WO2000002078A1 - Filtre optique a reseau ayant une reponse spectrale apodisee - Google Patents

Filtre optique a reseau ayant une reponse spectrale apodisee Download PDF

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WO2000002078A1
WO2000002078A1 PCT/FR1999/001571 FR9901571W WO0002078A1 WO 2000002078 A1 WO2000002078 A1 WO 2000002078A1 FR 9901571 W FR9901571 W FR 9901571W WO 0002078 A1 WO0002078 A1 WO 0002078A1
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lengths
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zone
optical parameter
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PCT/FR1999/001571
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Anatole Lupu
Alain Carenco
Original Assignee
France Telecom
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    • 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
    • G02B6/12007—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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • 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
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
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    • 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
    • G02B2006/12133—Functions
    • G02B2006/12147—Coupler

Definitions

  • the present invention relates to the field of guided wave optical devices comprising an array, that is to say comprising a part intended to be traversed by an optical wave and in which an optical parameter varies alternately along the path of the light.
  • the invention relates for example to co-directional couplers and contra-directional couplers, Bragg reflectors in guided wave, fiber mode converters, or even for example Bragg mirrors for VCSEL cavity.
  • These devices perform a function of filtering optical waves. They make it possible to eliminate waves whose wavelengths lie outside a chosen range.
  • an optical filter is of good quality when it makes a precise selection of the wavelengths to be transmitted and the wavelengths to be rejected.
  • its spectral response takes values that are substantially constant and close to 1 in the range of wavelengths to be transmitted, and takes values that are substantially constant and close to zero outside this range, the filter is good quality.
  • spectral responses of current lattice filters exhibit spectral responses which include side lobes.
  • a first of these amplitude variation methods of the coupling coefficient, commonly used for the design of co and contra-directional couplers, is implemented by varying an interguide distance. This method is presented in documents [1] to [3]. It makes it possible to obtain an apodization rate of the secondary lobes of the order of 30 to 40 dB.
  • Figure 1 There is shown in Figure 1 attached a top view of such a co-directional coupler varying the interguide distance.
  • This device first of all presents an oscillation of the distance between two guides by transverse undulation of one of the two guides which is capable of providing a distribution of the coefficient of the coupling of oscillating shape along the undulating guide, in accordance with the principle of the coupled modes.
  • the period of this oscillation determines the initial wavelength or the phase tuning length, selected by the device.
  • the undulating guide also has a generally arcuate shape so that the interguide distance is minimum at the center of the device and maximum at its ends.
  • the average coupling coefficient calculated on each corrugation has a maximum in the central part and decreases progressively when one approaches the ends of the guides.
  • the coupling coefficient is linked to the interguide distance according to a function which is not linear, which tends to accentuate the negative effects of deviations and uncertainties on the interguide distance.
  • This method is also difficult to carry out for vertical couplers, and does not apply to components in which there is only one guide, such as for example Bragg reflectors such as that shown in FIG. 3 appended. , or also as the mode converters.
  • a second method called the modulation amplitude variation method, consists in varying the coupling coefficient by varying a corrugation profile or by varying the refractive index in a fiber.
  • corrugation profile is varied, it is difficult in practice to control the corrugation amplitudes necessary for the modulation of the coupling coefficient to be sufficiently precise.
  • the amplitudes of corrugation required are in fact generally less than 1 ⁇ m.
  • a third method known as the duty cycle variation method, is presented in document [8].
  • the duty cycle being defined over a period of the network as the ratio between the length of the part of the period where the coupling coefficient is positive and the length of the part of the period where the coupling coefficient is negative, this method consists in varying this relationship along the path of light.
  • FIG. 7 shows an optical filter with a known type of grating, for which such a modification of the duty cycle along the filter is applied.
  • This filter consists of a central guide bordered by portions suitable for modify the value of the coupling coefficient in the parts of the central guide which are at the level of these portions.
  • the portions of the central guide which are bordered on the right have a negative coupling coefficient and the portions of the central guide bordered on the left have a positive coupling coefficient.
  • the central guide can be considered as a succession of sections each consisting of a guide part on which the coupling coefficient is negative followed by a guide part on which the coupling coefficient is positive.
  • dotted lines have been drawn between the successive sections which constitute the filter, and these successive sections have been numbered from 1 to 8.
  • each pair consisting of a right portion and a left portion has a constant length along the guide.
  • FIG. 9 shows the distribution of the coupling coefficient along the filter, when the filter is traversed in the direction of the numbers of increasing sections from section 4 to section 8.
  • the plot of the FIG. 9 shows on the abscissa a distance z measured along the filter in the direction of the numbers of increasing sections, and on the ordinate the value of the coupling coefficient k at the point considered in the guide.
  • a section of the filter therefore consists of a succession of two sub-sections, one where the coupling coefficient is positive, the other where it is negative, the amplitudes in absolute value being substantially equal.
  • the sections therefore form lobes, each having the same amplitude, which is constant along the filter.
  • the ratio between the length of the negative lobe and the length of the positive lobe within each section is not the same for all the sections of the network.
  • the central sections are each divided into two substantially equal halves, one on which the coupling coefficient is negative and the other on which the coupling coefficient is positive, while the sections located at the ends of the filter have a large difference in length between their part with negative coupling coefficient and their part with positive coupling coefficient.
  • the section has a part with a positive coupling coefficient which is more than twice as long as its part with a negative coupling coefficient.
  • This disproportion between the positive part and the negative part of each section is increasing as one moves away from the center of the device.
  • the guide therefore has a ratio between the length of the right portion and the length of the left portion of a pair considered which is maximum at the center of the guide and decreases progressively as we approach the ends of the guide .
  • the sections keeping a constant length along the filter the length of the part with negative coupling coefficient decreases progressively as one moves away from the center of the device, and the length of the part with positive coupling coefficient, complementary to the negative part has a length which increases progressively as one moves away from the center of the device.
  • An average coupling coefficient Km (l) defined as the average of the coupling coefficient over a section of index i has a distribution along the guide which is shown in FIG. 8.
  • the coefficient of coupling Km (l) calculated on each section of index i takes low values at the ends, and has a maximum in the center of the guide.
  • phase tuning length changes with the value of the duty cycle, which is not without posing additional problems during the design of the filter.
  • the filter is composed of parts with network and parts without network. Apodization is carried out by varying the ratio between the lengths of the parts with network and the lengths of parts without network along the filter.
  • a filter obtained by this method is shown diagrammatically in FIG. 4.
  • this method does not appear to achieve secondary lobe apodization levels greater than 20 dB.
  • chirp methods for modifying the spectral response in which a network is produced, the period length of which, also called step, varies along the network. These methods are commonly used in the production of Bragg reflectors. We have proposed, in documents [13] and [14], such methods in which we set up an increasing monotonic variation, linear or quasi-linear pitch of the network, in order to widen the spectral response of the filter. The level of the side lobes is not decreased in this method.
  • the main object of the present invention is to provide an optical network filtering device, apodized according to a method which does not have the above drawbacks.
  • a device capable of being traversed by an optical wave and of performing a wavelength filtering of this wave, in which an optical parameter of the device varies along the path of the wave. so that the device has a series of sections each formed by two successive segments, one where the values of the optical parameter are less than an average value, the other where the values of the optical parameter are greater than the average value , characterized in that the device has at least one zone where the sections have alternately shorter and greater lengths than an average length of the sections on this zone.
  • FIG. 1 is a top view of a co-directive coupler with variable inter-guide distance, according to the state of the art
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along a sectional plane II-II indicated in Figure 1, of the co-directive coupler of Figure 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a Bragg reflector conforms to the state of the art
  • FIG. 4 is a schematic view of a device in accordance with the method of varying the coupling coefficient by alternating parts with and without network along the device -
  • Figure 5 is a schematic representation of a device with a variation ( Linear "chirp") of the network pitch.
  • - Figure 6 is a top view of a known network with quasi-linear chirp, here with sampled variation or in steps of the network pitch;
  • - Figure 7 is a top view of a known guide provided with alternating left and right side portions;
  • FIG. 8 is a plot of the distribution of an average coupling coefficient per section along the filter of Figure 7
  • FIG. 9 is a plot of the distribution of the coupling coefficient in one half of the filter of FIG. 7.
  • FIG. 10 is a top view of a network co-directive coupler according to the invention.
  • - Figure 11 is a plot of the distribution of coupling coefficient along the filter of Figure 10.
  • - Figure 12 is a plot of the distribution of the length of the sections along the filter of Figure 10
  • FIG. 13 is a top view of an oscillation filter of the apodized interguide distance according to the invention.
  • FIG. 14 is a cross section of a vertical cavity laser in which Bragg mirrors are produced by alternating layers of AlAs and GaAs;
  • FIG. 15 is a plot of the distribution of the lengths of the sections in an apodized codirective coupler in accordance with the present invention.
  • - Figure 16 and a plot of the spectral response of this same co-directive coupler as well as the spectral response of a corresponding co-directive coupler not apodized.
  • - Figure 17 is a plot of the distribution of the lengths of the sections in a Bragg reflector with 80 sections in accordance with the present invention.
  • - Figure 18 is a plot of the spectral response of this same Bragg reflector as well as the spectral response of a corresponding Bragg reflector not apodized.
  • FIG. 19 is a plot of the distribution of the lengths of the sections in a Bragg reflector according to the invention having 180 sections.
  • FIG. 20 is a plot of the spectral response of the Bragg reflector of Figure 19 as well as the spectral response of a corresponding Bragg reflector and not apodized.
  • FIG. 21 is a plot of the spectral response of a Bragg mirror to 80 pairs of bilayers according to the invention as well as a corresponding Bragg mirror not apodized.
  • - Figure 22 is a plot of the spectral response of a 10-layer Bragg mirror according to the invention, as well as a corresponding non-apodized Bragg mirror.
  • - Figure 23 is a side view of a codirective coupler with rectangular network according to the state of the art.
  • FIG. 10 shows a co-directive coupler according to the present invention.
