WO2004104661A1 - Integrated photonic circuit fitted with means for interconnection with add-on optoelectronic components - Google Patents

Integrated photonic circuit fitted with means for interconnection with add-on optoelectronic components Download PDF

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WO2004104661A1
WO2004104661A1 PCT/FR2004/050204 FR2004050204W WO2004104661A1 WO 2004104661 A1 WO2004104661 A1 WO 2004104661A1 FR 2004050204 W FR2004050204 W FR 2004050204W WO 2004104661 A1 WO2004104661 A1 WO 2004104661A1
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WO
WIPO (PCT)
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substrate
photonic integrated
optical
integrated circuit
lens
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/050204
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French (fr)
Inventor
Serge Valette
Christophe Martinez
Original Assignee
Teem Photonics
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Publication date
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Priority to US10/557,042 priority patent/US20060245754A1/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124Geodesic lenses or integrated gratings
    • G02B6/1245Geodesic lenses

Definitions

  • the present invention relates to a photonic integrated circuit equipped with interconnection means with attached optoelectronic components.
  • Photonic integrated circuits do not use a unique technological approach known as monolithic unlike microelectronic integrated circuits.
  • the key component constituted by the MOS transistor is duplicated a large number of times to build the desired integrated circuit.
  • Photonic integrated circuits on the contrary, involve very different individual components in terms of functionality or geometry and which, more often than not, call upon various technologies produced on different substrates.
  • laser diodes or certain types of optical modulators or amplifiers are produced on InP substrates
  • very high frequency electro-optical modulators are produced on lithium niobate substrates
  • passive components power dividers, wavelength multiplexers, etc.
  • optical fiber spectral filters for example
  • free space micro-optics light isolators, certain interference filters, etc.
  • the transmission of light information uses single-mode or even multimode optical fibers, the optical and geometrical characteristics of which are most often different from those of the mentioned integrated circuits.
  • the invention proposes a photonic integrated circuit making it possible to remedy the above drawbacks.
  • a photonic integrated circuit comprising a substrate comprising at least one optical circuit and means for interconnecting the optical circuit with at least one optoelectronic component attached to the substrate, the interconnection means consisting of at least one area of said substrate whose refractive index is modified to ensure said interconnection, said area of the substrate comprising at least one lens with an index gradient.
  • An optoelectronic component can thus be added to the periphery of the substrate, on one face of the substrate or in a cavity of the substrate.
  • the interconnection between the optical circuit of the photonic integrated circuit and the attached optoelectronic component is then made by optical routing in free space.
  • the invention therefore makes it possible to associate, on the same integrated circuit, optical elements in free space (3D) and planar optics (2D).
  • planar optics components There are numerous publications mentioning the production of planar optics components allowing a modification, in general partial, of the mode profiles of a planar guide via the use of adiabatic structure whose role can be assimilated to that of a " funnel "for light.
  • this type of adaptation is brought into play in a single dimension defined by the direction perpendicular to the plane of the propagation of the wave. and located in the plane of the substrates used.
  • the optical circuit can in particular be produced by an ion exchange technique.
  • the realization, during a manufacturing process, of elements in planar optics and in 3D optics is original. Indeed, although based on a physical approach, similar to modifying the optical parameters of glass (the exchange between glass ions and external ions provided by suitable salt baths), these two types of elements bring into play very different technological approaches.
  • the production of the planar components involves masking steps which define the desired patterns in the surface plane of the substrates (or of the wafer by a collective production).
  • 3D components and more particularly of gradient index lenses, is based on a symmetrical diffusion approach of the ionic species from not a planar substrate but from bars immersed in suitable salt baths, without involving masks.
  • these two types of elements use substrates of completely different geometries and which are not suitable for implementing the invention.
  • the production of these elements can be obtained by chemical or ionic etching techniques or by irradiation using a laser beam.
  • the ion exchange technique gives greater freedom of configuration and seems well suited for the industrial implementation of the concept of one invention.
  • the optical circuit may include an optical guide, one end of which is situated opposite said zone of the substrate in order to make a connection with said zone of the substrate.
  • Said area of the substrate can be located in the substrate so as to be opposite an input or an output of the optoelectronic component in order to make a connection with said optoelectronic component. It can include at least two gradient index lenses whose axes are offset from each other.
  • the optoelectronic component can be attached to the periphery of the substrate or to the surface of the substrate.
  • the substrate can be provided with at least one cavity allowing the housing of at least one optoelectronic component and / or at least one optical component.
  • the invention also relates to a process for the collective production of photonic integrated circuits as defined above, characterized in that it comprises the following steps: supply of a wafer intended to supply as many substrates as there are photonic integrated circuits to be produced,
  • the method can also comprise a step of transferring or adding at least one optoelectronic component and / or at least one optical component to complete the photonic integrated circuits.
  • the interconnection means can be produced by means of a mask having a main opening of generally rectangular shape and adjacent sides connected by a fillet.
  • the opening may have two opposite sides of convex and / or concave shape. It can have two opposite sides of convex shape and the other two opposite sides of concave shape. All sides of the opening can be convex in shape. They can all be concave.
  • the mask may also have at least one secondary opening located near at least one side of the main opening.
  • FIGS. 1A-1D are top views of one substrate subjected to the manufacturing steps to provide an integrated photonic circuit according to the present invention
  • FIGS. 2A to 2C illustrate certain steps of a process for the collective production of the photonic integrated circuit of FIGS. 1A to 1D.
  • Figures 3 and 4 are partial views respectively from above and side of a photonic integrated circuit according to the invention
  • Figures 5 and 6 are partial views respectively from above and side of another photonic integrated circuit according to 1 invention
  • Figure 7 is a side and partial view of another photonic integrated circuit according to the invention
  • - Figure 8 is a side and partial view of yet another photonic integrated circuit according to the invention
  • FIG. 9 is a side and partial view of yet another photonic integrated circuit according to the invention.
  • FIG. 15 represents a cylindrical optical element capable of providing a lens with circular symmetry
  • FIG. 16 represents a form of profile of index of refraction for producing an interconnection zone according to the present invention
  • FIGS. 17 to 24 represent different configurations of masks possible for implementing the present invention. DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
  • FIGS. 1A to 1D illustrate the concept of the invention in general. They show the main technological steps leading to the realization of a photonic integrated circuit according to
  • FIG. 1A shows a glass substrate 1 on which zones 2 and 3 have been produced intended to ensure the interconnection between an optical circuit to be produced on the substrate 1 and optoelectronic components to be attached.
  • zones 2 and 3 intended for interconnection are produced before the optical circuit or circuits in order to minimize the interactions between the manufacturing processes. This is shown in Figure 1A.
  • FIG. 1A shows interconnection zones 2 located at the periphery of the substrate 1 for connection with electrooptical components which will be connected at the periphery of the substrate. It also shows interconnection zones 3 located inside the surface of the substrate 1 for the connection of an optoelectronic component to be located within the substrate 1 itself.
  • FIG. 1B shows the substrate 1 after the production of an optical circuit 4 in relation to interconnection zones 2 and 3 pre-integrated in the previous step.
  • FIG. 1C shows that a cavity 5 has been produced on the substrate 1, between the interconnection zones 3.
  • the cavity 5 has dimensions chosen to allow the positioning of a optoelectronic component to be connected in the optical circuit 4.
  • FIG. 1D represents the photonic integrated circuit obtained when the optoelectronic components provided have been transferred to the substrate 1.
  • a semiconductor laser diode 6 a single-mode optical input fiber 7 has been transferred to the periphery of the substrate 1 , an integrated optical circuit 8 involving another technology and / or another substrate than the substrate 1, a multimode optical fiber 9, a spectral filter 10 associated with a photodetector 11.
  • a An insulator 12 has been housed.
  • the interconnection zones 2 and 3 are obtained by local modification ⁇ ni (x, y) of the refractive index n v of the glass substrate, for example by ion exchange techniques.
  • each ⁇ ni (x, y) profile may be different from the others but, for reasons of technical simplicity, it is of course preferable to limit the number of different profiles necessary and, as far as possible, to play on the respective positions of the components or elements to optimize the various connections required.
  • the concept of one invention is compatible with a collective manufacturing method of integrated circuits as illustrated by FIGS. 2A to 2C.
  • Figure 2A shows a glass plate
  • FIG. 1A shows that the interconnection zones 2 and 3 have been made collectively.
  • FIG. 2B shows the collective embodiment of the optical circuits 4.
  • FIG. 2C shows the collective production of the cavities 5.
  • the wafer is cut to provide a plurality of photonic integrated circuits such as that shown in FIG. 1C.
  • the construction of the interconnection zones will now be described in more detail.
  • FIGs 3 and 4 are respectively top and side views of a photonic integrated circuit according to the invention.
  • This integrated circuit is formed on a glass substrate 21.
  • This circuit has an association between a single-mode or multimode optical guide 24 and an integrated interconnection zone 22 arranged opposite one end of the optical guide 24.
  • the zone 22 consists of a lens with index gradient of pre-calculated parameters so as to obtain at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 24, a collimated optical beam 20 of given diameter and of low angular divergence.
  • Figures 5 and 6 are respectively top and side views of another photonic integrated circuit according to the invention.
  • This integrated circuit is formed on a glass substrate 31.
  • This circuit has an association between a single-mode or multimode optical guide 34 and an integrated interconnection zone 32 disposed opposite one end of the optical guide 34.
  • the zone 32 consists of a lens with a gradient of index of pre-calculated parameters so as to obtain, at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 34, an optical beam 30 refocused at a distance and with pre-defined focal point dimensions so as to form an image of the output of the light guide of given position and magnification, this image being able to be real or virtual according to the type of coupling to be optimized.
  • the interconnection zones 22 or 32 are defined by conventional lithographic masking methods as will be described later.
  • the light guide is buried below the surface of the substrate, at a depth X 0G (see Figures 4 and 6) and the axis of the index gradient lens at a depth X oL .
  • the depth X oG and X oL were chosen to be equal and the axes of the optical beams generated by the gradient index lenses remain parallel to the axis of the guide.
  • the integrated circuit is formed on a glass substrate 41 and has an association between an optical guide 44 and an integrated interconnection zone 42 arranged opposite one end of the optical guide 44.
  • the zone 42 consists of a lens with a gradient of index of pre-calculated parameters so as to obtain, at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 44, an optical beam collimated 40.
  • these same optical beam axes can be offset by a value ⁇ Y which leads in this plane to an angular offset ⁇ .
  • the interconnection zone consists of a simple index gradient lens
  • the particular constraints of optical circuit coupling require for example the production of a collimated beam of large diameter, corresponding to low desired angular divergence values.
  • the depth X ûG of the axis of the light guides is most often of a few ⁇ m, or even a few tens of ⁇ m, in particular in the guides obtained by ion exchange in the glasses which, in practice, will be favorably used for implement the invention.
  • the classic depth is around 15 ⁇ m although it is possible to exceed this value.
  • the planar guide can be buried locally in order to increase the depth of the object point whose image will be formed by the lens with index gradient produced.
  • FIG. 8 illustrates this solution in the case of a collimated image beam.
  • the integrated circuit is formed on a glass substrate 51 and has an association between an optical guide 54 and an integrated interconnection zone 52 arranged opposite one end of the optical guide 54.
  • the guide optic 54 is buried at a depth X oG over part of its length, then at a depth X ' OG on another part, closer to zone 52.
  • This solution can have drawbacks of 'burying the fact that the light guides (eg in electric field as it is known to do with the ion exchange technique in glasses) comes with profile changes refractive index of the guided mode or modes and therefore of the dimensions of the object point to be considered. This effect can be taken into account, for example via the optical parameters of the lens.
  • This variant can be applied to the case illustrated in FIG. 7.
  • FIG. 9 illustrates this solution in the case of a collimated beam.
  • the integrated circuit is formed on a glass substrate 61 and has an association between an optical guide 64 and an integrated interconnection zone 62 comprising a first lens 162 facing one end of the optical guide 64 and a second lens 262 facing the outlet of the first lens 162.
  • the optical guide 64 is buried at a depth X 0Gr the lens 162 at a depth X oL ⁇ and the lens 262 at a depth X oL2 so that X 0 L2>DI> Xo ⁇ -
  • the magnification G L ⁇ can be chosen different from -1. It can be equal to -0.5 or -0.25 to name a few interesting examples.
  • the use of a magnification less than 1 makes it possible for example, for a given diameter value, to shorten the focal length of the lens 262 and therefore the length of this lens working with an infinite magnification due to the increase in the digital aperture image of the optical beam diffracted by the light guide.
