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FILTRE ADD-DROP DIRECTIF `A MODE DE BLOCH LENT EN CAVIT´E
E. Drouard, H. T. Hattori, C. Grillet, X. Letartre, P. Rojo-Romeo, P. Viktorovitch
LEOM, UMR CNRS 5512, Ecole Centrale de Lyon, 36 Avenue Guy de Collongue, 69134 Ecully cedex
prenom.nom@ec-lyon.fr
Les filtres add drop sont des composants clés pour le routage en longueur d'onde dans des circuits optiques :
ils permettent l'insertion / extraction résolue à la fois spectralement et spatialement dans des guides d'ondes. Nous
décrivons un nouveau concept de filtre, directif, à cristal photonique, utilisant un mode de Bloch lent en cavité.
1.
DESCRIPTION PH´ENOM´ENOLOGIQUE DU TRANSFERT S´ELECTIF ET DIRECTIF ENTRE DEUX GUIDES
Port #4
mediating waveguide
section (resonator):
drop waveguide: fast propagating Bloch mode
input waveguide: fast propagating Bloch mode
=
0
others
Port #1
Port #3
Port #2
slow Bloch mode
(a) principe du filtre
(b) diagramme de bandes
FIG. 1 ­ Principes du transfert sélectif et directif
La Fig 1(a) représente le schéma de principe du filtre et sa caractéristique de dispersion. Les guides d'ondes
d'insertion / extraction sont utilisés en régime de mode de Bloch "rapides". Le médiateur est une section de guide
d'onde à Mode de Bloch lent. Celui-ci résulte du couplage fort entre deux ondes contra-propagatives provoquant
l'ouverture d'une bande interdite dans la caractéristique de dispersion, et donc l'apparition d'extremums au voisi-
nage desquels la vitesse de groupe de la lumière est faible.
Le filtre est conçu de telle sorte que les guides d'insertion / extraction soient faiblement couplés au média-
teur. Ce couplage assure la sélectivité spectrale du filtre : elle est d'autant meilleure qu'il est faible, soit encore que
la largeur de l'anticroisement, résultant de l'interception entre les courbes de dispersion des modes des guides et
du médiateur, est petite.
Par ailleurs, la longueur du médiateur à mode de Bloch lent est plus petite que la longueur d'excursion
du mode, c'est à dire le parcours des photons lors de leur séjour dans la cavité [1]. Dans ces conditions, des
interférences Fabry-Perot peuvent exister dans le médiateur. Plus précisément, grâce à la proximité de l'extremum,
deux modes, dégénérés, et de symétrie opposée par rapport au milieu du résonateur, peuvent exister dans la cavité :
cette configuration est connue pour assurer le transfert directif [2]. Ainsi, le transfert directif est assuré par le
couplage faible entre des guides à modes "rapides" et un résonateur à modes de Bloch lent en cavité.
2.
EXEMPLE TH´EORIQUE DE FILTRE
(a) Filtre à cristal photonique
(b) Propriétés spectrales
(c) Champ H
z
à la résonnance
FIG. 2 ­ Exemple de composant et calculs FDTD
La Fig 2(a) présente le composant calculé : il s'agit d'un cristal photonique 2D à maille triangulaire de trous
d'airs dans une membrane de silicium, dans lesquels les guides et le médiateur sont obtenus par omission d'une
rangée. De plus, l'adaptation des facteurs de remplissage d'air de 40% à 30 et 60% à proximité des guides permet
le positionnement adéquat du couplage. La Fig 2(b) présente les propriétés spectrales obtenues par FDTD 2D :
une directivité de 90% est obtenue avec coefficient de qualité de 1300, la cartographie du champ Hz à la résonance
étant représentée Fig 2(c). Des filtres en filière SOI utilisant ce principe sont en cours de caractérisation.
EF´ERENCES
[1] X. Letartre, J. Mouette, J. L. Leclercq, P. Rojo Romeo, C. Seassal, and P. Viktorovitch, "Switching devices with
spatial and spectral resolution combining photonic crystal and MOEMS structures," J. Lightwave Technol. 21,
1691-1699 (2003).
[2] S. Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and H. A. Haus, "Channel drop filters in photonic crystals," Opt.
Express 3, 4-11 (1998).
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