  • This coupler comprises, in a known manner, a first waveguide 100 describing undulations transverse to a longitudinal main axis Z of this guide, and a second waveguide 200, straight, which extends parallel to the longitudinal main direction Z of the first waveguide 100.
  • this device is the seat of a coupling between the two waveguides 100 and 200 suitable for providing in the first guide 100 a distribution of the coupling coefficient according to a function which is oscillatory along the path of the light . More precisely, the sign of the coupling coefficient at any point of the guide 100 depends on the side where this point of the guide 100 is located with respect to the main longitudinal axis Z of this guide.
  • the coupling coefficient is positive, while in the parts of the oscillating guide 100 which are opposite the straight guide 200 with respect to the Z axis, the coupling coefficient is negative.
  • sections are defined as a series of two successive portions of the filter on which the coupling coefficient takes negative values and positive values respectively.
  • a section on the guide 100 is defined in geometric terms as being a succession of two successive lobes of the oscillating guide located on either side of the Z axis.
  • the set of sections So to Sio therefore constitutes a right half of the guide.
  • FIG. 11 shows a plot of the variation in the coupling coefficient along the path of the light in this half of the filter constituted by the segments So to Sio.
  • the distribution of the coupling coefficient in the other half of the filter has not been shown, it is easily deduced by symmetry from the plot of FIG. 11 by a person skilled in the art.
  • the plot in FIG. 11 shows on the abscissa a distance z measured along the filter and on the ordinate the value k of the coefficient of coupling at the considered point of abscissa z along the filter.
  • FIG. 10 representing the filter according to the invention
  • FIG. 11 representing the variation of the coupling coefficient along the filter.
  • the distribution of the sections along the line in FIG. 11 has thus also been highlighted by transverse lines.
  • the device of FIG. 10 and the distribution plot of the coupling coefficient of FIG. 11 therefore each have a division into sections, these two divisions into sections being corresponding.
  • the inventors have discovered that by adopting a particular distribution of the lengths of the sections along the filter, a spectral response is obtained whose secondary lobes are markedly reduced compared to the spectral response of a corresponding traditional filter, that is to say a filter having substantially the same average length of the sections but not having this particular distribution.
  • a length of section of the filter will also be qualified as a step, in the following description, although in the invention this "step” is not constant over the whole of the filter.
  • the sections of FIGS. 10 and 11 thus have different steps depending on the sections.
  • the lengths of the sections are such that when the guide is traversed in its length, a short section and a long section alternate.
  • the length of a section varies in an oscillatory way when one traverses the network.
  • the sections have a distribution of their lengths along the filter which is oscillating around an average section length.
  • this line is oscillating, that is to say that the lengths of the sections are alternately less and greater than this average value.
  • the points corresponding to two successive sections are alternately connected by an increasing segment and by a decreasing segment.
  • the inventors have discovered that by producing an optical network in which the lengths of the sections oscillate around an average value over at least part of the guide, a spectral response is clearly improved compared to that of a similar guide in which no part has such a characteristic.
  • the inventors thus compared a first network filter in which the coupling coefficient oscillates in a traditional way along the network, that is to say where the length of the sections is constant along the filter, and a second filter similar to the first to the difference that it presented a part of the network where the lengths of the sections alternated around an average value.
  • the distribution of the lengths of the sections on such a part advantageously has an additional characteristic according to which the lengths of the sections oscillate around an average length with an amplitude of oscillation which increases when one traverses this part away from the center of the filter. .
  • the central section So has a length substantially equal to the average length M of the sections, the sections Si and S 2 have deviations from the average length M which are relatively small, while the sections Sg and Sio near the right end of the guide have lengths far removed from the average length M of the sections.
  • the difference between the length of a section considered and the average length of the sections starts from the value zero at the center of the device, and reaches its maximum at level of the Sio end section.
  • the fact that this difference between the length of each section and the average length of the sections presents, in absolute value, monotonous growth from the center of the device and up to the end of the filter, that is to say on the whole at least half of the filter, is an advantageous arrangement for obtaining a clearly apodized spectral response. It is not necessary for this difference to reach a maximum at the ends of the filter, however this arrangement is advantageous in terms of quality of apodization.
  • center sections have lengths equal to the average length of the sections on the filter, in other words that the difference previously defined is zero in the center of the device, however this arrangement is advantageous in terms of quality of apodization.
  • the difference in length in absolute value between a section considered and the average length presents in absolute value a linear growth from the center of the filter to each of its ends.
  • the lengths of the sections therefore oscillate around the average length with an amplitude which increases linearly from the center of the device to each of the ends of the filter.
  • ⁇ (s) cx (2x (s-0.5- (N / 2)) / N), N being the total number of sections of the network, and c being a constant.
  • c is called chirp, with reference to the known method of "variation of the chirp", although in this method of the prior art the lengths of the sections do not have an oscillatory distribution but an increasing monotonic or decreasing monotonic distribution.
  • An apodized device according to the invention can easily be produced from a known network by slightly modifying the distribution of the lengths of the sections along the network.
  • FIG. 13 thus shows a codirective coupler according to the invention produced from a conventional non-apodized codirective coupler of average length of section lo, also called “average value of network pitch”, equal to 150 ⁇ m.
  • FIG. 15 also shows a plot of the distribution of the lengths of the sections along a network of a codirective coupler similar to that of FIG. 13, this time comprising 40 sections.
  • the average length of the network sections is 150 ⁇ m.
  • the coefficient c is here equal to -0.72 (72%).
  • FIG. 16 shows in solid line the spectrum of this 40-section codirective coupler according to the invention and in broken line the spectrum of a similar codirective coupler but having a constant lattice pitch equal to 150 ⁇ m.
  • the secondary lobes of the spectrum of the apodized coupler are of significantly reduced amplitude.
  • a level of apodization of the first secondary lobes is obtained which is between 20 and 30 dB. More generally, for a co-directive coupler, the application of the above formula with a chirp coefficient c included between -1 and 1 makes it possible to obtain apodization levels of the first secondary lobes of between 20 and 30 dB.
  • FIG. 17 shows a plot of the distribution of the network pitch of such a Bragg reflector with 80 sections according to a chirp coefficient c equal to -0.85 and for an average length of the sections of 0.22 ⁇ m.
  • FIG. 18 the spectrum of such a reflector is shown.
  • FIG. 19 shows a distribution of the lengths of the sections with linearly increasing amplitude from the center of the device within a Bragg reflector having a number of sections equal to 180, an average length of the sections of 0.22 ⁇ m over the entire reflector and a chirp coefficient c of -0.98.
  • the Bragg reflectors according to the invention have no widening of the spectrum compared to the initial reflectors of known type, unlike the effect obtained with a variation in the lengths of the sections according to the chirp method .
  • the device according to the invention even has a slightly narrower spectrum width than the corresponding non-apodized device.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments given above concerning devices responding to the formalism of the modes coupled, in which the optical parameter varying along the network is the coupling coefficient.
  • the invention is also not limited to devices in which the oscillations of the optical parameter result from geometric variations of the device along the path of the light.
  • a person skilled in the art will be able to identify, within numerous optical devices, a variation of an optical parameter along the path of the light which is capable of constituting a series of consecutive sections, where a section is defined. as a part made up of two consecutive segments, one or the parameter takes higher values and the other where the parameter takes values lower than an average value of the parameter.
  • the invention thus relates, for example, to the production of a VECSEL vertical cavity laser.
  • a VECSEL vertical cavity laser contains, as can be seen in FIG. 14, two Bragg mirrors 300 and 400 each consisting of an alternating succession of layers of AlAs referenced 500 and layers of
  • Bragg mirrors 300 and 400 Between these two Bragg mirrors 300 and 400 are arranged two spacing layers 350 and 450 which sandwich an active layer 370.
  • FIG. 14 the direction of the path of the light through the device has been represented by an arrow F.
  • the refractive index in known manner oscillates around an average value along the path of the light.
  • the oscillating parameter here being the refractive index, and a pair of layers, one of AlAs and the other of GaAs, being the seat of a variation of the refractive index comprising a high index part and a part with a low index, each of these pairs of layers constitutes a section in accordance with the definition given above.
  • a distribution of the lengths of these sections, measured parallel to the path of the light, that is to say in this application a distribution of the thickness of an AlAs / GaAs bilayer, produced in an oscillatory manner on at least one part of the mirror, allows a clear improvement in selectivity in wavelength of the mirror concerned compared to a mirror with constant bilayer thickness and having the same mean value of the thicknesses of the bilayers.
  • chirp method a known method of broadening the spectral response
  • Bragg according to the invention thus has a value which is from 1 to 2 orders of magnitude greater compared to the values of the coefficient c generally used in the known chirp method.
  • the chirp coefficient therefore has a much lower value than the values of c used in the devices according to the invention presented here.
  • the invention therefore has the advantage that to perform an apodization of a filter such as a Bragg reflector, large chirp values are used, which makes the filter less sensitive to manufacturing errors and inaccuracies.
  • a filter such as a Bragg reflector
  • large chirp values are used, which makes the filter less sensitive to manufacturing errors and inaccuracies.
  • the lengths of the segments with positive coupling coefficient (more generally, the segments where the value of the optical parameter is greater than an average value of this parameter over a filter area from So to Sio), it is noted that these segments have a distribution of their lengths which is oscillatory around an average length of these segments with positive values of the optical parameter, over the group of sections.
  • these segments with positive values of the coupling coefficient have, when traversing the sections So to Sio, lengths alternately less and greater than an average length of these segments, when one passes from a segment with positive values to the next positive value segment.
  • the segments with negative coupling coefficient also exhibit a distribution of their lengths which alternates around an average length of these segments with negative coefficient, when one passes from a segment with negative values to the segment with values following negative.
  • the sections are each made up of two segments, one with positive values of the coupling coefficient, the other with negative values of the coupling coefficient, and each of these two types of segments present along the filter a distribution of lengths which is oscillatory.
  • an area is advantageously adopted where the distribution of lengths of sections and of the segments constituting these sections is such that the segments with values of the optical parameter greater than an average over the area have alternating lengths around an average length of these segments.
  • This arrangement is likewise advantageously adopted for the segments with optical parameter values less than an average over the area.
