WO2008152229A2 - Réseau de guides d'ondes permettant de dévier un faisceau lumineux - Google Patents

Réseau de guides d'ondes permettant de dévier un faisceau lumineux Download PDF

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WO2008152229A2
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Jean-Marie Moison
Christophe Minot
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Centre National De La Recherche Scientifique - Cnrs
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light 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
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • G02B6/1245—Geodesic lenses

Definitions

  • the invention relates to the field of coupled waveguide arrays and relates more particularly to a waveguide array comprising a set of substantially parallel coupled waveguides oriented in a guiding direction, the set of guides waveguide comprising a first zone formed of waveguides coupled according to a first coupling coefficient.
  • Such waveguide gratings are for example described in the publication "Spatial photonics in nonlinear waveguide arrays", Fleischer et al., Optics express Vol. 13, No. 6, 2005.
  • the network waveguides are uniformly coupled in the network.
  • the uniformity of the coupling within the network is obtained by the fact that two adjacent waveguides are coupled according to the same coupling coefficient in the network.
  • a light beam can propagate in a guided manner in such waveguide arrays.
  • the light beam propagating in such a network of guides is called "Floquet-Bloch wave”, or “supermode”, or “discrete Schrodinger modes” according to the authors.
  • the guidance of the light beams in the network of coupled waveguides is particularly advantageous especially in the field of telecommunications.
  • the light beam propagates in principle linearly, or with a natural divergence.
  • a network waveguide array comprising a set of parallel coupled waveguides oriented in a guide direction, the waveguide assembly comprising a first region formed of waveguides coupled in a first coupling coefficient and a second zone comprising a second zone formed of waveguides coupled according to a second coupling coefficient different from the first coupling coefficient.
  • an area of the network is formed of two or three guide strips coupled according to a coupling coefficient different from the rest of the network so that it is possible to confine a light beam in this area of the network.
  • the waveguides are parallel oriented in a guiding direction. Let Y be this direction and X the perpendicular direction, the coupling coefficient varies at the zone level different coupling in the X direction, but the coupling coefficient is constant in the Y direction corresponding to the guide direction.
  • the object of the invention is in particular to improve the possibilities of deflecting a light beam in a waveguide network.
  • the waveguide network can be arranged so as to deflect any type of light beam whatever its direction of incidence in the waveguide network.
  • the invention is not a simple juxtaposition of independently assembled areas.
  • the first zone is in contact with the second zone and the coupling coefficient of the coupled waveguides varies at the interface between the first zone and the second zone in the guiding direction and in the second zone. direction perpendicular to the guide direction. Many beam deflection possibilities are then possible to pass through this interface.
  • the second zone may be arranged to converge or diverge a light beam in the waveguide network.
  • At least one coupling coefficient chosen from the second coupling coefficient or the first coupling coefficient may be variable as a function of an external parameter.
  • the deflection properties of the waveguide array of the invention can vary dynamically.
  • at least one coupling coefficient selected from the second coupling coefficient or the first coupling coefficient may be variable depending on the wavelength of a beam entering the waveguide array.
  • the second zone can be arranged to deflect a light beam in the waveguide network.
  • the previously described waveguide array may include a gain zone arranged to amplify a light beam in the waveguide array.
  • the second zone may have a curved interface with the first zone, that is to say a non-rectilinear interface.
  • the interface between the second zone and the first zone may have an elliptical or parabolic shape.
  • Other curved shapes may be used, however, conceivable
  • the invention also relates to a use of a waveguide network as described above for deflecting a light beam in the waveguide network.
  • FIG. 1 represents a waveguide network of known type
  • FIG. 2 represents a waveguide network according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a waveguide network according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents a waveguide network according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 5 schematically illustrates an interface between a first zone and a second zone in the embodiments of FIGS. 1 to 4.
  • a waveguide network 1 comprises parallel coupled waveguides oriented in a guide direction Y.
