Modulateurs et composants photoniques intégrés dans le niobate de lithium - Applications

Dans  [E 1 997] , nous avons décrit en détail le principe de fonctionnement des modulateurs électro-optiques intégrés avec les technologies de l’optique guidée dans des cristaux de niobate de lithium. Nous avons fourni les outils permettant la conception de guides optiques monomodes et déterminé les conditions de propagation de la lumière dans un tel guide obtenu par diffusion métallique. Une propagation guidée et confinée, couplée à des électrodes coplanaires en surface du matériau, nous a permis de déterminer les tensions de commande applicables et en particulier les bandes passantes de modulation qu’il est possible d’atteindre. Nous avons largement détaillé les étapes de fabrication permettant d’aboutir à un composant industriel performant, testé et fiabilisé. Cette description s’est appuyée sur un composant simple, le modulateur de phase, qui constitue la brique de base de toute une famille de modulateurs optiques présentant des fonctionnalités répondant aux besoins spécifiques des applications visées.

Nous abordons donc ici un deuxième volet, portant sur la description des composants disponibles actuellement sur le marché et réalisés en mettant en œuvre ces technologies. Cette description n’est pas exhaustive, mais se veut représentative de la diversité des fonctions qu’il est actuellement possible de réaliser grâce à la très grande flexibilité du niobate de lithium ainsi qu’à la richesse de son tenseur électro-optique et de ses circuits optiques.

Dans une première section, nous donnerons une description détaillée du modulateur d’intensité de type interféromètre de Mach-Zehnder, qui a joué un rôle majeur dans les systèmes de transmission par fibre. Différentes versions seront proposées. On décrira sa caractérisation et sa mise en application pour la modulation numérique, mais également analogique. On insistera en particulier sur un paramètre important, le «  chirp  », gigue en phase intrinsèque du signal modulé, qui joue un rôle essentiel sur le comportement des signaux transmis dans des milieux dispersifs comme les fibres optiques de silice.

Dans une deuxième section, on étudiera le cas du modulateur I&Q ( In Phase & Quadrature ), un modulateur plus complexe qui enferme dans un Mach-Zehnder principal deux sous Mach-Zehnder sur lesquels sont appliqués les signaux. L’ajustement...