专利名称:热光型波导装置的制作方法
技术领域:
本发明总体上涉及热光型波导装置。
背景技术:
热光型波导装置利用热来改变光传输结构的折射率,以使通过该 结构传播的光源的光程长度增加。该光程长度改变进而使在该光传输 结构中传播的光的相位被改变。然后将通过该结构传播的光与在其他 处传播的光源进行组合。两个这种进行组合的光源之间的相长和相消 干涉可以用作光开/关或调光器开关,或输出波长的调谐器。例如,可 以基于这些原则形成马赫一泽德热光干涉仪装置。
不断需要新类型的热光型波导装置被设计用于利用这些热光原 则进行有效操作。
发明内容
在示例的实现方式中,提供了一种热光型波导装置,包括波导 段,具有包围沿着路径延伸的光传输芯的覆层;加热器,沿着至少一 部分路径与波导段热连通;导热基板;以及导热底座,与波导段和导 热基板固定对准。该导热底座在波导段上沿着所述路径不连续。装置 还包括肋,该肋与波导段和导热基板固定对准。肋在沿着路径的点处 沿着远离波导段的方向横向延伸。
在示例的另一实现方式中,提供了一种用于产生光相移的方法,包括提供一种装置。该装置包括第一波导段,具有包围沿着第一路 径延伸的光传输芯的覆层,加热器,沿着第一路径的至少一部分与第 一波导段热连通;第二波导段,具有包围沿着第二路径延伸的光传输
芯的覆层;输出波导,用于与第一波导段和第二波导段光连通;导热 基板;以及导热底座,与第一波导段和第二波导段以及导热基板固定 对准。导热底座沿着第一路径和第二路径中的每一个在波导段上不连 续。该装置还包括肋,与第一波导段和第二波导段以及导热基板固定 对准。肋在沿着第一路径的点处沿着远离第一波导段并且在沿着第二 路径的点处沿着远离第二波导段的方向横向延伸。该处理还包括通过 第一波导段和第二波导段来传递光,以及利用加热器来增加第一波导 段的至少一部分的温度;在输出波导处将来自第一波导段和第二波导 段的光进行组合;以及允许通过导热底座将热从第一波导段耗散至导 热基板中。
作为示例的另一实现方式,提供了一种用于产生光相移的方法, 包括提供一种装置。该装置包括第一波导段,具有包围沿着第一路 径延伸的光传输芯的覆层,加热器,沿着第一路径的至少一部分与第 一波导段热连通;第二波导段,具有包围沿着与第一路径间隔的第二 路径延伸的光传输芯的覆层;输出波导,用于与第一波导段和第二波 导段光连通;导热基板;以及导热底座,与第一波导段和第二波导段 以及导热基板固定对准。导热底座沿着第一路径和第二路径中的每一 个在波导段上不连续。该装置包括与第一波导段和导热基板固定对准 的第一肋。第一肋在沿着第一路径的点处沿着远离第一波导段的方向 横向延伸。该装置包括与第二波导段和导热基板固定对准的第二肋。 第二肋在沿着第二路径的点处沿着远离第二波导段的方向横向延伸。 该方法还包括通过第一波导段和第二波导段来传递光,以及利用加热 器来增加第一波导段的至少一部分的温度;在输出波导处将来自第一 波导段和第二波导段的光进行组合;以及允许通过导热底座将热从第 一波导段耗散至导热基板中。。
依据以下附图和详细描述的检验,本发明的其他系统、方法、特 征和优点将变得显而易见。预期所有这样的附加系统、方法、特征和优点将包括在本描述、本发明的范围内,并由所附权利要求保护。
参照以下附图能够更好地理解本发明。附图中的组件不需按比例 示出,而重点在于示出本发明的原理。此外,在附图中,贯穿不同的 图示,类似的附图标记表示相应的部分。
图l是示出了包括具有包围沿着路径延伸的光传输芯的覆层的波 导段在内的装置的实现方式示例的顶视图。
图2是沿着箭头A-A方向的图1中所示装置的侧截面图。 图3是沿着箭头B-B方向的图1中所示装置的侧截面图; 图4是沿着箭头C-C方向的图1中所示装置100的附加侧截面图。 图5是同样沿着箭头C-C方向的图1中所示装置100的修改示例的 侧截面图。
图6是沿着箭头C-C方向的图1中所示装置100的另一侧截面图。 图7是示出了装置的另一示例的顶视图。
图8是利用用于产生光相移的装置的处理实现方式的示例的流程图。
具体实施例方式
热光型波导装置的循环(如从开状态至关状态、然后回到开状态 的重复转换)需要热的重复施加和耗散。在需要高速操作的热光型波 导装置的最终用途应用中,短周期时间是有益的。例如,需要将用作 开/关开关的热光型波导装置的切换时间最小化。然而,如果选择短周 期时间,则需要热施加和热耗散处理的快速循环。通过减小要被加热 的材料体积来便于热光型波导装置的快速加热。通过在装置中提供有
效的路径以将热导离波导,来便于与热光型波导装置的快速热耗散。 作为另一示例,需要热光型波导装置阵列(如阵列波导光栅滤波器) 中的热施加和热耗散处理的快速循环。