  • the direction perpendicular to the guide direction Y is referenced X.
  • the waveguides of the waveguide network 1 are, for example, single-mode waveguides.
  • the size of the mode is determined so as to be compatible with the optical components making it possible to bring or bring out the light in the waveguide 1.
  • the width of the mesa and the stack of layers are thus determined for the individual waveguides of the waveguide network.
  • the waveguide network 1 comprises a first zone of coupled waveguides 2, and a second zone of coupled waveguides 3. It is noted that in the network 1, it is the same waveguides which extend over the entire length of the grating in the guide direction Y, but the coupling coefficients along this direction Y vary. It is possible to define a common interface 9 between the zones 2 and 3 of the network 1.
  • the first zone 2 comprises weakly coupled guides with respect to the guides of the second zone 3 which are strongly coupled.
  • Ci be the coupling coefficient of the guides of the first zone 2
  • the calculation of the etching necessary to obtain the desired coefficients can be performed by a numerical simulation known as Beam Propagation Method in English, or "beam propagation method". In a manner also known, following the etching, tests are carried out to verify that the network corresponds to the desired structure.
  • the waveguide network 1 comprises an oblique interface 9 defined by the boundary between the first zone 2 and the second zone 3.
  • a light beam 4 propagates in the first zone 2 and arrives at the oblique interface 9 with the second zone 3, it is reflected into a reflected beam 5 and refracted into a refracted beam 6.
  • the incident beam is for example of limited extension but wide enough so that its direction is well defined.
  • the characteristic width of the beam is for example ten inter-guide distances.
  • the directions of refraction and reflection depend on the direction of the oblique interface 9 and the direction of the incident beam 4.
  • the second zone 3 is limited by an interface 9 of elliptical shape, so that the coupling coefficient C2 is different from the first coupling coefficient C1 of the first zone 2 in the guide direction Y and in the perpendicular direction X to the guidance direction Y.
  • this second area 3 delimited by an ellipse behaves like an elliptical diopter, so that when a light beam is transmitted to the zone 3, the beam is focused.
  • the focal length of such a diopter can be calculated according to equivalent formulas of the Snell-Descartes formulas for the waveguide arrays. These formulas reflect the conservation of energy passing through the zone of different coupling coefficient.
  • a light beam 4 propagates in the first zone 2, for example in the guidance direction Y.
  • This beam passes through the second zone 3 and focuses in the zone 3 in a light beam 5.
  • the variation of the parameters of the ellipse delimiting the second zone 3 makes it possible to vary the focus of the light beam 5.
  • FIG. 4 illustrates another form for the second zone 3.
  • the waveguide network 1 comprises a first zone 2 comprising waveguides coupled according to a coupling coefficient C1, and a second zone 3 comprising waveguides coupled according to a coupling coefficient C2.
  • the second zone 3 is delimited by a plano-convex zone as for a conventional lens.
  • the coupling coefficient C2 is therefore different from the first coupling coefficient C1 of the first zone 2 in the guide direction Y and in the perpendicular direction X to the guidance direction Y.
  • a light beam 4 propagates in the first zone 2 in the guide direction Y. This beam passes through the second zone 3 and is focused by the zone 3 in a light beam 5.
  • the variation of the parameters of the plane zone -concave, and in particular the variations of the concavity delimiting the second zone 3 makes it possible to vary the focus of the light beam 5.
  • the second zone 3 can of course be envisaged. In order to allow good control of the path of the light beams, these shapes are such that the coupling coefficient C2 of the second zone 3 is different from the first coupling coefficient C1 of the first zone 2 in the guidance direction Y, and possibly in the direction perpendicular X to the guide direction Y.
  • the interface between the second zone 3 and the first zone 2 may be sinuous, so as to follow a specific path to the light beam.
  • the coefficients C1 and C2 are determined as a function of the deflection characteristics expected for the incident light beam 4 at the second zone 3.