  • FIG. 10 gives a first exemplary embodiment of an interconnection zone for a photonic integrated circuit according to the invention.
  • the substrate is seen in section along the XOZ plane.
  • the dashed line 75 represents the surface of the substrate.
  • the optical guide 74 is also shown, one end of which is opposite the zone.
  • interconnection 72 consisting of a first lens 172 and a second lens 272.
  • the axis OZ originates from the end of the optical guide 74.
  • the axis OX originates from the central part of the lens 172.
  • the beam passing through the interconnection zone 72 has the same configuration as for FIG. 9.
  • the image point given by the first lens 172 coincides with the input face of the second lens 272.
  • This configuration is only one illustration among many other possibilities which makes it possible to obtain, from an object point corresponding to the light distribution at the output of the waveguide, a collimated optical beam of given size.
  • FIG. 10 gives an example of a possible embodiment with parameters of index gradient lenses achievable by the technique of ion exchange in planar structure which will be described later.
  • the characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 ⁇ m:
  • the burial depth X F c of the collimated beam (from the axis of the beam relative to the surface of the substrate) is 66 ⁇ m and that the width of the collimated beam ⁇ X FC is 63.9 ⁇ .
  • FIG. 11 gives a second embodiment of an interconnection zone for a photonic integrated circuit according to the invention.
  • the substrate is seen in section along the XOZ plane.
  • Line 85 represents the surface of the substrate.
  • the optical guide 84 is also shown, one end of which is opposite the interconnection zone 82 consisting of a first lens 182 and a second lens 282.
  • FIG. 11 gives an example of a possible embodiment with parameters of index gradient lenses achievable by the ion exchange technique in planar structure.
  • the characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 ⁇ m:
  • the burial depth X FC of the collimated beam (of the axis of the beam relative to the surface of the substrate) is 86.5 ⁇ m and the width of the collimated beam ⁇ X FC is 95.8 ⁇ m.
  • collimated beams of diameter greater than 90 ⁇ m are easily achievable for lengths of integration zone of the coupling elements of the order of 1500 ⁇ m, entirely compatible with the size requirements of optoelectronic devices. .
  • Significantly larger beam diameters can be envisaged if necessary via various modifications to the parameters of the optical system.
  • Figures 12, 13 and 14 give other possible examples of interconnection zones which no longer provide collimation of the object point (image at infinity) but a finite distance image of the object.
  • FIG. 12 therefore gives a third exemplary embodiment of an interconnection zone.
  • the substrate is seen in section along the XOZ plane.
  • the dotted line 95 represents the surface of the substrate.
  • the optical guide 94 one end of which is opposite the interconnection zone 92 consisting of a first lens 192 and a second lens 292.
  • the characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 ⁇ m: - burial depth of the entry guide,
  • FIG. 13 gives a fourth exemplary embodiment of an interconnection zone.
  • the substrate is seen in section along the XOZ plane.
  • the dashed line 105 represents the surface of the substrate.
  • the optical guide 104 one end of which is opposite the interconnection zone 102 consisting of a first lens 202 and a second lens 302.
  • FIG. 14 therefore gives a fifth exemplary embodiment of an interconnection zone.
  • the substrate is seen in section along the XOZ plane.
  • the dashed line 115 represents the surface of the substrate.
  • the optical guide 114 one end of which is opposite the interconnection zone 112 consisting of a first lens 212 and a second lens 312.
  • an OZ and OX axis diagram is superimposed on the section of the substrate. The origins of the axes are the same as before.
  • the characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 ⁇ m:
  • the burial depth X F c of the collimated beam (of the beam axis relative to the surface of the substrate) is 86.5 ⁇ m and that the width of the collimated beam ⁇ X FC is 95 , 8 ⁇ m.
  • Figures 8 to 14 show the sectional views of the lenses and therefore the optical imaging figures in the XOZ section plane.
  • the lenses In top view, as already illustrated by FIGS. 3 and 5, the lenses must also have the necessary imaging properties.
  • the optical parameters following these planes parallel to the surface plane YOZ will be deduced from the corresponding refractive index profiles.
  • index gradient lenses sold commercially have parabolic refractive index profiles with circular symmetry because the ion exchange between the exchange bath and the glass cylinder used takes place under perfect conditions. of symmetry. This is of course no longer possible in the case of the invention for which the profits in refractive index must imperatively be made from the surface of a substrate (or wafer).
  • the index profiles to be produced which must be approximately parabolic in shape as a function of the distance ri to the axis in order to obtain the required imaging optical properties, require a series of original steps which constitute another aspect of the invention.
  • FIG. 15 represents a cylindrical element 120 capable of providing a lens with circular symmetry.
  • the coordinate axes are Oi i, Oty and O-jZi (OiXj perpendicular to the surface plane of the wafer Oi i parallel to this plane of surface, the OiXY plane being perpendicular to the axis of the lens ⁇ Z).
  • the parameter gi depends on the variation in refractive index between the center and the edge of the lens and on the maximum radius r oi of the lens.
  • Obtaining the desired ⁇ ni (ri) profiles at the level of the imaging elements is based on the following technological approach which comprises at least three stages.
  • a first step consists of an ion exchange through a mask comprising the appropriate geometric shapes as a function of the A ions and the B ions contained in the substrate.
  • This ion exchange is for example obtained by tempering the glass plate provided with a mask of suitable geometric shape in a bath at temperature T i containing ions A and for a time ti by favorably applying an electric field between the surface of substrate on which is deposited the mask and the opposite face. This operation makes it possible to obtain a first refractive index profile over a depth di.
  • a second step consists in diffusing A ions back into the substrate by still favorably applying an electric field between the face of the substrate on which the mask is deposited and the opposite face.
  • This ion exchange is for example obtained by dipping the wafer in the bath at temperature T 2 containing B ions and for a time t 2 by favorably applying an electric field between the face of the substrate on which the mask is deposited and the opposite face.
  • This operation leads to the burial of the previous index profile over an average depth d 2 .
  • a third step consists of a thermal re-diffusion at a temperature T 3 and for a time t 3 without application of an electric field. According to the required specifications, this operation can be carried out in a bath containing B ions or simply in a controlled atmosphere.
  • FIG. 16 represents a form of refractive index profile close to the desirable profiles obtained with the following operating parameters:
  • the ions A are silver ions A g +
  • the ions B are sodium ions N a +
  • the temperature Ti is around 330 ° C and the time t x is around 22 minutes
  • the temperature T 2 is approximately 260 ° C and the time t 2 is approximately 80 minutes
  • - the temperature T 3 is approximately 330 ° C and the time t 3 is approximately 1200 minutes.
  • ⁇ n represents the variation of normalized index.
  • the material used for local masking of ion exchanges can be of different types. Among the most common masks, there may be mentioned aluminum, aluminum oxide, silicon, titanium or nickel, but other materials could also be suitable.
  • the length l may vary from a few tens of micrometers to a few millimeters taking into account the focal lengths and the desired imaging architectures.
  • the electric voltage V applied during the field exchanges can be approximately 325 volts.
  • This additional step consists of a thermal re-diffusion at a temperature T'i and for a time t'i.
  • This re-diffusion is for example obtained by soaking the wafer in a bath at temperature T'i containing B ions and for a time t'i without application of an electric field.
  • the mask used must have dimensions close to a rectangular opening of length 1 ′ and width ei.
  • the radius r 0 i of the lens obtained is of the order of 110 ⁇ m.
  • the length i it can be deduced from the desired length li, taking into account the axial widening caused by ion exchange and thermal diffusions.
  • the mask 300 is provided with a rectangular opening 301, two adjacent sides of the opening being connected by a fillet.
  • FIG. 18 represents a mask 310 having a suitable opening 311
  • FIG. 19 represents a mask 320 having a suitable opening 321.
  • the sides of the masks may not be straight as illustrated above in order to produce non-constant index profiles along the axis of the Z and to be able to modify the imaging properties of the components.
  • Possible forms are illustrated by FIG. 21 where the mask 340 is provided with the opening 341 and by FIG. 22 where the mask 350 is provided with the opening 251. It is still possible to use segmented masks to obtain more brutal modifications of the index profiles and to take advantage of certain side effects.
  • Figures 23 and 24 give possible examples of such geometries.
  • FIG. 23 shows a mask 360 having a central main opening 361, lateral secondary openings 362 and 363 on the same side of the central opening and lateral secondary openings 364 and 365 on another side (opposite to the previous one) of the central opening.
  • FIG. 24 shows a mask 370 having central openings 371 and 372, lateral secondary openings 373 and 374 on the same side with respect to the central openings and lateral secondary openings 375 and 376 on another side (opposite to the previous one) relative to the central openings.

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Abstract

The invention relates to an integrated photonic circuit comprising a substrate (1) comprising at least one optical circuit (4) and means (2,3) for interconnecting the optical circuit with at least one optoelectronic component (6, 8, 9, 11, 12) which is added onto the substrate. The interconnecting means comprise at least one substrate area wherein the index of refraction is modified in order to ensure said interconnection. The area of the substrate comprises at least one lens with an index gradient.

Description

CIRCUIT INTEGRE PHOTONIQUE EQUIPE DE MOYENS D'INTERCONNEXION AVEC DES COMPOSANTS OPTOELECTRONIQUES PHOTONIC INTEGRATED CIRCUIT HAVING INTERCONNECTION MEANS WITH OPTOELECTRONIC COMPONENTS
RAPPORTESREPORTED
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne un circuit intégré photonique équipé de moyens d'interconnexion avec des composants optoélectroniques rapportés .The present invention relates to a photonic integrated circuit equipped with interconnection means with attached optoelectronic components.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART
Les circuits intégrés photoniques ne font pas appel à une approche technologique unique dite encore monolithique contrairement aux circuits intégrés microélectroniques. A titre d'exemple, dans le domaine des circuits intégrés microélectroniques pour la technologie MOS sur substrat de silicium, le composant clé constitué par le transistor MOS est dupliqué un grand nombre de fois pour construire le circuit intégré souhaité. Les circuits intégrés photoniques au contraire mettent en jeu des composants individuels très différents au niveau fonctionnalité ou géométrie et qui, le plus souvent, font appel à des technologies variées réalisées sur différents substrats. Ainsi, les diodes lasers ou certains type de modulateurs ou d'amplificateurs optiques sont réalisés sur des substrats en InP, les modulateurs électro-optiques à très hautes fréquences sont réalisés sur des substrats en niobate de lithium, les composants passifs (diviseurs de puissance, multiplexeurs de longueurs d'onde, etc.) sont réalisés sur des substrats en verre ou en silicium. Les technologies impliquées pour la réalisation de ces composants sont très différentes les unes des autres : épitaxie de couches minces semi- conductrices sur les substrats en InP, diffusion de titane ou échanges protoniques sur les substrats en niobate de lithium, échanges ioniques sur les substrats en verre ou dépôt CVD de couches de silice sur les substrats en silicium.Photonic integrated circuits do not use a unique technological approach known as monolithic unlike microelectronic integrated circuits. For example, in the field of microelectronic integrated circuits for MOS technology on silicon substrate, the key component constituted by the MOS transistor is duplicated a large number of times to build the desired integrated circuit. Photonic integrated circuits, on the contrary, involve very different individual components in terms of functionality or geometry and which, more often than not, call upon various technologies produced on different substrates. Thus, laser diodes or certain types of optical modulators or amplifiers are produced on InP substrates, very high frequency electro-optical modulators are produced on lithium niobate substrates, passive components (power dividers, wavelength multiplexers, etc.) are produced on glass substrates or silicon. The technologies involved in the production of these components are very different from each other: epitaxy of thin semiconductor layers on InP substrates, diffusion of titanium or proton exchange on lithium niobate substrates, ion exchange on substrates in glass or CVD deposition of silica layers on silicon substrates.
Par ailleurs, certains composants ne sont actuellement pas réalisables en version intégrés. Ils sont réalisés soit sur fibre optique (filtres spectraux par exemple) , soit en micro-optique en espace libre (isolateurs de lumière, certains filtres interférentiels, etc) . De plus, la transmission des informations lumineuses utilise les fibres optiques monomodes, voire multimodes, dont les caractéristiques optiques et géométriques sont le plus souvent différentes de celles des circuits intégrés cités.In addition, some components are not currently available in an integrated version. They are carried out either on optical fiber (spectral filters for example), or in free space micro-optics (light isolators, certain interference filters, etc.). In addition, the transmission of light information uses single-mode or even multimode optical fibers, the optical and geometrical characteristics of which are most often different from those of the mentioned integrated circuits.