  • Each of the sections here consists of two segments of substantially equal length, one where the coupling coefficient is positive, the other where the coupling coefficient is negative.
  • the inventors have been able to observe that for a network device, that is to say a device where an optical parameter varies along the network in accordance with a distribution in sections, it is advantageously achieved in terms of spectral response quality, such a device by adopting for the lengths of the segments with values of the optical parameter greater than an average value M of the parameter over a group of sections of the lengths oscillating alternately around an average length of these segments, with an amplitude of oscillation increasing when l 'We move away from a central part of the device.
  • the lengths of the segments where the optical parameter is less than the average value of this parameter advantageously have such a distribution, that is to say that the lengths of these segments with optical parameter values less than an average value M of the parameter alternately oscillate around an average length of these segments with increasing amplitude of oscillation when moving away from a central part of the device.
  • subsections or segments of each section of the device according to the invention which have values respectively higher and lower than an average of the optical parameter are preferably of the same length within the same section, unlike the devices produced according to the method of variation of the duty cycle .
  • the modulation on the network pitch is particularly easy to control, in particular in the case of codirective couplers where the network pitch is generally high, typically of several tens of microns.
  • the manufacture of a filter according to the invention can also be carried out easily by avoiding errors such as those which arise in devices where a variation in the interguide distance must be controlled, such as the couplers co and contradictory to network.
  • the method for producing a network according to the invention makes it possible to produce vertical couplers co and contradictory as well as networks on fibers in a simple manner.
  • the method for producing a filter according to the invention applies to any device where there is a periodicity of an optical parameter similar to that of a network.
  • the inventors were able to effect the apodization of the secondary lobes of a Bragg mirror such as those which constitute the Bragg mirror of FIG. 14.
  • Such apodization is particularly attractive for producing, for example, a reflector at one wavelength and having good transmission at a second wavelength.
  • Figures 21 and 22 show simulated spectra of such Bragg mirrors.
  • the simulated spectrum of a similar Bragg mirror but having a uniform distribution of the lengths of the sections is drawn in broken lines. This figure shows the particularly high level of apodization obtained thanks to the invention.
  • This example simulates in particular a real situation of an epitaxial Bragg mirror for VCSEL laser, application for which such a mirror is particularly suitable.
  • a simulated spectrum is plotted for a stack of only ten bilayers having indices of 1, 46 and 2.2.
  • This embodiment of the invention is particularly suitable for producing a dielectric mirror based on Si0 2 and TiO ⁇ .
  • this mean value of the coupling coefficient on each section remains constant and it is only within the framework of a coupling coefficient defined separately on each section that it can be said that the average coupling coefficient per section is constant.
  • the average coupling coefficient of a section can be defined more precisely as being the first Fourier coefficient over a period of the network of the Fourier transformation of the coupling coefficient.
  • n 2 (x, y, z ) rr (x, y) + ⁇ 2 (x, y) * f (z)
  • n is the index of the uniform structure and ⁇ the periodic perturbation (which in the most general case varies according to f (z), in the case of a meander in the example given here).
  • the coupling coefficient is expressed by the following formula:
  • E ⁇ e ⁇ + exp (-i ⁇ z-i ⁇ t)
  • the signs - and + designate waves in the two guides which are propagate to the left and right on the main z axis of the guide.
  • the first Fourier coefficient defined for each network section remains constant. (The overlapping of the fields ej * j, the perturbation ⁇ 2 do not change from one section to another), the ratio ⁇ + / ⁇ is equal to 0.5 for each section and ⁇ (1) remains the same.
  • K + ⁇ + k- ⁇ " where ⁇ + and ⁇ * are the lengths of the segments with a positive and negative coupling coefficient respectively. In practice it is preferable to realize k + ⁇ k " and therefore A + ⁇ ⁇ *
  • each network step has its own resonant frequency, unlike in the case of the other methods presented above where a common period can be identified, the resonant frequency being the same for all the sections.
  • a variant of the invention is provided in which the method for producing a network filter is combined with a distribution of the lengths of the sections in accordance with those proposed previously in the context of the invention, and in which a such distribution with a conventional method of apodization such as a method in which the mean coupling coefficient per section is varied along the network.

Abstract

L'invention concerne un dispositif apte à être parcouru par une onde optique et à réaliser un filtrage en longueur d'onde de cette onde, dans lequel un paramètre optique du dispositif varie le long du parcours de l'onde de façon à ce que le dispositif présente une série de sections (S-10-S10) formées chacune de deux segments successifs, l'un où les valeurs du paramètre optique sont inférieures à une valeur moyenne, l'autre où les valeurs du paramètre optique sont supérieures à la valeur moyenne, et où le dispositif présente au moins une zone (S-10-S10) où les sections (S-10-S10) ont des longueurs alternativement inférieures et supérieures à une longueur moyenne des sections sur cette zone (S-10-S10).

Description

FILTRE OPTIQUE A RESEAU AYANT UNE REPONSE SPECTRALE APODISEE
La présente invention concerne le domaine des dispositifs optiques en ondes guidées comportant un réseau, c'est à dire comportant une partie destinée à être parcourue par une onde optique et dans laquelle un paramètre optique varie de manière alternative le long du trajet de la lumière. L'invention concerne par exemple les coupleurs co-directifs et les coupleurs contra-directifs, les réflecteurs de Bragg en onde guidée, les convertisseurs de modes à fibres, ou encore par exemple les miroirs de Bragg pour cavité VCSEL.
Ces dispositifs réalisent une fonction de filtrage des ondes optiques. Ils permettent d'éliminer des ondes dont les longueurs d'onde se trouvent en dehors d'une gamme choisie.
De manière générale, un filtre optique est de bonne qualité lorsqu'il effectue une sélection précise des longueurs d'ondes à transmettre et des longueurs d'ondes à rejeter. En d'autres termes, si sa réponse spectrale prend des valeurs sensiblement constantes et proches de 1 dans la gamme des longueurs d'onde à transmettre, et prend des valeurs sensiblement constantes et proches de zéro en dehors de cette gamme, le filtre est de bonne qualité.
Les réponses spectrales des filtres à réseaux actuels présentent cependant des réponses spectrales qui comportent des lobes secondaires.
On a proposé différentes méthodes pour réaliser des filtres optiques dans lesquels ces lobes secondaires soient d'amplitude réduite, autrement dit des filtres à fort taux de réjection. Ces méthodes sont connues par l'homme de l'art sous le terme de méthodes d'apodisation. Dans le cas où le dispositif à réseau est le siège d'interférences décrites par un formalisme utilisant le principe des modes couplés, on a ainsi proposé des méthodes d'apodisation qui consistent à moduler une amplitude de variation du coefficient de couplage le long du parcours de la lumière.
Une première de ces méthodes de variation d'amplitude du coefficient de couplage, couramment utilisée pour la conception de coupleurs co et contra-directifs, est mise en œuvre en faisant varier une distance interguides. Cette méthode est présentée dans les documents [1] à [3]. Elle permet d'obtenir un taux d'apodisation des lobes secondaires de l'ordre de 30 à 40 dB.
On a représenté sur la figure 1 annexée une vue de dessus d'un tel coupleur co-directif à variation de la distance interguides.
Ce dispositif présente d'abord une oscillation de la distance entre deux guides par ondulation transversale d'un des deux guides qui est propre à fournir une répartition du coefficient du couplage de forme oscillante le long du guide ondulant, conformément au principe des modes couplés. La période de cette oscillation détermine la longueur d'onde initiale ou la longueur d'accord de phase, sélectionnée par le dispositif.
Le guide ondulant présente en outre une forme générale arquée de sorte que la distance interguides est minimale au centre du dispositif et maximale à ses extrémités. Ainsi le coefficient de couplage moyen calculé sur chaque ondulation présente un maximum en partie centrale et diminue progressivement lorsqu'on se rapproche des extrémités des guides.
Une telle variation en cloche du coefficient de couplage moyen calculé sur chaque ondulation produit une diminution des lobes secondaires de la réponse spectrale du filtre. Cette méthode présente toutefois un inconvénient majeur lié au fait que la distance moyenne interguides doit onduler avec une amplitude comprise entre 2 et 5 μm, l'amplitude de variation sinusoïdale étant de l'ordre de 1 μm. Sa mise en œuvre nécessite donc une grande précision sur les variations de la distance inter-guides, précision qui est difficilement accessible en pratique.
De plus, le coefficient de couplage est lié à la distance interguides selon une fonction qui n'est pas linéaire, ce qui a tendance à accentuer les effets négatifs des écarts et incertitudes sur la distance interguides.
Cette méthode est en outre difficilement réalisable pour des coupleurs verticaux, et ne s'applique pas à des composants dans lesquels il n'y a qu'un seul guide, comme par exemple les réflecteurs de Bragg tels que celui représenté à la figure 3 annexée, ou également comme les convertisseurs de modes.
Une seconde méthode, appelée méthode de variation de l'amplitude de modulation, consiste à faire varier le coefficient de couplage en faisant varier un profil de corrugation ou en faisant varier l'indice de réfraction dans une fibre.
Dans le cas où l'on fait varier le profil de corrugation, il est difficile en pratique de contrôler des amplitudes de corrugation nécessaires pour que la modulation du coefficient de couplage soit suffisamment précise. Les amplitudes de corrugation nécessaires sont en effet généralement inférieures à 1 μm.
Dans le cas où l'on fait varier l'indice dans la fibre, on met en œuvre des techniques d'insolation sous ultra-violets qui sont très complexes et très fastidieuses. Ces méthodes sont présentées dans les documents [4] à [7] et s'adressent de manière spécifique aux réseaux inscrits dans les fibres.
Une troisième méthode, connue sous le nom de méthode de variation du rapport cyclique, est présentée dans le document [8]. Le rapport cyclique étant défini sur une période du réseau comme le rapport entre la longueur de la partie de période où le coefficient de couplage est positif et la longueur de la partie de période où le coefficient de couplage est négatif, cette méthode consiste à faire varier ce rapport le long du parcours de la lumière.
