proposes to compensate for the undesirable effects introduced by the integration of the SOA chip into a low cost optical amplifier device by applying an additional constraint, internal or external, directly on the active guiding structure of the SOA chip. so that the overall stress to which this guiding active structure is subjected makes the gain of the amplifier device insensitive to the polarization of light.
  • the SOA chip is therefore deliberately made sensitive to the polarization of the light to be amplified, so that the optical device in which it is integrated is insensitive to the polarization of said light.
  • the invention relates more particularly to an optical amplifier device integrating an optical amplifier component in semiconductor comprising a active guiding structure, characterized in that said active guiding structure is subjected to an external stress originating from the integration of said component in said device and in that said component has a controlled sensitivity to the state of polarization of the light to be amplified in order making the gain of said optical amplifier device insensitive to the state of polarization of said light to be amplified.
  • the external constraint to the component comes from the transfer of said component to a base by a passive self-alignment process.
  • the external stress to the component comes from the connection of said component by an electrode situated above the active guiding structure, said electrode having approximately the same width as said active guiding structure.
  • the sensitivity of the gain of the component to the state of polarization of the light to be amplified is controlled by an adjustment of the ratio of the confinement factors r TM / r TE of the active structure.
  • the sensitivity of the gain of the component to the state of polarization of the light to be amplified is controlled by an adjustment of the confinement factor of the guiding active structure.
  • the sensitivity of the gain of the component to the state of polarization of the light to be amplified is controlled by an adjustment of a force induced by an oxide deposit against a ribbon framing the active guiding structure.
  • the sensitivity of the gain of the component to the state of polarization of the light to be amplified is controlled by an active adjustment of two sections of the active guiding structure each promoting, respectively, a higher gain of the TE mode. and the TM mode of polarization of the light to be amplified.
  • FIG. 1, already described, is a diagram of an SOA chip with buried ribbon according to the prior art.
  • Figure 2 is a diagram illustrating the technique of passive self-alignment.
  • the following description relates to an optical amplifier device comprising a component 1 (an SOA chip) transferred to a base 30 and connected by an electrode 22 in order to operate in an optical module.
  • a component 1 an SOA chip
  • the objective of the invention is to achieve a device insensitive to the polarization of the light to be amplified with
  • the present invention is therefore characterized by the fact that an SOA chip is voluntarily sensitive to a mode of polarization of the light to be amplified ⁇ G ( S O A ) ⁇ 0 in order to compensate for the sensitivity induced by the assembly of this chip in an optical module.
  • the active guiding structure 12 of the SOA chip 1 is therefore subjected on the one hand to an external stress originating from the integration of said chip 1 in a device and on the other hand to an additional internal stress in the chip 1, the combination of these two constraints making it possible to make the gain of said optical amplifier device insensitive to the polarization of the light to be amplified.
  • the external constraint of modulating the chip can come from the transfer of the SOA chip 1 to a base 30 by a passive self-alignment process and / or the connection of the chip 1 by an electrode 22 situated above the active guiding structure 22, the electrode having approximately the same width as the active guiding structure.
  • the restoring force implemented in the passive self-alignment process induces a stress field on the active guiding structure 12 of the chip.
  • the connection of the chip 1 by an electrode 22 which would have approximately the same dimensions as the active guiding structure 12 can induce a force on this active structure 12 which modifies the isotropy of the response of the active material 10 to the polarization light to be amplified.
  • the component 1 is designed so as to exhibit a controlled sensitivity of its gain to the polarization of the light to be amplified.
  • the active guiding structure 12 of the chip is subjected to other constraints than those generated by the integration of the component in the device, these constraints being applied directly at the level of the SOA chip.
  • control of the sensitivity of the gain of the SOA chip 1 can come from an adjustment of the mesh mismatch of the semiconductor material constituting the guiding active structure 12.
  • Such a technique can be transformed in the context of the present invention in order to make the gain of the guiding active structure 12 of the SOA chip 1 voluntarily sensitive to the polarization of the light to be amplified.
  • control of the sensitivity of the gain of the SOA 1 chip can come from an adjustment of the confinement factors TT U / TT E of the guiding active structure 12. It has indeed been developed previously that the geometry tape had a direct impact on its sensitivity to light polarization.