Ce caractère fortement hybride de l'optoélectronique implique la mise en jeu de techniques de connexion sophistiquées, délicates à maîtriser (utilisation de micro-lentilles et nécessité d'alignement extrêmement précis, etc.) Ces techniques sont très pénalisantes sur le plan économique. Ces problèmes de connectique et d'adaptation d'impédance optique entre les éléments des dispositifs optoélectroniques sont des problèmes très génériques qui se posent dans tous les domaines d'application de l'optoélectronique depuis l'instrumentation (industrielle, médicale, scientifique, etc.) jusqu'aux télécommunications optiques. Ces problèmes sont d'autant plus critiques que les contraintes de coût de production deviennent fortes, ce qui est de plus en plus le cas en communications optiques à mesure que les transmissions optiques se rapprochent de l'abonné et que le nombre de composants ou de modules optiques mis en jeu croît énormément en nombre de pièces .This strongly hybrid character of optoelectronics implies the use of sophisticated connection techniques, difficult to master (use of micro-lenses and need for extremely precise alignment, etc.) These techniques are very disadvantageous from an economic point of view. These problems of connection and adaptation of optical impedance between the elements of optoelectronic devices are very generic problems which arise in all fields of application of optoelectronics from instrumentation (industrial, medical, scientific, etc. ) up to telecommunications optics. These problems are all the more critical as production cost constraints become high, which is more and more the case in optical communications as optical transmissions approach the subscriber and as the number of components or optical modules involved increases enormously in number of parts.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
L'invention propose un circuit intégré photonique permettant de remédier aux inconvénients ci- dessus .The invention proposes a photonic integrated circuit making it possible to remedy the above drawbacks.
Elle a donc pour objet un circuit intégré photonique comprenant un substrat comportant au moins un circuit optique et des moyens d'interconnexion du circuit optique avec au moins un composant optoélectronique rapporté sur le substrat, les moyens d'interconnexion étant constitués d'au moins une zone dudit substrat dont l'indice de réfraction est modifié pour assurer ladite interconnexion, ladite zone du substrat comprenant au moins une lentille à gradient d'indice.It therefore relates to a photonic integrated circuit comprising a substrate comprising at least one optical circuit and means for interconnecting the optical circuit with at least one optoelectronic component attached to the substrate, the interconnection means consisting of at least one area of said substrate whose refractive index is modified to ensure said interconnection, said area of the substrate comprising at least one lens with an index gradient.
Un composant optoélectronique peut ainsi être rapporté à la périphérie du substrat, sur une face du substrat ou dans une cavité du substrat. L'interconnexion entre le circuit optique du circuit intégré photonique et le composant optoélectronique rapporté se fait alors par un routage optique en espace libre. L'invention permet donc d'associer, sur un même circuit intégré, des éléments d'optique en espace libre (3D) et d'optique planaire (2D) . Il existe de nombreuses publications mentionnant la réalisation de composants d'optique planaire permettant une modification, en générale partielle, des profils de mode d'un guide planaire via l'utilisation de structure adiabatique dont le rôle peut être assimilé à celui d'un "entonnoir" pour la lumière. Le plus souvent et pour des raisons liées à l'utilisation de masques pour définir les motifs désirés en optique guidée, ce type d'adaptation est mis en jeu dans une seule dimension définie par la direction perpendiculaire au plan de la propagation de l'onde et située dans le plan des substrats utilisés.An optoelectronic component can thus be added to the periphery of the substrate, on one face of the substrate or in a cavity of the substrate. The interconnection between the optical circuit of the photonic integrated circuit and the attached optoelectronic component is then made by optical routing in free space. The invention therefore makes it possible to associate, on the same integrated circuit, optical elements in free space (3D) and planar optics (2D). There are numerous publications mentioning the production of planar optics components allowing a modification, in general partial, of the mode profiles of a planar guide via the use of adiabatic structure whose role can be assimilated to that of a " funnel "for light. Most often and for reasons related to the use of masks to define the desired patterns in guided optics, this type of adaptation is brought into play in a single dimension defined by the direction perpendicular to the plane of the propagation of the wave. and located in the plane of the substrates used.
Des solutions de réalisation de structures adiabatiques permettant une modification de mode dans les deux directions perpendiculaires à la direction de propagation ont été proposées mais se sont généralement heurtées à une augmentation très importante des étapes technologiques, trop pénalisantes sur le plan des rendements de fabrication pour être véritablement utilisées. De toute façon, ce type de structures basé sur des empilements astucieux de couches d'épaisseurs différentes conserve dans tous les cas le caractère guidé de l'onde lumineuse et n'a jamais utilisé le passage d'optique guidée en optique en espace libre (ou vice versa) comme proposé dans l'invention.Solutions for producing adiabatic structures allowing a modification of mode in the two directions perpendicular to the direction of propagation have been proposed but have generally encountered a very significant increase in technological stages, which are too penalizing in terms of manufacturing yields to be really used. In any case, this type of structure based on clever stacks of layers of different thicknesses retains in all cases the guided nature of the light wave and has never used the passage from guided optics to free space optics ( or vice versa) as proposed in the invention.
Le circuit optique peut notamment être réalisé par une technique d'échange ionique. Il en va de même pour la zone de substrat constituant les moyens d' interconnexion . La réalisation, au cours d'un procédé de fabrication, d'éléments en optique planaire et en optique 3D est originale. En effet, bien que reposant sur une approche physique, similaire de modification des paramètres optiques du verre (l'échange entre les ions du verre et les ions extérieurs apportés par des bains de sels adaptés), ces deux types d'éléments mettent en jeu des approches technologiques très différentes. La réalisation des composants planaires implique des étapes de masquage qui définissent les motifs souhaités dans le plan de surface des substrats (ou de la plaquette par une réalisation collective) . La réalisation des composants 3D, et tout particulièrement des lentilles à gradient d'indice repose sur une approche diffusion symétrique des espèces ioniques à partir non pas d'un substrat planaire mais de barreaux immergés dans des bains de sels adaptés, sans mise en jeu de masques. Selon l'art connu, ces deux types d'éléments utilisent des substrats de géométries complètement différentes et qui ne sont pas adaptés à la mise en œuvre de l'invention. La réalisation de ces éléments peut être obtenue par des techniques de gravure chimique ou ionique ou par des irradiations au moyen d'un faisceau laser. La technique d'échange ionique donne de plus grandes libertés de paramétrage et paraît bien adaptée pour la mise en œuvre industrielle du concept de 1 'invention.The optical circuit can in particular be produced by an ion exchange technique. The same applies to the substrate area constituting the interconnection means. The realization, during a manufacturing process, of elements in planar optics and in 3D optics is original. Indeed, although based on a physical approach, similar to modifying the optical parameters of glass (the exchange between glass ions and external ions provided by suitable salt baths), these two types of elements bring into play very different technological approaches. The production of the planar components involves masking steps which define the desired patterns in the surface plane of the substrates (or of the wafer by a collective production). The production of 3D components, and more particularly of gradient index lenses, is based on a symmetrical diffusion approach of the ionic species from not a planar substrate but from bars immersed in suitable salt baths, without involving masks. According to the prior art, these two types of elements use substrates of completely different geometries and which are not suitable for implementing the invention. The production of these elements can be obtained by chemical or ionic etching techniques or by irradiation using a laser beam. The ion exchange technique gives greater freedom of configuration and seems well suited for the industrial implementation of the concept of one invention.
Le circuit optique peut comporter un guide optique dont une extrémité est située en vis -à-vis de ladite zone du substrat afin de réaliser une connexion avec ladite zone du substrat. Ladite zone du substrat peut être localisée dans le substrat de façon à être en vis-à-vis d'une entrée ou d'une sortie du composant optoélectronique afin de réaliser une connexion avec ledit composant optoélectronique. Elle peut comprendre au moins deux lentilles à gradient d' indice dont les axes sont décalés l'un par rapport à l'autre.The optical circuit may include an optical guide, one end of which is situated opposite said zone of the substrate in order to make a connection with said zone of the substrate. Said area of the substrate can be located in the substrate so as to be opposite an input or an output of the optoelectronic component in order to make a connection with said optoelectronic component. It can include at least two gradient index lenses whose axes are offset from each other.
Le composant optoélectronique peut être rapporté en périphérie du substrat ou sur la surface du substrat. Dans ce dernier cas, le substrat peut être pourvu d'au moins une cavité permettant le logement d'au moins un composant optoélectronique et/ou d'au moins un composant optique.The optoelectronic component can be attached to the periphery of the substrate or to the surface of the substrate. In the latter case, the substrate can be provided with at least one cavity allowing the housing of at least one optoelectronic component and / or at least one optical component.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication collective de circuits intégrés photoniques tels que définis ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : fourniture d'une plaquette destinée à fournir autant de substrats qu'il y a de circuits intégrés photonique à réaliser,The invention also relates to a process for the collective production of photonic integrated circuits as defined above, characterized in that it comprises the following steps: supply of a wafer intended to supply as many substrates as there are photonic integrated circuits to be produced,
- réalisation sur la plaquette des moyens d'interconnexion pour chaque circuit intégré photonique,- production of interconnection means on the wafer for each photonic integrated circuit,
- réalisation sur la plaquette du circuit optique de chaque circuit intégré photonique, éventuellement, réalisation sur la plaquette de moyens de logement d'au moins un composant optoélectronique et/ou optique pour chaque circuit intégré photonique, - découpe de la plaquette pour obtenir les circuits intégrés photoniques. Le procédé peut comprendre en outre une étape de report ou d'ajout d'au moins un composant optoélectronique et/ou d'au moins un composant optique pour compléter les circuits intégrés photoniques. Les moyens d' interconnexion peuvent être réalisés au moyen d'un masque présentant une ouverture principale de forme globalement rectangulaire et des côtés adjacents reliés par un congé. L'ouverture peut posséder deux côtés opposés de forme convexe et/ou concave. Elle peut posséder deux côtés opposés de forme convexe et les deux autres côtés opposés de forme concave. Tous les côtés de l'ouverture peuvent être de forme convexe. Ils peuvent tous être de forme concave. Le masque peut présenter également au moins une ouverture secondaire située près d' au moins un côté de 1' ouverture principale .- production on the wafer of the optical circuit of each photonic integrated circuit, possibly, production on the wafer of housing means of at least one optoelectronic and / or optical component for each photonic integrated circuit, - cutting of the wafer to obtain the circuits integrated photonics. The method can also comprise a step of transferring or adding at least one optoelectronic component and / or at least one optical component to complete the photonic integrated circuits. The interconnection means can be produced by means of a mask having a main opening of generally rectangular shape and adjacent sides connected by a fillet. The opening may have two opposite sides of convex and / or concave shape. It can have two opposite sides of convex shape and the other two opposite sides of concave shape. All sides of the opening can be convex in shape. They can all be concave. The mask may also have at least one secondary opening located near at least one side of the main opening.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels :The invention will be better understood and other advantages and features will appear on reading the description which follows, given by way of nonlimiting example, accompanied by the appended drawings among which:
- les figures 1A à 1D sont des vues de dessus d'un, substrat soumis à des étapes de fabrication pour fournir un circuit intégré photonique selon la présente invention,- Figures 1A-1D are top views of one substrate subjected to the manufacturing steps to provide an integrated photonic circuit according to the present invention,
- les figures 2A à 2C illustrent certaines étapes d'un procédé de réalisation collectif du circuit intégré photonique des figures 1A à 1D. les figures 3 et 4 sont des vues partielles respectivement de dessus et de côté d'un circuit intégré photonique selon l'invention, les figures 5 et 6 sont des vues partielles respectivement de dessus et de côté d'un autre circuit intégré photonique selon 1 ' invention, la figure 7 est une vue de côté et partielle d'un autre circuit intégré photonique selon 1 * invention, - la figure 8 est une vue de côté et partielle d'encore un autre circuit intégré photonique selon l'invention, la figure 9 est une vue de côté et partielle d'encore un autre circuit intégré photonique selon l'invention,FIGS. 2A to 2C illustrate certain steps of a process for the collective production of the photonic integrated circuit of FIGS. 1A to 1D. Figures 3 and 4 are partial views respectively from above and side of a photonic integrated circuit according to the invention, Figures 5 and 6 are partial views respectively from above and side of another photonic integrated circuit according to 1 invention, Figure 7 is a side and partial view of another photonic integrated circuit according to the invention, - Figure 8 is a side and partial view of yet another photonic integrated circuit according to the invention, FIG. 9 is a side and partial view of yet another photonic integrated circuit according to the invention,
- les figures 10 et 11 donnent des exemples de réalisation possibles de zones d'interconnexion pour des circuits intégrés photoniques selon l'invention, les figures 12 à 14 donnent d'autres exemples de réalisation possibles de zones d'interconnexion pour des circuits intégrés photoniques selon l'invention, la figure 15 représente un élément optique cylindrique apte à fournir une lentille à symétrie circulaire, la figure 16 représente une forme de profil d'indice de réfaction pour réaliser une zone d'interconnexion selon la présente invention, les figures 17 à 24 représentent différentes configurations de masques possibles pour mettre en œuvre la présente invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS- Figures 10 and 11 give possible embodiments of interconnection zones for photonic integrated circuits according to the invention, Figures 12 to 14 give other possible embodiments of interconnection zones for photonic integrated circuits according to the invention, FIG. 15 represents a cylindrical optical element capable of providing a lens with circular symmetry, FIG. 16 represents a form of profile of index of refraction for producing an interconnection zone according to the present invention, FIGS. 17 to 24 represent different configurations of masks possible for implementing the present invention. DETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Les figures 1A à 1D illustrent le concept de l'invention dans sa généralité. Elles montrent les principales étapes technologiques conduisant à la réalisation d'un circuit intégré photonique selonFigures 1A to 1D illustrate the concept of the invention in general. They show the main technological steps leading to the realization of a photonic integrated circuit according to
1 ' invention .1 invention.