On a représenté sur la figure 7 un filtre optique à réseau de type connu, pour lequel une telle modification du rapport cyclique le long du filtre est appliquée.
Ce filtre est constitué d'un guide central bordé de portions aptes à modifier la valeur du coefficient de couplage dans les parties du guide central qui sont au niveau de ces portions.
Plus spécifiquement, les portions du guide central qui sont bordées à droite présentent un coefficient de couplage négatif et les portions du guide central bordées à gauche présentent un coefficient de couplage positif.
On peut considérer le guide central comme une succession de sections constituées chacune d'une partie de guide sur laquelle le coefficient de couplage est négatif suivie d'une partie de guide sur laquelle le coefficient de couplage est positif. Sur les figures 7 à 9, on a tracé des traits en pointillé entre les sections successives qui constituent le filtre, et on a numéroté ces sections successives de 1 à 8.
Ces sections présentent toutes une même longueur. En d'autres termes, les portions latérales sont disposées de façon à ce que chaque paire constituée d'une portion droite et d'une portion gauche présente une longueur constante le long du guide.
On a représenté sur la figure 9 la répartition du coefficient de couplage le long du filtre, lorsque l'on parcourt le filtre dans le sens des numéros de sections croissantes depuis la section 4 jusqu'à la section 8. Ainsi, le tracé de la figure 9 présente en abscisses une distance z mesurée le long du filtre dans le sens des numéros de sections croissantes, et en ordonnées la valeur du coefficient de couplage k au point considéré du guide.
Une section du filtre consiste donc en une succession de deux sous- sections, l'une où le coefficient de couplage est positif, l'autre où il est négatif, les amplitudes en valeur absolue étant sensiblement égales.
Les sections forment donc des lobes, chacun présentant une même amplitude, qui est constante le long du filtre.
Selon le principe connu de variation du rapport cyclique, le rapport entre la longueur du lobe négatif et la longueur du lobe positif au sein de chaque section n'est pas le même pour toutes les sections du réseau. En d'autres termes, les sections centrales se divisent chacune en deux moitiés sensiblement égales, l'une sur laquelle le coefficient de couplage est négatif et l'autre sur laquelle le coefficient de couplage est positif, tandis que les sections situées aux extrémités du filtre présentent une forte différence de longueur entre leur partie à coefficient de couplage négatif et leur partie à coefficient de couplage positif.
Ainsi, comme on peut le voir sur la figure 7, la section présente une partie à coefficient de couplage positif qui est plus de deux fois plus longue que sa partie à coefficient de couplage négatif. Cette disproportion entre la partie positive et la partie négative de chaque section est croissante lorsqu'on s'éloigne du centre du dispositif. En d'autres termes, le guide présente donc un rapport entre la longueur de la portion droite et la longueur de la portion gauche d'une paire considérée qui est maximal au centre du guide et diminue progressivement lorsqu'on se rapproche des extrémités du guide.
Ainsi, les sections gardant une longueur constante le long du filtre, la longueur de la partie à coefficient de couplage négatif diminue progressivement lorsqu'on s'éloigne du centre du dispositif, et la longueur de la partie à coefficient de couplage positif, complémentaire de la partie négative, présente une longueur qui augmente progressivement lorsqu'on s'éloigne du centre du dispositif.
Un coefficient de couplage moyen Km(l) défini comme la moyenne du coefficient de couplage sur une section d'indice i présente une répartition le long du guide qui est représentée sur la figure 8. Conformément à la répartition du rapport cyclique, le coefficient de couplage Km(l) calculé sur chaque section d'indice i prend des valeurs faibles aux extrémités, et présente un maximum au centre du guide.
Une telle répartition du coefficient de couplage moyen sur chaque section est connue pour fournir une réponse spectrale apodisée. Dans cette méthode, on garde une hauteur de réseau et une distance interguides constantes. Cette méthode nécessite certes un contrôle des longueurs des sections qui est plus facile à réaliser que le contrôle des géométries mis en œuvre dans les méthodes précédemment mentionnées. Il en est ainsi notamment pour les coupleurs co-directifs, où le réseau présente un pas qui est généralement de plusieurs dizaines de microns.
Cette méthode présente toutefois un inconvénient majeur, qui est que les dispositifs obtenus produisent fréquemment des pertes de rayonnement importantes.
De plus, dans les dispositifs obtenus par cette méthode, la longueur d'accord de phase change avec la valeur du rapport cyclique, ce qui n'est pas sans poser des problèmes supplémentaires lors de la conception du filtre. Ces problèmes sont exposés dans le document [8].
On a également proposé d'autres méthodes d'apodisation, qui sont similaires à la méthode de variation du rapport cyclique. Ces méthodes sont exposées dans les documents [10] à [12].
Dans l'une de ces méthodes, le filtre est composé de parties avec réseau et de parties sans réseau. L'apodisation est réalisée en faisant varier le rapport entre les longueurs des parties avec réseau et les longueurs des parties sans réseau le long du filtre. On a représenté schématiquement sur la figure 4 un filtre obtenu par cette méthode.
Ces filtres présentant de nombreuses sections sans réseau, ils ont l'inconvénient d'avoir une longueur totale particulièrement importante.
En outre, cette méthode ne semble pas permettre d'atteindre des niveaux d'apodisation des lobes secondaires qui soient supérieurs à 20 dB. On connaît également des méthodes de modification de la réponse spectrale dans lesquelles on réalise un réseau dont la longueur de période, également appelée pas, varie le long du réseau, connues sous le nom de méthodes de « chirp ». Ces méthodes sont couramment utilisées dans la réalisation de réflecteurs de Bragg. On a proposé, dans les documents [13] et [14], de telles méthodes dans lesquelles on met en place une variation monotone croissante, linéaire ou quasi linéaire du pas du réseau, dans le but d'élargir la réponse spectrale du filtre. Le niveau des lobes secondaires n'est pas diminué dans cette méthode.
Des dispositifs obtenus par ces méthodes sont représentés sur les figures 5 et 6.
Dans ces méthodes, l'apodisation des lobes secondaires est en outre effectuée par des méthodes conventionnelles de variation du coefficient de couplage moyen par section, comme exposé dans le document [15]. Le but principal de la présente invention est de proposer un dispositif de filtrage optique à réseau, apodisé selon un procédé qui ne présente pas les inconvénients précédents.
Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif apte à être parcouru par une onde optique et à réaliser un filtrage en longueur d'onde de cette onde, dans lequel un paramètre optique du dispositif varie le long du parcours de l'onde de façon à ce que le dispositif présente une série de sections formées chacune de deux segments successifs, l'un où les valeurs du paramètre optique sont inférieures à une valeur moyenne, l'autre où les valeurs du paramètre optique sont supérieures à la valeur moyenne, caractérisé en ce que le dispositif présente au moins une zone où les sections ont des longueurs alternativement inférieures et supérieures à une longueur moyenne des sections sur cette zone.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donné à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un coupleur co-directif à distance inter-guides variable, conforme à l'état de la technique ;
- la figure 2 est une vue en coupe transversale selon un plan de coupe ll-ll indiqué sur la figure 1 , du coupleur co-directif de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un réflecteur de Bragg conforme à l'état de la technique ;
- la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif conforme à la méthode de variation du coefficient de couplage par alternance de parties avec et sans réseau le long du dispositif - la figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif avec une variation (« chirp ») linéaire du pas de réseau.
- la figure 6 est une vue de dessus d'un réseau connu à chirp quasi-linéaire, ici à variation échantillonnée ou en escalier du pas du réseau ; - la figure 7 est une vue de dessus d'un guide connu muni de portions latérales gauches et droites alternées ;
- la figure 8 est un tracé de la répartition d'un coefficient de couplage moyen par section le long du filtre de la figure 7
- la figure 9 est un tracé de la répartition du coefficient de couplage dans une moitié du filtre de la figure 7.
- la figure 10 est une vue de dessus d'un coupleur co-directif à réseau conforme à l'invention ;
- la figure 11 est un tracé de la répartition de coefficient de couplage le long du filtre de la figure 10. - La figure 12 est un tracé de la répartition de la longueur des sections le long du filtre de la figure 10
- La figure 13 est une vue de dessus d'un filtre à oscillation de la distance interguide apodisé conformément à l'invention.
- la figure 14 est une coupe transversale d'un laser à cavité verticale dans lequel des miroirs de Bragg sont réalisés par une alternance de couches de AlAs et de GaAs ;
- La figure 15 est un tracé de la répartition des longueurs des sections dans un coupleur codirectif apodisé conformément à la présente invention. - La figure 16 et un tracé de la réponse spectrale de ce même coupleur co-directif ainsi que de la réponse spectrale d'un coupleur co-directif correspondant non apodisé.
- La figure 17 est un tracé de la répartition des longueurs des sections dans un réflecteur de Bragg à 80 sections conforme à la présente invention. - La figure 18 est un tracé de la réponse spectrale de ce même réflecteur de Bragg ainsi que de la réponse spectrale d'un réflecteur de Bragg correspondant non apodisé.
- La figure 19 est un tracé de la répartition des longueurs des sections dans un réflecteur de Bragg conforme à l'invention ayant 180 sections.
- La figure 20 est un tracé de la réponse spectrale du réflecteur de Bragg de la figure 19 ainsi que de la réponse spectrale d'un réflecteur de Bragg correspondant et non apodisé.
- La figure 21 est un tracé de la réponse spectrale d'un miroir de Bragg à 80 paires de bicouches conforme à l'invention ainsi que d'un miroir de Bragg correspondant non apodisé.
- La figure 22 est un tracé de la réponse spectrale d'un miroir de Bragg à 10 couches conforme à l'invention, ainsi que d'un miroir de Bragg correspondant non apodisé. - La figure 23 est une vue de côté d'un coupleur codirectif avec réseau rectangulaire conforme à l'état de la technique.
On a représenté sur la figure 10 un coupleur co-directif conforme à la présente invention. Ce coupleur comporte, de manière connue, un premier guide d'onde 100 décrivant des ondulations transversalement à un axe principal longitudinal Z de ce guide, et un second guide d'onde 200, rectiligne, qui s'étend parallèlement à la direction principale longitudinale Z du premier guide d'onde 100.