提供了一种装置,该装置包括具有包围沿着路径延伸的光传输芯 的覆层的波导段,该装置还包括导热基板。加热器沿着路径的至少一部分与波导段热连通。该装置还包括与波导段和导热基板固定对准的 导热底座,该导热底座沿着路径在波导段上不连续。肋还与波导段和 导热基板固定对准。该肋在沿着路径的点处沿着远离波导段的方向横 向延伸。该装置例如可以包括沿着路径的不同部分分别与波导段热连 通的两个加热器。该加热器在沿着路径的位置处通过间隙而分离。作 为另一示例,该装置可以包括具有包围沿着不同于第一路径的第二路 径延伸的光传输芯的覆层的第二波导段,该肋在沿着第二路径的点处 与第二波导段固定对准并沿着远离第二波导段的方向横向延伸。
还提供了一种产生光的相移的处理。该处理包括提供如前段所述 包括第二波导段的装置。光通过第一波导段和第二波导段传播,并利 用加热器来增加第一波导段和第二波导段中的至少一个的至少一部分 的温度。在输出波导处将来自第一波导段和第二波导段的光组合在一 起。通过导热底座将热从第一波导段和第二波导段中的至少一个耗散 到导热基板中。该处理例如可以包括提供一种装置,在该装置中, 在肋沿着路径远离第一波导段或第二波导段横向延伸的点处,导热底 座的一部分位于第一波导段或第二波导段上;并允许通过肋将热耗散 到导热基板中。作为另一示例,该处理可以包括提供一种具有两个 加热器的装置,两个加热器分别沿着第一路径或第二路径与在第一波 导段或第二波导段的位置处通过间隙而分离的第一波导段或第二波导 段的第一部分和第二部分热连通;以及对第一波导段或第二波导段的 第一部分和第二部分进行加热以提供比该位置处的第一波导段或第二 波导段的温度高的温度。
图1是示出了装置100的实现方式的示例的顶视图,装置100包括
具有包围沿着由箭头108所表示的路径延伸的光传输芯106的覆层104 的波导段102。加热器110与波导段102热连通。作为示例,加热器110 可以包括沿着由箭头108所表示的路径由被插入的间隙114分隔开的多 个部分加热器112。可以确定部分加热器112中的每一个的位置,以沿 着由箭头108表示的路径向波导段102的一部分施加热。作为示例,可 以由通过多个部分加热器112并桥接间隙114的导体(未示出)来将多 个部分加热器112电连接在一起,部分加热器112还形成用于向部分加热器112供电的电路(未示出)的一部分。
图2是沿着箭头A-A方向的图1中所示装置100的侧截面图。波导段 102可以包括例如包围光传输芯106的上覆层116和下覆层118。作为示 例,上覆层116和下覆层118可以是统一的整体。装置100包括导热基板 120。使得空间124直达导热基板120的挖切部分122可以沿着箭头108 表示的路径横向分离波导段102的各部分。装置100还包括与波导段102 和导热基板120固定对准的导热底座126,该导热底座126在沿着由箭头 108表示的路径的波导段102上是不连续的。作为示例,导热基板120 和导热底座126可以是统一的整体,并可以省略由虚线127所示的它们 之间边界。作为另一示例,导热底座126可以支持的波导段102的重量, 并在结构上将波导段102固定在导热基板120上。
图3是图1中所示装置100沿着箭头B-B的方向的侧截面图。装置 100包括与波导段102和导热基板120固定对准的肋128。作为示例,肋 128与下覆层118可以是统一的整体。在另一示例中,肋128与上覆层116 或与覆层104可以是统一的整体。肋128例如可以在沿着箭头108表示的 路径的点132处远离波导段102,沿着箭头130的方向横向延伸。作为示 例,肋128可以沿着在导热基板120和下覆层118上的、由箭头108表示 路径与导热底座126的一部分对准,从而导热底座126和肋128可以是统 一的整体并支持波导段102的重量。在另一示例中,肋128可以远离波 导段102横向延伸由箭头130的端点表示的距离,并且在肋128和导热基 板120之间插入的导热底座的一部分在由箭头130的端点表示的远离波 导段102的距离上,在波导段102上是不连续的。例如,图3示出了,可 以在通过由箭头130的端点表示的距离在波导段102上不连续的导热底 座126的部分之间插入空间124。此外,装置100可以包括在间隙114之 间插入的多个部分加热器112。此外,导热底座134的一部分可以在导 热底座120上,并在沿着箭头108表示的路径、在间隙114的位置134处 的波导段上。由于将热通过肋128和导热底座126的一部分从波导段耗 散到导热基板120中的路径可以相对长,因此可以选择在位置34处包括 在装置100中的肋128和位于导热基板120和波导段102上的导热底座 126的一部分。在那样的情况下,在装置100的操作中,可以相对降低对波导段102加热所需的功率。作为另一示例,以如关于位置134处的 肋128所述的相同方式,肋128可以在间隙114的位置136处与波导段102 和导热基板120固定对准。
