專利名稱：選擇波長(zhǎng)的濾光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種選擇波長(zhǎng)的濾光器，更具體地說，涉及但不專指一種可操作以便形成可控衰減度的選擇波長(zhǎng)的濾光器。
在一種當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)中，采用波分多路復(fù)用(WDM)技術(shù)。這種技術(shù)能夠使負(fù)擔(dān)通信量的很多通道多路復(fù)用到沿一例如為光纖的導(dǎo)引光通路傳播的輻射。每個(gè)通道具有與其相關(guān)聯(lián)的用于傳輸與通道相關(guān)聯(lián)的通信量的波長(zhǎng)分配范圍。因此，為了滿足對(duì)提高在通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)速率的未來要求，WDM技術(shù)要能不斷拓寬光纖帶寬。
在當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)中采用WDM己提出一種對(duì)于器件的需要，這些器件可以連接到傳輸WDM通信量的光通路，這些器件是可操作的以便提取與特定通道對(duì)應(yīng)的通信量，而不影響在其它通道中的通信量；與這些其它通道對(duì)應(yīng)的輻射基本上不變地通過這些器件傳輸。這些器件通常稱為引入-引出式(add-drop)濾光器。
在采用WDM技術(shù)和包含引入-引出式濾光器的當(dāng)代光學(xué)系統(tǒng)中，還提出需要需重組的濾光器，即需要可重新調(diào)諧以選擇不同通道的濾光器。此外，在傳輸通信量操作的同時(shí)還要求重組通信系統(tǒng)。因此，每一引入-引出式濾光器需要從第一選擇的通道可重新調(diào)諧到第二選擇的通道，而不通過第一通道和第二通道之間的中間通道調(diào)諧，以及不使在這些中間通道傳輸?shù)耐ㄐ帕恐袛嗷蛟谥匦抡{(diào)諧的過程中受到干擾影響。
在該文獻(xiàn)中已報(bào)道并有銷售的一些常規(guī)的引入-引出式濾光器，它們能從一個(gè)通道調(diào)諧到另一個(gè)通道。這樣一些引入-引出式濾光器包含連續(xù)調(diào)諧的濾光器；因此，當(dāng)重組時(shí)它們可能影響在中間通道上的通信量。按很多方式提供這些濾光器，例如按照級(jí)聯(lián)的制成硅平面波導(dǎo)的Mach-Zehnder濾光器以及以機(jī)械方式可微調(diào)諧的Fabry-Perot濾光器。5739945號(hào)美國(guó)專利介紹了一種包含以靜電方式驅(qū)動(dòng)的反射鏡的單腔連續(xù)可調(diào)諧的濾光器。
在現(xiàn)有技術(shù)中公知一些可調(diào)諧的濾光器。
例如4240696號(hào)美國(guó)專利介紹了一種包含多對(duì)相鄰層的濾光器，每對(duì)相鄰層具有入射和出射表面。每對(duì)相鄰層還包含第一介電層、第二介電層、和配置在其間并與這兩層相接觸的控制電極。該濾光器還包含配置在成對(duì)各層上與每個(gè)入射和出射表面電接觸的接地電極、一電壓源以及一用于連接控制電極和接地電極之間電源的開關(guān)。在該濾光器中，在閉合該開關(guān)時(shí)由濾光器反射輻射并以此將電壓沿相反的方向施加在第一介電層和第二介電層上。因此將成對(duì)各層的電極并聯(lián)，使得各對(duì)相互之間不能獨(dú)立地調(diào)諧。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)使各對(duì)能獨(dú)立地調(diào)諧是有利的。