De manière connue, ce dispositif est le siège d'un couplage entre les deux guides d'ondes 100 et 200 propre à fournir dans le premier guide 100 une répartition du coefficient de couplage selon une fonction qui est oscillatoire le long du trajet de la lumière. Plus précisément, le signe du coefficient de couplage en un point quelconque du guide 100 dépend du côté où se trouve ce point du guide 100 par rapport à l'axe principal longitudinal Z de ce guide.
Dans les parties du guide oscillant 100 qui sont situées entre l'axe principal Z et le guide rectiligne 200, le coefficient de couplage est positif, tandis que dans les parties du guide oscillant 100 qui sont opposées au guide rectiligne 200 par rapport à l'axe Z, le coefficient de couplage est négatif.
Sur la figure 10, on définit des sections comme une suite de deux portions successives du filtre sur lesquelles le coefficient de couplage prend respectivement des valeurs négatives et des valeurs positives.
Compte tenu de la correspondance entre le signe du coefficient de couplage en un point du guide 100 et le côté de l'axe Z où se trouve ce point du guide 100, on définit une section sur le guide 100 en termes géométriques comme étant une succession de deux lobes successifs du guide oscillant situés de part et d'autre de l'axe Z.
Ces sections ont été séparées par des traits discontinus et transversaux sur la figure 10 et référencés de S.-io à Sio en passant par So, lorsqu'on parcourt le guide d'une extrémité gauche à une extrémité droite. La section So est ainsi une section centrale du filtre, la section Sio est une section d'extrémité droite et la section S.10 une section d'extrémité gauche.
L'ensemble des sections So à Sio constitue donc une moitié droite du guide.
On a représenté sur la figure 11 un tracé de la variation du coefficient de couplage le long du parcours de la lumière dans cette moitié du filtre constituée par les segments So à Sio.
La répartition du coefficient de couplage dans l'autre moitié du filtre n'a pas été représentée, elle est facilement déduite par symétrie du tracé de la figure 11 par l'homme du métier. Le tracé de la figure 11 présente en abscisses une distance z mesurée le long du filtre et en ordonnées la valeur k du coefficient de couplage au point considéré d'abscisse z le long du filtre.
Il existe une correspondance directe entre la figure 10 représentant le filtre selon l'invention et la figure 1 1 représentant la variation du coefficient de couplage le long du filtre. On a ainsi mis en évidence également par des traits transversaux la répartition des sections le long du tracé de la figure 11.
Le dispositif de la figure 10 et le tracé de répartition du coefficient de couplage de la figure 11 présentent donc chacun un découpage en sections, ces deux découpages en sections étant correspondants. Les inventeurs ont découvert qu'en adoptant une répartition particulière des longueurs des sections le long du filtre, on obtient une réponse spectrale dont les lobes secondaires sont nettement réduits par rapport à la réponse spectrale d'un filtre traditionnel correspondant, c'est à dire un filtre ayant sensiblement la même longueur moyenne des sections mais ne présentant pas cette répartition particulière.
On appelle de manière courante « pas du réseau » la longueur constante des sections successives. On qualifiera également de pas, dans la suite de cette description, une longueur de section du filtre, bien que dans l'invention ce « pas » ne soit pas constant sur l'ensemble du filtre. Les sections des figures 10 et 11 présentent ainsi des pas différents selon les sections.
On décrira maintenant cette répartition particulière des longueurs des sections, conforme à l'invention.
Comme on peut le constater sur les figures 10 et 11 , les longueurs des sections sont telles que lorsqu'on parcourt le guide dans sa longueur, se succèdent alternativement une section courte et une section longue.
En d'autres termes, la longueur d'une section varie de manière oscillatoire lorsque l'on parcourt le réseau.
Plus précisément, sur la figure 10, si on choisit un groupe quelconque de sections successives, et que l'on détermine la longueur moyenne des sections sur ce groupe, les sections présentent sur ce groupe des longueurs qui alternent autour de la longueur moyenne des sections du groupe.
En d'autres termes, lorsqu'on parcourt le filtre dans ce groupe de sections choisis, on passe d'une section ayant une longueur inférieure à la longueur moyenne, à une section ayant une longueur supérieure à la longueur moyenne, puis on repasse à une section ayant une longueur inférieure à la longueur moyenne, et ainsi de suite.
Sur une partie quelconque du filtre de la figure 10, les sections présentent une répartition de leur longueurs le long du filtre qui est oscillante autour d'une longueur de section moyenne.
On a tracé sur la figure 12 la répartition des longueurs des sections le long de la moitié droite du filtre de la figure 10.
Ce tracé présente en abscisse les références des sections successives So à Sio, et en ordonnées les longueurs de chacune de ces sections So à Sio.
On a tracé sur la figure 12 une droite horizontale dont l'ordonnée M correspond à la longueur moyenne des sections So à Sio.
On constate que ce tracé est oscillant, c'est à dire que les longueurs des sections sont alternativement inférieures et supérieures à cette valeur moyenne. Les points correspondants à deux sections successives sont alternativement raccordés par un segment croissant et par un segment décroissant.
Il n'est pas nécessaire selon l'invention que les longueurs des sections soient oscillantes sur l'ensemble du réseau, une telle répartition oscillatoire s'avère également avantageuse lorsqu'elle n'est mise en oeuvre que sur une partie du réseau.
Les inventeurs ont découvert qu'en réalisant un réseau optique dans lequel les longueurs des sections oscillent autour d'une valeur moyenne sur au moins une partie du guide, on obtient une réponse spectrale nettement améliorée par rapport à celle d'un guide similaire dans lequel aucune partie ne présente une telle caractéristique. Les inventeurs ont ainsi comparé un premier filtre à réseau dans lequel le coefficient de couplage oscille de façon traditionnelle le long du réseau, c'est à dire où la longueur des sections est constante le long du filtre, et un second filtre similaire au premier à la différence qu'il présentait une partie du réseau où les longueurs des sections alternaient autour d'une valeur moyenne.
Ils ont pu constater que la réponse spectrale du second filtre présentait des lobes secondaires nettement amoindris par rapport à celui du premier filtre. La répartition des longueurs des sections sur une telle partie présente avantageusement une caractéristique supplémentaire selon laquelle les longueurs des sections oscillent autour d'une longueur moyenne avec une amplitude d'oscillation qui est croissante lorsque l'on parcourt cette partie en éloignement du centre du filtre. Ainsi, sur la figure 12, la section centrale So présente une longueur sensiblement égale à la longueur moyenne M des sections, les sections Si et S2 présentent des écarts à la longueur moyenne M qui sont relativement faibles, tandis que les sections Sg et Sio proches de l'extrémité droite du guide présentent des longueurs fortement éloignées de la longueur moyenne M des sections.
Les longueurs des sections So à Sio alternent donc autour de la longueur moyenne M en présentant un écart avec celle-ci qui est d'autant plus grand que l'on s'éloigne du centre C du guide.
En d'autres termes, si on mesure, pour chaque section So à Sio, la différence entre la longueur de cette section et la longueur moyenne M des sections So à Sio, la valeur absolue de cette différence est croissante sur toute la partie du dispositif allant de la section So à la section Sio.
Sur la figure 12, on remarque que si l'on calcule la valeur du rapport des longueurs de deux sections successives, c'est à dire le rapport de la longueur supérieure sur la longueur inférieure, la valeur de ce rapport augmente lorsque l'on parcourt le filtre du centre vers une extrémité. Les inventeurs ont pu constater que le fait de réaliser, au sein du filtre, au moins une partie où les sections présentent une oscillation de leurs longueurs avec un écart à la moyenne des longueurs sur cette partie qui est croissante en valeur absolue lorsqu'on parcourt cette partie en éloignement du centre du filtre, permet d'améliorer l'apodisation du filtre
Dans l'exemple de réalisation préférentiel décrit ici en référence aux figures 10 à 12, la différence entre la longueur d'une section considérée et la longueur moyenne des sections part de la valeur zéro au niveau du centre du dispositif, et atteint son maximum au niveau de la section d'extrémité Sio. Le fait que cette différence entre la longueur de chaque section et la longueur moyenne des sections présente, en valeur absolue, une croissance monotone depuis le centre du dispositif et jusqu'à l'extrémité du filtre, c'est à dire sur l'ensemble d'au moins une moitié du filtre, est une disposition avantageuse pour l'obtention d'une réponse spectrale nettement apodisée. II n'est pas nécessaire que cette différence atteigne un maximum aux extrémités du filtre, toutefois cette disposition est avantageuse en termes de qualité d'apodisation.
De plus, il n'est pas nécessaire non plus que les sections du centre présentent des longueurs égales à la longueur moyenne des sections sur le filtre, en d'autres termes que la différence précédemment définie soit nulle au centre du dispositif, toutefois cette disposition est avantageuse en termes de qualité d'apodisation.
Dans l'exemple préférentiel décrit ici, la différence de longueur en valeur absolue entre une section considérée et la longueur moyenne présente en valeur absolue une croissance linéaire depuis le centre du filtre jusqu'à chacune des extrémités de celui-ci.
Les longueurs des sections oscillent donc autour de la longueur moyenne avec une amplitude qui croît linéairement depuis le centre du dispositif jusqu'à chacune des extrémités du filtre. La répartition des longueurs des sections est donnée ici par la formule l(s) = lox(1 +t;(s)x(-1 )s) , dans laquelle l(s) est la longueur d'une section d'indice s, où s correspond à une numérotation de 1 à N des sections du réseau d'une extrémité à une autre du réseau, et où lo est la moyenne des longueurs des sections du réseau et où c(s) est la différence relative de longueur d'une section S par rapport à la longueur moyenne lo.
ε(s)est donnée par ε(s) = cx(2x(s-0,5-(N/2))/N), N étant le nombre total de sections du réseau, et c étant une constante.
c est appelé chirp, en référence à la méthode connue de « variation du chirp », bien que dans cette méthode de l'art antérieur les longueurs des sections ne présentent pas une répartition oscillatoire mais une répartition monotone croissante ou monotone décroissante.
