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WO2003046627A1 - Dispositif de multiplexage d'une matrice de voies optiques, application au multiplexage en longueur d'onde et a l'insertion-extraction - Google Patents

Dispositif de multiplexage d'une matrice de voies optiques, application au multiplexage en longueur d'onde et a l'insertion-extraction Download PDF

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Publication number
WO2003046627A1
WO2003046627A1 PCT/FR2002/004069 FR0204069W WO03046627A1 WO 2003046627 A1 WO2003046627 A1 WO 2003046627A1 FR 0204069 W FR0204069 W FR 0204069W WO 03046627 A1 WO03046627 A1 WO 03046627A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
channels
multiplexing
signals
optically coupled
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/004069
Other languages
English (en)
Inventor
François Marion
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
Priority to JP2003548010A priority Critical patent/JP2005510754A/ja
Priority to EP02803839A priority patent/EP1459118A1/fr
Priority to US10/496,354 priority patent/US20050074203A1/en
Publication of WO2003046627A1 publication Critical patent/WO2003046627A1/fr

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Classifications

    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • 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
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing

Definitions

  • the present invention relates to a device for multiplexing an array of optical channels.
  • wavelength division multiplexing devices wavelength division multiplexing devices
  • insertion-extraction devices in English “add-drop devices”
  • the invention applies to the field of opto-electronic assembly.
  • Figure 1 is a schematic view of a known device for multiplexing several optical signals.
  • This known device comprises a silicon substrate 2 in which V-shaped grooves are formed.
  • optical fibers 4 In these grooves are fixed the ends of optical fibers 4.
  • the optical signals that we want to multiplex propagate in these optical fibers.
  • the device of FIG. 1 further comprises a coupling plane optical waveguide 6 comprising as many inputs as there are optical fibers as well as an output. These inputs are respectively optically coupled to the ends of the optical fibers which are fixed in the grooves of the silicon substrate.
  • This plane optical waveguide 6 makes it possible to multiplex the optical signals which propagate in the fibers, these signals thus being found at the output of the plane optical waveguide.
  • the device of FIG. 1 further comprises another silicon substrate 8 provided with a V-groove in which the end of another optical fiber 10 is fixed. This end is optically coupled to the output of the waveguide optical plane so that the optical signals which have been multiplexed by the optical optical waveguide 6 propagate in the output optical fiber 10.
  • the known multiplexing techniques are very complex to implement.
  • the fusion technique mentioned above makes it possible to couple by example an array of light detectors with an optical fiber but the size of the device obtained is important because this device uses a series link of a pair of optical fibers, each of these being coupled to an input transmitter.
  • planar optical waveguide does not allow a matrix of light emitters to be coupled into an optical waveguide without using a set of optical fibers. This technique only allows coupling in the plane of the multiplexing optical waveguide.
  • the object of the present invention is to remedy the above drawbacks.
  • the present invention makes it possible to multiplex optical channels arranged in a matrix by means of a device whose size is extremely reduced.
  • the invention makes it possible to couple and multiplex the light beams emitted by a matrix of lasers (for example a matrix of VCSEL or lasers with emission by the surface with vertical cavity) with a single optical fiber, by a technique not making use of intermediate optical fibers.
  • a matrix of lasers for example a matrix of VCSEL or lasers with emission by the surface with vertical cavity
  • the device which is the subject of the invention is much simpler to manufacture than the device of the Figure 1 and that the devices known from the document
  • the invention has the advantage of making it possible to easily couple a matrix of light detectors and an optical fiber, with a much smaller footprint than the fusion technique mentioned above.
  • the invention makes it possible both to eliminate the presence of optical fibers between the matrix of light emitters and the output optical fiber and to use only optical circuits formed by planar optical waveguides for multiplexing the signals. input optics.
  • the subject of the present invention is a device for multiplexing a matrix of M x N optical channels to at least one channel, M and N being whole numbers greater than 1 (M> 1 and N> 1), this device being characterized in that it comprises:
  • N flat optical waveguides each of these being able to multiplex M channels to 1 channel, all of the N waveguides being thus able to multiplex M x N channels to N first channels, and
  • a complementary plane optical waveguide capable of multiplexing N second channels to at least one coupling channel, these N second channels being respectively optically coupled to the N first channels.