La figure 1A montre un substrat 1 en verre sur lequel ont été réalisées des zones 2 et 3 destinées à assurer l'interconnexion entre un circuit optique à réaliser sur le substrat 1 et des composants optoélectroniques à rapporter. En général, les zones 2 et 3 destinées à l'interconnexion sont réalisées avant le ou les circuits optiques afin de minimiser les interactions entre les processus de fabrication. C'est ce que montre la figure 1A.FIG. 1A shows a glass substrate 1 on which zones 2 and 3 have been produced intended to ensure the interconnection between an optical circuit to be produced on the substrate 1 and optoelectronic components to be attached. In general, zones 2 and 3 intended for interconnection are produced before the optical circuit or circuits in order to minimize the interactions between the manufacturing processes. This is shown in Figure 1A.
La figure 1A montre des zones d'interconnexion 2 situées en périphérie du substrat 1 pour la connexion avec des composants électrooptiques qui seront connectés en périphérie du substrat. Elle montre également des zones d'interconnexion 3 situées à l'intérieur de la surface du substrat 1 pour la connexion d'un composant optoélectronique à localiser au sein même du substrat 1.FIG. 1A shows interconnection zones 2 located at the periphery of the substrate 1 for connection with electrooptical components which will be connected at the periphery of the substrate. It also shows interconnection zones 3 located inside the surface of the substrate 1 for the connection of an optoelectronic component to be located within the substrate 1 itself.
La figure 1B montre le substrat 1 après la réalisation d'un circuit optique 4 en relation avec des zones d'interconnexion 2 et 3 préintégrées dans l'étape précédente .FIG. 1B shows the substrate 1 after the production of an optical circuit 4 in relation to interconnection zones 2 and 3 pre-integrated in the previous step.
La figure 1C montre qu'une cavité 5 a été réalisée sur le substrat 1, entre les zones d'interconnexion 3. La cavité 5 possède des dimensions choisies pour permettre le positionnement d'un composant optoélectronique à connecter dans le circuit optique 4.FIG. 1C shows that a cavity 5 has been produced on the substrate 1, between the interconnection zones 3. The cavity 5 has dimensions chosen to allow the positioning of a optoelectronic component to be connected in the optical circuit 4.
La figure 1D représente le circuit intégré photonique obtenu lorsque les composants optoélectroniques prévus ont été reportés sur le substrat 1. A titre d'exemple, on a reporté en périphérie du substrat 1 une diode laser semiconductrice 6, une fibre optique monomode d'entrée 7, un circuit optique intégré 8 mettant en jeu une autre technologie et/ou un autre substrat que le substrat 1, une fibre optique multimode 9, un filtre spectral 10 associé à un photodétecteur 11. Entre les zones 3 et dans la cavité 5, a été logé un isolateur 12. Les zones d'interconnexion 2 et 3 sont obtenues par modification locale Δni (x,y) de l'indice de réfaction nv du substrat en verre par exemple par des techniques d'échange ionique.FIG. 1D represents the photonic integrated circuit obtained when the optoelectronic components provided have been transferred to the substrate 1. As an example, a semiconductor laser diode 6, a single-mode optical input fiber 7 has been transferred to the periphery of the substrate 1 , an integrated optical circuit 8 involving another technology and / or another substrate than the substrate 1, a multimode optical fiber 9, a spectral filter 10 associated with a photodetector 11. Between the zones 3 and in the cavity 5, a An insulator 12 has been housed. The interconnection zones 2 and 3 are obtained by local modification Δni (x, y) of the refractive index n v of the glass substrate, for example by ion exchange techniques.
La valeur des profils Δni (x, y) ainsi que leur positionnement au sein ou à la périphérie du substrat 1 sont adaptés aux caractéristiques optiques des composants ou éléments à connecter d'une part et du ou des circuits optiques d'autre part. En toute rigueur, chaque profil Δni (x,y) peut être différent des autres mais, pour des raisons de simplicité technique, il est bien sûr préférable de limiter le nombre de profils différents nécessaires et, dans la mesure du possible, de jouer sur les positionnements respectifs des composants ou éléments pour optimiser les différentes connexions requises . Le concept de 1 ' invention est compatible avec un mode de fabrication collective des circuits intégrés comme cela est illustré par les figures 2A à 2C. La figure 2A montre une plaquette de verreThe value of the Δni (x, y) profiles as well as their positioning within or at the periphery of the substrate 1 are adapted to the optical characteristics of the components or elements to be connected on the one hand and of the optical circuit or circuits on the other hand. Strictly speaking, each Δni (x, y) profile may be different from the others but, for reasons of technical simplicity, it is of course preferable to limit the number of different profiles necessary and, as far as possible, to play on the respective positions of the components or elements to optimize the various connections required. The concept of one invention is compatible with a collective manufacturing method of integrated circuits as illustrated by FIGS. 2A to 2C. Figure 2A shows a glass plate
100 destinée à la fabrication d'une pluralité de circuits intégrés photoniques du type décrit par les figures 1A à 1D. Pour faciliter la compréhension, la délimitation des substrats 1 a été représentée. La figure 1A montre que les zones d'interconnexion 2 et 3 ont été réalisées de manière collective.100 intended for the manufacture of a plurality of photonic integrated circuits of the type described in FIGS. 1A to 1D. To facilitate understanding, the delimitation of the substrates 1 has been shown. FIG. 1A shows that the interconnection zones 2 and 3 have been made collectively.
La figure 2B montre la réalisation collective des circuits optiques 4.FIG. 2B shows the collective embodiment of the optical circuits 4.
La figure 2C montre la réalisation collective des cavités 5.FIG. 2C shows the collective production of the cavities 5.
A l'issue du traitement collectif de fabrication, la plaquette est découpée pour fournir une pluralité de circuits intégrés photoniques tels que celui représenté à la figure 1C. La réalisation des zones d'interconnexion va maintenant être décrite plus en détail.At the end of the collective manufacturing treatment, the wafer is cut to provide a plurality of photonic integrated circuits such as that shown in FIG. 1C. The construction of the interconnection zones will now be described in more detail.
Les figures 3 et 4 sont des vues respectivement de dessus et de côté d'un circuit intégré photonique selon l'invention. Ce circuit intégré est formé sur un substrat en verre 21. Ce circuit présente une association entre un guide optique monomode ou multimode 24 et une zone d'interconnexion intégrée 22 disposée en vis-à-vis d'une extrémité du guide optique 24. La zone 22 est constituée d'une lentille à gradient d'indice de paramètres pré-calculés de façon à obtenir en sortie du circuit intégré, et en réponse à un faisceau lumineux véhiculé par le guide optique 24, un faisceau optique collimaté 20 de diamètre donné et de faible divergence angulaire. Les figures 5 et 6 sont des vues respectivement de dessus et de côté d'un autre circuit intégré photonique selon l'invention.Figures 3 and 4 are respectively top and side views of a photonic integrated circuit according to the invention. This integrated circuit is formed on a glass substrate 21. This circuit has an association between a single-mode or multimode optical guide 24 and an integrated interconnection zone 22 arranged opposite one end of the optical guide 24. The zone 22 consists of a lens with index gradient of pre-calculated parameters so as to obtain at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 24, a collimated optical beam 20 of given diameter and of low angular divergence. Figures 5 and 6 are respectively top and side views of another photonic integrated circuit according to the invention.
Ce circuit intégré est formé sur un substrat en verre 31. Ce circuit présente une association entre un guide optique monomode ou multimode 34 et une zone d'interconnexion intégrée 32 disposée en vis-à-vis d'une extrémité du guide optique 34. La zone 32 est constituée d'une lentille à gradient d'indice de paramètres pré-calculés de façon à obtenir en sortie du circuit intégré, et en réponse à un faisceau lumineux véhiculé par le guide optique 34, un faisceau optique 30 refocalisé à une distance et avec des dimensions de point de refocalisation pré-définis de façon à former une image de la sortie du guide de lumière de position et de grandissement donnés, cette image pouvant être réelle ou virtuelle suivant le type de couplage à optimiser.This integrated circuit is formed on a glass substrate 31. This circuit has an association between a single-mode or multimode optical guide 34 and an integrated interconnection zone 32 disposed opposite one end of the optical guide 34. The zone 32 consists of a lens with a gradient of index of pre-calculated parameters so as to obtain, at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 34, an optical beam 30 refocused at a distance and with pre-defined focal point dimensions so as to form an image of the output of the light guide of given position and magnification, this image being able to be real or virtual according to the type of coupling to be optimized.
Les zones d'interconnexion 22 ou 32 sont définies par des procédés de masquage lithographique classiques comme cela sera décrit plus loin. Dans les deux exemples précédents, le guide de lumière est enterré au-dessous de la surface du substrat, à une profondeur X0G (voir les figures 4 et 6) et l'axe de la lentille à gradient d'indice à une profondeur XoL. Sur les figures 4 et 6, les profondeurs XoG et XoL ont été choisies égales et les axes des faisceaux optiques générés par les lentilles à gradient d'indice restent parallèles à l'axe du guide.The interconnection zones 22 or 32 are defined by conventional lithographic masking methods as will be described later. In the two previous examples, the light guide is buried below the surface of the substrate, at a depth X 0G (see Figures 4 and 6) and the axis of the index gradient lens at a depth X oL . In Figures 4 and 6, the depth X oG and X oL were chosen to be equal and the axes of the optical beams generated by the gradient index lenses remain parallel to the axis of the guide.
Il est tout à fait possible de choisir des profondeurs différentes pour X0G et X0ι,. C'est ce que montre la figure 7. Le circuit intégré est formé sur un substrat en verre 41 et présente une association entre un guide optique 44 et une zone d'interconnexion intégrée 42 disposée en vis-à-vis d'une extrémité du guide optique 44. La zone 42 est constituée d'une lentille à gradient d'indice de paramètres pré-calculés de façon à obtenir en sortie du circuit intégré, et en réponse à un faisceau lumineux véhiculé par le guide optique 44, un faisceau optique collimaté 40.It is quite possible to choose different depths for X 0 G and X 0 ι ,. This is shown in FIG. 7. The integrated circuit is formed on a glass substrate 41 and has an association between an optical guide 44 and an integrated interconnection zone 42 arranged opposite one end of the optical guide 44. The zone 42 consists of a lens with a gradient of index of pre-calculated parameters so as to obtain, at the output of the integrated circuit, and in response to a light beam conveyed by the optical guide 44, an optical beam collimated 40.
Dans le cas représenté, les profondeurs X0G et XoL sont différentes. Ces profondeurs sont décalées d'une valeur ΔX = XoG - XOL correspondant à une inclinaison d'angle Δθ déterminé et directement relié au décalage ΔX.In the case shown, the depths 0G X and X oL are different. These depths are offset by a value ΔX = X oG - X OL corresponding to an angle inclination Δθ determined and directly linked to the offset ΔX.
De même, en vue de dessus (dans le plan de surface du circuit intégré) , ces mêmes axes de faisceaux optiques peuvent être décalés d'une valeur ΔY qui conduit dans ce plan à un décalage angulaire Δφ .Similarly, when viewed from above (in the surface plane of the integrated circuit), these same optical beam axes can be offset by a value ΔY which leads in this plane to an angular offset Δφ.