  • the variation of the coupling coefficient is for example obtained by varying the distance d between the waveguides in the guiding direction and in the direction perpendicular to this guiding direction.
  • a function C (d) corresponding to the coupling coefficient between two waveguides is thus defined as a function of the distance between the waveguides.
  • This coupling coefficient depends on the recovery of the modes of the individual guides. Since this mode overlap has a quasi-exponential shape, the function C (d) is also quasi-exponential decreasing. It is therefore possible to obtain strong variations in the coupling coefficient with a small variation in the distance between the waveguides.
  • FIG. 5 schematically illustrates an interface 9 between the first zone 2 and the second zone 3 in the embodiments described above, considering individual waveguides 1 OA, 10B, 10C.
  • the waveguides 10A, 10B and 10C are spaced apart by a distance d1.
  • the distance between the waveguides 10A, 10B and 10C has been modified, for example by etching.
  • the waveguides 10A, 10B and 10C are spaced apart by a distance d2 less than d1, which makes it possible to obtain a coupling C2 between the waveguides in the second zone 3 greater than coupling C1 between the waveguides in the first zone 2.
  • propagation modeling software makes it possible to determine the distribution of the guides according to the desired function for the waveguide network.
  • the coupling coefficient difference in the guidance direction is set and is not influenced by outside parameters.
  • the coupling coefficients of the first zone 2 or of the second zone 3 are modulated according to an external parameter such as an electrical voltage, a temperature, a mechanical stress, an optical pumping, or the length of the beam wave.
  • the waveguide network 1 can be used as a wavelength selector, multiplexer or demultiplexer.
  • the waveguide network 1 may comprise a third gain zone so as to amplify a beam propagating in the network. According to this variant, it is therefore possible to deflect the beam while amplifying it. It is then possible to form a resonator to obtain a laser-like effect.
  • the waveguide network 1 may comprise waveguides capable of guiding other wave types than optical waves. It can therefore be able to deflect microwaves, ultrasounds, or sounds.
  • the waveguide network 1 may also be a two-dimensional network of waveguides.

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Abstract

L'invention se rapporte à un réseau de guides d'ondes (1 ) comprenant un ensemble de guides d'ondes couplés sensiblement parallèles et orientés suivant une direction de guidage (Y), l'ensemble de guides d'onde comprenant une première zone (2) formée de guides d'ondes couplés selon un premier coefficient de couplage, et une deuxième zone (3) formée de guide d'ondes couplés selon un deuxième coefficient de couplage différent du premier coefficient de couplage, caractérisé en ce que le deuxième coefficient de couplage est différent du premier coefficient de couplage dans la direction de guidage et dans la direction perpendiculaire (X) à la direction de guidage.

Description

RÉSEAU DE GUIDES D'ONDES PERMETTANT DE DÉVIER UN
FAISCEAU LUMINEUX
L'invention se rapporte au domaine des réseaux de guides d'ondes couplés et concerne plus particulièrement un réseau de guides d'ondes comprenant un ensemble de guides d'ondes couplés sensiblement parallèles et orientés suivant une direction de guidage, l'ensemble de guides d'onde comprenant une première zone formée de guides d'ondes couplés selon un premier coefficient de couplage.
De tels réseaux de guides d'onde sont par exemple décrits dans la publication « Spatial photonics in nonlinear waveguide arrays », Fleischer et al., Optics express Vol. 13, No. 6, 2005. Dans cette publication, les guides d'ondes du réseau sont couplés de façon uniforme dans le réseau. L'uniformité du couplage au sein du réseau est obtenue par le fait que deux guides d'onde adjacents sont couplés selon le même coefficient de couplage dans le réseau.