  • the various embodiments described can also be combined together to obtain an SOA 1 chip, the sensitivity of the gain of which to the state of polarization of the light to be amplified is perfectly controlled so as to obtain, after the chip has been transferred to a optical module, an amplifier device whose gain is insensitive to the polarization state of the light to be amplified.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif optique amplificateur comprenant un composant (1) amplificateur optique en semi-conducteur comportant une structure active guidante (12), caractérisé en ce que ladite structure active guidante (12) est soumise à une contrainte externe audit composant (1) provenant de l'intégration dudit composant (1) dans ledit dispositif et en ce que ledit composant (1) présente une sensibilitée contrôlée à l'état de polarisation de la lumière à amplifier afin de rendre le gain dudit dispositif amplificateur optique insensible à la polarisation de ladite lumière à amplifier.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE AMPLIFICATEUR
La présente invention concerne l'amplification de signaux optiques. Elle trouve typiquement application dans les réseaux de télécommunications à fibres optiques. Les signaux transmis par -ces réseaux sont constitués d'impulsions portant sous forme binaire une information à transmettre. Ces impulsions doivent être amplifiées pour compenser des pertes de puissance qu'elles subissent au cours de leur propagation dans ces réseaux. Les dispositifs amplificateurs optiques à semiconducteurs constituent une solution qui permet de réaliser cette amplification. Un tel dispositif optique amplificateur est aussi le cœur d'un grand nombre de fonctions optoélectroniques clés pour les réseaux de télécommunications optiques à très haut débit. Nous pouvons citer, à titre d'exemple non limitatif, les convertisseurs de longueurs d'onde et les portes optiques rapides. Dans l'ensemble de ces applications, le dispositif optique amplificateur est utilisé "en ligne" avec une fibre optique. Or, comme la fibre optique ne conserve pas la polarisation de la lumière injectée, les caractéristiques de l'amplificateur optique à semi-conducteur ne doivent pas dépendre de l'état de polarisation de la lumière à amplifier. Cependant, en l'absence de' dispositions particulières, l'ensemble des caractéristiques d'un amplificateur optique, en particulier son gain, sont sensibles à l'état de polarisation de la lumière qu'il reçoit, ce qui sera plus simplement indiquée ci-après en mentionnant la sensibilité d'un amplificateur à la polarisation.
Cette sensibilité du gain à la polarisation de la lumière peut être quantifiée par le paramètre suivant: ΔGTE/τ__(dB) =GTE(dB) -GTM(dB) , où G(dB) représente le gain de l'amplificateur exprimé en décibels et où les indices TE et TM correspondent aux deux modes de propagation possibles de la lumière dans l'amplificateur. Si ΔGTE/TM(O_B) est positif, on parle de sensibilité TE et dans le cas contraire de sensibilité TM. D'une façon générale, pour être utilisé dans un système de communication par fibres optiques, un dispositif optoélectronique doit présenter des interfaces d'entrée et/ou sortie optiques et électriques. On parle alors de module optoélectronique. Dans cadre de l'invention, le module le plus simple contient une puce qui constitue l'amplificateur optique à se i-conducteur (puce SOA pour Semi-conductor Optical Amplification en anglais ou AOSC pour Amplificateur Optique à Semi-Conducteur) . Cette puce est reportée sur une embase, en silicium par exemple, et connectée par des électrodes . Le module comprend également des moyens de couplage de la lumière entre la puce SOA et les fibres optiques d'entrée et de sortie.
Or, il a été établit, théoriquement et expérimentalement, que certaines techniques de report d'une puce SOA sur une embase peuvent engendrer un champ de contraintes exercées sur la couche active de la puce, ce qui modifie le paramètre ΔG, soit
ΔG(dispositif)≠ΔG(SOA) • Ces contraintes peuvent provenir, par exemple, d'une force de rappel exercée lors de la fixation de la puce SOA sur l'embase, ou d'une force exercée par un plot de connexion ou d'une quelconque autre force exercée sur la puce SOA du fait de son intégration dans un dispositif optique amplificateur. Cette invention trouve alors plus particulièrement application dans le cas où il convient de supprimer ou du moins de limiter la sensibilité du dispositif optique amplificateur à la polarisation de la lumière. On cherche à atteindre | ΔG(dispositif) | < ldB. De manière plus générale cette invention trouve une application chaque fois que la sensibilité d'un dispositif optique amplificateur à la polarisation doit être nulle ou limitée.
L'invention s'applique à des dispositifs comportant une puce SOA, quelque soit sa structure. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessous, la puce SOA est dite à « ruban enterré ». La structure active utilisée pour réaliser cette puce (i.e. qui permet d'injecter des porteurs de charge dans le ruban actif) est connue sous le terme de BRS (pour Burried Ridge Structure en anglais) .