A partir de cette configuration simple où la zone d'interconnexion est constituée d'une simple lentille à gradient d'indice, il est facile d'imaginer des configurations plus complexes d'éléments optiques intégrés qui vont permettre de surmonter certaines limitations intrinsèques. Une de ces limitations peut être atteinte si les contraintes particulières de couplage de circuit optique nécessitent par exemple la réalisation d'un faisceau collimaté de grand diamètre, correspondant à des valeurs de divergence angulaire souhaitée faible. En effet, la profondeur XûG de l'axe des guide de lumière est le plus souvent de quelques μm, voire quelques dizaines de μm, en particulier dans les guides obtenus par échange ionique dans les verres qui, en pratique, seront favorablement utilisés pour mettre en œuvre l'invention. La profondeur classique est de l'ordre de 15 μm bien qu'il soit possible de dépasser cette valeur. Cette limitation de la valeur de X0G entraîne une limitation des diamètres accessibles dans le plan de coupe XOZ dans le cas d'utilisation d'une lentille unique car la valeur maximum du diamètre ne peut excéder 2XoG du fait de la présence de la surface du circuit intégré . Ce problème peut être surmonté de plusieurs manières .From this simple configuration where the interconnection zone consists of a simple index gradient lens, it is easy to imagine more complex configurations of integrated optical elements which will make it possible to overcome certain intrinsic limitations. One of these limitations can be reached if the particular constraints of optical circuit coupling require for example the production of a collimated beam of large diameter, corresponding to low desired angular divergence values. Indeed, the depth X ûG of the axis of the light guides is most often of a few μm, or even a few tens of μm, in particular in the guides obtained by ion exchange in the glasses which, in practice, will be favorably used for implement the invention. The classic depth is around 15 μm although it is possible to exceed this value. This limitation of the value of X 0G results in a limitation of the diameters accessible in the XOZ cutting plane when using a single lens because the maximum value of the diameter cannot exceed 2X oG due to the presence of the surface of the integrated circuit. This problem can be overcome in several ways.
Selon une première solution, le guide planaire peut être localement enterré afin d'augmenter la profondeur du point objet dont l'image sera formée par la lentille à gradient d'indice réalisée. La figure 8 illustre cette solution dans le cas d'un faisceau image collimaté .According to a first solution, the planar guide can be buried locally in order to increase the depth of the object point whose image will be formed by the lens with index gradient produced. FIG. 8 illustrates this solution in the case of a collimated image beam.
Sur cette figure, le circuit intégré est formé sur un substrat en verre 51 et présente une association entre un guide optique 54 et une zone d'interconnexion intégrée 52 disposée en vis-à-vis d'une extrémité du guide optique 54. Le guide optique 54 se trouve enterré à une profondeur XoG sur une partie de sa longueur, puis à une profondeur X'OG sur une autre partie, plus proche de la zone 52. Ainsi, on peut obtenir, par l'intermédiaire de la lentille formant la zone 52, un faisceau collimaté 50 de diamètre relativement important .In this figure, the integrated circuit is formed on a glass substrate 51 and has an association between an optical guide 54 and an integrated interconnection zone 52 arranged opposite one end of the optical guide 54. The guide optic 54 is buried at a depth X oG over part of its length, then at a depth X ' OG on another part, closer to zone 52. Thus, it is possible to obtain, by means of the lens forming the zone 52, a collimated beam 50 of relatively large diameter.
Cette solution peut présenter des inconvénients du' fait que l'enterrage des guides de lumière (par exemple sous champ électrique comme il est connu de la faire avec la technique d'échange d'ions dans les verres) s'accompagne de modifications du profil d'indice de réfraction du ou des modes guidés et donc des dimensions du point objet à considérer. Il est possible de prendre en compte cet effet, par exemple via les paramètres optiques de la lentille. Cette variante peut s'appliquer au cas illustré par la figure 7.This solution can have drawbacks of 'burying the fact that the light guides (eg in electric field as it is known to do with the ion exchange technique in glasses) comes with profile changes refractive index of the guided mode or modes and therefore of the dimensions of the object point to be considered. This effect can be taken into account, for example via the optical parameters of the lens. This variant can be applied to the case illustrated in FIG. 7.
Selon la seconde solution, on peut employer deux lentilles d'axes décalés dans le plan XOZ. La figure 9 illustre cette solution dans le cas d'un faisceau collimaté.According to the second solution, two lenses with axes offset in the XOZ plane can be used. FIG. 9 illustrates this solution in the case of a collimated beam.
Sur cette figure, le circuit intégré est formé sur un substrat de verre 61 et présente une association entre un guide optique 64 et une zone d'interconnexion intégrée 62 comprenant une première lentille 162 en vis-à-vis d'une extrémité du guide optique 64 et une deuxième lentille 262 en vis-à-vis de la sortie de la première lentille 162. Le guide optique 64 se trouve enterré à une profondeur X0Gr la lentille 162 à une profondeur XoLι et la lentille 262 à une profondeur XoL2 de sorte que X0L2 > D I > Xoβ-In this figure, the integrated circuit is formed on a glass substrate 61 and has an association between an optical guide 64 and an integrated interconnection zone 62 comprising a first lens 162 facing one end of the optical guide 64 and a second lens 262 facing the outlet of the first lens 162. The optical guide 64 is buried at a depth X 0Gr the lens 162 at a depth X oL ι and the lens 262 at a depth X oL2 so that X 0 L2>DI> Xoβ-
Dans le cas où la première lentille travaille avec un grandissement GLι égale à -1, on obtient la relation :In the case where the first lens works with a magnification G L ι equal to -1, we obtain the relation:
XoL2 = XoLl + (XoLl ~ OG ) = 2X0L1 XoG - Il suffit pour cela de former l'image de la sortie du guide de lumière du côté opposé à sa position par rapport à l'axe de la première lentille 162. Dans ce cas, seule la partie inférieure de la lentille 162 intervient dans le phénomène de déviation des rayons lumineux et de colli ation. Le faisceau collimaté ne peut donc plus voir la surface du guide optique et l'utilisation d'une lentille 262 non symétrique par rapport à son axe (défini par la position du maximum d'indice de réfraction pour le gradient d'indice réalisé) et d'extension suffisante en profondeur permet d'éviter la limitation de diamètre souhaitée pour le faisceau collimaté de sortie 60.XoL2 = XoLl + (XoLl ~ OG) = 2X 0 L1 - XoG - To do this, it is sufficient to form the image of the exit of the light guide on the side opposite its position relative to the axis of the first lens 162. In this case, only the lower part of the lens 162 is involved in the phenomenon. deflection of light rays and colli ation. The collimated beam can therefore no longer see the surface of the optical guide and the use of a lens 262 that is not symmetrical with respect to its axis (defined by the position of the maximum refractive index for the index gradient produced) and of sufficient depth to avoid the desired diameter limitation for the collimated output beam 60.
Le grandissement GLι peut être choisi différent de -1. Il peut être égal à -0,5 ou -0,25 pour ne citer que quelques exemples intéressants . L'utilisation d'un grandissement inférieur à 1 permet par exemple, pour une valeur de diamètre donnée, de raccourcir la focale de la lentille 262 et donc la longueur de cette lentille travaillant avec un grandissement infini du fait de l'augmentation de l'ouverture numérique image du faisceau optique diffracté par le guide de lumière .The magnification G L ι can be chosen different from -1. It can be equal to -0.5 or -0.25 to name a few interesting examples. The use of a magnification less than 1 makes it possible for example, for a given diameter value, to shorten the focal length of the lens 262 and therefore the length of this lens working with an infinite magnification due to the increase in the digital aperture image of the optical beam diffracted by the light guide.
La figure 10 donne un premier exemple de réalisation d'une zone d'interconnexion pour un circuit intégré photonique selon l'invention. Dans cet exemple, le substrat est vu en coupe selon le plan XOZ . Le trait mixte 75 représente la surface du substrat. On a représenté également le guide optique 74 dont une extrémité se trouve en vis-à-vis de la zone d'interconnexion 72 constituée d'une première lentille 172 et d'une deuxième lentille 272.FIG. 10 gives a first exemplary embodiment of an interconnection zone for a photonic integrated circuit according to the invention. In this example, the substrate is seen in section along the XOZ plane. The dashed line 75 represents the surface of the substrate. The optical guide 74 is also shown, one end of which is opposite the zone. interconnection 72 consisting of a first lens 172 and a second lens 272.
Un diagramme d'axes OZ (représentant la distance de propagation d'une onde lumineuse) et OX (représentant la profondeur d'enterrage) et superposé sur la coupe du substrat. L'axe OZ a pour origine l'extrémité du guide optique 74. L'axe OX a pour origine la partie centrale de la lentille 172. Le faisceau transitant dans la zone d'interconnexion 72 a la même configuration que pour la figure 9.An OZ (representing the propagation distance of a light wave) and OX (representing the burial depth) axis diagram and superimposed on the cross-section of the substrate. The axis OZ originates from the end of the optical guide 74. The axis OX originates from the central part of the lens 172. The beam passing through the interconnection zone 72 has the same configuration as for FIG. 9.
Le point image donné par la première lentille 172 coïncide avec la face d'entrée de la deuxième lentille 272. Cette configuration n'est qu'une illustration parmi beaucoup d'autres possibles qui permet d'obtenir, à partir d'un point objet correspondant à la répartition de lumière en sortie du guide d'onde, un faisceau optique collimaté de dimension donnée.The image point given by the first lens 172 coincides with the input face of the second lens 272. This configuration is only one illustration among many other possibilities which makes it possible to obtain, from an object point corresponding to the light distribution at the output of the waveguide, a collimated optical beam of given size.
La figure 10 donne un exemple de réalisation possible avec des paramètres de lentilles à gradient d'indice réalisables par la technique d'échange d'ions en structure planaire qui sera décrite plus loin.FIG. 10 gives an example of a possible embodiment with parameters of index gradient lenses achievable by the technique of ion exchange in planar structure which will be described later.
Les caractéristiques de la zone d'interconnexion sont les suivantes pour une longueur d'onde du faisceau lumineux véhiculé de 1,55 μm :The characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 μm:
- profondeur d'enterrage du guide d'entrée, X0G = 15 μm ;- burial depth of the inlet guide, X 0 G = 15 μm;
- rayon du "waist" du mode guidé 5 μ ; - indice de réfraction du substrat en verre variation d'indice maximale de la première lentille 0,08 ;- radius of the "waist" of the guided mode 5 μ; - refractive index of the glass substrate maximum index variation of the first lens 0.08;
- profondeur d'enterrage de la première lentille 20 μm ; - rayon de première lentille 20 μ ;- burial depth of the first lens 20 μm; - radius of first lens 20 μ;
- longueur de la première lentille 90 μm ; variation d'indice maximale de la deuxième lentille 0,03 ;- length of the first lens 90 μm; maximum index variation of the second lens 0.03;
- profondeur d'enterrage de la deuxième lentille 25 μm ;- burial depth of the second lens 25 μm;
- rayon de la deuxième lentille 100 μ ;- radius of the second lens 100 μ;
- longueur de la deuxième lentille 800 μm. Il résulte de ces caractéristiques que la profondeur d'enterrage XFc du faisceau collimaté (de l'axe du faisceau par rapport à la surface du substrat) est de 66 μm et que la largeur du faisceau collimaté ΔXFC est de 63,9 μ .- length of the second lens 800 μm. It follows from these characteristics that the burial depth X F c of the collimated beam (from the axis of the beam relative to the surface of the substrate) is 66 μm and that the width of the collimated beam ΔX FC is 63.9 μ.
La figure 11 donne un deuxième exemple de réalisation d'une zone d'interconnexion pour un circuit intégré photonique selon l'invention. Comme pour le premier exemple de réalisation, le substrat est vu en coupe selon le plan XOZ. Le trait 85 représente la surface du substrat. On a représenté également le guide optique 84 dont une extrémité se trouve en vis-à-vis de la zone d'interconnexion 82 constituée d'une première lentille 182 et d'une deuxième lentille 282.FIG. 11 gives a second embodiment of an interconnection zone for a photonic integrated circuit according to the invention. As for the first exemplary embodiment, the substrate is seen in section along the XOZ plane. Line 85 represents the surface of the substrate. The optical guide 84 is also shown, one end of which is opposite the interconnection zone 82 consisting of a first lens 182 and a second lens 282.