Il est connu qu'un faisceau lumineux peut se propager de façon guidée dans de tels réseaux de guides d'ondes. Le, faisceau lumineux se propageant dans un tel réseau de guides est appelé « onde de Floquet-Bloch », ou « supermode », ou « modes de Schrôdinger discrets » selon les auteurs. Le guidage des faisceaux lumineux dans le réseau de guides d'ondes couplés est particulièrement avantageux notamment dans le domaine des télécommunications.
Dans un tel réseau de guides d'ondes couplés, le faisceau lumineux se propage en principe de façon linéaire, ou avec une divergence naturelle.
Or7 notamment dans le domaine des composants de commutation pour télécommunications optiques, il est avantageux qu'un faisceau lumineux puisse être orienté, réfléchi ou focalisé. Pour ce faire, plusieurs solutions ont été envisagées.
D'abord, il est possible de faire sortir le faisceau lumineux du réseau de guides d'ondes, et d'orienter le faisceau par des moyens mécaniques connus tels que des miroirs ou des dioptres, ou des lentilles.
Toutefois, cette solution a l'inconvénient de devoir être mise en œuvre hors du réseau de guides, de sorte que le guidage du faisceau lumineux est perdu. L'intégration du composant comprenant les réseaux de guides d'ondes est donc peu efficace.
Afin de dévier un faisceau de manière statique dans un réseau de guides d'ondes, il est connu de la publication « Approximate solution of Eigenmode Problems for coupled waveguide Arrays », Richard , R. A. Syms, IEEE Journal of quantum electronics, 1987, un réseau de guides d'ondes comprenant un ensemble de guides d'ondes couplés parallèles orientés suivant une direction de guidage, l'ensemble de guides d'onde comprenant une première zone formée de guides d'ondes couplés selon un premier coefficient de couplage et une deuxième zone comprenant une deuxième zone formée de guides d'ondes couplés selon un deuxième coefficient de couplage différent du premier coefficient de couplage.
Dans cette publication, une zone du réseau est formée de deux ou trois bandes de guides couplés selon un coefficient de couplage différent du reste du réseau de sorte qu'il est possible de confiner un faisceau lumineux dans cette zone du réseau.
Dans la publication, les guides d'ondes sont parallèles orientés selon une direction de guidage. Soit Y cette direction et X la direction perpendiculaire, le coefficient de couplage varie au niveau de la zone de couplage différent dans la direction X, mais le coefficient de couplage est constant dans la direction Y correspondant à la direction de guidage.
Il en résulte qu'un faisceau lumineux dirigé entièrement selon la direction de guidage Y n'est pas dévié et n'est pas influencé par la différence de couplage dans la direction perpendiculaire X.
Les possibilités de déviation du faisceau lumineux sont donc limitées avec le réseau de guides d'onde de la publication susmentionnée.
À l'inverse, on connaît également de la publication de Locatelli et al. « Discrète négative refraction in photonic crystal waveguide arrays », Optics Letters 2006, un réseau de guides d'ondes dans lequel les guides d'onde sont parallèles orientés selon une direction de guidage. Soit, comme précédemment, Y cette direction et X la direction perpendiculaire, le coefficient de couplage varie cette fois, au niveau de la zone de couplage dans la direction Y, mais le coefficient de couplage est constant dans la direction X correspondant à la direction perpendiculaire à la direction de guidage.
Avec une telle variation du coefficient de couplage dans la direction Y uniquement, la déviation selon la direction Y est difficile et nécessite une construction lourde et peu modulable.
L'invention a notamment pour but d'améliorer les possibilités de déviation d'un faisceau lumineux dans un réseau de guides d'ondes.
Ce but est atteint par l'invention grâce au fait que le deuxième coefficient de couplage est différent du premier coefficient de couplage dans la direction de guidage et dans la direction perpendiculaire à la direction de guidage. De la sorte, selon l'invention, le réseau de guides d'onde peut être agencé de sorte à dévier tout type de faisceau lumineux quelle que soit sa direction d'incidence dans le réseau de guides d'ondes.