此外，在另一個(gè)實(shí)例中，5170290號(hào)美國(guó)專利介紹了高的總透射可調(diào)諧梳狀濾光器結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包含一些適中厚度的光學(xué)材料層，這些光學(xué)材料層具有周期性的折射系數(shù)調(diào)制特性，包含多個(gè)相干耦合的弱諧振的光諧振腔。這些結(jié)構(gòu)的特征在于相對(duì)于基礎(chǔ)的最低級(jí)的諧振腔諧振而言，光譜至少有5級(jí)，由在一個(gè)或多個(gè)光譜區(qū)出現(xiàn)的狹窄的中到高密度的一些反射光譜線組成，每一個(gè)光譜區(qū)特征在于如果忽略光的色散，各譜線均勻地按波數(shù)隔開。利用這種結(jié)構(gòu)形成的濾光器可以進(jìn)行光電方式或機(jī)械方式調(diào)諧，在所關(guān)注的譜帶內(nèi)的峰值移動(dòng)一個(gè)諧波次序(order)以反射或透射在頻帶內(nèi)的任何特定波長(zhǎng)的光輻射。在該專利中所介紹的實(shí)施例中各諧振腔不能相互獨(dú)立地調(diào)諧。況且，在該發(fā)明的文本中根本沒有便于各腔獨(dú)立調(diào)諧的基礎(chǔ)。
在現(xiàn)代系統(tǒng)中提供一些不連續(xù)調(diào)諧的引入-引出式濾光器的第一方案涉及多路分解和再分多路復(fù)用技術(shù)。利用這些技術(shù)能夠?qū)⒏饕?引出式濾光器隔離，同時(shí)當(dāng)系統(tǒng)重組時(shí)將它們從一個(gè)通道重調(diào)到另一個(gè)通道。這些技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致與包含在系統(tǒng)中的引入-引出式濾光器相關(guān)聯(lián)的插入損耗的增加，當(dāng)傳輸通信量的通道數(shù)量增加時(shí)，插入損耗增加。
在現(xiàn)代系統(tǒng)中采用的包含引入-引出式濾光器的第二方案是關(guān)于引入-引出式濾光器的，包含一些可調(diào)諧的光柵，這些光柵可從兩個(gè)相鄰?fù)ǖ乐g的一個(gè)適中的波長(zhǎng)調(diào)諧到一指定的通道。這種方案形成這樣一種特性，即在達(dá)到它們的選擇的通道之前，在系統(tǒng)中的各濾光器不通過一些通道調(diào)諧。然而，該方案需要為在系統(tǒng)中使用的每個(gè)通道提供光柵，因此出現(xiàn)的一個(gè)問題是，當(dāng)通道的數(shù)量增加時(shí)與系統(tǒng)中的引入-引出式濾光器相關(guān)聯(lián)的插入損耗增加。
還存在的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)采用第一方案和第二方案時(shí)，引入-引出式濾光器的設(shè)計(jì)要適應(yīng)特定最大數(shù)量的通道；這一最大數(shù)量是指如果系統(tǒng)中使用的通道的數(shù)量增加使系統(tǒng)升級(jí)超過該最大數(shù)量，則必須更換這些引入-引出式濾光器。
本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，需要能夠包含在通信系統(tǒng)的引入-引出式濾光器中的選擇波長(zhǎng)的濾光器，它可以不通過在第一通道和第二通道之間的中間通道調(diào)諧，而是直接從第一通道調(diào)諧到第二通道。此外，本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，濾光器應(yīng)當(dāng)可在相當(dāng)大數(shù)量的通道內(nèi)調(diào)諧，從而當(dāng)實(shí)施系統(tǒng)升級(jí)時(shí)無需替換濾光器。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種選擇波長(zhǎng)的濾光器，用于接收輸入輻射并輸出經(jīng)濾波的相應(yīng)輻射，其特征在于，該濾光器包含多個(gè)可相互獨(dú)立調(diào)諧的光諧振器，用于對(duì)輸入輻射進(jìn)行濾波以產(chǎn)生輸出輻射，各光諧振器至少部分地相互耦合，并且各光諧振器具有與其相關(guān)聯(lián)的至少部分地相互重疊的調(diào)諧范圍。