图4是沿着箭头C-C方向的图1中所示装置100的附加侧截面图。作 为示例,挖切122可以使空间124在导热基板120、上覆层116和下覆层 118之间插入。图1示出了,在由箭头108表示的路径方向上,线C-C沿 着挖切部分122中部。作为示例,导热基板可以不在挖切部分122中部 的波导段102上。此外,例如,在箭头108的方向上,挖切部分122的中 部可以不具有肋128。此外,例如,图1中所示线C-C处的空间124可以 包围波导段102。
图5是同样沿着箭头C-C方向的图1中所示装置100的修改示例的 侧截面图。导热底座126的一部分例如可以在导热基板120和挖切部分 122中部的波导段102上。
图6是沿着箭头D-D的方向的图1中所示的装置的另一侧截面图。 图6示出了包括上覆层116、下覆层118、光传输芯106和导热基板120 在内的波导段的上述示例。
再次参照图l,作为示例,装置100可以包括第二波导段138。在 该示例中,波导段102可以被称作第一波导段102,并且如箭头108表示 的第一波导段102的光传输芯106所延伸的路径可以被称作第一路径。 在该示例中,装置100因此还可以包括具有包围沿着不同于第一路径的 第二路径(由箭头140表示)延伸的光传输芯106的覆层104的第二波导 段138。作为示例,分别由箭头108、 140表示的第一和第二路径可以是 平行的。在另一示例中,本领域技术人员应理解,由箭头108、 140表 示的第一路径和第二路径可以不是平行的。在该示例中,装置100还可 以包括与第二波导段138和导热基板120固定对准的导热底座126,导热 底座126在沿着由箭头140表示的第二路径的第二波导段138上是不连 续的。根据该示例,肋128可以与第二波导段138和导热基板120固定对 准,肋128在点142处远离沿着由箭头140表示的第二路径的第二波导段 138,在箭头130的方向上横向延伸。在该示例中,加热器110沿着由箭 头40表示的第二路径的至少一部分与第二波导段热连通。例如,与第
10二波导段138热连通的加热器可以沿着由箭头140表示的全部或实质上
全部的第二路径延伸。作为另一示例(未示出),加热器no可以包括
被插入的间隙114沿着由箭头140表示的路径分隔开的多个部分加热器 112。在那样的情况下,可以确定部分加热器112中的每一个的位置以 沿着由箭头140表示的路径向波导段138的一部分施加热。
作为另一示例,装置100可以包括输出波导114,与第一波导段102 的末端146光连通,并与第二波导段138的末端148光连通。例如,输出 波导144可以是2X1光耦合器。在另一示例中,装置100可以包括另一2 Xl光耦合器(未示出),与第一波导段102的末端150并以及第二波导 段138的末端152光连通。
第一波导段102或第二波导段138上的导热底座126的一部分可以 采用各种形状。例如,可以将导热底座126的这样一部分形成为跨过如 图2所示的导热基板120和第一波导段102或第二波导段138之间的箭头 154所表示的距离的柱。作为示例,这样的柱可以具有由箭头154表示 的距离所横向定义的规则或不规则的截面形状,这样的形状可以是正 方形或圆形(作为示例),并沿着由箭头154表示的距离是一致的或可 变的。在一个示例中,可以选择的这种截面正方形可以在大约两(2) 平方微米和五十(50)平方微米之间的范围内具有截面区。作为另一 示例(未示出),可以将跨过导热基板120和第一波导段102或第二波导 段38之间由箭头154表示的距离的导热底座126的一部分形成为沿着箭 头130、箭头108或箭头140方向延长的肋。
使装置中具有空间124的挖切部分122在第一波导段102、第二波 导段138与上覆层116和下覆层118的其他部分之间形成交叉部分156。 在一个示例中,交叉部分156可以包括在上覆层116和下覆层118中形成 的圆角158。该圆角158可以在第一波导段102和第二波导段138与上覆 层116和下覆层118之间进行缓慢的径向过渡。这样的圆角例如可以加 强交叉部分156,以对抗由于内部应力引起的装置100破裂或破损。
根据具体的最终用途应用,可以考虑例如对装置100的功耗与热 施加/允许热从波导段102、 138耗散的周期时间进行平衡,来选择上述 装置100的元件102-158的尺寸。装置100的功耗取决于例如热属性和需要被加热以在通过波导段102、 138传播的光中产生兀的相位改变的材 料的体积。当经过这种兀相位改变的光的第一光源与第二光源组合时, 组合的光输出可以从最大光传输减少为没有光传输。可以对需要被加 热以产生光的7l相位改变的材料的体积进行减小的装置100的特征包
