FR3007535A1 - Dispositif optique selectif en longueur d'onde et source laser associee - Google Patents

Dispositif optique selectif en longueur d'onde et source laser associee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (10) optique comprenant : - un premier interféromètre de Mach-Zehnder (14) présentant un premier intervalle spectral libre (ISL1), le dispositif (10) étant caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte en outre un filtre (18) comprenant : - un deuxième interféromètre de Mach Zehnder (50) ayant un deuxième intervalle spectral libre (ISL2), le deuxième intervalle spectral libre (ISL2) étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre (ISL1) et 2n, n étant un nombre entier naturel.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE SELECTIF EN LONGUEUR D'ONDE ET SOURCE LASER ASSOCIEE La présente invention concerne un dispositif optique sélectif en longueur d'onde.
L'invention se rapporte également à une source laser comprenant un tel dispositif. Une source laser monomode accordable en longueur d'onde est un élément important dans les systèmes de télécommunication à haut débit. Le caractère monomode du rayonnement émis par la source laser permet de limiter les effets de la dispersion sur l'émission laser pendant la propagation du rayonnement dans le système de télécommunication. Le caractère monomode d'un rayonnement est, par exemple, quantifié par le taux de suppression des bandes latérales. Ce taux est souvent désigné par l'acronyme anglais SMSR pour « Sicle Mode Suppression Ratio », acronyme qui est utilisé dans la suite de la description. Par définition, ce taux correspond au rapport entre l'énergie contenue dans le mode d'émission principal sur l'énergie contenue dans le mode d'émission secondaire le plus énergétique. Dans le cadre de l'invention, il est considéré qu'un SMSR supérieur à 30dB correspond à un rayonnement présentant un caractère monomode. Par ailleurs, il est également souhaitable que la source laser présente une accordabilité en longueur d'onde relativement large. L'accordabilité en longueur d'onde correspond à la capacité de modifier la longueur d'onde émise d'une source laser. Cette capacité est quantifiée par une plage d'accordabilité en longueurs d'ondes définie comme la plage en longueur d'ondes sur laquelle la source laser est capable d'émettre une émission laser. La modification de la longueur d'onde est obtenue par exemple sous l'effet de l'injection d'un courant ou sous l'effet d'une élévation de température. L'accordabilité permet notamment d'introduire de la souplesse dans la mise en oeuvre d'un multiplexage en longueur d'onde ou de réaliser des récepteurs cohérents. En outre, pour certaines applications (réseaux longue distance par exemple), il est intéressant que la plage d'accordabilité couvre au moins la bande C c'est-à-dire l'ensemble des longueurs d'onde comprises entre 1530 nanomètres (nm) et 1585 nm.
Un but de l'invention est donc de proposer un dispositif optique permettant d'obtenir une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif optique sélectif en longueur d'onde comprenant un premier interféromètre de Mach-Zehnder présentant un premier intervalle spectral libre et un filtre comprenant un deuxième interféromètre de Mach Zehnder ayant un deuxième intervalle spectral libre, le deuxième intervalle spectral libre étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre et 2, n étant un nombre entier naturel. Suivant d'autres modes de réalisation, le dispositif optique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le filtre comporte un troisième interféromètre de Mach-Zehnder ayant un troisième intervalle spectral libre, le troisième intervalle spectral libre étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre et 2, p étant un entier naturel. - le filtre est en série avec le premier interféromètre de Mach-Zehnder. - le premier interféromètre de Mach-Zehnder comporte deux bras, le filtre étant placé dans un des deux bras du premier interféromètre de Mach-Zehnder. - l'entier n est inférieur ou égal à 10. L'invention a également pour objet une source laser comportant un premier miroir, un deuxième miroir, un milieu à gain disposé entre les deux miroirs et un dispositif tel que précédemment décrit positionné entre un des deux miroirs et le milieu à gain. Suivant d'autres modes de réalisation, la source laser comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le taux de suppression des bandes latérales est supérieur à 30 décibels, préférentiellement supérieur à 45 décibels. L'invention a également pour objet une source laser comportant un premier miroir, un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, un milieu à gain disposé entre le premier miroir