Comme pour la figure précédente un diagramme d'axes OZ et OX est superposé sur la coupe du substrat. Les origines des axes sont les mêmes que précédemment. Le point image donné par la première lentille 182 coïncide avec la face d'entrée de la deuxième lentille 282.As in the previous figure, an OZ and OX axis diagram is superimposed on the cross-section of the substrate. The origins of the axes are the same as before. The image point given by the first lens 182 coincides with the entry face of the second lens 282.
La figure 11 donne un exemple de réalisation possible avec des paramètres de lentilles à gradient d'indice réalisables par la technique d'échange d'ions en structure planaire.FIG. 11 gives an example of a possible embodiment with parameters of index gradient lenses achievable by the ion exchange technique in planar structure.
Les caractéristiques de la zone d'interconnexion sont les suivantes pour une longueur d'onde du faisceau lumineux véhiculé de 1,55 μm :The characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 μm:
- profondeur d'enterrage du guide d'entrée,
Figure imgf000021_0001
- burial depth of the entry guide,
Figure imgf000021_0001
- rayon du " aist" du mode guidé 5 μm ;- radius of the "aist" of the guided mode 5 μm;
- indice de réfraction du substrat en verre- refractive index of the glass substrate
1,52 variation d'indice maximale de la première lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la première lentille 20 μm ; - rayon de la première lentille 20 μm ;1.52 maximum index variation of the first lens 0.08; burial depth of the first lens 20 μm; - radius of the first lens 20 μm;
- longueur de la première lentille 90 μm ; variation d'indice maximale de la deuxième lentille 0,03 ; profondeur d'enterrage de la deuxième lentille 25 μm- length of the first lens 90 μm; maximum index variation of the second lens 0.03; burial depth of the second lens 25 μm
- rayon de la deuxième lentille 150 μm,- radius of the second lens 150 μm,
- longueur de la deuxième lentille 1200 μm. Il résulte de ces caractéristiques que la profondeur d'enterrage XFC du faisceau collimaté (de l'axe du faisceau par rapport à la surface du substrat) est de 86,5 μm et que la largeur du faisceau collimaté ΔXFC est de 95,8 μm.- length of the second lens 1200 μm. It follows from these characteristics that the burial depth X FC of the collimated beam (of the axis of the beam relative to the surface of the substrate) is 86.5 μm and the width of the collimated beam ΔX FC is 95.8 μm.
De ces exemples, il apparaît que des faisceaux collimatés de diamètre supérieur à 90 μm sont aisément réalisables pour des longueurs de zone d'intégration des éléments de couplage de l'ordre de 1500 μm tout à fait compatibles avec les exigences de dimensions des dispositifs optoélectroniques. Des diamètres de faisceaux nettement plus importants peuvent être envisagés si nécessaire via diverses modifications des paramètres du système optique.From these examples, it appears that collimated beams of diameter greater than 90 μm are easily achievable for lengths of integration zone of the coupling elements of the order of 1500 μm, entirely compatible with the size requirements of optoelectronic devices. . Significantly larger beam diameters can be envisaged if necessary via various modifications to the parameters of the optical system.
Les figures 12, 13 et 14 donnent d'autres exemples de réalisation possibles de zones d'interconnexion assurant non plus une collimation du point objet (image à l'infini) mais une image à distance finie de l'objet.Figures 12, 13 and 14 give other possible examples of interconnection zones which no longer provide collimation of the object point (image at infinity) but a finite distance image of the object.
La figure 12 donne donc un troisième exemple de réalisation d'une zone d'interconnexion. Comme pour les deux exemples de réalisation précédents, le substrat est vu en coupe selon le plan XOZ. Le trait mixte 95 représente la surface du substrat. On a représenté également le guide optique 94 dont une extrémité se trouve en vis-à-vis de la zone d'interconnexion 92 constituée d'une première lentille 192 et d'une deuxième lentille 292.FIG. 12 therefore gives a third exemplary embodiment of an interconnection zone. As for the two previous embodiments, the substrate is seen in section along the XOZ plane. The dotted line 95 represents the surface of the substrate. There is also shown the optical guide 94, one end of which is opposite the interconnection zone 92 consisting of a first lens 192 and a second lens 292.
Comme précédemment, un diagramme d'axes OZ et OX est superposé sur la coupe du substrat. Les origines des axes sont les mêmes que précédemment.As before, an OZ and OX axis diagram is superimposed on the section of the substrate. The origins of the axes are the same as before.
Les caractéristiques de la zone d'interconnexion sont les suivantes pour une longueur d'onde du faisceau lumineux véhiculé de 1,55 μm : - profondeur d'enterrage du guide d'entrée,
Figure imgf000023_0001
The characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 μm: - burial depth of the entry guide,
Figure imgf000023_0001
- rayon du " aisf'du mode guidé 5 μm ;- radius of "aisf'du guided mode 5 μm;
- indice de réfraction de substrat en verre 1,52 ; variation d'indice maximale de la première lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la première lentille 20 μm ; - rayon de la première lentille 20 μm ;- glass substrate refractive index 1.52; maximum index variation of the first lens 0.08; burial depth of the first lens 20 μm; - radius of the first lens 20 μm;
- longueur de la première lentille 100 μ ; variation d'indice maximale de la deuxième lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la deuxième lentille 30 μm ;- length of the first lens 100 μ; maximum index variation of the second lens 0.08; burial depth of the second lens 30 μm;
- rayon de la deuxième lentille 20 μm,- radius of the second lens 20 μm,
- longueur de la deuxième lentille lOOμm.- length of the second lens 100 μm.
La figure 13 donne un quatrième exemple de réalisation d'une zone d'interconnexion. Comme pour les trois exemples de réalisation précédents, le substrat est vu en coupe selon le plan XOZ. Le trait mixte 105 représente la surface du substrat. On a représenté également le guide optique 104 dont une extrémité se trouve en vis-à-vis de la zone d'interconnexion 102 constituée d'une première lentille 202 et d'une deuxième lentille 302.FIG. 13 gives a fourth exemplary embodiment of an interconnection zone. As for the three previous exemplary embodiments, the substrate is seen in section along the XOZ plane. The dashed line 105 represents the surface of the substrate. There is also shown the optical guide 104, one end of which is opposite the interconnection zone 102 consisting of a first lens 202 and a second lens 302.
Comme précédemment, un diagramme d'axes OZ et OX est superposé sur la coupe du substrat. Les origines des axes sont les mêmes que précédemment . Les caractéristiques de la zone d'interconnexion sont les suivants pour une longueur d'onde du faisceau lumineux véhiculé de 1,55 μm :As before, an OZ and OX axis diagram is superimposed on the section of the substrate. The origins of the axes are the same as before. The characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 μm:
- profondeur d'enterrage du guide d'entrée,
Figure imgf000024_0001
- burial depth of the entry guide,
Figure imgf000024_0001
-rayon du " aist" du mode guidé 5 μm ;-ray of the "aist" of the guided mode 5 μm;
- indice de réfraction du substrat en verre- refractive index of the glass substrate
1,52 variation d'indice maximale de la première lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la première lentille 20 μm ;1.52 maximum index variation of the first lens 0.08; burial depth of the first lens 20 μm;
- rayon de la première lentille 20 μm ;- radius of the first lens 20 μm;
- longueur de la première lentille 100 μm ; - variation d'indice maximale de la deuxième lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la deuxième lentille 30 μ ;- length of the first lens 100 μm; - maximum index variation of the second lens 0.08; burial depth of the second lens 30 μ;
- rayon de la deuxième lentille 20 μm, - longueur de la deuxième lentille 100 μm.- radius of the second lens 20 μm, - length of the second lens 100 μm.
La figure 14 donne donc un cinquième exemple de réalisation d'une zone d'interconnexion. Comme pour les quatre exemples de réalisation précédents, le substrat est vu en coupe selon le plan XOZ. Le trait mixte 115 représente la surface du substrat. On a représenté également le guide optique 114 dont une extrémité se trouve en vis-à-vis de la zone d'interconnexion 112 constituée d'une première lentille 212 et d'une deuxième lentille 312. Comme précédemment, un diagramme d'axes OZ et OX est superposé sur la coupe du substrat. Les origines des axes sont les mêmes que précédemment.FIG. 14 therefore gives a fifth exemplary embodiment of an interconnection zone. As for the four previous exemplary embodiments, the substrate is seen in section along the XOZ plane. The dashed line 115 represents the surface of the substrate. There is also shown the optical guide 114, one end of which is opposite the interconnection zone 112 consisting of a first lens 212 and a second lens 312. As before, an OZ and OX axis diagram is superimposed on the section of the substrate. The origins of the axes are the same as before.
Les caractéristiques de la zone d'interconnexion sont les suivants pour une longueur d'onde du faisceau lumineux véhiculé de 1,55 μm :The characteristics of the interconnection zone are as follows for a wavelength of the transported light beam of 1.55 μm:
- profondeur d'enterrage du guide d'entrée,
Figure imgf000025_0001
- burial depth of the entry guide,
Figure imgf000025_0001
- rayon du "waist" du mode guidé 5 μm ; - indice de réfraction du substrat en verre- radius of the "waist" of the guided mode 5 μm; - refractive index of the glass substrate
1,52 ; variation d'indice maximale de la première lentille 0,08 ; profondeur d'enterrage de la première lentille 20 μm ;1.52; maximum index variation of the first lens 0.08; burial depth of the first lens 20 μm;
- rayon de la première lentille 20 μm ;- radius of the first lens 20 μm;
- longueur de la première lentille 100 μm ; variation d'indice maximale de la deuxième lentille 0,08 ; - profondeur d'enterrage de la deuxième lentille 30 μm ;- length of the first lens 100 μm; maximum index variation of the second lens 0.08; - burial depth of the second lens 30 μm;
- rayon de la deuxième lentille 50 μm,- radius of the second lens 50 μm,
- longueur de la deuxième lentille 200 μm. Il résulte de ces caractéristiques que la profondeur d'enterrage XFc du faisceau collimaté (de l'axe de faisceau par rapport à la surface du substrat) est de 86,5 μm et que la largeur du faisceau collimaté ΔXFC est de 95,8 μm.- length of the second lens 200 μm. It follows from these characteristics that the burial depth X F c of the collimated beam (of the beam axis relative to the surface of the substrate) is 86.5 μm and that the width of the collimated beam ΔX FC is 95 , 8 μm.
Les simulations représentées sur les figures 12 et 13 montrent des cas particuliers intéressants dans lesquels l'axe de symétrie angulaire du faisceau image reste parallèle au plan de surface. Cette configuration est obtenue en choisissant judicieusement les paramètres du système optique formé par les deux lentilles constituant la zone d'interconnexion et en particulier la position des axes des lentilles par rapport à l'axe du guide d'ondes. On voit aussi, en comparant les figures 12, 13 et 14, que l'ouverture angulaire du faisceau optique image peut être adaptée facilement en fonction des paramètres des deux lentilles mises en jeu et en particulier des longueurs et des distances inter-lentilles . Il est donc possible, par un choix judicieux des paramètres, de réaliser l'ouverture angulaire optimale afin d'obtenir un couplage d'énergie optimum avec un composant situé en dehors de la puce optique intégrée (fibre optique, autre guide de lumière, etc.).The simulations shown in Figures 12 and 13 show special cases interesting in which the axis of angular symmetry of the image beam remains parallel to the surface plane. This configuration is obtained by judiciously choosing the parameters of the optical system formed by the two lenses constituting the interconnection zone and in particular the position of the axes of the lenses relative to the axis of the waveguide. It can also be seen, by comparing FIGS. 12, 13 and 14, that the angular opening of the image optical beam can be easily adapted as a function of the parameters of the two lenses involved and in particular of the lengths and the distances between the lenses. It is therefore possible, by a judicious choice of parameters, to achieve the optimum angular opening in order to obtain an optimum energy coupling with a component located outside the integrated optical chip (optical fiber, other light guide, etc. .).
Tous ces différents exemples ne sont qu' illustratifs des possibilités offertes par l'invention. Il est possible de réaliser grâce à l'approche proposée par l'invention toutes les configurations données par les systèmes d'optique connus comportant une, deux ou plusieurs lentilles à gradients d'indice et des paramètres optiques et géométriques convenablement choisis.All these different examples are only illustrative of the possibilities offered by the invention. Thanks to the approach proposed by the invention, it is possible to achieve all the configurations given by known optical systems comprising one, two or more lenses with index gradients and suitably chosen optical and geometric parameters.
Les figures 8 à 14 représentent les vues en coupe des lentilles et donc les figures d'imagerie d'optique dans le plan de coupe XOZ.Figures 8 to 14 show the sectional views of the lenses and therefore the optical imaging figures in the XOZ section plane.