  • the N planar optical waveguides are juxtaposed, the N first channels are aligned and the planar optical waveguide complementary is perpendicular to the N juxtaposed planar optical waveguides.
  • this device further comprises a matrix of M x N light emitters and / or detectors which are optically coupled to the
  • the M x N light emitters and / or detectors may include lasers. These lasers are for example VCSEL (vertical cavity and surface emission lasers).
  • this device also comprises at least one flexible optical waveguide which is optically coupled to the coupling path of the device.
  • This flexible optical waveguide can be an optical fiber.
  • the invention also relates to a wavelength multiplexing device comprising a multiplexing device according to the invention.
  • the invention further relates to an insertion-extraction device comprising:
  • an input device intended to receive optical input signals and comprising a first multiplexing device according to the invention as well as an array of light detectors which are optically coupled to the channels of the first device multiplexing, to convert the input optical signals into electrical signals, in order to extract from the latter at least one electrical signal, and
  • an output device comprising a second multiplexing device according to the invention as well as a matrix of light emitters which are optically coupled to the channels of the second multiplexing device to convert the non-extracted electrical signals into optical output signals and inserting into these optical output signals at least one optical signal.
  • FIG. 1 is a schematic view of a known multiplexing device and has already been described
  • - Figure 2 is a schematic exploded perspective view of a particular embodiment of the multiplexing device object of the invention
  • - Figure 3 is a schematic view of an insertion-extraction device using the present invention .
  • the device according to the invention which is shown diagrammatically in exploded perspective in FIG. 2, comprises an array of MxN lasers, preferably an array of MxN VCSEL, which emit at different wavelengths.
  • This matrix includes M rows and N columns, with M> 1 and N> 1.
  • the device also includes a set of N planar optical waveguides 16 juxtaposed. Each of these planar waveguides comprises M planar guides allowing planar multiplexing of M inputs 20 to an output 22.
  • the N plane optical waveguides 16 are aligned and stacked so that each of the MxN inputs 20 of all of these plane optical waveguides 16 is optically aligned with one of the light emitting lasers 14 to be optically coupled with this laser.
  • the device of FIG. 2 is constructed in such a way that the N outputs 22 of the set of N planar optical waveguides 16 are aligned with one another, with a perfectly known spacing from one another. .
  • the device of FIG. 2 further comprises another planar optical waveguide 24 which comprises N planar guides 26 allowing a planar multiplexing of N inputs 28 towards an output 30.
  • This other planar optical waveguide 24 is arranged perpendicular to the waveguides 16 and constructed in such a way that these N inputs 28 are perfectly aligned with the N aligned outputs 22 of the N optical waveguides planes 16 to be optically coupled with these outputs.
  • the device of Figure 2 also comprises a flexible output optical waveguide which is • for example an optical fiber 32.
  • One end of this fiber 32 is optically coupled to the output 30 of the planar optical waveguide 24 so as to recover the optical signal which is supplied by this output 30 and results from the multiplexing of the optical signals supplied by the lasers 14.
  • the device of FIG. 2 therefore makes it possible to couple several plane optical waveguides parallel to one another so as to have aligned optical outputs and to multiplex the line created with another plane optical waveguide, placed perpendicularly ' to the first.
  • the matrix 12 of the light emitting lasers 14 can be replaced by a matrix of photodetectors 34.
  • the device of FIG. 2 makes it possible to send a light propagating in the optical fiber 32 to these photodetectors 34 via the plane optical waveguide 24 and the plane optical waveguides 16 of the stack (in accordance with the principle of reverse light return) and the references 22 and 30 in FIG. 2 correspond to inputs while the references 20 and 28 correspond to outputs.
  • the matrix 12 can be a set of light transceivers making it possible both to receive propagating light signals in the optical fiber 32 and to send optical signals therein which are multiplexed using the device in FIG. 2.
  • the plane optical waveguide 24 can have two or more than two outputs.
  • the plane optical waveguide 24 can have two or more than two outputs.
  • many flexible optical waveguides are used as there are outputs and one end of each flexible optical waveguide is optically coupled to one of these outputs.