et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, et un dispositif tel que précédemment décrit positionné entre le premier miroir et le milieu à gain. Suivant d'autres modes de réalisation, la source laser comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière est choisi dans un groupe constitué par un dispositif optique tel que précédemment décrit et un miroir de Bragg, un résonateur en anneau et un miroir de Bragg, un résonateur en anneau placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes, un réseau de Bragg échantillonné, et un coupleur directionnel assisté de réseau. - la source laser comprend un deuxième miroir disposé entre le dispositif et le milieu à gain et un troisième miroir, disposé entre l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière et le milieu à gain, l'ensemble du deuxième miroir et du troisième miroir formant une cavité laser. - le taux de suppression des bandes latérales est supérieur à 30 décibels, préférentiellement supérieur à 45 décibels.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et non limitative, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif optique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du premier interféromètre de Mach-Zehnder du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 3 est une vue agrandie de la partie Il-Il de la figure 2; - la figure 4 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 5 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du dispositif optique de la figure 1 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - la figure 6 est une vue agrandie de la partie V-V de la figure 5; - la figure 7 est une représentation schématique d'un dispositif optique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 8 est un graphique montrant l'évolution de la transmission optique du dispositif optique de la figure 7 en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente ; - les figures 9 à 19 sont des représentations schématique d'un exemple de source laser selon respectivement un premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième, sixième, septième, huitième, neuvième, dixième et onzième mode de réalisation de l'invention. Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent généralement par rapport au sens de propagation de la lumière.
Le dispositif 10 optique illustré en figure 1 comprend successivement depuis l'amont vers l'aval un guide d'ondes d'entrée 12, un premier interféromètre de MachZehnder 14, un guide d'ondes intermédiaire 16, un filtre 18 et un guide d'ondes de sortie 20. Les différents guides d'ondes 12, 16 et 20 s'étendent suivant un même axe noté X et représenté sur la figure 1. Un axe Y est défini comme un axe perpendiculaire à l'axe X qui se trouve dans le plan de la figure 1.
L'interféromètre de Mach-Zehnder 12 comprend un séparateur 22, un premier bras 24, un deuxième bras 26 et un moyen de recombinaison 28. Le séparateur 22 est un coupleur d'interférences multimodes ou un coupleur directionnel. Le coupleur d'interférences multimodes est souvent désigné par le nom « coupleur MMI ». L'acronyme MMI renvoie au terme anglais de « multimode interferences » pour « interférences multimodes » en français. Le séparateur 22 est muni d'une entrée 30 et de deux sorties : une première sortie 32 et une deuxième sortie 34. A titre d'illustration, les deux sorties 32 et 34 sont alignées selon une direction parallèle à l'axe Y, étant entendu que d'autres géométries sont possibles. L'entrée 30 du séparateur 22 est reliée au guide d'ondes d'entrée 12 tandis que la première sortie 32 est reliée à une extrémité du premier bras 24 et la deuxième sortie 34 du séparateur 22 est reliée à une deuxième extrémité du deuxième bras 26. Le moyen de recombinaison 28 est également un coupleur d'interférences multimodes, ou d'un coupleur directionnel. Le moyen de recombinaison 28 comprend une première entrée 36, une deuxième entrée 38 et une sortie 40. A titre d'illustration, les deux entrées 36 et 38 du moyen de recombinaison 28 sont selon une direction parallèle à l'axe Y, étant entendu que d'autres géométries sont possibles.
La première entrée 38 du moyen de recombinaison 28 est reliée à l'extrémité du premier bras 24 qui n'est pas reliée à la première sortie 32 du séparateur 22 et la deuxième entrée 38 du moyen de recombinaison 28 est reliée à l'extrémité du deuxième bras 26 qui n'est pas reliée à la deuxième sortie 34 du séparateur 22. La sortie 40 du moyen de recombinaison 28 est reliée au guide d'ondes intermédiaire 16. Le premier bras 26 s'étend entre la première sortie 32 du séparateur 22 et la première entrée 38 du moyen de recombinaison 28 tandis que le deuxième bras 26 s'étend entre la deuxième sortie 34 du séparateur 22 et la deuxième entrée 38 du moyen de recombinaison 28.