On sait qu'un tel composant amplificateur optique à semi-conducteur 1 (dont une illustration est donnée sur la figure 1) comporte une plaquette 2 constituée de couches de matériaux semi-conducteurs ayant des indices de réfraction respectifs et formant un réseau cristallin commun. En l'absence de contraintes mécaniques, des réseaux formés respectivement par ces matériaux ont des dimensions caractéristiques constituant des mailles respectives de ces matériaux. Ces couches se succèdent selon une direction verticale DV formant un trièdre trirectangle avec deux directions horizontales constituant une direction longitudinale DL et une direction transversale DT, ces directions étant définies par rapport à cette plaquette 2. Ces couches forment une succession dans un sens ascendant de la direction verticale DV d'une face inférieure 4 à une face supérieure 6. Cette plaquette 2 comporte au moins les couches ou groupes de couches ou partie de couche suivants :
Un substrat 8 constitué majoritairement d'un matériau de base se i-conducteur ayant un premier type de conductivité. Ce substrat présente une épaisseur suffisante pour imposer les dimensions de la maille du matériau de base à tout le réseau cristallin de la plaquette 2.
Une couche active 10 incluant un matériau actif apte à amplifier une lumière par recombinaison stimulée de porteurs de charges des deux types injectés dans ce matériau.
Une structure guidante 12 comportant au moins un ruban enterré présentant un indice de réfraction plus grand que celui de matériaux environnants . Le ruban 12 s'étend selon la direction longitudinale DL pour guider ladite lumière selon cette direction. Ce ruban 12 présente une largeur 1 et une épaisseur e respectivement transversale et verticale.
Enfin une couche de confinement supérieure 18 constituée d'un matériau ayant un deuxième type de conductivité opposé au premier.
Cet amplificateur comporte en outre une électrode inférieure 20 et une électrode supérieure 22 respectivement formées sur la face inférieure 4 et la face supérieure 6 de la plaquette 2 pour permettre de faire passer entre ces faces un courant électrique injectant lesdits porteurs de charge des deux types dans le matériau actif.
Les matériaux de base des amplificateurs optiques à semi-conducteurs connus sont du type III-V. Ce sont typiquement le phosphure d'indium et l'arséniure de gallium. Leur matériau actif est typiquement un matériau ternaire ou quaternaire constitué avec les mêmes éléments chimiques. Il est généralement souhaité que la largeur 1 du ruban 12 qui guide la lumière soit supérieure à un micromètre pour faciliter la formation de ce ruban par gravure et surtout pour faciliter l'intégration de l'amplificateur avec d'autres composants optiques sur une même plaquette semi- conductrice. L'épaisseur e doit alors être très inférieure à cette largeur pour assurer un guidage mononodal de la lumière dont la longueur d'onde est typiquement 1310 ou 1550 nm. En l'absence de dispositions particulières, c'est cette forme rectangulaire de la section du ruban 12 qui tend à entraîner la sensibilité à la polarisation précédemment mentionnée de la puce SOA.
Dans les amplificateurs à ruban enterré, ou BRS, le matériau actif 10 constituant le ruban 12 guidant la lumière à amplifier est entouré de toutes parts par un matériau semi-conducteur binaire 14, 16 dont l'indice de réfraction est légèrement inférieur à celui du matériau actif. Dans le mode de réalisation décrit, on considère le cas où le matériau actif 10 est homogène et est alors dit massique (ou bulk material en anglais). Cet exemple n'est pas limitatif. L'invention s'applique également dans le cas où le matériau de la couche active 10 est constitué par des puits quantiques multiples . Compte tenu de la faible différence d'indice entre le ruban 12 et le matériau binaire environnant 14, 16, et de la section fortement rectangulaire du ruban enterré 12, le confinement d'une onde à polarisation horizontale est supérieur à celui d'une onde à polarisation verticale, la différence entre ces deux confinements étant d'autant plus grande que le rapport de la largeur 1 à l'épaisseur e du ruban est grand. Le confinement est défini pour chaque polarisation et pour chaque longueur d'onde par la forme et les dimensions de la section du ruban et par les indices de réfraction du matériau de ce ruban et du matériau environnant . On définit ainsi le rapport des facteurs de confinement
La valeur de la sensibilité du gain d'une puce SOA à 1 ' état de polarisation de la lumière incidente est donnée par la relation suivante, établit dans la publication "New, process tolérant, high perforamnce 1.55 μm polarization insensitive semiconductor optical amplifier based on low tensile bulk GalnAsP" de J.Y.Emery, P.Doussière, L.Goldstein, F.Po mereau, C. Fortin, R.N'Go, N.Tscherpner, J.L.Lafragette, P.Aubert, F.Brillouet, G.Laube, et J.Barrau "dans European Conf. Opt. Commun. (ECOC), Oslo, Norway, paper WeD.2.3, 1996.