括在波导段102、 138上不连续的导热底座126的一部分、在间隙114 处导热底座126此部分的位置、在间隙114处肋128的位置、以及包括挖 切部分122。用于热施加/允许热从波导段102、 138耗散的周期时间取 决于例如可用于引导热远离装置100的路径的效率。作为示例,将通过 导热底座126和导热基板120传播、沿着波导段102、 138的不连续路径 包括在内可以提供引起相对快的周期时间的、从波导段102、 138的热 耗散。装置100的结构整体性是附加考虑。例如,包括在装置100中的 分别与波导段102、 138以及与导热基板120固定对准的导热底座126和 肋128可以减小装置100的结构故障发生频率。作为另一考虑,可以选 择足以将光限制于光传输芯106中的上覆层116和下覆层118的厚度,以 便于光通过装置100传输。
导热基板120例如可以具有足以向装置100提供结构强度的厚度, 并可以将被添加至装置100的实体积而没有显著的性能利益的任何额 外材料最小化。作为示例,导热基板120的厚度可以在大约100微米和 大约1毫米之间的范围内。上覆层116和下覆层118例如可以具有沿着由 箭头108表示的路径的横向方向定义的高度和宽度,从而足以限制光在 光传输芯106中传播。作为示例,上覆层和下覆层116、 118中的每一可 以具有如分别在大于1微米和大约40微米之间或大约10微米和大约15 微米之间范围内的高度和厚度。作为示例,导热基板120可以具有比形 成下覆层118的材料的折射率高的折射率。在该示例中,下覆层118可 以具有比上覆层116略微大的尺寸,以减少光从下覆层118泄漏到导热 基板120中。光传输芯106可以具有足够光传播的、沿着由箭头108表示
的路径的横向方向定义的高度和宽度尺寸,这样的尺寸分别在例如大 约一 (1)微米和大约十(10)微米之间的范围内。可以选择由箭头108 的端点表示的加热器110的长度,以足以产生在波导段102、 138中传播 的光的相位改变,例如在大约1毫米和大约5毫米之间的范围内的长度。例如可以利用大约2840毫米的加热器110长度。加热器110的长度或多 个部分加热器112的组合长度还可以考虑在波导段102、138中引入的产 生的温度增加,以及加热器IIO、 112的电阻对用于向加热器110、 112 供电的外部电路(未示出)的操作的影响。可以选择与箭头108所表示 的路径横向的加热器IIO、 112的宽度,例如在大约5微米和大约50微米 之间范围内。波导段102、 138上的加热器110、 112的厚度可以是传导 功率所需的最小厚度,例如大约2000埃。
可以对箭头108的方向上的挖切部分122的长度进行选择,以沿着 相同方向将装置100的长度划分为通过横向区域160所插入的挖切部分 112进行定义的部分。作为示例,肋128可以位于横向区域160处。例如, 可以均匀的或非均匀的挖切部分122的长度可以在大约200微米和大于 l毫米之间的范围内,例如208微米、406微米或645微米。可以利用公 式rL-NLE/LS来作为具有N个部分、挖切部分长度为LE、波导段102、 138的总长度为LS的装置100的有效部分隔开离长度(effective fractional isolation length) rL的表达式。操作装置100以将兀相位改变
引入光中所需的功率可以随着有效部分隔开离长度rL减小而以指数 方式降低。作为示例,由铬/二氧化硅/硅材料形成的装置ioo可以选择
结构,以使rL在大约0.74和大约0.91之间的范围内。针对具有rL-0.91 的装置IOO,消偏开关功率(depolarized switching power)大约为20毫 瓦。表示为90%-10%下降时间的这种装置的响应时间可以大约为20毫 秒。针对具有rL-0.74或0.85的装置100,相应的消偏开关功率/响应时 间分别为65毫瓦/7毫秒和35毫瓦/13毫秒。这种装置100中的动态双折 射大约仅为4%,这是由于二氧化硅玻璃可以沿着箭头130的方向在挖 切部分122中自由地横向扩展。因此,可以相应地推断出偏振相关损耗。 例如,装置100可以被设计为具有非零静态相位误差,以便于仅利用包 括加热器110在内的单个波导段102、 138将装置100驱动至最佳开/关 点。作为示例,可以利用大约为20。的静态相位误差的设计值。