Selon l'exemple de la figure 1, les bras 24 et 26 sont réalisés sous la forme de guides d'ondes présentant un indice de réfraction noté ng. Le guide d'ondes du premier bras 24 est rectiligne et parallèle à l'axe X. Le guide d'ondes du deuxième bras 26 s'étend entre une portion d'entrée 42 et une portion de sortie 44. Les portions d'entrée 42 et de sortie 44 sont rectilignes et parallèles à l'axe X. Cette géométrie n'est donnée qu'a titre indicatif, les guides d'ondes du premier bras 24 et du deuxième bras 26 pouvant être orientés dans n'importe quelle direction. Le guide d'ondes du deuxième bras 26 comprend en outre une portion intermédiaire 46 en forme de U. La portion intermédiaire 44 comprend des coudes 46 la reliant aux portions d'entrée 40 et de sortie 42. Dans l'exemple de la figure 1, les coudes 48 sont des arcs de cercle ou d'autres formes (clothoïdes par exemple). Les longueurs des bras 24, 26 sont différentes du fait de la présence de la portion intermédiaire 46. En l'occurrence, le deuxième bras 26 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24. La différence de longueur entre les deux bras 24, 26 est notée L. Cette différence de longueur génère une différence de chemin optique. En variante, les bras 24 et 26 présentent la même longueur mais l'un des bras est muni d'un retardateur. Le retardateur est propre à générer une différence de chemin optique.
Du fait de cette différence de chemin optique, l'interféromètre de Mach-Zehnder 14 présente un premier intervalle spectral libre noté ISL1. Pour un interféromètre, l'intervalle spectral libre est défini comme l'intervalle maximal en longueur d'onde sans recouvrement d'ordre. Dans le cas du Mach-Zehnder 14, le premier intervalle spectral libre ISL1 est relié à la longueur d'onde notée À de la lumière incidente, à l'indice de groupe du mode Ng du mode se propageant dans les deux bras 24, 26 et à la différence de longueur AL par la relation mathématique : ISL1= NgAL (1) Le filtre 18 est un filtre sélectif en longueur d'onde. Un filtre est sélectif en longueur d'onde lorsque le coefficient de transmission du filtre dépend de la fréquence de la lumière incidente. Le filtre 18 présente un deuxième intervalle spectral libre noté ISL2. L'intervalle spectral libre ISL2 est égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre ISL1 et 2, n étant un nombre entier naturel. Cette relation s'exprime mathématiquement ainsi : ISL2= ISL1 2n (2) De préférence, l'entier n est inférieur ou égal à 10. Selon l'exemple de la figure 1, le filtre 18 est un deuxième interféromètre de MachZehnder 50.
Le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 comprend les mêmes éléments que le premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Seul le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est différent du deuxième bras 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14.
Le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50, la différence de longueur étant 23.1_ entre les deux bras 24, 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. Le deuxième intervalle spectral libre I5L2 du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 22 est obtenu en adaptant la relation 1 : ISL2 - ISL1 (3) 2Ng AL 2 A l'étude de la relation 3, il apparaît que le deuxième interféromètre de MachZehnder 50 satisfait la relation 2 avec n = 1. Le fonctionnement du dispositif 10 est maintenant décrit.
Un faisceau F de lumière est injecté dans le guide d'ondes d'entrée 12 du dispositif 10. La lumière est issue d'une source de lumière, par exemple une source laser. Le faisceau de lumière F est guidé par le guide d'ondes d'entrée 12 vers l'entrée 30 du séparateur 22 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Au niveau du séparateur 22 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14, le faisceau de lumière F est séparé en un premier faisceau F1 et un deuxième faisceau F2. Le premier faisceau F1 et le deuxième faisceau F2 sont guidés respectivement par les deux bras 24 et 26. En outre, il se crée un déphasage entre les deux faisceaux F1 et F2 du fait de la différence de longueur entre les deux bras 24 et 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14.
Les deux faisceaux F1 et F2 sont recombinés en un troisième faisceau F3 au niveau du moyen de recombinaison 28 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le troisième faisceau F3 est injecté dans le deuxième interféromètre de MachZehnder 50. Le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est ainsi placé en série avec le premier interféromètre de Mach-Zenhder 14. Par l'expression « série » dans ce contexte, il est entendu que la lumière incidente du filtre deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 est la lumière qui sort du premier interféromètre de Mach-Zenhder 14. Le troisième faisceau de lumière F3 est guidé par le guide d'ondes intermédiaire 16 vers l'entrée 30 du séparateur 22 du deuxième interféromètre de MachZehnder 50. Au niveau du séparateur 22 du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 50, le troisième faisceau de lumière F3 est séparé en un quatrième faisceau F4 et un cinquième faisceau F5. Le quatrième faisceau F4 et le cinquième faisceau F5 sont guidés par respectivement par le premier bras 24 et le deuxième bras 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. En outre, il se crée un déphasage entre les deux faisceaux F4 et F5 du fait de la différence de longueur entre les deux bras 24 et 26 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50. Les deux faisceaux F4 et F5 sont recombinés en un sixième faisceau F6 au niveau du moyen de recombinaison 28 du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50.