ΔG(SO) (dB) = GTE(dB)*(i- gTM/gTE *- rTM/rTE) [i] avec GTE(dB) le gain de l'amplificateur optique à semi-conducteur pour le mode de propagation TE de la lumière, gτM/gτE, le rapport des gains du matériau actif, et ΓM/TE, le rapport des facteurs de confinement.
On constate avec cette relation que la sensibilité à la polarisation dépend bien de la géométrie du ruban
12 avec le rapport des facteurs de confinement, ainsi que des contraintes exercées sur le matériau de la couche active avec le rapport des gains .
Ainsi, un champ de contraintes exercé sur la structure active guidante .12 d'une puce SOA 1 modifiera
1 ' isotropie de la réponse du matériau actif, c'est à dire gτt_/<3"τE ≠ 1, et cela quelle que soit l'origine et la nature de cette contrainte.
Pour la réalisation d'un dispositif optique amplificateur, le composant optique amplificateur, ou puce SOA, tel que décrit précédemment est reporté sur une embase en vue de son intégration dans un module avec d'autres éléments optiques, tels qu'une fibre optique, un détecteur ou autre. Il existe plusieurs techniques de report d'une puce SOA sur une embase. Une technique connue permettant de fabriquer des composants "bas coût" consiste à réaliser un montage de la puce SOA en "flip chip", c'est à dire retournée, et de la positionner sur l'embase par un procédé dit "d'auto-alignement. Une telle technique est illustrée schématiquement sur la figure 2.
Cette technique d'auto-alignement consiste à réaliser des indentations complémentaires 32, 34 sur la puce SOA 1 et sur l'embase 30 et à les mettre en butées par une force de rappel F exercée sur la puce 1 lors de son report en flip chip sur l'embase 30. Cette force de rappel F est obtenue lors de la soudure de la puce 1 sur l'embase 30 par un procédé qui consiste à fusionner deux plots métalliques 25, 26 respectivement déposés sur la puce 1 et sur l'embase 30. On utilise généralement des plots Or et Or/Etain dans le • cadre de ce procédé. Grâce aux indentations complémentaires 32 et 34, la puce SOA est auto-alignée devant une fibre placée dans une rainure elle-même alignée par rapport à 1 ' indentation 32. On parle donc d'auto-alignement passif de la puce SOA devant la fibre tel que cela a été développé dans la publication "Low cost laser modules for STM" de W.Rehm, K.'Adam, A.Gôth, W.Jôrg, J.Lauckner, J.Scherb, P.Aribaud, C.Artigue, C.Duchemin, B.Fernier, E.Grard, D.Keller, S.Kerboeuf, S.Rabaron, J.M.Rainsant, D.Tregoat, J.L.Nicque, . ournereau, P.J.Laroulandie, P.Berthier dans ETCT'2000, Las vegas, USA, 2000. II a été constaté que cette force de rappel F induit un champ de contrainte sur la structure active guidante 12 de la puce SOA 1, ce qui modifie donc sa sensibilité à la polarisation de la lumière à amplifier. Cette sensibilité est reproductible pour une procédure d'assemblage figée. Par exemple, avec l'utilisation de la technique de l'auto-alignement passif décrit précédemment et de puces SOA dont la structure active répond à la relation [1] , présentant un gain interne GTE(dB) de l'ordre de 28dB, l'amplitude du déplacement de la sensibilité de 1-a puce SOA est de l ' ordre de ΔG (dis ositif) - ΔG(S0A) = +2dB .
L'objet de la présente invention est de résoudre les inconvénients de l'art antérieur.
A cet effet, l'invention propose de compenser les effets indésirables introduits par l'intégration de la puce SOA dans un dispositif optique amplificateur bas coût en appliquant une contrainte supplémentaire, interne ou externe, directement sur la structure active guidante de la puce SOA de manière à ce que la contrainte globale à laquelle est soumise cette structure active guidante rende le gain du dispositif amplificateur insensible à la polarisation de la lumière.