該濾光器具有的優(yōu)點(diǎn)是，能夠從一個(gè)波長(zhǎng)調(diào)諧到另一波長(zhǎng)，而不經(jīng)過其間的中間波長(zhǎng)調(diào)諧。
本發(fā)明的濾光器與包含微調(diào)諧的諧振器的現(xiàn)有技術(shù)的濾光器的區(qū)別在于，該濾光器包含相互耦合的腔。這種相互耦合比現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)的只是級(jí)聯(lián)的濾光器有更大選擇性的響應(yīng)。
簡(jiǎn)便地說，在使用中的濾光器(a)當(dāng)光諧振器相互調(diào)諧到一相似的波長(zhǎng)時(shí)，輸入輻射至少部分地透射以產(chǎn)生輸出輻射；以及(b)當(dāng)光諧振器相互解調(diào)時(shí)，輸入輻射基本上不透射。
這樣一種濾光器提供所需的特性，即當(dāng)從一波長(zhǎng)重調(diào)至另一波長(zhǎng)時(shí)基本上不透射輻射。
最好，從一個(gè)諧振器對(duì)與其相鄰的另一個(gè)諧振器的耦合(系數(shù))處在0.01-0.1％的范圍內(nèi)，以便使濾光器達(dá)到可用程度的選擇性。
最好，諧振器包含第一和第二可調(diào)諧的Fabry-Perot腔，各腔通過對(duì)于各腔公用的一個(gè)部件至少部分地相互耦合。當(dāng)整數(shù)倍的半波長(zhǎng)的輻射在腔中的各反射鏡之間傳播時(shí)各腔提供諧振特性。
通常，該部件是空間上位于各腔之間的第二反射鏡組件，第一和第二腔分別具有與之相關(guān)聯(lián)的第一和第三反射鏡組件，第一和第二組件限定第一腔，第二和第三組件限定第二腔。第二反射鏡組件在各腔之間形成一定程度的相互耦合，以提供具有選擇波長(zhǎng)的響應(yīng)的濾光器。
當(dāng)實(shí)施該濾光器時(shí)，每個(gè)腔最好在相關(guān)聯(lián)的各反射鏡組件之間的一個(gè)區(qū)域內(nèi)包含一空隙。最好，在與相關(guān)聯(lián)的各反射鏡組件的主平面相垂直的方向上空隙寬度在10-20微米的范圍內(nèi)，但寬度為14微米是更優(yōu)選的。
為了改善濾光器的響應(yīng)，反射器最好是分布式的Bragg反射器?？梢岳冒鄬咏Y(jié)構(gòu)的每個(gè)組件提供這些反射器。
對(duì)于砷化鋁鎵、砷化鎵和砷化鋁下文將分別使用簡(jiǎn)寫的AlGaAs、GaAs和AlAs。
最好，每一多層結(jié)構(gòu)包含多個(gè)交替的AlGaAs和氧化鋁層。通常，每一氧化鋁層具有的厚度范圍為300-350納米，但314.5納米是更優(yōu)選的。
此外，第一和第三組件中的AlGaAs是這樣的，每層最好包含第一、第二和第三子層，使得(ⅰ)第一和第三子層的成分為AlaGabAs，其中a在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b在0.38-0.42的范圍內(nèi)；以及(ⅱ)第二子層的成分為AlcGadAs，其中c在0.28-0.32的范圍內(nèi)，d在0.68-0.72的范圍內(nèi)。
包含子層使得組件的光學(xué)特性能在制造的過程中密切地控制。
此外，在第三組件中，第一和第三子層最好每個(gè)厚度在10-20納米的范圍內(nèi)，第二子層厚度在90-100納米的范圍內(nèi)。另外，在第一組件中，第一和第三子層最好每個(gè)厚度在45-55納米的范圍內(nèi)，第二子層厚度在15-25納米的范圍內(nèi)。然而，對(duì)于這些層，52.8納米和19.9納米是優(yōu)選的特定厚度。