Il est à la portée de l'homme de l'art d'appliquer les formules ci- dessus à la réalisation d'autres filtres à réseaux, notamment à des réseaux répondant au formalisme des modes couplés, c'est à dire des réseaux qui sont le siège de variations du coefficient de couplage le long du trajet de la lumière.
Un dispositif apodisé conformément à l'invention peut facilement être réalisé à partir d'un réseau connu en modifiant légèrement la répartition des longueurs des sections le long du réseau.
En effet, à partir d'un dispositif à réseau de type traditionnel non apodisé, l'homme de l'art sait parfaitement identifier les sections conformes à la définition donnée précédemment en référence à la répartition du coefficient de couplage et déterminer la longueur moyenne lo des sections sur ce réseau traditionnel.
L'homme de l'art peut alors réaliser conformément à l'invention un dispositif à réseau similaire à ce réseau traditionnel à la différence que les longueurs des sections soient oscillantes le long du réseau, par exemple selon les formules proposées précédemment. En utilisant les formules de répartition données ci-avant, l'homme de l'art n'a alors qu'à adopter une valeur de chirp c qui soit adaptée à la nature et à la taille de son réseau pour obtenir une réponse spectrale efficacement apodisée par rapport à celle du réseau initial. On a ainsi représenté à la figure 13 un coupleur codirectif conforme à l'invention réalisé à partir d'un coupleur codirectif classique non apodisé de longueur moyenne de section lo, également appelée « valeur moyenne de pas de réseau », égale à 150 μm.
On a par ailleurs représenté sur la figure 15 un tracé de la répartition des longueurs des sections le long d'un réseau d'un coupleur codirectif similaire à celui de la figure 13, comportant cette fois 40 sections.
Ce coupleur codirectif apodisé conformément à l'invention présente une longueur de section l(s) répartie le long du réseau selon la formule : l(s) = lo x (1 + c (s) x (-1)s) où lo est la longueur de pas du réseau du coupleur non apodisé initial et où c (s) est la variation relative du pas du réseau et est donnée par : c (s) = c.sin(π.(s-0.5-N/2)/N). La longueur moyenne des sections du réseau est égale à 150 μm. Le coefficient c est ici égal à -0,72 (72%).
Sur le tracé de la figure 15, les sections sont numérotées de 1 à 40 d'une extrémité à l'autre du réseau. Ce tracé présente en ordonnées les longueurs L des sections d'indices i mesurées en micromètres.
La figure 16 représente en trait continu le spectre de ce coupleur codirectif à 40 sections conforme à l'invention et en trait discontinu le spectre d'un coupleur codirectif similaire mais ayant un pas de réseau constant et égal à 150 μm.
On remarque que les lobes secondaires du spectre du coupleur apodisé sont d'amplitude nettement réduite. Dans cet exemple de réalisation, on obtient un niveau d'apodisation des premiers lobes secondaires qui est compris entre 20 et 30 dB. D'une manière plus générale, pour un coupleur co-directif l'application de la formule précédente avec un coefficient de chirp c compris entre -1 et 1 permet d'obtenir des niveaux d'apodisation des premiers lobes secondaires compris entre 20 et 30 dB.
Les inventeurs ont également réalisé un réflecteur de Bragg dans lequel les longueurs des sections étaient réparties de manière oscillante avec une amplitude répartie linéairement selon les formules : l(s) = lo (1 + (s)(-1 )S) et c (s) = c(2(s-0,5-(N/2))/N) On a représenté sur la figure 17 un tracé de la répartition du pas de réseau d'un tel réflecteur de Bragg à 80 sections selon un coefficient de chirp c égal à -0,85 et pour une longueur moyenne des sections de 0,22 μm. Sur la figure 18, on a représenté le spectre d'un tel réflecteur de
Bragg en trait continu ainsi que, en trait pointillé, le spectre d'un réflecteur de Bragg de longueur de section constante et égale à 0,22 μm. Le niveau d'apodisation des lobes secondaires obtenu est de l'ordre de 30 à 50 dB.
On a représenté sur la figure 19 une répartition des longueurs des sections à amplitude linéairement croissante depuis le centre du dispositif au sein d'un réflecteur de Bragg ayant un nombre de sections égal à 180, une longueur moyenne des sections de 0,22 μm sur l'ensemble du réflecteur et un coefficient de chirp c de -0,98.
Sur la figure 20, on a représenté les spectres respectifs de ce réflecteur de Bragg apodisé ainsi que d'un réflecteur de Bragg de même longueur moyenne de section et dans lequel les sections ont une longueur constante égale à cette moyenne. Là encore, le niveau d'apodisation des lobes secondaires est compris entre 30 et 50 dB.
On remarque sur les figures 18 et 20 que les réflecteurs de Bragg selon l'invention ne présentent aucun élargissement du spectre par rapport aux réflecteur initiaux de type connus, contrairement à l'effet obtenu avec une variation des longueurs des sections selon la méthode du chirp. Le dispositif selon l'invention présente même une largeur de spectre légèrement plus faible que le dispositif non apodisé correspondant. L'invention ne se limite pas aux exemples de réalisation donnés ci- dessus concernant des dispositifs répondant au formalisme des modes couplés, dans lesquels le paramètre optique variant le long du réseau est le coefficient de couplage.
Elle s'adresse de manière plus générale aux dispositifs constituant des filtres optiques et présentant un réseau, en d'autres termes les dispositifs dans lesquels un paramètre optique alternant autour d'une valeur moyenne le long du trajet de la lumière est un autre paramètre que le coefficient de couplage.
L'invention ne se limite pas non plus aux dispositifs au sein desquels les oscillations du paramètre optique découlent de variations géométriques du dispositif le long du trajet de la lumière.
De manière générale, l'homme de l'art saura identifier au sein de nombreux dispositifs optiques, une variation d'un paramètre optique le long du trajet de la lumière qui soit propre à constituer une série de sections consécutives, où une section est définie comme une partie constituée de deux segments consécutifs, l'un ou le paramètre prend des valeurs supérieures et l'autre où le paramètre prend des valeurs inférieures à une valeur moyenne du paramètre.
En reprenant dans de tels dispositifs une répartition de type oscillatoire des longueurs des sections, on réalise des dispositifs dont la réponse spectrale présente une apodisation nette par rapport à un dispositif où les sections ont des longueurs ne présentant pas une telle répartition.
L'invention s'adresse ainsi par exemple à la réalisation d'un laser à cavité verticale VECSEL. Un tel dispositif contient, comme on peut le voir sur la figure 14, deux miroirs de Bragg 300 et 400 consistant chacun en une succession alternée de couches de AlAs référencées 500 et de couches de
GaAs référencées 600.
Entre ces deux miroirs de Bragg 300 et 400 sont disposées deux couches d'espacement 350 et 450 qui prennent en sandwich une couche active 370 . Sur la figure 14, on a représenté la direction du parcours de la lumière à travers le dispositif par une flèche F. Au sein des miroirs de Bragg, l'indice de réfraction présente de manière connue une oscillation autour d'une valeur moyenne le long du parcours de la lumière.
Le paramètre oscillant étant ici l'indice de réfraction, et un couple de couches, l'une de AlAs et l'autre de GaAs, étant le siège d'une variation de l'indice de réfraction comprenant une partie à indice fort et une partie à indice faible, chacun de ces couples de couches constitue une section conforme à la définition donnée ci-avant.
Une répartition des longueurs de ces sections, mesurée parallèlement au trajet de la lumière, c'est à dire dans cette application une répartition de l'épaisseur d'une bicouche AlAs/GaAs, réalisée de manière oscillatoire sur au moins une partie de miroir, permet une amélioration nette de sélectivité en longueur d'onde du miroir concerné par rapport à un miroir à épaisseur de bicouches constante et ayant une même valeur moyenne des épaisseurs des bicouches.
On a décrit dans le préambule de la description une méthode connue d'élargissement de la réponse spectrale appelée « méthode du chirp ». Dans cette méthode, la longueur des sections varie de façon monotone selon une fonction généralement linéaire définie par les formules suivantes : l(s) = lo (1 + ε (s)) ε (s) = c (2(S-0,5-N/2)/N) c représente, dans les dispositifs correspondant à la méthode de chirp connue, aussi bien que dans les dispositifs de la présente invention, la différence maximale de longueur d'une section par rapport à la longueur moyenne des sections, cette différence étant divisée par la longueur moyenne des sections du réseau. c représente donc l'écart maximal à la valeur moyenne des sections, de la longueur des sections, écart rapporté en valeur relative à la longueur moyenne des sections. Le coefficient de chirp c utilisé dans le réflecteur de
Bragg selon l'invention, décrit précédemment, a ainsi une valeur qui est d'1 à 2 ordres de grandeur plus forte par rapport aux valeurs du coefficient c utilisées généralement dans la méthode du chirp connue.
Dans cette méthode connue, le coefficient de chirp a donc une valeur beaucoup plus faible que les valeurs de c utilisées dans les dispositifs selon l'invention présentés ici.
L'invention présente donc l'avantage que pour effectuer une apodisation d'un filtre tel qu'un réflecteur de Bragg, on utilise de grandes valeurs de chirp, ce qui rend le filtre moins sensible aux erreurs et imprécisions de fabrication. Comme on peut le constater sur la figure 11 , à l'intérieur de chaque section, le segment sur lequel le coefficient de couplage est négatif et le segment sur lequel le coefficient de couplage est positif sont de même longueur.
Ainsi, si l'on considère au sein du groupe de sections So à Sio, les longueurs des segments à coefficient de couplage positif, (plus généralement, les segments où la valeur du paramètre optique est supérieure à une valeur moyenne de ce paramètre sur une zone du filtre allant de So à Sio), on note que ces segments présentent une répartition de leurs longueurs qui est oscillatoire autour d'une longueur moyenne de ces segments à valeurs positives du paramètre optique, sur le groupe de sections.