  • a multiplexing device is then produced in accordance with the invention.
  • CMOS integrated circuit with a hybridized multi-frequency VCSEL matrix.
  • This multi-frequency VCSEL matrix is manufactured, for example according to the technique which is disclosed in the document (2) mentioned above, in the form of a VCSEL matrix whose cavity length is variable.
  • the pitch between these VCSELs is 250 ⁇ m
  • the frequency spacing is 50GHz (0.4mn)
  • the size of the transmission circuit is approximately 3mm x 3mm.
  • optical integrated circuit Only one type of optical integrated circuit is used for multiplexing, namely a "8 to 1" planar multiplexing circuit with a 250 ⁇ m pitch. 8 optical circuits of this kind are stacked with a 250 ⁇ pitch between the planes of these circuits and the block thus obtained is aligned and then fixed to the light emission matrix. In addition, an optical circuit of the same kind is aligned with the 8 outputs of the block, in steps of 250 ⁇ m, then this' circuit is fixed to this block.
  • An optical fiber is then aligned and then fixed relative to the output of this circuit.
  • planar multiplexing optical waveguides of the "M to 1" type, on glass substrates .
  • a micrometer check near the cutouts of these waveguides provides waveguides of perfectly controlled dimensions.
  • N of these edge-to-edge waveguides makes it possible to align them mechanically and fix them to make a multiplexing block of the "M x N to N" type. It is also possible to manufacture another block of the same external dimensions, comprising a plane optical waveguide of the "N to 1" type, then align and fix the two blocks mechanically edge to edge in order to obtain a device in accordance with the invention.
  • This device comprises an integrated control circuit 36 intended to process and. amplifying the various electrical signals generated in the device, a part 38 for demultiplexing optical signals and a part 40 for multiplexing optical signals.
  • the demultiplexing part 38 comprises an input optical fiber which transmits optical signals 44 having different wavelengths ⁇ l, ⁇ 2 ... ⁇ n, a demultiplexing block 46 and a multispectral detection circuit 48.
  • the demultiplexing block 46 is optically coupled, on one side, to the input optical fiber 42 and, on the other side, to the multispectral detection circuit 48.
  • the latter is also electrically connected to the integrated control circuit 36 by means of solder balls (in English "solder balls").
  • the multiplexing part 40 comprises an output optical fiber 50 intended to transmit optical signals 52 having the different wavelengths ⁇ l, ⁇ 2 ... ⁇ n, a multiplexing block 54 and a multispectral transmission circuit 56.
  • the block multiplexer 54 is optically coupled, on one side, to the output optical fiber 52 and, on the other side, to the multispectral transmission circuit 56. The latter is also electrically connected to the integrated control circuit 36 by the solder balls.
  • the demultiplexing block 46 and the multiplexing block 54 are devices according to the invention, which are constituted as explained in the description of FIG. 2 and thus comprise an assembly of planar optical waveguides having, on one side, an entry or exit channel and, on the other side, a set of exit or entry channels.
  • the demultiplexing block 46 comprises, on one side, an input channel which is optically coupled to the input optical fiber 42 and, on the other side, a set of output channels which are optically coupled to the photodetectors that the multispectral detection circuit 48 includes.
  • the multiplexing block comprises, on one side, an output channel which is optically coupled to the output optical fiber 50 and, on the other side, a set of input channels which are optically coupled to the photoemitters of the multispectral emission circuit 56.
  • This multispectral detection circuit 48 comprises a matrix of photodetectors with cavities of lengths d 'variable waves. On this subject, we will consult for example the document (2) already mentioned above.
  • the composite input signal formed by all of the signals 44 is broken down into its different wavelengths thanks to the circuit 48 and it is then possible to choose the demodulated signal or signals which it is wished to extract, for example the signal 58 corresponding to the wavelength ⁇ l.
  • the integrated control circuit 36 which we want to keep and which correspond to the wavelengths ⁇ 2 ... ⁇ n, are sent, via the integrated control circuit 36, to the multispectral transmission circuit 56.
  • the signal that the we want to add instead of the extracted signal is also sent (in electrical form) to the transmitter having the chosen wavelength, ⁇ l in the example considered.