最好，第二組件包含氧化鋁和AlGaAs層，AlGaAs層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)。第二組件中的AlGaAs層的厚度處在115-140納米的范圍內(nèi)。這樣的層的厚度和組成有助于提供用于濾光器的滿意的組件反射特性。
最好，每一腔通過改變?cè)谄鋵?duì)應(yīng)的反射鏡組件和第二反射鏡組件之間的空間間距是可調(diào)諧的。為了實(shí)現(xiàn)這種調(diào)諧，至少部分的反射鏡組件可以彈性地懸掛，并且它們相互的空間間距通過向反射鏡組件施加壓電作用力是可以改變的。另外，至少部分反射鏡組件可以彈性地懸掛，并且它們相互的空間間距通過向反射鏡組件施加靜電作用力是可以改變的；可以將各反射鏡組件電連接，以在它們之間施加電位差來產(chǎn)生靜電作用力。
在實(shí)際實(shí)施該濾光器時(shí)，第二和第三反射鏡組件每個(gè)最好包含一在多個(gè)柔性的支臂上懸掛的中心反射鏡區(qū)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，中心反射鏡區(qū)基本上是圓形的以懸掛在4個(gè)支臂上。通常，中心區(qū)的有效直徑在50-150微米的范圍內(nèi)，每個(gè)支臂的長(zhǎng)度處在600-2000微米的范圍內(nèi)，然而，100微米的有效直徑和1000微米的長(zhǎng)度是特別優(yōu)選的尺寸。
為了易于電連接到濾光器，各腔和它們相關(guān)聯(lián)的反射鏡可以以臺(tái)階的形式制造到一基片上，以便能電連接到反射鏡組件，各組件是相互電隔離的。
最好，利用砷化鎵或硅制造技術(shù)制造該濾光器。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種引入-引出式濾光器，用于接收輸入通信輻射并可操作以便引入和引出在輸入通信輻射中與特定通道相對(duì)應(yīng)的輻射，引入-引出式濾光器包含一個(gè)據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的濾光器，用以隔離與該通道對(duì)應(yīng)的輻射。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種制造根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面的引入-引出式濾光器的方法，該方法包含的步驟有(a)在一基片上形成一系列的層，這些層形成反射鏡組件和其間的墊層；(b)在這些層中確定對(duì)應(yīng)于懸掛的反射器和相關(guān)聯(lián)的柔性支撐支臂的部件；(c)利用蝕刻法處理該基片和其相關(guān)聯(lián)的各層以形成反射鏡組件和其間的光諧振腔，在其中具有墊層；
(d)在組件上確定和形成一些部件，這些部件可操作以便驅(qū)動(dòng)彼此相對(duì)的各反射鏡組件；以及(e)將利用上述步驟(a)到(d)產(chǎn)生的濾光器安裝在一載體上并形成與濾光器的電連接。
最好，利用金屬氧化物化學(xué)蒸汽沉積(MOCVD)形成各層。此外，最好對(duì)于墊層進(jìn)行濕式蝕刻以便形成光諧振腔并使反射鏡組件自由地懸掛。
最好，在該方法中，每個(gè)反射鏡組件包含交替的各AlGaAs和GaAs層，并且隨后對(duì)于AlAs進(jìn)行熱處理以便形成氧化鋁。這些交替的層為反射鏡組件提供最佳的光學(xué)特性。