Chaque interféromètre de Mach-Zehnder 14, 50 est un filtre en longueur d'onde dont la fonction de transfert est une fonction sinusoïdale en fonction de la longueur d'onde du faisceau injecté. Cette fonction de transfert est notamment visible sur la figure 2. Une partie de la fonction de transfert du premier interféromètre de Mach- Zehnder 14 est représentée par la courbe 52 de la figure 3. La courbe 52 correspond à l'évolution de la transmission optique du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14 en fonction de la longueur d'onde. La transmission est maximale pour une longueur d'onde ÀmAx comprise entre 1550 nm et 1600 nm. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 52 de transmission indiquée par la double flèche 54 est égale à 80 nm environ. Une partie de la fonction de transfert du deuxième interféromètre de Mach- Zehnder 50 est représentée par la courbe 56 de la figure 4. La courbe 56 correspond à l'évolution de la transmission du deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 en fonction de la longueur d'onde. La transmission est maximale pour la même longueur d'onde ÀmAx que pour la figure 3. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 56 de transmission indiquée par la double flèche 58 est égale à 50 nm environ.
Dans la configuration série de la figure 1, la fonction de transfert du dispositif 10 s'obtient par multiplication des différentes fonctions de transfert des éléments présents dans le dispositif 10. Ainsi que l'illustre la figure 5, il est obtenu un peigne 59 de pics de transmission avec une alternance d'un pic principal 59P et d'un pic secondaire 59S. L'amplitude des différents pics principaux 59P est constante. De même, l'amplitude des différents pics secondaires 59S est constante. Il est, en outre, considéré que l'amplitude des pics secondaires visibles sur la figure 5 est tellement faible qu'elle est négligeable par rapport à celle des pics principaux. Une partie de cette fonction de transfert du dispositif 10 est représentée par la courbe 60 de la figure 6. La transmission est maximale pour la même longueur d'onde ÀmAx que pour les figures 3 et 4. En outre, la largeur à mi-hauteur de la courbe 60 de transmission indiquée par la double flèche 62 est égale à 50 nm environ.
Ainsi, le dispositif optique 10 permet d'une part de créer un peigne de pics de transmission, et d'autre part de diminuer la bande-passante d'un pic de transmission par rapport pic de transmission que produirait un seul interféromètre de Mach-Zehnder (voir en particulier les figures 2 et 3). En effet, la largeur à mi-hauteur de la courbe 60 de transmission est de 50 nm alors que la largeur à mi-hauteur de la courbe 52 de transmission est de 80 nm environ, soit une diminution d'environ 40%. Un dispositif optique 10 réalise ainsi une meilleure filtration en longueur d'onde, ce qui permet d'envisager qu'une source laser comprenant un tel dispositif optique 10 présente une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. La figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel le dispositif 10 optique comporte les deux interféromètres de Mach-Zehnder 14, 50 de la figure 1 placés en série avec un troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64. Dans cet exemple, le guide d'ondes 20 est un guide d'ondes intermédiaire reliant le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50 au troisième interféromètre de Mach- Zehnder 64. Le dispositif 10 optique comprend, en outre, un guide d'ondes de sortie 66. Le troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 comprend les mêmes éléments que le deuxième interféromètre de Mach-Zehnder 50.