  • the multispectral transmission circuit 56 comprises a matrix of photoemitters with cavities of variable wavelengths
  • the demodulated and amplified electrical signals that we want to keep are sent to this matrix of transmitters.
  • the recomposed optical signal is directed to the output optical fiber 50.
  • This fiber 50 can be part of a ring network (in English "ring network") along which there are other insertion-extraction devices.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Dispositif de multiplexage d'une matrice de canaux optiques, application au multiplexage en longueur d'onde et à l'insertion-extraction. Ce dispositif comprend N guides d'ondes optiques plans (16), chacun de ces derniers étant apte à multiplexer M voies vers 1 voie, avec M >1 et N>1, l'ensemble des N guides d'ondes étant ainsi apte à multiplexer M x N voies vers N premières voies, et un guide d'onde optique plan complémentaire (24), apte à multiplexer N deuxièmes voies vers au moins une voie de couplage, ces N deuxièmes voies étant respectivement couplées optiquement aux N premières voies.

Description

DISPOSITIF DE MULTIPLEXAGE D'UNE MATRICE DE VOIES
OPTIQUES, APPLICATION AU MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR
D'ONDE ET A L' INSERTION-EXTRACTION
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un dispositif de multiplexage d'une matrice de voies optiques.
Elle s'applique notamment aux dispositifs de multiplexage en longueur d'onde (en anglais "wavelength division multiplexing devices") ainsi qu'aux dispositifs d'insertion-extraction (en anglais "add- drop devices").
Plus généralement, l'invention s'applique au domaine de l'assemblage opto-électronique.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Il est connu de combiner, dans une seule fibre optique, plusieurs signaux optiques de différentes longueurs d'ondes.
Pour ce faire, il est connu d'utiliser un laser émetteur par longueur d'onde, ce laser étant optiquement couplé à une fibre optique, et de multiplexer les différentes fibres optiques par exemple par fusion (pour former des coupleurs FBT appelés en anglais "fused biconic tapered couplers") ou par combinaison dans des guides d'ondes plans.
La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif connu permettant de multiplexer plusieurs signaux optiques. Ce dispositif connu comprend un substrat en silicium 2 dans lequel sont formées des rainures en V.
Dans ces rainures sont fixées les extrémités de fibres optiques 4. Les signaux optiques que l'on veut multiplexer se propagent dans ces fibres optiques.
Le dispositif de la figure 1 comprend en outre un guide d'onde optique plan de couplage 6 comprenant autant d'entrées qu'il y a de fibres optiques ainsi qu'une sortie. Ces entrées sont respectivement couplées optiquement aux extrémités des fibres optiques qui sont fixées dans les rainures du substrat en silicium. Ce guide d'onde optique plan 6 permet de multiplexer les signaux optiques qui se propagent dans les fibres, ces signaux se retrouvant ainsi à la sortie du guide d'onde optique plan.
Le dispositif de la figure 1 comprend en outre un autre substrat en silicium 8 pourvu d'une rainure en V dans laquelle est fixée l'extrémité d'une autre fibre optique 10. Cette extrémité est optiquement couplée à la sortie du guide d'onde optique plan de façon que les signaux optiques qui ont été multiplexes grâce au guide d'onde optique plan 6 se propagent dans la fibre optique de sortie 10.
Il est également connu de réaliser un tel couplage en utilisant un montage en cascade de fibres optiques. A ce sujet on se reportera au document suivant :
(1) US 5 809190 A (Chen) .
Les techniques de multiplexage connues sont très complexes à mettre en œuvre. De plus, la technique de fusion mentionnée plus haut permet de coupler par exemple une matrice de détecteurs de lumière avec une fibre optique mais l'encombrement du dispositif obtenu est important car ce dispositif utilise une liaison en série de paire de fibres optiques, chacune de celles-ci étant couplée à un émetteur d'entrée.
De plus, la' technique utilisant le guide d'onde optique plan ne permet pas de coupler une matrice d'émetteurs de lumière dans un guide d'onde optique sans utiliser un ensemble de fibres optiques. Cette technique ne permet qu'un couplage dans le plan du guide d'onde optique de multiplexage.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.