En d'autres termes, ces segments à valeurs positives du coefficient de couplage, présentent, lorsqu'on parcourt les sections So à Sio, des longueurs alternativement inférieure et supérieure à une longueur moyenne de ces segments, lorsqu'on passe d'un segment à valeurs positives au segment à valeurs positives suivant.
De la même façon, les segments à coefficient de couplage négatif présentent également une répartition de leurs longueurs qui alterne autour d'une longueur moyenne de ces segments à coefficient négatif, lorsque l'on passe d'un segment à valeurs négatives au segment à valeurs négatives suivant. Ainsi, dans le cas du dispositif de la figure 1 , les sections sont chacune constituées de deux segments, l'un à valeurs positives du coefficient de couplage, l'autre à valeurs négatives du coefficient de couplage, et chacun de ces deux types de segments présente le long du filtre une répartition de longueurs qui est oscillatoire.
Plus précisément, on passe alternativement d'une section dont les segments ont tous deux des longueurs faibles à une section dont les segments sont tous deux des longueurs élevées.
Plus généralement, dans un dispositif à réseau, on adopte avantageusement une zone où la répartition de longueurs de sections et des segments constituant ces sections, est telle que les segments à valeurs du paramètre optique supérieures à une moyenne sur la zone présentent des longueurs qui alternent autour d'une longueur moyenne de ces segments. Cette disposition est de même avantageusement adoptée pour les segments à valeurs de paramètre optique inférieures à une moyenne sur la zone.
Chacune des sections est constituée ici de deux segments de longueurs sensiblement égales, l'un où le coefficient de couplage est positif, l'autre où le coefficient de couplage est négatif.
On comprend donc qu'il n'est pas nécessaire dans les dispositifs selon l'invention de mettre en œuvre une variation du coefficient de couplage moyen calculé sur chacune des sections.
Il est toutefois possible de réaliser un dispositif dans lequel les segments où le coefficient de couplage est positif (respectivement négatif) restent d'une longueur constante d'une section à l'autre, et dans lequel seules les longueurs des segments où le coefficient de couplage est négatif (respectivement positif) ont cette répartition de type oscillatoire. Dans un tel cas, les longueurs des pas du réseau, qui sont la somme des longueurs de deux segments consécutifs, l'un où le coefficient est positif et l'autre où il est négatif, vont avoir une répartition de type oscillatoire conforme à l'invention. Comme le rapport entre les longueurs des deux sous sections n'est plus, dans un tel cas, constant le long du dispositif, on réalise dans un tel cas une variation du rapport cyclique et par conséquent une variation de coefficient de couplage moyen par section.
Une réalisation dans laquelle les longueurs des segments où le coefficient de couplage est positif ont la même répartition de type oscillatoire que les longueurs des segments où le coefficient est négatif est toutefois plus avantageuse en termes de qualité de réponse spectrale. En d'autre termes, il est préférable de ne mettre en place aucune variation du rapport cyclique du coefficient de couplage au sein du réseau.
D'autre part, dans le dispositif des figures 10 à 12, si l'on considère les segments à valeurs positives du coefficient de couplage, ceux-ci présentent une répartition de leurs longueurs qui est oscillante avec une amplitude croissante des oscillations de longueurs lorsqu'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif. De même, les segments à valeurs de coefficient de couplage négatif présentent également une telle répartition. Plus généralement, les inventeurs ont pu constater que pour un dispositif à réseau, c'est à dire un dispositif où un paramètre optique varie le long du réseau conformément à une répartition en sections, on réalise avantageusement en termes de qualité de réponse spectrale, un tel dispositif en adoptant pour les longueurs des segments à valeurs du paramètre optique supérieures à une valeur moyenne M du paramètre sur un groupe de sections des longueurs oscillant alternativement autour d'une longueur moyenne de ces segments, avec une amplitude d'oscillation croissante lorsque l'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif.
De même, les longueurs des segments où le paramètre optique est inférieur à la valeur moyenne de ce paramètre présentent avantageusement une telle répartition, c'est à dire que les longueurs de ces segments à valeurs de paramètre optique inférieures à une valeur moyenne M du paramètre oscillent alternativement autour d'une longueur moyenne de ces segments avec une amplitude d'oscillation croissante lorsque l'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif.
Comme on l'a précisé précédemment, les sous sections ou segments de chaque section du dispositif selon l'invention, qui présentent des valeurs respectivement supérieures et inférieures à une moyenne du paramètre optique sont préferentiellement de même longueur au sein d'une même section, contrairement aux dispositifs réalisés selon la méthode de variation du rapport cyclique.
Il n'est donc pas nécessaire d'introduire une variation précise du rapport entre les longueurs des deux sous sections au sein des sections successives. Ainsi, le coefficient de couplage moyen calculé sur chaque section reste constant d'une section à l'autre. La réalisation d'un tel filtre selon l'invention ne nécessite qu'un contrôle des longueurs des sections, sans aucune recherche fastidieuse d'une répartition particulière des valeurs de coefficient de couplage. Les sections ayant des dimensions plus importantes que les sous parties des sections ci-dessus mentionnées, le respect des dimensions dans la fabrication d'un tel filtre est donc plus aisé, et par conséquent cette fabrication est plus fiable que celle des filtres à variation du rapport cyclique.
Ainsi, dans le procédé de réalisation d'un réseau selon l'invention, la modulation sur le pas du réseau est particulièrement aisée à contrôler, notamment dans le cas des coupleurs codirectifs où le pas du réseau est généralement élevé, typiquement de plusieurs dizaines de microns.
La fabrication d'un filtre selon l'invention peut également être réalisée en évitant aisément des erreurs telles que celles qui prennent naissance dans les dispositifs où une variation de la distance interguide doit être contrôlée, tels que les coupleurs co et contradirectifs à réseau. Le procédé de réalisation d'un réseau selon l'invention permet de réaliser de manière simple des coupleurs co et contradirectifs verticaux ainsi que des réseaux sur fibres.
Ainsi, le procédé de réalisation d'un filtre selon l'invention s'applique à tout dispositif où on retrouve une périodicité d'un paramètre optique analogue à celle d'un réseau.
Parmi les dispositifs qui ne sont pas décrits par le formalisme des modes couplés, les inventeurs ont pu effectuer l'apodisation des lobes secondaires d'un miroir de Bragg tels que ceux qui constituent le miroir de Bragg de la figure 14.
Une telle apodisation est particulièrement attractive pour réaliser par exemple un réflecteur à une longueur d'onde et ayant une bonne transmission à une seconde longueur d'onde. On a tracé sur les figures 21 et 22 des simulations de spectres de tels miroirs de Bragg.
Sur la figure 21 , on a tracé en trait continu une simulation de spectres d'un miroir de Bragg composé de 80 paires de bicouches de deux matériaux ayant des indices 3,22 et 3,38. Plus précisément, on a tracé le spectre d'un tel miroir dans lequel l'épaisseur des bicouches varie selon les formules : l(s) = lo (1 + ε (s)(-1)s) et ε (s) = c (2(S-0,5-N/2)/N) avec un coefficient de chirp c = -0,8. Sur cette même figure, on a tracé en trait discontinu le spectre simulé d'un miroir de Bragg similaire mais ayant une répartition uniforme des longueurs des sections. On constate sur cette figure le niveau d'apodisation particulièrement élevé obtenu grâce à l'invention. Cet exemple simule en particulier une situation réelle d'un miroir de Bragg épitaxié pour laser VCSEL, application pour laquelle un tel miroir est particulièrement adapté.
Sur la figure 22, on a tracé un spectre simulé pour un empilement de seulement dix bicouches ayant des indices de 1 ,46 et 2,2. La variation d'épaisseur des bicouches est toujours réalisée selon les mêmes formules que dans le cas précédent, avec un coefficient de chirp de c=-0,25. Cet exemple de réalisation de l'invention est particulièrement adapté pour réaliser un miroir diélectrique à base de Si02 et TiO∑.
Dans les méthodes d'apodisation mentionnées précédemment, comme la méthode de variation du rapport cyclique, on met en œuvre une vaπation de la valeur moyenne du coefficient de couplage sur chaque section.
Dans les exemples de réalisation de l'invention proposés ci-avant, cette valeur moyenne du coefficient de couplage sur chaque section reste constante et c'est seulement dans le cadre d'un coefficient de couplage défini séparément sur chaque section qu'on peut dire que le coefficient de couplage moyen par section est constant. On peut définir le coefficient de couplage moyen d'une section de manière plus précise comme étant le premier coefficient de Fourier sur une période du réseau de la transformation de Fourier du coefficient de couplage.
Nous allons ci-après préciser comment on détermine le coefficient de couplage moyen par section dans le cas d'un réseau quelconque répondant au formalisme des modes couplés.
Prenons l'exemple d'un coupleur codirectif avec un réseau rectangulaire tel que celui représenté à la figure 23. On peut exprimer l'indice de réfraction n donné ici d'un tel coupleur par la formule : n2 (x,y, z) = rr (x,y) + η2 (x,y) * f(z)
Où n est l'indice de la structure uniforme et η la perturbation périodique (qui dans le cas le plus général varie selon f(z), dans le cas d'un méandre dans l'exemple donné ici). Dans ce cas, le coefficient de couplage s'exprime par la formule suivante :
k (z) = - ωεQ \ η(x, yγ f(z)e 'e dxdy
' 4 qui représente une intégrale de recouvrement de deux modes ei et e2 dans la zone du réseau. L'établissement de ces deux dernières équations est présenté dans le document référencé [11]. On peut effectuer une décomposition de n2 en série de Fourier sur une période de réseau Λ.
Figure imgf000027_0001
où E<"" = - f a∑)cxp(-i —z)dz Pour un réseau à méandre tel que celui de la figure 23, les coefficients de Fourier sont donnés par : r<«) = J sin (^) mπ A Le développement en série Fourier du coefficient de couplage s'exprime :
Figure imgf000028_0001
et X C") • ωεQ F ('«) l τ (x,y)ete2 'dxdy
Les indices effectifs des deux guides étant différents, la lumière se propage avec une vitesse différente dans les deux guides. On peut exprimer la variation du champ électrique E dans le guide suivant un axe principal z :
Figure imgf000028_0002
exp(-iβijZ-iωt) Où β = 2πn/λ. On voit que le produit EιE* 2 est oscillatoire avec une périodicité
Δ = βi - β2
Le maximum de couplage aura lieu si la fonction f(z) a la même périodicité, donc si ΛΔ = 2π
Dans ce cas, on peut ne retenir dans le développement de Fourier de k(z) que le premier terme χ(1), dominant pour le couplage, les autres termes étant oscillatoires.