En outre, grâce à la variation du coefficient de couplage à la fois selon X et Y, il est possible de fournir un grand nombre de formes à la deuxième zone ayant le deuxième coefficient de couplage de sorte à contrôler précisément la déviation d'un faisceau lumineux.
L'invention n'est pas une simple juxtaposition de zones assemblées de façon indépendantes. Au contraire, selon l'invention, la première zone est au contact de la deuxième zone et le coefficient de couplage des guides d'ondes couplés varie à l'interface entre la première zone et la deuxième zone dans la direction de guidage et dans la direction perpendiculaire à la direction de guidage. De nombreuses possibilités de déviation du faisceau sont alors possibles au passage par cette interface.
Des modes de réalisation avantageux de l'invention sont décrits dans les revendications dépendantes.
En particulier, la deuxième zone peut être agencée pour faire converger ou diverger un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
En outre, au moins un coefficient de couplage choisi parmi le deuxième coefficient de couplage ou le premier coefficient de couplage peut être variable en fonction d'un paramètre externe.
De la sorte, les propriétés de déviation du réseau de guides d'ondes de l'invention peuvent varier dynamiquement. Par exemple, au moins un coefficient de couplage choisi parmi le deuxième coefficient de couplage ou le premier coefficient de couplage peut être variable en fonction de la longueur d'onde d'un faisceau entrant dans le réseau de guides d'onde.
Par ailleurs, la deuxième zone peut être agencée pour dévier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
En outre, le réseau de guides d'ondes précédemment décrit peut comprendre une zone de gain agencée pour amplifier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'onde.
La deuxième zone peut avoir une interface courbe avec la première zone, c'est-à-dire une interface non rectiligne. En faisant varier cette courbure, il est alors possible, selon l'invention, de donner différentes formes à la deuxième zone pour qu'elle se comporte comme différents dioptres de sorte à dévier le faisceau lumineux selon les caractéristiques souhaitées.
Par exemple, l'interface entre la deuxième zone et la première zone peut avoir une forme elliptique ou parabolique. D'autres formes incurvées toutefois envisageables
L'invention se rapporte également à une utilisation d'un réseau de guides d'ondes tel que décrit précédemment pour dévier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
On décrit maintenant des modes de réalisation de l'invention en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- FIG. 1 représente un réseau de guides d'ondes de type connu;
- FIG. 2 représente un réseau de guides d'ondes selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - FIG. 3 représente un réseau de guides d'ondes selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- FIG. 4 représente un réseau de guides d'ondes selon un mode troisième de réalisation de l'invention ;
- FIG. 5 illustre de façon schématique une interface entre une première zone et une deuxième zone dans les modes de réalisation des figures 1 à 4.
De façon connue en soi, comme illustré FIG. 1 , un réseau de guides d'ondes 1 comprend des guides d'ondes couplés parallèles orientés suivant une direction de guidage Y. La direction perpendiculaire à la direction de guidage Y est référencée X.
Pris individuellement, les guides d'onde du réseau de guides d'onde 1 sont par exemple des guides d'onde monomodes. La taille du mode est déterminée de sorte à être compatible avec les composants optiques permettant d'amener ou de faire sortir la lumière dans le guide d'onde 1 . De façon connue en soi pour un réseau de guides d'onde, on détermine ainsi la largeur du mésa et l'empilement de couches pour les guides d'onde individuels du réseau de guides d'onde.
Le réseau de guides d'ondes 1 comprend une première zone de guides d'ondes couplés 2, et une deuxième zone de guides d'ondes couplés 3. On note que dans le réseau 1 , ce sont bien les mêmes guides d'ondes qui s'étendent sur toute la longueur du réseau dans la direction de guidage Y, mais les coefficients de couplage le long de cette direction Y varient. On peut définir une interface commune 9 entre les zones 2 et 3 du réseau 1.