沿着箭头130方向的挖切部分122的宽度可以尽可能大地横向邻 近于波导段102、 138,以使得针对通过上覆层和下覆层116、 118耗散 的热,将沿着箭头130方向的横向路径最小化,例如在大约50微米和大约150微米之间的范围内。例如,沿着箭头154方向的挖切部分122的深 度足以穿透上覆层和下覆层116、 118并部分地进入导热基板120中。例 如,挖切部分122的深度可以穿进导热基板120中达大约35微米。在箭 头108所表示的方向上的肋128的厚度足以使肋128向装置100提供足够 的结构强度。例如,肋128的厚度分别独立地在大约50微米和大约100 微米之间的范围内,或在大约80微米和大约100微米之间的范围内。在 箭头130的方向上的波导段102、138之间的最小距离足以使得其之间热 和光串扰在可容忍的低水平,例如,大约50微米和大约150微米之间范 围内的距离。
应理解,可以根据掺杂和不掺杂二氧化硅或本领域技术人员已知 的其他传统材料来制造装置IOO。作为示例,在使用二氧化硅和硅材料 的地方,硅材料的导热性实质上高于二氧化硅材料的导热性。如图2 所示在箭头108的方向上,对不连续位置(其中,导热底座在波导段102、 138上)的选择可以考虑这样的导热性。
装置100的制造过程可以利用本领域技术人员已知的对所选材料 进行沉积和刻蚀的技术。例如,可以通过火焰水解或化学气体相沉积 来对二氧化硅和硅材料层进行沉积,并且可以通过电子束蒸发来对铬 加热器IIO、 112进行沉积。可以通过各向同性刻蚀后的各向异性刻蚀 来形成挖切部分122。例如,诸如感应耦合等离子体刻蚀等二氧化硅材 料的电抗铁刻蚀可以在挖切部分122的位置处对二氧化硅材料进行各 向异性刻蚀,并在由硅材料形成的导热基板120处停止。然后,干法刻 蚀工艺可以横向或部分地向下对导热基板120进行各项同性刻蚀。例 如,允许横向干法刻蚀沿着各个方向延伸大约40微米距离。
在图1-6中所示的装置100的操作示例中,可以通过包括电源和控 制器(未示出)在内的外部电路来激活与波导段102传输热并被所插入 的间隙114分隔开的部分加热器112,以增加光传输芯106的温度。传递 进并通过箭头118所表示的波导段102的光的光程长度随着光传输芯 106的温度增加而增加。可以通过增加的温度,可产生穿过波导段102
的光中的7I相位改变。将经过这样的7T相位改变的第一光源与输出波导
144中的第二光源进行组合,例如,组合的光输出可以从最大光传输减
14小至无光传输。同时,可部分通过导热底座126将由部分加热器112引 入波导段102中热从装置100耗散进导热基板中120中。例如,波导段102 上的导热底座126不连续部分可以提供足够的路径用于通过导热基板 120消除热,同时减少被加热以改变光传输芯106的折射率的波导段102 的有效体积。例如,在将肋128置于沿着箭头108所表示的路径与间隙 114对准的位置134的情况下,热从部分加热器112进入肋的路径长度可 以长于可选择(未示出)部分加热器112通过波导段102与间隙114对准 的情况。针对热的该相对较长路径长度可以减少从部分加热器112到肋 128中的热传导。从部分加热器112到肋128中热传导的减少可以降低操 作装置所需的功率,并可以縮短包括波导段102的加热和制冷在内的装 置100的周期时间。作为另一示例,第二装置可以沿着箭头30的方向在 侧面与图1中所示的装置100集成。在那种情况下,装置100中从部分加 热器112到肋128中热传导的减少可以降低第二装置100(未示出)中由 通过肋128传导热而引起串扰千扰的潜在可能。
图7是示出了装置700的另一示例的顶视图。本领域技术人员将理 解,装置700仅是装置100的示例。本申请中关于装置100的所有讨论均 适用于并视作可合并至装置700的示例讨论中。同样,在本申请中关于 装置700的所有讨论也适用于并视作可合并到装置100的示例的讨论 中。装置700包括具有包围沿着由箭头708表示的第一路径延伸的光传 输芯706的覆层704的第一波导段702。装置700还包括具有包围沿着由 箭头712表示的第二路径延伸的光传输芯706的覆层704的第二波导段 710。装置700例如还可以包括都具有包围光传输芯706的覆层704并分 别沿着由箭头718、 720表示的第三路径和第四路径延伸的第三波导段 714和第四波导段716。加热器722可以与第一至第四波导段702、 710、 714、 716中的一些或每一个热连通。作为示例,加热器722可以包括沿 着由箭头708、 712、 718、 720表示的第一至第四路径之一、由被插入 的间隙726分隔开的多个部分加热器724。可以确定部分加热器724中的 每一个的位置来沿着由箭头708、 712、 718、 720表示的第一至第四路 径向波导段702、 710、 714、 716的一部分施加热。