En vue de dessus, comme déjà illustré par les figures 3 et 5, les lentilles devront aussi présenter les propriétés d'imagerie nécessaires. Les paramètres optiques suivant ces plans parallèles au plan de surface YOZ seront déduits des profils d'indice de réfraction correspondants.In top view, as already illustrated by FIGS. 3 and 5, the lenses must also have the necessary imaging properties. The optical parameters following these planes parallel to the surface plane YOZ will be deduced from the corresponding refractive index profiles.
Il faut donc bien voir toutes les structures optiques présentées comme des structures à deux dimensions symétriques ou non symétriques.We must therefore clearly see all the optical structures presented as symmetrical or non-symmetrical two-dimensional structures.
Il est d'ailleurs possible de jouer avec ces dissymétries pour modifier la forme géométrique des faisceaux lumineux entre les plans objet et image et obtenir des répartitions lumineuses dans le plan image mieux adapté à un couplage d'énergie optimale entre deux composants en optique guidée ou entre un composant en optique guidée et un composant optique en espace libre . Ce type de propriété peut par exemple être utilisée pour optimiser le couplage entre une diode laser qui émet un faisceau optique très astigmatique et un guide de lumière symétrique dont le mode guidé est par exemple très voisin de celui d'une fibre optique.It is also possible to play with these asymmetries to modify the geometric shape of the light beams between the object and image planes and obtain light distributions in the image plane better suited to optimal energy coupling between two components in guided optics or between a component in guided optics and an optical component in free space. This type of property can for example be used to optimize the coupling between a laser diode which emits a very astigmatic optical beam and a symmetrical light guide whose guided mode is for example very close to that of an optical fiber.
Un cas extrême est aussi fourni par les lentilles cylindriques pour lesquelles les profils d'indice seront invariants suivant les plans parallèles au plan YO .An extreme case is also provided by the cylindrical lenses for which the index profiles will be invariant along the planes parallel to the YO plane.
La maîtrise des profils d'indice de réfraction Δni (x , y) ou éventuellement Δ i (x, y, z) , par exemple dans le cas de lentilles à surfaces d'entrée ou de sortie convexes, permettant d'obtenir les propriétés d'imagerie souhaitées pour chaque lentille à gradient d'indice constituant le système optique, est un des points de l'invention à bien prendre en considération. On va maintenant décrire en détail la manière de réaliser les zones d'interconnexion.Control of the refractive index profiles Δni (x, y) or possibly Δ i (x, y, z), for example in the case of lenses with convex entry or exit surfaces, making it possible to obtain the properties One of the points of the invention to take into consideration is the desired imaging methods for each index gradient lens constituting the optical system. We will now describe in detail how to make the interconnection zones.
Traditionnellement, les lentilles à gradient d' indice vendues dans le commerce présentent des profils d'indice de réfraction paraboliques à symétrie circulaire car l'échange d'ions entre le bain d'échange et le cylindre de verre utilisé se déroule dans des conditions parfaites de symétrie. Ce n'est bien sûr plus possible dans le cas de l'invention pour laquelle les profits d'indice de réfraction doivent être impérativement réalisés à partir de la surface d'un substrat (ou plaquette). Dans ce cas, les profils d'indice à réaliser, qui doivent être de forme approximativement parabolique en fonction de la distance ri à l'axe pour obtenir les propriétés optiques d'imagerie requises, nécessitent une suite d'étapes originales qui constituent un autre aspect de 1 ' invention.Traditionally, index gradient lenses sold commercially have parabolic refractive index profiles with circular symmetry because the ion exchange between the exchange bath and the glass cylinder used takes place under perfect conditions. of symmetry. This is of course no longer possible in the case of the invention for which the profits in refractive index must imperatively be made from the surface of a substrate (or wafer). In this case, the index profiles to be produced, which must be approximately parabolic in shape as a function of the distance ri to the axis in order to obtain the required imaging optical properties, require a series of original steps which constitute another aspect of the invention.
La figure 15 représente un élément cylindrique 120 apte à fournir une lentille à symétrie circulaire. Pour ce type d'élément, les profils d'indice à réaliser doivent être, au niveau de chaque plan de coupe Pi, perpendiculaire à l'axe de la lentille et de la forme : Δm (Xi,y±) = Δnx (π) = n0i*sech (g_ri) #noi* (l-gi22/2) avec π = ( i2 + yχ2)1 2, g± [8 (Δni(O)-Δι-i (roi) ) /roi 2]0'5 et r0ι est le rayon de la lentille.FIG. 15 represents a cylindrical element 120 capable of providing a lens with circular symmetry. For this type of element, the index profiles to be produced must be, at each cutting plane Pi, perpendicular to the axis of the lens and of the shape: Δm (Xi, y ± ) = Δnx (π ) = n 0i * sech (g_ri) #n oi * (l-gi 22/2 ) with π = (i 2 + yχ 2 ) 1 2 , g ± [8 (Δni (O) -Δι-i ( r oi )) / r oi 2 ] 0 ' 5 and r 0 ι is the radius of the lens.
Dans cette formule les axes de coordonnées sont Oi i, Oty et O-jZi (OiXj perpendiculaire au plan de surface de la plaquette Oi i parallèle à ce plan de surface, le plan OiXY étant perpendiculaire à l'axe de la lentille ÛZ ) .In this formula the coordinate axes are Oi i, Oty and O-jZi (OiXj perpendicular to the surface plane of the wafer Oi i parallel to this plane of surface, the OiXY plane being perpendicular to the axis of the lens ÛZ).
Le paramètre gi dépend de la variation d'indice de réfraction entre le centre et le bord de la lentille et du rayon maximal roi de la lentille. La valeur de g± détermine, entre autres, la focale fA et la frontale si (distance entre le point focal objet et la face d'entrée de la lentille) de la lentille Li considérée avec : fi = l/noi*gi*sin(gili)
Figure imgf000029_0001
l étant la longueur de la lentille supposée, pour simplifier la présentation et les formules mathématiques, avoir de faces d'entrée et de sortie planes . II faut cependant retenir que les résultats de l'invention s'appliquent à des lentilles dont les faces d'entrée et de sortie sont par exemple convexes.
The parameter gi depends on the variation in refractive index between the center and the edge of the lens and on the maximum radius r oi of the lens. The value of g ± determines, among other things, the focal length f A and the front face if (distance between the object focal point and the entry face of the lens) of the lens Li considered with: fi = l / n oi * gi * sin (gili)
Figure imgf000029_0001
l being the length of the supposed lens, to simplify the presentation and the mathematical formulas, to have plane input and output faces. It should however be remembered that the results of the invention apply to lenses whose input and output faces are for example convex.
L'obtention des profils Δni(ri) souhaités au niveau des éléments d'imagerie repose sur l'approche technologique suivante qui comporte au moins trois étapes .Obtaining the desired Δni (ri) profiles at the level of the imaging elements is based on the following technological approach which comprises at least three stages.
Une première étape consiste en un échange ionique à travers un masque comportant les formes géométriques appropriées en fonction des ions A et les ions B contenus dans le substrat. Cet échange ionique est par exemple obtenu en trempant la plaquette de verre muni d'un masque de forme géométrique adaptée dans un bain à température T i contenant des ions A et pendant un temps ti en appliquant favorablement un champ électrique entre la face de substrat sur laquelle est déposé le masque et la face opposée. Cette opération permet d'obtenir un premier profil d'indice de réfraction sur une profondeur di.A first step consists of an ion exchange through a mask comprising the appropriate geometric shapes as a function of the A ions and the B ions contained in the substrate. This ion exchange is for example obtained by tempering the glass plate provided with a mask of suitable geometric shape in a bath at temperature T i containing ions A and for a time ti by favorably applying an electric field between the surface of substrate on which is deposited the mask and the opposite face. This operation makes it possible to obtain a first refractive index profile over a depth di.
Une deuxième étape consiste à faire rediffuser des ions A dans le substrat en appliquant encore favorablement un champ électrique entre la face du substrat sur laquelle est déposé le masque et la face opposée . Cet échange ionique est par exemple obtenu en trempant la plaquette dans le bain à température T2 contenant des ions B et pendant un temps t2 en appliquant favorablement un champ électrique entre la face du substrat sur laquelle est déposé le masque et la face opposée. Cette opération conduit à l'enterrage du profil d'indice précédent sur une profondeur moyenne d2. Une troisième étape consiste en une rediffusion thermique à une température T3 et pendant un temps t3 sans application de champ électrique. Suivant les spécifications requises, cette opération peut se faire dans un bain contenant des ions B ou simplement en atmosphère contrôlée.A second step consists in diffusing A ions back into the substrate by still favorably applying an electric field between the face of the substrate on which the mask is deposited and the opposite face. This ion exchange is for example obtained by dipping the wafer in the bath at temperature T 2 containing B ions and for a time t 2 by favorably applying an electric field between the face of the substrate on which the mask is deposited and the opposite face. This operation leads to the burial of the previous index profile over an average depth d 2 . A third step consists of a thermal re-diffusion at a temperature T 3 and for a time t 3 without application of an electric field. According to the required specifications, this operation can be carried out in a bath containing B ions or simply in a controlled atmosphere.
La figure 16 représente une forme de profil d'indice de réfraction proche des profils souhaitables obtenue avec les paramètres opératoires suivants :FIG. 16 represents a form of refractive index profile close to the desirable profiles obtained with the following operating parameters:
- les ions A sont des ions argent Ag +, - les ions B sont des ions sodium Na +,- the ions A are silver ions A g + , - the ions B are sodium ions N a + ,
- la température Ti est d'environ 330°C et le temps tx est d'environ 22 minutes,the temperature Ti is around 330 ° C and the time t x is around 22 minutes,
- la température T2 est d'environ 260°C et le temps t2 est d'environ 80 minutes, - la température T3 est d'environ 330 °C et le temps t3 est d'environ 1200 minutes. Δn représente la variation d'indice normalisé.- the temperature T 2 is approximately 260 ° C and the time t 2 is approximately 80 minutes, - the temperature T 3 is approximately 330 ° C and the time t 3 is approximately 1200 minutes. Δn represents the variation of normalized index.
Le masque utilisé peut avoir une ouverture rectangulaire de largeur de l'ordre de &i = 15 μm et de longueur l'i correspondant à la fonctionnalité souhaitée (collimation ou imagerie à distance finie) . Le matériau utilisé pour le masquage local des échanges ioniques peut être de différente nature. Parmi les masques les plus courants, on peut citer l'aluminium, l'oxyde d'aluminium, le silicium, le titane ou le nickel mais d'autres matériaux pourraient également convenir.The mask used can have a rectangular opening with a width of the order of & i = 15 μm and a length i corresponding to the desired functionality (collimation or finite distance imaging). The material used for local masking of ion exchanges can be of different types. Among the most common masks, there may be mentioned aluminum, aluminum oxide, silicon, titanium or nickel, but other materials could also be suitable.
Typiquement et compte tenu des variation d'indice maximale Δni( ,y) accessibles par la méthode de fabrication décrite précédemment comprises entre 0,01 et 0,07 et des rayons de lentilles réalisables compris entre 15 et 300μm, la longueur l pourra varier de quelques dizaines de micromètres à quelques millimètres en tenant compte des longueurs focale et des architectures d'imagerie désirées. La tension électrique V appliquée pendant les échanges sous champ peut être approximativement de 325 volts.Typically and taking into account the variation in maximum index Δni (, y) accessible by the manufacturing method described above comprised between 0.01 and 0.07 and the radii of achievable lenses comprised between 15 and 300 μm, the length l may vary from a few tens of micrometers to a few millimeters taking into account the focal lengths and the desired imaging architectures. The electric voltage V applied during the field exchanges can be approximately 325 volts.
Eventuellement, il peut être nécessaire pour certaines configurations d'éléments optiques d'introduire une étape supplémentaire entre la première et la deuxième étape décrites ci-dessus. Cette étape supplémentaire consiste en une rediffusion thermique à une température T'i et pendant un temps t'i. Cette rediffusion est par exemple obtenue en trempant la plaquette dans un bain à température T'i contenant des ions B et pendant un temps t'i sans application de champ électrique .Optionally, it may be necessary for certain configurations of optical elements to introduce an additional step between the first and the second step described above. This additional step consists of a thermal re-diffusion at a temperature T'i and for a time t'i. This re-diffusion is for example obtained by soaking the wafer in a bath at temperature T'i containing B ions and for a time t'i without application of an electric field.