La puce SOA est donc volontairement rendue sensible à la polarisation de la lumière à amplifier, afin que le dispositif optique dans lequel elle est intégrée soit insensible à la polarisation de ladite lumière.
L'invention concerne plus particulièrement un dispositif optique amplificateur intégrant un composant amplificateur optique en semi-conducteur comportant une structure active guidante, caractérisé en ce que ladite structure active guidante est soumise à une contrainte externe provenant de l'intégration dudit composant dans ledit dispositif et en ce que ledit composant présente une sensibilité contrôlée à 1 ' état de polarisation de la lumière à amplifier afin de rendre le gain dudit dispositif amplificateur optique insensible à l'état de polarisation de ladite lumière à amplifier.
Selon une caractéristique, la contrainte externe au composant provient du report dudit composant sur une embase par un procédé d'auto-alignement passif.
Selon une autre caractéristique, la contrainte externe au composant provient de la connexion dudit composant par une électrode située au dessus de la structure active guidante, ladite électrode ayant approximativement la même largeur que ladite structure active guidante .
Selon un mode de réalisation, la sensibilité du gain du composant à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement du rapport des facteurs du confinement rTM/rTE de la structure active.
Selon un autre mode de réalisation, la sensibilité du gain du composant à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement du facteur de confinement de la structure active guidante.
Selon un autre mode de réalisation, la sensibilité du gain du composant à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement d'une force induite par un dépôt d'oxyde contre un ruban encadrant la structure active guidante. Selon un autre mode de réalisation, la sensibilité du gain du composant à 1 ' état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement actif de deux sections de la structure active guidante favorisant chacune, respectivement, un gain plus élevé du mode TE e't du mode TM de polarisation de la lumière à amplifier.
Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1, déjà décrite, est un schéma d ' une puce SOA à ruban enterré selon 1 ' art antérieur.
La figure 2, est un schéma illustrant la technique de l'auto-alignement passif.
La description qui suit concerne un dispositif optique amplificateur comportant un composant 1 (une puce SOA) reporté sur une embase 30 et connecté par une électrode 22 afin de fonctionner dans un module optique .
L'objectif de l'invention est de parvenir à un dispositif insensible à la polarisation de la lumière à amplifier avec | ΔG(dispositif) |< ldB.
Or, on a établit précédemment que la sensibilité à la polarisation du dispositif est affectée par des champs de contraintes exercés sur la structure active guidante 12 de la puce SOA 1, ces champs de contraintes pouvant provenir de la puce elle-même (contraintes internes à la couche active 10 ou à la structure active guidante 12, géométriques ou matérielles) ou de l'assemblage de la puce dans le dispositif (contraintes externes de report ou de connexion) . Ces champs de contraintes modifient le rapport des gains matériau de la structure active guidante 12, c'est à dire gτM/9τE ≠ 1.
La présente invention est donc caractérisée par le fait que l'on réalise une puce SOA volontairement sensible à un mode de polarisation de la lumière à amplifier ΔG(SOA) ≠ 0 afin de compenser la sensibilité induite par l'assemblage de cette puce dans un module optique. La structure active guidante 12 de la puce SOA 1 est donc soumise d'une part à une contrainte externe provenant de 1 ' intégration de ladite puce 1 dans un dispositif et d'autre part à une contrainte supplémentaire interne à la puce 1, la combinaison de ces deux contraintes permettant de rendre le gain dudit dispositif amplificateur optique insensible à la polarisation de la lumière à amplifier.
Selon les applications et mises en œuvre de l'invention, la contrainte externe de mise en module de la puce peut provenir du report de la puce SOA 1 sur une embase 30 par un procédé d'auto-alignement passif et/ou de la connexion de la puce 1 par une électrode 22 située au-dessus de la structure active guidante 22, 1 ' électrode ayant approximativement la même largeur que la structure active guidante. En effet, la force de rappel mise en œuvre dans le procédé d'auto-alignement passif induit un champ de contraintes sur la structure active guidante 12 de la puce. De même, la connexion de la puce 1 par une électrode 22 qui aurait approximativement les mêmes dimensions que la structure active guidante 12 peut induire une force sur cette structure active 12 qui modifie l'isotropie de la réponse du -matériau actif 10 à la polarisation de la lumière à amplifier.
A cet effet, le composant 1 est conçu de manière à présenter une sensibilité contrôlée de son gain à la polarisation de la lumière à amplifier. Pour cela, la structure active guidante 12 de la puce est soumise à d'autres contraintes que celles engendrées par l'intégration du composant dans le dispositif, ces contraintes étant appliquées directement au niveau de la puce SOA.