装置700包括导热基板728。使空间732直达导热基板 的挖切部分730可以沿着由箭头708、 712、 718、 720表示的第一至第四路径横向 分离波导段702、 710、 714、 716。装置700还包括与第一至第四波导段 702、 710、 714、 716和导热基板728固定对准的导热底座(未示出)。 以结合装置100所述并由图l-6所示的相同方式,导热底座沿着由箭头 708、 712、 718、 720表示的第一至第四路径在第一至第四波导段702、 710、 714、 716上不连续。热传导底座可以支持导热基板728上第一至 第四波导段702、 710、 714、 716的重量并在结构上对其进行固定。
装置700包括与第一波导段702和导热基板728固定对准的第一肋 736。装置700还包括与第二波导段710和导热基板728固定对准的第二 肋738。装置700例如可以包括分别与第三波导段714和第四波导段716 和导热基板728固定对准的第三肋740和第四肋742。第一肋736例如可 以在沿着由箭头708表示的第一路径的点746处,沿着箭头744的方向远 离第一波导段702横向延伸。第二肋738例如可以在沿着由箭头712表示 的第二路径的点750处,沿着箭头748的方向远离第二波导段710横向延 伸。第三肋740例如可以在沿着由箭头718表示的第三路径的点754处, 沿着箭头752的方向远离第三波导段714横向延伸。第四肋742例如可以 在沿着由箭头720表示的第四路径的点758处,沿着箭头756的方向远离 第四波导段716横向延伸。
作为示例,第一至第四肋736、 738、 740、 742可以分别沿着由箭 头708、 712、 718、 720表示的第一至第四路径与在导热基板728和波导 段702、 710、 714、 716上的导热底座(未示出)的一部分固定对准, 从而导热底座和第一至第四肋736-742可以一起固定并支撑第一至第 四波导段702、 710、 714、 716的重量。第一至第四肋736、 738、 740、 742例如可以分别与间隙726对准。此外,装置700可以包括被插入在间 隙726之间的多个部分加热器724。可以以关于装置100的上述相同方式 对导热基板728、导热底座(未示出)、第一至第四波导段702、 710、 714、 716和第一至第四肋736、 738、 740、 742之间的结构关系的其他 方面进行选择。
装置700例如可以包括与第一波导段702的末端726和第三波导段 714的末端764光连通的输出波导760。装置700例如还可以包括与第二波导段710的末端768和第四波导段716的末端770光连通的输出波导 766。例如,输出波导760、 766可以包括2X1光耦合器。
在操作示例中,可以选择包括第一至第四波导段702、 710、 714、 716和第一至第四肋736、 738、 740、 742在内的图7所示的装置700。然 后可以通过外部电路来激活与波导段702、 710、 714、 716热连通并由 被插入的间隙726分隔开的部分加热器724,以增加光传输芯706的温 度。图7示出了,第一至第四肋736、 738、 740、 742例如可以相互平行 并沿着箭头744、 748、 752、 756方向彼此分离。针对从与波导段702、 710、 714、 716中之一热连通的部分加热器724至波导段702、 710、 714、 716中另一个的热,第一至第四肋736、 738、 740、 742的该分隔布置可 以增加热的路径长度。在穿过第一和第三波导段702、 714的光与输出 波导760进行组合并且穿过第二和第四波导段710、716的光与输出波导 766进行组合的情况下,装置700因此可以包括两个分离的装置722、 774,以产生光的相位改变。在那种情况下,减小从部分加热器724到 装置722的肋736、 740中热的传导可以减小装置744的波导段710、 716 中引起串扰干扰的潜在可能。同样,减小从部分加热器724到装置774 的肋738、 742中热的传导可以减小装置772的波导段702、 714中引起串 扰干扰的潜在可能。作为另一示例,除了装置772、 774,装置700还包 括其他装置IOO、 700 (未示出)。作为示例,被集成到该装置中的多个 装置IOO、 700 (未示出)所包括的装置IOO、 700的数量在1和大约100 或大约1000或更多之间范围内。在这些示例中,减小从部分加热器724 到肋736、 738、 740、 742中热的传导可以降低操作装置所需的功率, 并且可以缩短包括波导段702、 710、 714、 716的加热和制冷在内的装 置的周期时间。本领域技术人员将理解,肋737-742不需要相互平行, 可以设想两个或多个肋737-742的其它相对彼此的方位。