On peut expliquer cela d'une manière plus intuitive. Remplaçons
1 , , dans l'équation kIJ (z) = - ωεQ \ η(x, y) f(z)el e }dxdy les champs ei et e2 par
Ei et E2. On voit que le couplage, qui est proportionnel à la valeur de l'intégrale, est efficace seulement si les conditions Eij≈eij exp(-iβijZ-iωt) et ΛΔ = 2π sont satisfaites.
Pour une différence des indices constante, on peut faire varier k(z) soit :
- en faisant varier η2 directement le long du réseau (par une variation de l'amplitude de réseau h, ou de la valeur de l'indice η pour les réseaux sur fibre d'une section à l'autre).
- en faisant varier le recouvrement de deux modes eιe* 2 le long du réseau (par une variation de la distance interguides d'une section à l'autre).
Une autre méthode pour faire varier le couplage est de garder une amplitude de coefficient de couplage constante mais de faire varier le rapport p= Λ+A comme présenté dans la référence [8] et par conséquent la valeur du premier coefficient dans le développement de Fourier. Pour un réseau de méandre, χ(1 ) est maximal quant p = 0.5 et diminue quand ce rapport change. Une autre méthode pour faire varier le couplage consiste à garder une amplitude de coefficient de couplage constante, mais d'introduire des parties sans réseau Λo comme présenté dans les documents référencés [11] et [12]. Dans ce cas on peut introduire une période de super-réseau : Λs=Λ+Λo et effectuer la décomposition en série de Fourier.
^"" = f ) p(-/^:) /:
La valeur de χ(1) est maximale quand Λr=Λs et diminue avec l'introduction de la partie sans réseau Λo. On effectue l'apodisation en faisant varier ce rapport et par conséquent χ (1) le long des guides (si la période de super-réseau comporte n périodes de réseau Λf, c'est le coefficient χ(n> qu'il faut prendre alors comme valeur moyenne pour le coefficient de couplage).
Tous les raisonnements exposés ci-dessus s'appliquent également à un coupleur contradirectif. Dans ce cas, la différence est la suivante :
Eι=eι+exp(-iβιz-iωt) E2=e2-exp(iβ2z-iωt) Δ=(βι+β2)/2 Les signes - et + désignent des ondes dans les deux guides qui se propagent vers la gauche et la droite sur l'axe z principal du guide.
Pour un réflecteur de Bragg, la différence est qu'on a un seul guide. Par conséquent, il n'existe pas de méthode d'apodisation par variation de la distance interguide. Dans ce cas
Eι=e+exp(-iβιz-iωt) E2=e.exp(iβ2z-iωt) Δ=β=βι=β2
Tous les raisonnements exposés sont également valables.
Ainsi, dans les modes de réalisation préférentiels de l'invention proposés ici, le premier coefficient de Fourier défini pour chaque section de réseau reste constant. (Le recouvrement des champs eιe*j, la perturbation η2 ne changent pas d'une section à l'autre), le rapport Λ+/Λ est égal à 0.5 pour chaque section et χ(1) reste le même.
Il est possible de réaliser des réseaux où le coefficient de couplage k+ sur la partie positive a une valeur absolue différente par rapport au coefficient de couplage k' sur la partie négative. Pour que le couplage soit efficace, il est nécessaire que :
K+ Λ+ = k- Λ " où Λ+ et Λ* sont les longueurs des segments avec respectivement un coefficient de couplage positif et négatif. En pratique il est préférable de réaliser k+ ~ k" et par conséquent A+ ~ Λ*
Le fait que le premier coefficient de Fourier défini pour chaque section de réseau reste constant est obtenu parce que le réseau n'est plus périodique. Chaque pas de réseau a sa propre fréquence de résonance, contrairement au cas des autres méthodes présentées ci-avant où on peut dégager une période commune, la fréquence de résonance étant la même pour toutes les sections.
Toutefois, on prévoit une variante de l'invention dans laquelle on combine le procédé de réalisation d'un filtre à réseau avec une répartition des longueurs des sections conforme à celles proposées précédemment dans le cadre de l'invention, et dans laquelle on combine une telle répartition avec une méthode conventionnelle d'apodisation telle qu'une méthode où l'on fait varier le coefficient de couplage moyen par section le long du réseau.
Les inventeurs ont pu constater que dans certains cas une telle combinaison d'une répartition des longueurs des sections conforme à l'invention et d'une méthode d'apodisation conventionnelle permet d'améliorer les résultats obtenus.
[1] B. E. Little, C. Wu, W.P. Huang, « Synthesis of idéal window filter response in grating-assisted couplers », Optics Lett., vol.21 , pp. 725-727, 1996. 5 [2] B. E. Little, C. Wu, W.-P. Huang, « Syntesis of codirectional couplers with ultralow sidelobes and minimum bandwidth », Optics Lett., vol.20. pp. 1259-1261 , 1995.
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[4] J. Albert, K.O. Hill, D.C. Jonson, F. Bilodeau, M.J. Rooks, « Moire phase masks for automatic pure apodisation of fibre Bragg gratings », Electronic Lett., vol.32, pp. 2260-2261 , 1996.
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[9] S. François, M. Filoche, F. Huet, S. Fouchet, G. Hervé-Gruyer, A. Ougazzaden, J. Brandon, N. Bouadma, M. Carré, A. Carenco, « High sidelobe suppression ration in a directional coupler optical filter », proc. ECI0 95, pp. 315-317, 1995. 30 [10] Y. Shibata, S. Oku, Y. Kondo, T. Tamamura, M. Naganuma,
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Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif apte à être parcouru par une onde optique et à réaliser un filtrage en longueur d'onde de cette onde, dans lequel un paramètre optique du dispositif varie le long du parcours de l'onde de façon à ce que le dispositif présente une série de sections (S.10-S10, 500, 600) formées chacune de deux segments successifs, l'un où les valeurs du paramètre optique sont inférieures à une valeur moyenne (M), l'autre où les valeurs du paramètre optique sont supérieures à la valeur moyenne (M), caractérisé en ce que le dispositif présente au moins une zone (S-10-S10, 500, 600) où les sections successives (S.10-S10, 500, 600) ont des longueurs alternativement inférieures et supérieures à une longueur moyenne des sections sur cette zone (S.10-S10, 500, 600).
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que dans ladite zone (S.10-S10, 500, 600), les segments ayant des valeurs du paramètre optique supérieures à la valeur moyenne (M) du paramètre optique présentent des longueurs alternativement inférieures et supérieures à une longueur moyenne de tels segments sur cette zone, et en ce que les segments ayant des valeurs du paramètre optique inférieures à la valeur moyenne (M) du paramètre optique présentent des longueurs alternativement inférieures et supérieures à une longueur moyenne de tels segments sur cette zone (S.10-S10, 500, 600).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans ladite zone (S-10-S10, 500, 600), les deux segments formant chaque section ont la même longueur.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la dite zone (S-ιo-Sιo, 500, 600), les longueurs des sections oscillent alternativement autour d'une longueur moyenne avec une amplitude d'oscillation croissante lorsque l'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que dans ladite zone (S.10-S10, 500, 600), les longueurs des segments ayants des valeurs du paramètre optique supérieures à la valeur moyenne (M) du paramètre optique oscillent alternativement autour d'une longueur moyenne de ces segments avec une amplitude d'oscillation qui est croissante lorsque l'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les longueurs des segments ayants des valeurs du paramètre optique inférieures à la valeur moyenne (M) du paramètre optique oscillent alternativement autour d'une longueur moyenne de ces segments avec une amplitude d'oscillation qui est croissante lorsque l'on s'éloigne d'une partie centrale du dispositif.
7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation des longueurs des sections est maximale aux extrémités du filtre.
8. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation des longueurs des sections est nulle au centre du dispositif.
9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation des longueurs des sections croît de manière monotone entre le centre et au moins une extrémité du filtre.
10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation des longueurs des sections augmente de façon linéaire en éloignement du centre, sur ladite zone.
11. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'amplitude d'oscillation des longueurs des sections (S.10-S10, 500, 600) varie linéairement entre le centre du dispositif, où elle est nulle, et chacune des extrémités du dispositif, où elle atteint son maximum.
12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone comportant un nombre N de sections (S.10-S10, 500, 600) et les sections étant numérotées s en parcourant la zone d'une extrémité à l'autre, les sections présentent des longueurs l(s) qui varient selon une loi de la forme l(s) = lo x (1+ε(s) x (-1 )s) où lo est la longueur moyenne et où ε(s) varie selon une loi de la forme (;(s) = c x (sin(π.(s-0,5- N/2) / N)), c étant compris entre -1 et 1. s
13. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que c est sensiblement égal à 0,7.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les sections (S-10-S10, 500, 600) de ladite zone présentent un écart maximal à la longueur moyenne des sections sur la zone qui est inférieur 0 à une fois cette longueur moyenne.
15. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les sections (S.io-Sio, 500, 600) de ladite zone présentent un écart maximal à la longueur moyenne des sections sur la zone qui est compris entre 0,8 fois et 1 ,0 fois la longueur moyenne des sections de la zone. 5
16. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif répond au formalisme des modes couplés.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il constitue un coupleur co-directif.
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce 0 qu'il constitue un coupleur contra-directif.
19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il constitue un convertisseur de mode à fibre.
20. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 15, caractérisé en ce qu'il constitue un miroir de Bragg. 5
21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il constitue un réflecteur de Bragg.
22. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que les sections (S.10-S10, 500, 600) de la zone présentent des valeurs moyennes par section du coefficient de couplage qui sont les mêmes pour toutes les 0 sections de la zone.
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