La première zone 2 comprend des guides faiblement couplés par rapport aux guides de la deuxième zone 3 qui sont fortement couplés. Soit Ci le coefficient de couplage des guides de la première zone 2 et C2 le coefficient de couplage des guides de la deuxième zone 3, on choisit par exemple C2=2.Ci . Ces coefficients peuvent par exemple être des coefficients réduits par rapport à un coefficient de référence pour les deux zones.
Avec un tel rapport de coefficients de couplage, lorsqu'un faisceau lumineux 4 arrive à l'interface 9 entre la première zone 2 et la deuxième zone 3, il est réfléchi en un faisceau réfléchi 5 et réfracté en un faisceau réfracté 6, et ce même si le faisceau lumineux 4 est orienté selon la direction Y.
Pour obtenir la différence de couplage entre la zone de fort couplage 3 et la zone de faible couplage 2, l'homme du métier peut utiliser plusieurs méthodes connues en soi lorsqu'il s'agit de définir un coefficient de couplage constant dans un réseau de guides dans l'état de la technique.
En particulier, il est possible de creuser des sillons entre les guides d'ondes selon des motifs définis par un masque de gravure reproduisant une hétérostructure désirée pour le réseau de guides. Dans ce cas, la gravure doit être d'autant plus profonde que l'on souhaite abaisser localement le coefficient de couplage.
Le calcul de la gravure nécessaire pour obtenir les coefficients souhaités peut être réalisée par une simulation numérique connue en tant que telle appelée « Beam Propagation Method » en langue anglaise, soit « méthode de propagation de faisceau ». De façon également connue, suite à la gravure, on réalise des tests pour vérifier que le réseau correspond bien à la structure désirée.
Pour concevoir les guides individuels, l'homme de métier peut utiliser plusieurs méthodes connues en soi. En particulier, il peut utiliser la structure dite "shallow ridge" en semiconducteurs Hl-V. Un exemple en est décrit en détail dans la publication "Diffraction management" H. S. Eisenberg, Y. Silverberg, R. Morandotti, and J. S. Aitchison, Physical Review Letters vol. 85/9, p 1863-1866 (2000). Pour cette structure particulière conçue pour fonctionner à 1 ,55μm. le coefficient de couplage est de 0, 15mm"1.
On décrit maintenant un premier mode de réalisation de l'invention en référence à la FIG. 2 dans lequel le deuxième coefficient de couplage C2 de la deuxième zone 3 est en outre différent du premier coefficient de couplage C1 de la première zone 2 dans la direction perpendiculaire X à la direction de guidage Y.
Le réseau de guides d'onde 1 comprend une interface oblique 9 définie par la limite entre la première zone 2 et la deuxième zone 3.
En fonctionnement, lorsqu'un faisceau lumineux 4 se propage dans la première zone 2 et arrive à l'interface oblique 9 avec la deuxième zone 3, il est réfléchi en un faisceau réfléchi 5 et réfracté en un faisceau réfracté 6. Le faisceau incident est par exemple d'extension limitée mais assez large pour que sa direction soit bien définie. La largeur caractéristique du faisceau est par exemple de dix distances inter-guides. Les directions de réfraction et de réflexion dépendent de la direction de l'interface oblique 9 et de la direction du faisceau incident 4.
En référence à la FIG. 3, selon un deuxième mode de réalisation, le réseau de guides d'onde 1 comprend une première zone 2 comprenant des guides couplés selon un coefficient de couplage C1 , et une deuxième zone 3 comprenant des guides couplés selon un coefficient de couplage C2, avec par exemple C2=2.C1.
La deuxième zone 3 est limitée par une interface 9 de forme elliptique, de sorte que le coefficient de couplage C2 est différent du premier coefficient de couplage C1 de la première zone 2 dans la direction de guidage Y et dans la direction perpendiculaire X à la direction de guidage Y.