图8是利用装置100、 700产生光相移的处理800的实现方式示例的 流程图。该处理在步骤805处开始,并然后在步骤810处,提供包括第 一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710在内的装置100、 700,第 一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710分别具有包围沿着有箭头 708、 712、 718、 720表示的路径延伸的光传输芯706的覆层704,装置100、 700还包括导热基板120、 728。加热器IIO、 722沿着由箭头108、 128、 708、 712表示的路径之一的至少一部分与第一波导段和第二波导 段102、 138、 702、 710中的至少一个热连通。装置IOO、 700还包括与 波导段102、 138、 702、 710和导热基板120、 728固定对准的导热底座 126,导热底座126沿着由箭头108、 128、 708、 712表示的路径在波导 段102、 138、 702、 710上是不连续的。肋128、 736、 738、 740、 742 与波导段102、 138、 702、 710和导热基板120、 728固定对准。肋128、 736、 738、 740、 742在沿着由箭头108、 128、 708、 712表示的路径的 点134、 136、 746、 750、 754、 758处沿着远离波导段102、 138、 702、 710的方向延伸。本领域技术人员将理解,步骤810可以包括提供在该 申请中讨论的任何装置IOO、 700。
在步骤815,光穿过第一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710, 并且利用加热器IIO、 722来增加第一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710中的至少一个的至少一部分的温度。然后在步骤820处,将来 自第一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710的光进行组合,在输 出波导144、 760、 766处引起穿过第一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710的光的相位改变。在步骤825处,允许通过导热底座126将热 从第一波导段和第二波导段102、 138、 702、 710中的至少一个耗散至 导热基板120、 728中。然后在步骤830结束处理800。
尽管在一些情况下上述描述是指图l-7所示的装置100、 700,但将 理解的是,主题不限于这些结构,也不限于说明书中讨论的结构。可 以制造其他形状和配置的装置,包括沿着波导段的光传输芯的路径 的至少一部分与波导段传输热的加热器、沿着路径在波导段上不连续 的导热底座、以及在沿着路径的点处沿着远离波导段的方向横向延伸 的肋,导热底座和肋分别与波导段和导热基板固定对准。同样,可以 利用任何这样的装置来执行所公开的处理800。此外,本领域技术人员 应理解,处理800可以包括附加步骤以及所示部分的修改。在热光型相 移器的最终用途应用中可以广泛利用装置IOO、 700。作为示例,可以 在光开关、调光和光调谐的最终用途应用中利用装置IOO、 700。例如, 可以利用装置IOO、 700作为相移干涉仪,如马赫一泽德干涉仪。在附加示例中,可以利用装置100、 700作为可调光衰减复用器("VMUX")、 可重构光分插复用器("ROADM")、光交叉连接("OXC")、和阵列 波导光栅滤波器("AWG")、光复用器/解复用器、或环形谐振器。例 如在平面光波导电路("PLC")中利用装置IOO、 700。
此外将理解的是,已出于示意和描述的目的提出了大量示例的上 述描述。该描述并非详尽,并非将所要求的本发明限于所公开的精确 形式中。根据上述描述,修改和改变是可能的并可以根据对本发明的 实践而获取。权利要求及其等同物限定了本发明的范围。
权利要求
1、一种装置,包括波导段,具有包围沿着路径延伸的光传输芯的覆层;加热器,沿着至少一部分所述路径与所述波导段热连通;导热基板;导热底座,与所述波导段和所述导热基板固定对准,所述导热底座在所述波导段上沿着所述路径不连续;以及肋,与所述波导段和所述导热基板固定对准,所述肋在沿着所述路径的点处沿着远离所述波导段的方向横向延伸。