Seul le deuxième bras 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 est différent du deuxième bras 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le deuxième bras 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64 présente une longueur supérieure à la longueur du premier bras 24 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64, la différence de longueur étant de 4AL entre les bras 24, 26 du troisième interféromètre de Mach-Zehnder 64. . AL est la différence de longueur entre les deux bras 24, 26 du premier interféromètre de Mach-Zehnder 14. Le troisième intervalle spectral libre I5L3 du troisième interféromètre de MachZehnder 64 est obtenu en adaptant la relation 1 : 2,,2 ISL1 ISL3 - = (4) 4Ng AL 4 A l'étude de la relation 4, il apparaît que le troisième interféromètre de MachZehnder 64 satisfait la relation 2 avec n = 2. Le fonctionnement du dispositif 10 selon le mode de réalisation de la figure 7 est similaire au fonctionnement du dispositif 10 selon le premier mode de réalisation.
La fonction de transfert obtenue pour le dispositif 10 est illustrée par la figure 8. Seule une partie de cette fonction de transfert est représentée par la courbe 68 de la figure 8. La largeur à mi-hauteur de la courbe 68 de transmission indiquée par la double flèche 70 est égale à 25 nm environ.
Ainsi, le dispositif 10 selon le deuxième mode de réalisation permet d'une part de créer un peigne de pics de transmission, et d'autre part de diminuer la bande-passante d'un pic de transmission par rapport pic de transmission que produirait un seul interféromètre de Mach-Zehnder (voir en particulier les figures 2 et 3). En effet, la largeur à mi-hauteur de la courbe 68 de transmission est de 25 nm alors que la largeur à mi- hauteur de la courbe 52 de transmission est de 80 nm environ, soit une diminution d'environ 70%. Un dispositif optique 10 réalise ainsi une meilleure filtration en longueur d'onde, ce qui permet d'envisager qu'une source laser comprenant un tel dispositif optique 10 présente une accordabilité en longueur d'onde large tout en conservant un SMSR important. En variante, le dispositif optique 10 présente plus de trois d'interféromètres de Mach-Zehnder en cascade. Par exemple, le dispositif optique présente une dizaine d'interféromètres de Mach-Zehnder, ce qui permet d'obtenir des pics de transmission ayant une largeur à mi-hauteur de l'ordre du nanomètre.
Le dispositif optique 10 tel que précédemment décrit est avantageusement utilisé dans une source laser 120 selon un premier mode de réalisation de l'invention tel que représenté à la figure 9. La source laser 120 comporte une cavité laser 122 s'étendant entre deux extrémités 124 et 126.
La cavité laser 122 comporte deux miroirs 128, 130, un milieu à gain 132 et le dispositif 10. De manière symbolique, le dispositif 10 est représenté sous la forme d'une boîte avec trois interféromètres de Mach-Zehnder en série. Toutefois, cela n'est pas limitatif, le dispositif 10 peut être n'importe lequel des dispositifs 10 précédemment présentés et notamment comporter n'importe quel nombre d'interféromètres de Mach- Zehnder en série (par exemple deux, trois, quatre ...) Les miroirs 128 et 130 sont placés respectivement à la première extrémité 124 et la deuxième extrémité 126 de la cavité 122. Dans l'exemple de la figure 9, les miroirs 128 et 130 sont des miroirs de Bragg ou d'autres types de miroirs.
Un miroir de Bragg est un miroir formé par une succession de surfaces planes transparentes d'indices de réfraction différents. Un tel miroir permet de réfléchir, grâce à des phénomènes d'interférence constructive, jusqu'à 99,5% de l'énergie incidente. Le milieu à gain 132 est un milieu pour lequel sous l'influence d'une excitation, une émission stimulée de photons se produit dans le milieu à gain 132 à une longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde équivalente à l'énergie de l'excitation. Par exemple, dans le cas de la figure 9, le milieu à gain est un milieu solide. Le dispositif optique 10 est placé selon l'exemple de la figure 9 entre la première extrémité 124 et le milieu à gain 132.
En fonctionnement, la source laser 120 émet un faisceau laser lorsque le milieu à gain 132 est excité. Le dispositif optique 10 joue le rôle d'un filtre permettant d'augmenter l'accordabilité de la source laser 120 et d'augmenter son SMSR. La source laser 120 selon l'exemple de la figure 10 présente une accordabilité en longueur d'onde sur une plage de 20 nanomètres (nm) pour un SMSR de 30 décibels (dB). Selon un deuxième mode de réalisation tel que visible à la figure 10, les éléments identiques à la source laser 120 selon le premier mode de réalisation décrits en regard de la figure 9 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation, la source laser 120 comporte un premier dispositif 10 et un deuxième dispositif 10. Le premier dispositif 10 est raccordé à un moyen 140 de déplacement des pics de transmission de sa fonction de transfert. A titre d'exemple, un tel moyen 140 de déplacement des pics de transmission est un élément chauffant.