根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，提供一種根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面調(diào)諧濾光器使之從第一波長(zhǎng)到第二波長(zhǎng)的方法，該方法包含的步驟有(a)將各諧振器調(diào)諧到第一波長(zhǎng)，使得濾光器在第一波長(zhǎng)具有選擇性的濾波作用；(b)通過沿第一波長(zhǎng)方向調(diào)諧至少一個(gè)諧振器，和沿與第一波長(zhǎng)方向相反的另一波長(zhǎng)方向調(diào)諧另一個(gè)諧振器，解調(diào)各諧振器離開第一波長(zhǎng)；(c)將處于相互解調(diào)狀態(tài)的諧振器朝著第二波長(zhǎng)調(diào)諧；以及(d)最終將各諧振器調(diào)諧到第二波長(zhǎng)，使得濾光器在第二波長(zhǎng)具有選擇性的濾波作用。
下面通過僅以舉例的方式參照如下附圖介紹本發(fā)明的各實(shí)施例，其中

圖1是在先技術(shù)的引入-引出式濾光器示意圖，說明其隔離通道功能；圖2是在先技術(shù)的通信系統(tǒng)示意圖，其中包含三個(gè)與圖1所示濾光器相似的引入-引出式濾光器；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的選擇波長(zhǎng)的濾光器，它包含一連接到循環(huán)器(circulator)的濾光器模塊以便為圖1中所示的引入-引出式濾光器提供光衰減功能；圖4是圖3中所示的濾光器模塊中包含的濾光器器件示意圖；圖5是圖4中所示的的濾光器器件的透射和反射特性的曲線圖6是從一個(gè)波長(zhǎng)調(diào)諧到另一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)圖4中所示的濾光器器件的透射特性的曲線圖；圖7是當(dāng)解調(diào)時(shí)圖4中所示的濾光器器件的衰減和反射特性的曲線圖；圖8和9表示制造圖4中所示的的濾光器器件所需的制造步驟。
參照?qǐng)D1，圖1表示的是以10標(biāo)注的在先技術(shù)的引入-引出式濾光器。濾光器10包含輸入端口(IN)、直通端口(THROUGH)、引出端口(引出)和引入端口(引入)；所有端口都適合于連接光纖波導(dǎo)。輸入端口可操作以接收輸入輻射Sin，直通端口可控制操作以提供輸出輻射Sout。
設(shè)計(jì)濾光器10使其可在適應(yīng)輻射Sin波長(zhǎng)的范圍內(nèi)工作。輻射Sin是與各通道Ci的順序相關(guān)聯(lián)的輻射部分的總和，這里下標(biāo)i是可單個(gè)識(shí)別每個(gè)通道的從1到n的范圍內(nèi)的一個(gè)整數(shù)，在輻射Sin中總共有n個(gè)通道；例如，輻射Sin的波長(zhǎng)處在1550納米的量級(jí)，按照0.8納米的波長(zhǎng)間距分割通道。通道Ci按照它們的對(duì)應(yīng)通道號(hào)的下標(biāo)i單調(diào)地變化。
下面參照?qǐng)D1介紹濾光器10的工作情況。輸入輻射Sin傳播到輸入端口(IN)并由這里進(jìn)一步傳播到濾光器10，在該處從輻射Sin中提取一與通道Cx相對(duì)應(yīng)的輻射部分并輸出到引出端口(引出)。輻射Sin減去與通道Cx相對(duì)應(yīng)的輻射部分，即改變的輻射S’in進(jìn)一步傳播到濾光器10，在該處與通道C’x相對(duì)應(yīng)的輻射部分輸入到引入端口(引入)，該輻射部分然后在直通端口(直通)輸出。因此，除去在輸入輻射中與通道Cx相對(duì)應(yīng)的輻射部分用輸出輻射中與通道C’x相對(duì)應(yīng)的輻射部分替代以外，輸出輻射Sout對(duì)應(yīng)于輸入輻射Sin。
常規(guī)的通信系統(tǒng)包含一些與引入-引出式濾光器10相似的濾光器。這樣一種常規(guī)的通信系統(tǒng)在圖2中用100標(biāo)注。系統(tǒng)100包含多路復(fù)用單元110、多路分解單元120、和3個(gè)串聯(lián)的并插入在將多路復(fù)用單元110連接到多路分解單元120的通信通路中的引入-引出式濾光器130、140、150。每個(gè)濾光器130、140、150具有與濾光器10相同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。此外，濾光器130、140、150可操作以便分別對(duì)通道Ca、Cb、Cc濾波，其中整數(shù)的下標(biāo)a、b、c可以相互不同，并包含在從1到n的范圍內(nèi)。