Il a été démontré que cette deuxième zone 3 délimitée par une ellipse se comporte comme un dioptre elliptique, de sorte que, lorsqu'un faisceau lumineux est transmis vers la zone 3, le faisceau est focalisé. La distance focale d'un tel dioptre peut être calculée selon des formules équivalentes des formules de Snell-Descartes pour les réseaux de guides d'onde. Ces formules traduisent la conservation de l'énergie au passage dans la zone de coefficient de couplage différent.
En fonctionnement, sur la FIG. 3, un faisceau lumineux 4 se propage dans la première zone 2 par exemple dans la direction de guidage Y. Ce faisceau traverse la deuxième zone 3 et se focalise dans la zone 3 en un faisceau lumineux 5. La variation des paramètres de l'ellipse délimitant la deuxième zone 3 permet de faire varier la focalisation du faisceau lumineux 5.
La FIG. 4 illustre une autre forme pour la deuxième zone 3.
Sur la FIG. 4, le réseau de guides d'onde 1 comprend une première zone 2 comprenant des guides d'ondes couplés selon un coefficient de couplage C1 , et une deuxième zone 3 comprenant des guides d'ondes couplés selon un coefficient de couplage C2.
La deuxième zone 3 est délimitée par une zone plan-convexe comme pour une lentille classique. Le coefficient de couplage C2 est donc différent du premier coefficient de couplage C1 de la première zone 2 dans la direction de guidage Y et dans la direction perpendiculaire X à la direction de guidage Y. En fonctionnement, un faisceau lumineux 4 se propage dans la première zone 2 dans la direction de guidage Y. Ce faisceau traverse la deuxième zone 3 et se focalise grâce à la zone 3 en un faisceau lumineux 5. La variation des paramètres de la zone plan-concave, et notamment les variations de la concavité délimitant la deuxième zone 3 permet de faire varier la focalisation du faisceau lumineux 5.
D'autres formes pour la deuxième zone 3 peuvent bien sûr être envisagées. Afin de permettre un bon contrôle de la trajectoire des faisceaux lumineux, ces formes sont telles que le coefficient de couplage C2 de la deuxième zone 3 est différent du premier coefficient de couplage C1 de la première zone 2 dans la direction de guidage Y, et éventuellement dans la direction perpendiculaire X à la direction de guidage Y. En particulier, l'interface entre la deuxième zone 3 et la première zone 2 peut être sinueuse, de sorte à faire suivre un chemin déterminé au faisceau lumineux.
Dans les réseaux de guides d'onde 1 selon l'invention, les coefficients C1 et C2 sont déterminés en fonction des caractéristiques de déviation attendues pour le faisceau lumineux 4 incident au niveau de la deuxième zone 3.
La variation de coefficient de couplage est par exemple obtenue en faisant varier la distance d entre les guides d'onde dans la direction de guidage et dans la direction perpendiculaire à cette direction de guidage. On définit donc une fonction C(d) correspondant au coefficient de couplage entre deux guides d'onde en fonction de la distance entre les guides d'onde.
Ce coefficient de couplage dépend du recouvrement des modes des guides individuels. Ce recouvrement des modes ayant une forme quasi-exponentielle, la fonction C(d) est donc également quasi- exponentielle décroissante. Il est donc possible d'obtenir des fortes variations du coefficient de couplage avec une faible variation de la distance entre les guides d'onde.
Comme rappelé ci-dessus, il est possible, dans tous les modes de réalisation, de creuser des sillons entre les guides d'ondes selon des motifs définis par un masque de gravure reproduisant une hétérostructure désirée pour le réseau de guides. Dans ce cas, la gravure doit être d'autant plus profonde que l'on souhaite abaisser localement le coefficient de couplage.
La FIG. 5 illustre de façon schématique une interface 9 entre la première zone 2 et la deuxième zone 3 dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, en considérant des guides d'onde individuels 1 OA, 10B, 10C.