En outre, le miroir de Bragg 130 positionné à la deuxième extrémité 126 est remplacé par un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Selon l'exemple de la figure 10, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est le deuxième dispositif optique 10 et un miroir 152. Le miroir 152 est un miroir de Bragg.
En fonctionnement, la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation présente de part et d'autre du milieu à gain deux structures dont la fonction de transfert est un peigne de pics de transmission : le premier dispositif 10 d'une part et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 d'autre part. Pour obtenir un effet laser, il convient donc qu'au moins un des pics de transmission de la fonction de transfert du premier dispositif 10 coïncide en longueur d'onde avec un des pics de transmission de la fonction de transfert de l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Pour cela, il suffit d'utiliser le moyen 140 de déplacement des pics de transmission de la fonction de transfert du premier dispositif 10 en chauffant la portion intermédiaire 46 du deuxième bras 26 formant guide d'ondes selon le mode de réalisation illustré par la figure 1 ou en injectant des porteurs dans cette portion. Faire coïncider deux pics de transmission de deux peignes distincts repose sur ce qui est appelé l'effet Vernier en optique. Ainsi, toutes les techniques connues de mise en oeuvre de l'effet Vernier s'appliquent à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation. Notamment, selon une variante, le moyen 140 de déplacement des pics de transmission est positionné sur l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150. Selon une autre variante, la source laser 120 comprend deux moyens de déplacement des pics de transmission pour le premier dispositif 10 d'une part et l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 d'autre part. Ainsi, pour la source laser 120, une accordabilité en longueur d'onde sur une plage de 60 nanomètres (nm) pour un SMSR de 45 décibels (dB peuvent être obtenus. Selon un troisième mode de réalisation tel que visible à la figure 11, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le troisième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un résonateur en anneau 154 muni à un de ses ports de sorties d'un miroir 156. Ce miroir est, selon l'exemple de la figure 11, un miroir de Bragg.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le troisième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un quatrième mode de réalisation tel que visible à la figure 12, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le quatrième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un résonateur en anneau 158 placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes 160, 162. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le quatrième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.
Selon un cinquième mode de réalisation tel que visible à la figure 13, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le cinquième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un réseau de Bragg échantillonné 164. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le cinquième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.
Selon un sixième mode de réalisation tel que visible à la figure 14, les éléments identiques à la source laser 120 selon le deuxième mode de réalisation décrit en regard de la figure 10 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le sixième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 150 est un coupleur 166 directionnel assisté de réseau (désigné sous la dénomination anglaise de « grating-assisted directional coupler »). Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le sixième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation.
Selon un septième mode de réalisation illustré par la figure 15, la cavité laser 122 de la source laser 120 est une cavité étendue, c'est-à-dire que la cavité laser présente une cavité interne 160 et une cavité externe 161, la cavité interne 160 s'étendant entre une première extrémité.162 et une deuxième extrémité 164 tandis que la cavité externe 161 s'étend entre une troisième extrémité 166 et une quatrième extrémité 168.
Dans ce cas, la cavité 122 comporte, dans cet ordre, depuis l'amont vers l'aval, un premier miroir de Bragg 170 positionné à la troisième extrémité 166, un premier dispositif optique 10, un deuxième miroir de Bragg 172 positionné à la première extrémité 162, le milieu à gain 132, un troisième miroir de Bragg 174 positionné à la deuxième extrémité 164 et un élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 positionné à la quatrième extrémité 168. Le premier dispositif 10 est raccordé à un moyen 140 de déplacement des pics de transmission de sa fonction de transfert. Dans le cas du septième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un deuxième dispositif optique 10 et un miroir 180. Le miroir 180 est un miroir de Bragg.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le septième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un huitième mode de réalisation tel que visible à la figure 16, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le huitième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un résonateur en anneau 182 muni à un de ses ports de sorties d'un miroir 184. Ce miroir 184 est, selon l'exemple de la figure 11, un miroir de Bragg. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le huitième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un neuvième mode de réalisation tel que visible à la figure 17, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le neuvième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un résonateur en anneau 184 placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes 186, 188.
Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le neuvième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un dixième mode de réalisation tel que visible à la figure 18, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence. Dans la source laser 120 selon le dixième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un réseau de Bragg échantillonné 190. Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le dixième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Selon un onzième mode de réalisation tel que visible à la figure 19, les éléments identiques à la source laser 120 selon le septième mode de réalisation décrit en regard de la figure 15 ne sont pas répétés. Seules les différences sont mises en évidence.
Dans la source laser 120 selon le onzième mode de réalisation, l'élément sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière 176 est un coupleur 192 directionnel assisté de réseau (désigné sous la dénomination anglaise de « grating-assisted directional coupler »). Le fonctionnement et les performances obtenues pour la source laser 120 selon le onzième mode de réalisation sont identiques à ce qui a été décrit pour le deuxième mode de réalisation. Les différents dispositifs optiques 10 et les sources laser présentés sont bien adaptés pour être obtenus par mise en oeuvre d'une technologie planaire. Par exemple, une technologie planaire sur la base d'un substrat en silicium avec des zones actives dans un matériau semi-conducteur de type « III - V » est envisageable. Un semi- conducteur de type « III - V» est un semi-conducteur composite fabriqué à partir d'un ou plusieurs éléments de la colonne III du tableau périodique des éléments (bore, aluminium, gallium, indium, ...) et d'un ou plusieurs éléments de la colonne V ou pnictogènes (azote, phosphore, arsenic, antimoine ...).15

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1.- Dispositif (10) optique comprenant : - un premier interféromètre de Mach-Zehnder (14) présentant un premier intervalle spectral libre (ISL1), le dispositif (10) étant caractérisé en ce que le dispositif (10) comporte en outre un filtre (18) comprenant : - un deuxième interféromètre de Mach Zehnder (50) ayant un deuxième intervalle spectral libre (I5L2), le deuxième intervalle spectral libre (I5L2) étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre (ISL1) et 2, n étant un nombre entier naturel.
  2. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le filtre (18) comporte un troisième interféromètre de Mach-Zehnder (64) ayant un troisième intervalle spectral libre (I5L3), le troisième intervalle spectral libre (I5L3) étant égal au rapport entre le premier intervalle spectral libre (ISL1) et 2, p étant un entier naturel.
  3. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le filtre (18) est en série avec le premier interféromètre de Mach-Zehnder (14).
  4. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier interféromètre de Mach-Zehnder (14) comporte deux bras (24, 26), le filtre (18) étant placé dans un des deux bras (24, 26) du premier interféromètre de Mach-Zehnder (14).
  5. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'entier n est inférieur ou égal à 10.
  6. 6.- Source laser (120) comportant : - un premier miroir (128), - un deuxième miroir (130), et - un milieu à gain (132) disposé entre les deux miroirs (128, 130), et - un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 positionné entre un des deux miroirs (128, 130) et le milieu à gain (132).
  7. 7.- Source laser (120) comportant : - un premier miroir (128, 170),- un élément (150, 176) sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, - un milieu à gain (132) disposé entre le premier miroir (128, 170) et l'élément (150) sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière, et - un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 positionné entre le premier miroir (128) et le milieu à gain (132).
  8. 8.- Source laser selon la revendication 7, dans lequel l'élément (150, 176) sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière est choisi dans un groupe constitué par : - un dispositif optique (10) selon la revendication 1 à 5 et un miroir de Bragg (152, 180), - un résonateur en anneau (154, 182) et un miroir de Bragg (156, 184), - un résonateur en anneau (158, 184) placé entre deux coupleurs d'interférences multimodes (160, 162; 186, 188), - un réseau de Bragg échantillonné (164, 190), et - un coupleur directionnel assisté de réseau (166, 192).
  9. 9.- Source laser selon la revendication 7 ou 8 comportant : - un deuxième miroir (172) disposé entre le dispositif (10) et le milieu à gain (132), - un troisième miroir (174), disposé entre l'élément (150, 176) sélectif en longueur d'onde et réfléchissant la lumière et le milieu à gain (132), l'ensemble du deuxième miroir (172) et du troisième miroir (174) formant une cavité laser (160).
  10. 10.- Source laser selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le taux de suppression des bandes latérales est supérieur à 30 décibels, préférentiellement supérieur à 45 décibels.
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