La présente invention permet de multiplexer des voies optiques disposées matriciellement grâce à un dispositif dont l'encombrement est extrêmement réduit.
De plus, l'invention permet de coupler et multiplexer les faisceaux lumineux émis par une matrice de lasers (par exemple une matrice de VCSEL ou lasers à émission par la surface à cavité verticale) à une seule fibre optique, par une technique ne faisant pas appel à des fibres optiques intermédiaires. Au sujet de la fabrication d'une matrice de
VCSEL à longueurs d'ondes variables, on pourra se reporter au document suivant : (2) EP 0 949728 A.
De plus, le dispositif objet de l'invention est bien plus simple à fabriquer que le dispositif de la figure 1 et que les dispositifs connus par le document
(1) .
L'invention présente l'avantage de permettre de coupler facilement une matrice de détecteurs de lumière et une fibre optique, avec un encombrement bien moindre que la technique de fusion mentionnée plus haut.
L'invention permet à la fois de supprimer la présence de fibres optiques entre la matrice d'émetteurs de lumière et la fibre optique de sortie et de n'utiliser que des circuits optiques formés par des guides d'ondes optiques plans pour multiplexer les signaux optiques d'entrée.
De façon précise, la présente invention a pour objet un dispositif de multiplexage d'une matrice de M x N voies optiques vers au moins une voie, M et N étant des nombres entiers supérieurs à 1 (M>1 et N>1) , ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- N guides d'ondes optiques plans, chacun de ces derniers étant apte à multiplexer M voies vers 1 voie, l'ensemble des N guides d'ondes étant ainsi apte à multiplexer M x N voies vers N premières voies, et
- un guide d'onde optique plan complémentaire, apte à multiplexer N deuxièmes voies vers au moins une voie de couplage, ces N deuxièmes voies étant respectivement couplées optiquement aux N premières voies .
Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les N guides d'ondes optiques plans sont juxtaposés, les N premières voies sont alignées et le guide d'onde optique plan complémentaire est perpendiculaire aux N guides d'ondes optiques plans juxtaposés.
Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, ce dispositif comprend en outre une matrice de M x N émetteurs et/ou détecteurs de lumière qui sont optiquement couplés aux
M x N voies.
Les M x N émetteurs et/ou détecteurs de lumière peuvent comprendre des lasers. Ces lasers sont par exemple des VCSEL (lasers à cavité verticale et à émission par la surface) .
Les longueurs d'ondes d'émissions et/ou de détection des émetteurs et/ou détecteurs de lumière peuvent être différentes. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, ce dispositif comprend en outre au moins un guide d'onde optique souple qui est optiquement couplé à la voie de couplage du dispositif. Ce guide d'onde optique souple peut être une fibre optique.
L'invention concerne aussi un dispositif de multiplexage en longueur d'onde comprenant un dispositif de multiplexage conforme à l'invention. L'invention concerne en outre un dispositif d'insertion-extraction comprenant :
- un dispositif d'entrée destiné à recevoir des signaux optiques d'entrée et comprenant un premier dispositif de multiplexage conforme à l'invention ainsi qu'une matrice de détecteurs de lumière qui sont optiquement couplés aux voies du premier dispositif de multiplexage, pour convertir les signaux optiques d'entrée en signaux électriques, en vue d'extraire de ces derniers au moins un signal électrique, et
- un dispositif de sortie comprenant un deuxième dispositif de multiplexage conforme à l'invention ainsi qu'une matrice d'émetteurs de lumière qui sont optiquement couplés aux voies du deuxième dispositif de multiplexage pour convertir en signaux optiques de sortie les signaux électriques non extraits et insérer dans ces signaux optiques de sortie au moins un signal optique.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de multiplexage connu et a déjà été décrite,
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif de multiplexage objet de l'invention, et - la figure 3 est une vue schématique d'un dispositif d'insertion-extraction utilisant la présente invention. EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Le dispositif conforme à l'invention, qui est schematiquement représenté en perspective éclatée sur la figure 2, comprend une matrice de MxN lasers, de préférence une matrice de MxN VCSEL, qui émettent à des longueurs d'ondes différentes. Cette matrice comprend M lignes et N colonnes, avec M>1 et N>1.