Dans la zone de faible couplage 2, les guides d'ondes 10A, 10Bet 10C sont espacés d'une distance d1 . Au niveau de l'interface 9, on a modifié la distance entre les guides d'ondes 10A, 10B et 10C, par exemple par gravure. Dans la zone de fort couplage 3, les guides d'ondes 10A, 10Bet 10C sont espacés d'une distance d2 inférieure à d1 , ce qui permet d'obtenir un couplage C2 entre les guides d'onde dans la deuxième zone 3 supérieur au couplage C1 entre les guides d'onde dans la première zone 2.
L'utilisation d'un logiciel de modélisation de propagation permet de déterminer la répartition des guides en fonction de la fonction voulue pour le réseau de guides d'onde.
On décrit maintenant des variantes de l'invention.
Dans les modes de réalisation ci-dessus, la différence de coefficient de couplage dans la direction de guidage est fixée et n'est pas influencée par des paramètres extérieurs. Selon une variante, les coefficients de couplage de la première zone 2 ou de la deuxième zone 3 sont modulés en fonction d'un paramètre extérieur tel qu'une tension électrique, une température, une contrainte mécanique, un pompage optique, ou la longueur d'onde du faisceau.
Ainsi, si les coefficients de couplage dépendent de la longueur d'onde du faisceau, le réseau de guides d'onde 1 peut être utilisé en tant que sélecteur de longueur d'onde, multiplexeur ou démultiplexeur.
En outre, le réseau de guides d'onde 1 peut comprendre une troisième zone de gain de sorte à amplifier un faisceau se propageant dans le réseau. Selon cette variante, il est donc possible de dévier le faisceau tout en l'amplifiant. Il est alors possible de former un résonateur pour obtenir un effet du type laser.
En outre, le réseau de guides d'onde 1 peut comprendre des guides d'onde aptes à guider d'autres types d'onde que des ondes optiques. Il peut donc être apte à dévier des hyperfréquences, des ultrasons, ou des sons.
Le réseau de guides d'onde 1 peut également être un réseau bidimensionnel de guides d'ondes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réseau de guides d'onde (1 ) comprenant un ensemble de guides d'ondes couplés sensiblement parallèles et orientés suivant une direction de guidage (Y), l'ensemble de guides d'onde comprenant une première zone (2) formée de guides d'ondes couplés selon un premier coefficient de couplage, et une deuxième zone (3) formée de guide d'ondes couplés selon un deuxième coefficient de couplage différent du premier coefficient de couplage, caractérisé en ce que le deuxième coefficient de couplage est différent du premier coefficient de couplage dans la direction de guidage et dans la direction perpendiculaire (X) à la direction de couplage.
2. Réseau de guides d'ondes selon la revendication 1 , dans lequel la deuxième zone est agencée pour faire converger ou diverger un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
3. Réseau de guides d'ondes selon l'une des revendications précédentes, dans lequel au moins un coefficient de couplage choisi parmi le deuxième coefficient de couplage ou le premier coefficient de couplage est variable en fonction d'un paramètre externe.
4. Réseau de guides d'onde selon la revendication précédente, dans lequel au moins un coefficient de couplage choisi parmi le deuxième coefficient de couplage ou le premier coefficient de couplage est variable en fonction de la longueur d'onde d'un faisceau entrant dans le réseau de guides d'onde.
5. Réseau de guides d'ondes selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la deuxième zone est agencée pour dévier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
6. Réseau de guides d'ondes selon l'une des revendications précédentes, comprenant une zone de gain agencée pour amplifier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'onde.
7. Réseau de guides d'onde selon l'une des revendications précédentes dans lequel la deuxième zone a une interface courbe avec la première zone.
8. Réseau de guides d'onde selon la revendication précédente dans lequel l'interface entre la deuxième zone (3) et la première zone (2) a une forme elliptique ou parabolique.
9. Utilisation d'un réseau de guides d'ondes selon l'une quelconque des revendications précédentes pour dévier un faisceau lumineux dans le réseau de guides d'ondes.
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