Selon un premier mode de réalisation, le contrôle de la sensibilité du gain de la puce SOA 1 peut provenir d'un ajustement du désaccord de maille du matériau semi-conducteur constituant la structure active guidante 12.
En effet, le brevet américain US 5 982 531, du déposant, propose une puce SOA rendue insensible à la polarisation de la lumière malgré la géométrie fortement rectangulaire de son ruban enterré . Cet amplificateur est caractérisé par le fait que son matériau actif est soumis à une contrainte de tension suffisante pour rendre son gain insensible à la polarisation de ladite lumière à amplifier. Cette contrainte résulte généralement d'un désaccord de maille entre le matériau actif et le matériau de base.
Une telle technique peut être transformée dans le cadre de la présente invention afin de rendre le gain de la structure active guidante 12 de la puce SOA 1 volontairement sensible à la polarisation de la lumière à amplifier.
En effet, la loi sur le paramètre Δa/a qui représente le désaccord de maille dans la couche active est connue et développée dans la publication précédemment citée en référence à l'équation [1] . Il est donc possible de réaliser une puce SOA selon la technique développée dans le brevet US 5 982 531 qui présente une sensibilité donnée (TE ou TM) à la polarisation de manière à compenser la sensibilité induite (et connue car fixée par le procédé choisi) par l'assemblage et/ou la connexion de la puce SOA dans son dispositif optique.
Selon un autre mode de réalisation, le contrôle de la sensibilité du gain de la puce SOA 1 peut provenir d'un ajustement des facteurs de confinement T-TU/T-TE de la structure active guidante 12. On a en effet développé précédemment que la géométrie du ruban avait un impact direct sur sa sensibilité à la polarisation de la lumière.
Il est également possible de contrôler la sensibilité du gain de la puce SOA 1 par un dépôt d'oxyde sur un ruban encadrant la structure active 12 de la puce 1 induit une force en tension ou en compression, selon la nature de l'oxyde,' qui modifie la sensibilité du gain de la puce SOA 1 vers le mode Te ou vers le mode TM.
On peut également imaginer contrôler la sensibilité du gain de la puce SOA 1 par un ajustement actif de deux sections amplificatrices de la structure active 12 favorisant chacune, respectivement, un gain plus élevé du mode TE et du mode TM de polarisation de la lumière à amplifier.
Les différents modes de réalisation décrits peuvent en outre être combinés entre eux pour obtenir une puce SOA 1 dont la sensibilité du gain à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est parfaitement contrôlée de manière à obtenir, après report de la puce dans un module optique, un dispositif amplificateur dont le gain est insensible à l'état de polarisation de la lumière à amplifier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif optique amplificateur intégrant un composant (1) amplificateur optique en semi-conducteur comportant une structure active guidante (12), caractérisé en ce que ladite structure active guidante (12) est soumise à une contrainte externe audit composant (1) provenant . de l'intégration dudit composant (1) dans ledit dispositif et en ce que ledit composant (1) présente une sensibilité contrôlée à l'état de polarisation de la lumière à amplifier afin de rendre le gain dudit dispositif amplificateur optique insensible à l'état de polarisation de ladite lumière à amplifier.
2. Dispositif optique amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contrainte externe au composant (1) provient du report dudit composant sur une embase (30) par un procédé d'auto- alignement passif.
3. Dispositif optique amplificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la contrainte externe au composant (1) provient de la connexion dudit composant par une électrode (22) située au dessus de la structure active guidante (12) , ladite électrode ayant approximativement la même largeur que ladite structure active guidante (12).
4. Dispositif optique amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que la sensibilité du gain du composant (1) à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement du désaccord de maille du matériau se i-conducteur constituant la structure active guidante (12) .
5. Dispositif optique amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sensibilité du gain du composant (1) à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement du rapport facteur de confinement de la structure active guidante (12).
6. Dispositif optique amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sensibilité du gain du composant (1) à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement d'une force induite par un dépôt d'oxyde contre un ruban encadrant la structure active guidante (12) .
7. Dispositif optique amplificateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sensibilité du gain du composant (1) à l'état de polarisation de la lumière à amplifier est contrôlée par un ajustement actif de deux sections de la structure active guidante (12) favorisant chacune, respectivement, un gain plus élevé du mode TE et du mode TM de polarisation de la lumière à amplifier.
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