Le dispositif comprend aussi un ensemble de N guides d'ondes optiques plans 16 juxtaposés. Chacun de ces guides d'ondes plans comporte M guides planaires permettant un multiplexage planaire de M entrées 20 vers une sortie 22.
Les N guides d'ondes optiques plans 16 sont alignés et empilés de telle manière que chacune des MxN entrées 20 de l'ensemble de ces guide d'ondes optiques plans 16 soit optiquement alignée avec l'un des lasers émetteurs de lumière 14 pour être optiquement couplée avec ce laser.
En outre, le dispositif de la figure 2 est construit de telle manière que les N sorties 22 de l'ensemble des N guides d'ondes optiques plans 16 sont alignées les unes avec les autres, avec un espacement parfaitement connu les unes entre les autres.
Le dispositif de la figure 2 comprend en outre un autre guide d'onde optique plan 24 qui comporte N guides planaires 26 permettant un multiplexage planaire de N entrées 28 vers une sortie 30. Cet autre guide d'onde optique plan 24 est disposé perpendiculairement aux guides d'ondes 16 et construit de telle manière que ces N entrées 28 soient parfaitement alignées avec les N sorties alignées 22 des N guides d'ondes optiques plans 16 pour être optiquement couplées avec ces sorties.
Le dispositif de la figure 2 comprend aussi un guide d'onde optique souple de sortie qui est • par exemple une fibre optique 32.
Une extrémité de cette fibre 32 est optiquement couplée à la sortie 30 du guide d'onde optique plan 24 de manière à récupérer le signal optique qui est fourni par cette sortie 30 et résulte du multiplexage des signaux optiques fournis par les lasers 14.
Le dispositif de la figure 2 permet donc de coupler plusieurs guides d'ondes optiques plans parallèlement les uns aux autres de manière à disposer, de sorties optiques alignées et de multiplexer la ligne créée avec un autre guide d'onde optique plan, placé perpendiculairement ' aux premiers .
La matrice 12 des lasers émetteurs de lumière 14 peut être remplacée par une matrice de photodétecteurs 34. Dans ce cas, le dispositif de la figure 2 permet d'envoyer une lumière se propageant dans la fibre optique 32 vers ces photodétecteurs 34 en passant par le guide d'onde optique plan 24 et les guides d'ondes optiques plans 16 de l'empilement (conformément au principe de retour inverse de la lumière) et les références 22 et 30 de la figure 2 correspondent à des entrées tandis que les références 20 et 28 correspondent à des sorties.
En variante, la matrice 12 peut être un ensemble d'émetteurs-récepteurs de lumière permettant à la fois de recevoir des signaux lumineux se propageant dans la fibre optique 32 et d'envoyer dans celle-ci des signaux optiques qui sont multiplexes grâce au dispositif de la figure 2.
De plus, au lieu de comporter une seule sortie 30, le guide d'onde optique plan 24 peut comporter deux ou plus de deux sorties. Dans ce cas, on utilise autant de guides d'ondes optiques souples qu'il y a de sorties et une extrémité de chaque guide d'onde optique souple est optiquement couplée à l'une de ces sorties. A titre purement indicatif et nullement limitatif, on suppose que l'on dispose de 64 signaux numériques engendrés par un circuit intégré. On veut transmettre ces signaux sur une seule fibre optique, avec un débit de 2,5 Gbits/s par signal (agrégat de débit égal à 160Gb/s) , vers un autre circuit intégré situé à une distance de 300m. On fabrique alors un dispositif de multiplexage conforme à l'invention.
Pour ce faire, on fabrique d'abord un circuit intégré CMOS avec une matrice de VCSEL multifréquence hybridée. Cette matrice de VCSEL multi-fréquence est fabriquée, par exemple suivant la technique qui est divulguée dans le document (2) mentionné plus haut, sous la forme d'une matrice de VCSEL dont la longueur de cavité est variable. Le pas entre ces VCSEL vaut 250μm, l'espacement des fréquences vaut 50GHz (0,4mn) et la taille du circuit d'émission vaut environ 3mm x 3mm.