2、 根据权利要求l所述的装置,其中,所述波导段是第一波导段, 并且所述第一波导段的光传输芯所沿的路径是第一路径,所述装置包 括第二波导段,具有包围沿着与所述第一路径不同的所述第二路径 延伸的光传输芯的覆层;导热底座,与所述第二波导段和所述导热基板固定对准,所述导 热底座沿着所述第二路径在所述第二波导段上是不连续的;以及肋,与所述第二波导段和所述导热基板固定对准,所述肋在沿着 所述第二路径的点处沿着远离所述第二波导段的方向横向延伸。
3、 根据权利要求l所述的装置,其中,所述导热底座的一部分在 所述导热基板上,并在所述波导段上沿着所述路径的所述肋远离波导 段延伸的所述点处。
4、 根据权利要求3所述的装置,其中,所述肋远离所述波导段横 向延伸一段距离,并且其中,所述导热底座的一部分插入在所述肋和 所述导热基板之间,并在所述距离内在所述波导段上不连续。
5、 根据权利要求l所述的装置,包括两个加热器,分别沿着所 述路径的不同部分与所述波导段热连通,所述加热器在沿着所述路径 的位置处通过间隙而分开。
6、 根据权利要求5所述的装置,其中,所述肋的一部分插入所述 间隙和所述导热基板之间。
7、 根据权利要求5所述的装置,其中,在沿着所述路径的所述间 隙位置处,所述导热底座的一部分在所述波导段上。
8、 根据权利要求l所述的装置,其中,所述波导段是第一波导段, 所述第一波导段的光传输芯所沿的路径是第一路径,并且沿着远离所 述第一波导段的方向横向延伸的肋是第一肋,所述装置包括第二波导段,具有包围沿着与所述第一路径间隔的第二路径延伸 的光传输芯的覆层;导热底座,与所述第二波导段和所述导热基板固定对准,所述导热底座沿着所述第二路径在所述第二波导段上是不连续的;以及第二肋,与所述第二波导段和所述导热基板固定对准,所述第二 肋在沿着所述第二路径的点处沿着远离第二波导段的方向横向延伸。
9、 一种用于产生光的相移的处理,包括 提供一种装置,所述装置包括第一波导段,具有包围沿着第一路径延伸的光传输芯的覆 层,加热器,沿着所述第一路径的至少一部分与所述第一波导段 热连通;第二波导段,具有包围沿着第二路径延伸的光传输芯的覆层;输出波导,用于与所述第一波导段和所述第二波导段光连通;导热基板;导热底座,与所述第一波导段和所述第二波导段以及所述导热基板固定对准,所述导热底座沿着所述第一路径和所述第二路 径中的每一个在波导段上不连续;以及肋,与所述第一波导段和所述第二波导段以及所述导热基板 固定对准,所述肋在沿着所述第一路径的点处沿着远离所述第一 波导段并且在沿着所述第二路径的点处沿着远离所述第二波导段的方向横向延伸;通过所述第一波导段和所述第二波导段来传递光,以及利用所述加热器来增加所述第一波导段的至少一部分的温度;3在所述输出波导处将来自所述第一波导段和所述第二波导段的 光进行组合;以及允许通过所述导热底座将热从所述第一波导段耗散至所述导热 基板中。
10、 一种用于产生光的相移的处理,包括 提供一种装置,所述装置包括第一波导段,具有包围沿着第一路径延伸的光传输芯的覆 层,加热器,沿着所述第一路径的至少一部分与所述第一波导段 热连通;第二波导段,具有包围沿着与所述第一路径间隔的第二路径 延伸的光传输芯的覆层;输出波导,用于与所述第一波导段和所述第二波导段光连通;导热基板;导热底座,与所述第一波导段和所述第二波导段以及所述导 热基板固定对准;所述导热底座沿着所述第一路径和所述第二路 径中的每一个在波导段上不连续;以及第一肋,与所述第一波导段和所述导热基板固定对准,所述 第一肋在沿着所述第一路径的点处沿着远离所述第一波导段的方 向横向延伸;第二肋,与所述第二波导段和所述导热基板固定对准,所述 第二肋在沿着所述第二路径的点处沿着远离所述第二波导段的方 向横向延伸;通过所述第一波导段和所述第二波导段来传递光,以及利用所述 加热器来增加所述第一波导段的至少一部分的温度;在所述输出波导处将来自所述第一波导段和所述第二波导段的 光进行组合;以及允许通过所述导热底座将热从所述第一波导段耗散至所述导热 基板中。
全文摘要
本发明提供了一种装置,包括波导段,具有包围沿着路径延伸的光传输芯的覆层;加热器,沿着路径与至少一部分波导段热连通;导热基板;导热底座,与波导段和导热基板固定对准,导热底座沿着路径在波导段上不连续;以及肋,与波导段和导热基板固定对准,所述肋在沿着路径的点处沿着远离波导段的方向横向延伸。本发明还提供了一种利用用于产生光的相移的装置的处理。
文档编号G02F1/225GK101600983SQ200880003564
公开日2009年12月9日 申请日期2008年1月29日 优先权日2007年1月31日
发明者马克·皮特·厄恩肖 申请人:朗讯科技公司