Pour obtenir une lentille Li de longueur li et de rayon roi telle que celle représentée schématiquement figure 16, le masque utilisé doit avoir des dimensions voisines d'une ouverture rectangulaire de longueur 1 ' et de largeur ei .To obtain a lens Li of length li and of radius r oi such as that shown diagrammatically in FIG. 16, the mask used must have dimensions close to a rectangular opening of length 1 ′ and width ei.
Les valeurs de l'i et dépendent bien sûr des paramètres d'échange et de diffusion choisis pour les diverses étapes de fabrication.The values of i and of course depend on the exchange and diffusion parameters chosen for the various manufacturing stages.
Dans l'exemple pratique donné précédemment on peut voir que pour une ouverture ei de l'ordre deIn the practical example given above we can see that for an opening ei of the order of
15 μm, le rayon r0i de la lentille obtenue est de l'ordre de 110 μm. La longueur l'i quant à elle , peut être déduite de la longueur li souhaitée en prenant en compte l'élargissement axial causé par l'échange ionique et les diffusions thermiques.15 μm, the radius r 0 i of the lens obtained is of the order of 110 μm. As for the length i, it can be deduced from the desired length li, taking into account the axial widening caused by ion exchange and thermal diffusions.
En pratique, l'i sera choisie inférieure à l . Il faut cependant garder à l'esprit que si une forme rectangulaire du masque est la plus simple à pouvoir être mise en œuvre, des géométries légèrement différentes peuvent présenter divers intérêts en fonction des performances d'imagerie souhaitées. Les figures 17 à 24 représentent différentes configurations de masques utilisables pour mettre en œuvre la présente invention.In practice, the i will be chosen less than l. It should however be borne in mind that if a rectangular shape of the mask is the simplest to be able to be implemented, slightly different geometries can have various advantages depending on the desired imaging performance. Figures 17 to 24 show different configurations of masks that can be used to implement the present invention.
La compensation d'effets de bord trop marqués peut par exemple être obtenue par des formes géométriques de masque telles que celle représentée à la figure 17. Sur cette figure, le masque 300 est pourvu d'une ouverture rectangulaire 301, deux côtés adjacents de l'ouverture étant reliés par un congé.Compensation for excessively marked edge effects can for example be obtained by geometric mask shapes such as that shown in FIG. 17. In this figure, the mask 300 is provided with a rectangular opening 301, two adjacent sides of the opening being connected by a fillet.
De même, les phénomènes de diffusion mis en jeu au cours des différentes étapes vont conduire naturellement à des lentilles présentant des faces d'entrée et de sortie convexes. La courbure associée peut alors être accentuée ou au contraire réduite, voire même inversée par l'utilisation de masques de forme géométrique adaptée. Ainsi, la figure 18 représente un masque 310 possédant une ouverture adaptée 311 et la figure 19 représente un masque 320 possédant une ouverture adaptée 321.Likewise, the diffusion phenomena involved during the different stages will naturally lead to lenses having convex entry and exit faces. The associated curvature can then be increased or reduced, or even reversed by the use of masks of suitable geometric shape. Thus, FIG. 18 represents a mask 310 having a suitable opening 311 and FIG. 19 represents a mask 320 having a suitable opening 321.
Bien sûr, de formes intermédiaires avec face d'entrée et face de sortie présentant des courbures différentes peuvent être réalisées par combinaison des formes géométriques décrites. C'est ce que montre la figure 20 qui représente un masque 330 possédant une ouverture 331 de forme non symétrique.Of course, intermediate shapes with inlet face and outlet face having different curvatures can be produced by combining the geometric shapes described. This is shown in Figure 20 which shows a mask 330 having an opening 331 of non-symmetrical shape.
Par ailleurs, les côtés des masques peuvent ne pas être rectilignes comme illustré précédemment afin de réaliser des profils d'indice non constants suivant l'axe des Z et pouvoir modifier les propriétés d'imagerie des composants. Par cette méthode, il est en particulier possible de modifier la valeur des aberrations du composant optique ainsi réalisé et profiter de la souplesse qu'offre la simple modification de la forme géométrique du masque. Des formes possibles sont illustrées par la figure 21 où le masque 340 est pourvu de l'ouverture 341 et par la figure 22 où le masque 350 est pourvu de l'ouverture 251. Il est encore possible d'utiliser des masques segmentés pour obtenir des modifications plus brutales des profils d'indice et profiter de certains effets de bord. Les figures 23 et 24 donnent des exemples possibles de telles géométries . La figure 23 montre un masque 360 possédant une ouverture principale centrale 361, des ouvertures secondaires latérales 362 et 363 d'un même coté de l'ouverture centrale et des ouvertures secondaires latérales 364 et 365 d'un autre coté (opposé au précédent) de l'ouverture centrale. La figure 24 montre un masque 370 possédant des ouvertures centrales 371 et 372, des ouvertures secondaires latérales 373 et 374 d'un même coté par rapport aux ouvertures centrales et des ouvertures secondaires latérales 375 et 376 d'un autre coté (opposé au précédent) par rapport aux ouvertures centrales.Furthermore, the sides of the masks may not be straight as illustrated above in order to produce non-constant index profiles along the axis of the Z and to be able to modify the imaging properties of the components. By this method, it is in particular possible to modify the value of the aberrations of the optical component thus produced and take advantage of the flexibility offered by the simple modification of the geometric shape of the mask. Possible forms are illustrated by FIG. 21 where the mask 340 is provided with the opening 341 and by FIG. 22 where the mask 350 is provided with the opening 251. It is still possible to use segmented masks to obtain more brutal modifications of the index profiles and to take advantage of certain side effects. Figures 23 and 24 give possible examples of such geometries. FIG. 23 shows a mask 360 having a central main opening 361, lateral secondary openings 362 and 363 on the same side of the central opening and lateral secondary openings 364 and 365 on another side (opposite to the previous one) of the central opening. FIG. 24 shows a mask 370 having central openings 371 and 372, lateral secondary openings 373 and 374 on the same side with respect to the central openings and lateral secondary openings 375 and 376 on another side (opposite to the previous one) relative to the central openings.
Bien entendu, dans le cas d'un système optique comportant plusieurs lentilles et suivant en particulier les profondeurs d'enterrage de chacun des composants, il peut être nécessaire de séparer les étapes de réalisation des différents éléments du système si les paramètres d'échange et de diffusion sont très différents. Dans ce cas, les éléments les plus étendus en profondeur seront réalisés en premier et par ordre d'extension. Les durées d'échanges et de diffusion seront alors calculées pour chaque élément réalisé en tenant compte des opérations antérieures et postérieures . Of course, in the case of an optical system comprising several lenses and in particular following the burial depths of each of the components, it may be necessary to separate the stages of production of the various elements of the system if the exchange parameters and are very different. In this case, the most extensive elements in depth will be produced first and in order of extension. The duration of exchanges and dissemination will then be calculated for each item produced, taking into account the previous and subsequent operations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit intégré photonique comprenant un substrat (1) comportant au moins un circuit optique (4) et des moyens d'interconnexion (2, 3) du circuit optique (4) avec au moins un composant optoélectronique (6, 8, 9, 11, 12) rapporté sur le substrat, les moyens d'interconnexion étant constitués d'au moins une zone dudit substrat dont l'indice de réfraction est modifié pour assurer ladite interconnexion, ladite zone du substrat (2,3) comprenant au moins une lentille à gradient d'indice.1. Photonic integrated circuit comprising a substrate (1) comprising at least one optical circuit (4) and means for interconnecting (2, 3) the optical circuit (4) with at least one optoelectronic component (6, 8, 9, 11, 12) attached to the substrate, the interconnection means consisting of at least one zone of said substrate, the refractive index of which is modified to ensure said interconnection, said zone of the substrate (2,3) comprising at least one gradient index lens.
2. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone du substrat (62) comprend au moins deux lentilles à gradient d'indice (162, 262) dont les axes sont décalés l'un par rapport à l'autre.2. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that said zone of the substrate (62) comprises at least two gradient index lenses (162, 262) whose axes are offset with respect to each other .
3. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit optique (4) est un circuit réalisé par une technique d'échange ionique.3. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that the optical circuit (4) is a circuit produced by an ion exchange technique.
4. Circuit intégré photonique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite zone de substrat (2, 3) est une zone réalisée par une technique d'échange ionique.4. Photonic integrated circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said substrate area (2, 3) is an area produced by an ion exchange technique.
5. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit optique (4) comporte un guide optique dont une extrémité est située en vis-à-vis de ladite zone du substrat afin de réaliser une connexion avec ladite zone du substrat.5. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that the circuit optical (4) comprises an optical guide, one end of which is situated opposite said zone of the substrate in order to make a connection with said zone of the substrate.
6. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite zone du substrat est localisée dans le substrat de façon à être en vis-à-vis d'une entrée ou d'une sortie du composant optoélectronique afin de réaliser une connexion avec ledit composant optoélectronique.6. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that said zone of the substrate is located in the substrate so as to be vis-à-vis an input or an output of the optoelectronic component in order to make a connection with said optoelectronic component.
7. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant optoélectronique (6, 8, 9, 11) est rapporté en périphérie du substrat (1) .7. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that the optoelectronic component (6, 8, 9, 11) is attached to the periphery of the substrate (1).
8. Circuit intégré photonique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant optoélectronique (12) est rapporté sur la surface du substrat (1) .8. Photonic integrated circuit according to claim 1, characterized in that the optoelectronic component (12) is attached to the surface of the substrate (1).
9. Circuit intégré photonique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat (1) est pourvu d'au moins une cavité (5) permettant le logement d'au moins un composant optoélectronique (12).9. Photonic integrated circuit according to claim 8, characterized in that the substrate (1) is provided with at least one cavity (5) allowing the housing of at least one optoelectronic component (12).
10. Circuit intégré photonique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat est pourvu d' au moins une cavité permettant le logement d'au moins un composant optique. 10. Photonic integrated circuit according to claim 8, characterized in that the substrate is provided with at least one cavity allowing the housing of at least one optical component.
11. Procédé de fabrication collective de circuits intégrés photoniques tels que définis dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :11. A method of collective production of photonic integrated circuits as defined in claim 1, characterized in that it comprises the following steps:
- fourniture d'une plaquette (100) destinée à fournir autant de substrats (1) qu'il y a de circuits intégrés photonique à réaliser,- supply of a wafer (100) intended to supply as many substrates (1) as there are photonic integrated circuits to be produced,
- réalisation sur la plaquette (100) des moyens d'interconnexion (2, 3) pour chaque circuit intégré photonique, réalisation sur la plaquette (100) du circuit optique de chaque circuit intégré photonique, éventuellement, réalisation sur la plaquette des moyens de logement (5) d'au moins un composant optoélectronique et/ou optique pour chaque circuit intégré photonique,- realization on the wafer (100) of the interconnection means (2, 3) for each photonic integrated circuit, realization on the wafer (100) of the optical circuit of each photonic integrated circuit, possibly, realization on the wafer of the housing means (5) at least one optoelectronic and / or optical component for each photonic integrated circuit,
- découpe de la plaquette pour obtenir les circuits intégrés photoniques.- cutting of the wafer to obtain photonic integrated circuits.
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de report du d'ajout d'au moins un composant optoélectronique et/ou d'au moins un composant optique pour compléter les circuits intégrés photoniques.12. The method of claim 11, characterized in that it further comprises a step of postponing the addition of at least one optoelectronic component and / or at least one optical component to complete the photonic integrated circuits.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens d'interconnexion sont réalisés au moyen d'un masque présentant une ouverture principale de forme globalement rectangulaire et des côtés adjacents reliés par un congé. 13. Method according to claim 11, characterized in that the interconnection means are produced by means of a mask having a main opening of generally rectangular shape and adjacent sides connected by a fillet.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ouverture possède deux côtés opposés de forme convexe et les deux autres côtés opposés de forme concave. 14. Method according to claim 13, characterized in that the opening has two opposite sides of convex shape and the other two opposite sides of concave shape.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ouverture possède deux côtés opposés de forme convexe et et/ou concave.15. The method of claim 13, characterized in that the opening has two opposite sides of convex and / or concave shape.
16. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ouverture possède tous ses côtés de forme convexe ou de forme concave.16. The method of claim 13, characterized in that the opening has all its sides of convex shape or concave shape.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que le masque présente également au moins une ouverture secondaire située près d'au moins un côté de l'ouverture principale. 17. Method according to any one of claims 13 to 16, characterized in that the mask also has at least one secondary opening located near at least one side of the main opening.
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