On utilise un seul type de circuit intégré optique pour le multiplexage, à savoir un circuit plan de multiplexage "8 vers 1" au pas 250μm. On empile 8 circuits optiques de ce genre avec un pas de 250μ entre les plans de ces circuits et le bloc ainsi obtenu est aligné puis fixé à la matrice d'émission de lumière. En outre, un circuit optique du même genre est aligné avec les 8 sorties du bloc, au pas de 250μm, puis ce' circuit est fixé à ce bloc.
Une fibre optique est alors alignée puis fixée par rapport à la sortie de ce circuit. Pour ce faire, on peut par exemple utiliser un substrat comportant une rainure en V dans laquelle on fixe une extrémité de la fibre .
En ce qui concerne la fabrication d'un dispositif de multiplexage conforme à l'invention, on précise qu'il est connu de fabriquer des guides d'ondes optiques plans de multiplexage, de type "M vers 1", sur des substrats en verre. Un contrôle au micromètre près des découpes de ces guides d'ondes permet de disposer de guides d'ondes de dimensions parfaitement contrôlées.
L'empilement de N de ces guides d'ondes bord à bord permet de les aligner mécaniquement et de les fixer pour fabriquer un bloc de multiplexage de type "M x N vers N" . On peut aussi fabriquer un autre bloc de mêmes dimensions extérieures, comportant un guide d'onde optique plan de type "N vers 1", puis aligner et fixer les deux blocs mécaniquement bord à bord pour obtenir un dispositif conforme à l'invention. On a déjà décrit, en faisant référence à la figure 2, un exemple d'application de l'invention au multiplexage en longueur d'onde.
On considère maintenant un autre exemple d'application de l'invention à la fabrication d'un dispositif d' insertion-extraction.
On sait qu'une fonction très importante dans le domaine des circuits optiques est la fonction d'insertion-extraction pour laquelle on pourra se reporter par exemple au document suivant :
(3) M. Carlson, DWDM Technology, Fibre Systems Europe, Mars 2001, page 68.
Il est facile de réaliser un circuit d'insertion-extraction entièrement "dynamique" (choix possible de la longueur d'onde à extraire et à insérer) à partir de la présente invention.
Ceci est schematiquement illustré par la figure 3 où l'on voit un dispositif d'insertion-extraction conforme à l'invention. Ce dispositif comprend un circuit intégré de commande 36 destiné à traiter et . à amplifier les divers signaux électriques engendrés dans le dispositif, une partie 38 de démultiplexage de signaux optiques et une partie 40 de multiplexage de signaux optiques. La partie de démultiplexage 38 comprend une fibre optique d'entrée qui transmet des signaux optiques 44 ayant différentes longueurs d'ondes λl, λ2...λn , un bloc de démultiplexage 46 et un circuit de détection multispectrale 48. Le bloc de démultiplexage 46 est optiquement couplé, d'un côté, à la fibre optique d'entrée 42 et, de l'autre côté, au circuit de détection multispectrale 48. Ce dernier est également relié électriquement au circuit intégré de commande 36 par l'intermédiaire de billes de brasure (en anglais "solder balls"). La partie de multiplexage 40 comprend une fibre optique de sortie 50 destinée à transmettre des signaux optiques 52 ayant les différentes longueurs d'ondes λl, λ2...λn, un bloc de multiplexage 54 et un circuit d'émission multispectrale 56. Le bloc de multiplexage 54 est optiquement couplé, d'un côté, à la fibre optique de sortie 52 et, de l'autre côté, au circuit d'émission multispectrale 56. Ce dernier est également électriquement relié au circuit intégré de commande 36 par l'intermédiaire de billes de brasure.
Le bloc de démultiplexage 46 et le bloc de multiplexage 54 sont des dispositifs conformes à l'invention, qui sont constitués comme on l'a expliqué dans la description de la figure 2 et comprennent ainsi un assemblage de guides d'ondes optiques plans ayant, d'un côté, une voie d'entrée ou de sortie et, de l'autre côté, un ensemble de voies de sortie ou d' entrée.
Plus précisément, le bloc de démultiplexage 46 comprend, d'un côté, une voie d'entrée qui est optiquement couplée à la fibre optique d'entrée 42 et, de l'autre côté, un ensemble de voies de sortie qui sont optiquement couplées aux photodétecteurs que comprend le circuit de détection multispectrale 48. Le bloc de multiplexage comprend, d'un côté, une voie de sortie qui est optiquement couplée à la fibre optique de sortie 50 et, de l'autre côté, un ensemble de voies d'entrée qui sont optiquement couplées aux photoémetteurs du circuit d'émission multispectrale 56. Ce circuit de détection multispectrale 48 comprend une matrice de photodétecteurs à cavités de longueurs d'ondes variables. A ce sujet, on consultera par exemple le document (2) déjà mentionné plus haut.
Le signal composite d'entrée formé par l'ensemble des signaux 44, est décomposé en ses différentes longueurs d'ondes grâce au circuit 48 et l'on peut alors choisir le ou les signaux démodulés que l'on veut extraire, par exemple le signal 58 correspondant à la longueur d'onde λl . Les signaux électriques démodulés et amplifiés
60, que l'on veut conserver et qui correspondent aux longueurs d'ondes λ2...λn, sont envoyés, par l'intermédiaire du circuit intégré de commande 36, vers le circuit d'émission multispectrale 56. Le signal que l'on veut ajouter à la place du signal extrait est également envoyé (sous forme électrique) vers l'émetteur ayant la longueur d'onde choisie, λl dans l'exemple considéré.
On précise que le circuit d'émission multispectrale 56 comprend une matrice de photoémetteurs à cavités de longueurs d'ondes variables
(voir aussi le document (2) déjà mentionné plus haut) .
Les signaux électriques démodulés et amplifiés que l'on veut conserver sont envoyés vers cette matrice d'émetteurs. Le signal optique recomposé est dirigé vers la fibre optique de sortie 50. Cette fibre 50 peut faire partie' d'un réseau en anneau (en anglais "ring network") le long duquel on trouve d'autres dispositifs d'insertion-extraction.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de multiplexage d'une matrice de M x N voies optiques vers au moins une voie, M et N étant des nombres entiers supérieurs à 1, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend :
- N guides d'ondes optiques plans (16), chacun de ces derniers étant apte à multiplexer M voies vers 1 voie, l'ensemble des N guides d'ondes étant ainsi apte à multiplexer M x voies vers N premières voies, et
- un guide d'onde optique plan complémentaire (24), apte à multiplexer N deuxièmes voies vers au moins une voie de couplage, ces N deuxièmes voies étant respectivement couplées optiquement aux N premières voies.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les N guides d'ondes optiques plans (16) sont juxtaposés, les N premières voies sont alignées et le guide d'onde optique plan complémentaire (24) est perpendiculaire aux N guides d'ondes optiques plans juxtaposés .
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant en outre une matrice (12) de M x N émetteurs et/ou détecteurs de lumière (14, 34) qui sont optiquement couplés aux M x N voies.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les M x N émetteurs et/ou détecteurs de lumière (14, 34) comprennent des lasers.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les lasers (14,34) sont des lasers à cavité verticale et à émission par la surface.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les longueurs d'ondes d'émission et/ou de détection des émetteurs et/ou détecteurs de lumière (14, 34) sont différentes.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre au moins un guide d'onde optique souple (32) qui est optiquement couplé à la voie de couplage.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel le guide d'onde optique souple est une fibre optique (32) .
9. Dispositif de multiplexage en longueur d'onde comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Dispositif d'insertion-extraction comprenant : un dispositif d'entrée (38) destiné à recevoir des signaux optiques d'entrée (44) et comprenant un premier dispositif de multiplexage (46) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 ainsi qu'une matrice (48) de détecteurs de lumière qui sont optiquement couplés aux voies du premier dispositif de multiplexage (46) , pour convertir les signaux optiques d'entrée en signaux électriques, en vue d'extraire de ces derniers au moins un signal électrique (58), et
- un dispositif de sortie (40) comprenant un deuxième dispositif de multiplexage (54) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 ainsi qu'une matrice (56) d'émetteurs de lumière qui sont optiquement couplés aux voies du deuxième dispositif de multiplexage (54) pour convertir en signaux optiques de sortie les signaux électriques non extraits et insérer dans ces signaux optiques de sortie au moins un signal optique.
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