發(fā)送單元110包含一系列用于接收分別與通道C1到Cn相對(duì)應(yīng)的輻射的光輸入TC1到TCn。按照相似的方式，接收單元120包含一系列用于接收分別與通道C1到Cn相對(duì)應(yīng)的光輸出RC1到RCn。
下面將介紹系統(tǒng)100的工作情況。多路復(fù)用單元110將各輸入Tc多路復(fù)用成在輸出光輻射K1中的對(duì)應(yīng)的波帶。輻射K1從單元110傳播到濾光器130，該濾光器濾出輻射K1中的與通道Ca相對(duì)應(yīng)的部分并在其引出端口輸出該部分。濾光器130還將輸入到其引入端口的輻射相加到通過濾波光器130傳播的一部分輻射K1，以產(chǎn)生輸出輻射K2。輻射K2傳播到濾光器140，在該處將輻射中與通道Cb相對(duì)應(yīng)的部分隔離并在其引出端口輸出。按照與濾光器130相似的方式濾光器140也將輸入到其引入端口的輻射相加到通過濾波光器140傳播的一部分輻射K2，以產(chǎn)生輸出輻射K3。輻射K3傳播到濾光器150，在該處將輻射中與通道Cc相對(duì)應(yīng)的部分隔離并在其引出端口輸出。濾光器150也將輸入到其引入端口的輻射相加到通過濾波光器150傳播的一部分輻射K3，以產(chǎn)生輸出輻射K4。輻射K4傳播到多路分解單元120，在該處將輻射K4多路分解以便在輸出RC處產(chǎn)生輸出光輻射。在輸出RC處的輻射對(duì)應(yīng)于在輸入TC處的輻射，除了在輸入TCa、TCb、TCc處的輻射計(jì)入濾光器130、140、150的濾波作用以外。將附加的部分(未表示)連接到濾光器130、140、150，以便處理在各濾光器隔離的輻射以及產(chǎn)生要輸入到濾光器130、140、150的引入端口的輻射。
本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到，非常需要一種在不中斷從多路復(fù)用單元110到多路分解單元120的通信流的情況下就可重組的系統(tǒng)100以改變下標(biāo)a、b、c。系統(tǒng)100的這種重組可以利用其中包含選擇波長(zhǎng)的濾光器的引入-引出式濾光器130、140、150實(shí)現(xiàn)，每個(gè)濾光器能夠從第一通道調(diào)諧到第二通道，而沒有經(jīng)過第一和第二通道之間的中間通道調(diào)諧，并可操作以便為它們的相關(guān)聯(lián)的引入-引出式濾光器提供引入-引出功能。
參照?qǐng)D3，圖3以200標(biāo)注根據(jù)本發(fā)明的選擇波長(zhǎng)的濾光器，其可操作以便為它的相關(guān)聯(lián)的引入-引出式濾光器10提供光引出功能。濾光器200包含循環(huán)器210和濾光器模塊220，所示的濾光器模塊220包含在虛線框225內(nèi)。濾光器模塊220包含一個(gè)輸入透鏡230、可調(diào)諧的濾光器器件240、以及輸出透鏡250。濾光器200包含輸入端口，輸入端口通過光纖260連接到循環(huán)器210的輸入端口J1。此外，循環(huán)器210包含輸出端口J3，輸出端口J3通過光纖270連接到濾光器200的輸出端口。此外，濾光器200包含一另外端口J2，該另外端口J2通過光纖280連接到輸入透鏡230。輸出透鏡250通過光纖290連接到濾光器200。
下面參照?qǐng)D3介紹濾光器200的工作情況。濾光器200的輸入端口接收提供到濾光器10的IN端口的輻射Sin。輻射Sin沿光纖260傳播到循環(huán)器210的輸入端口J1。在循環(huán)器210內(nèi)的輻射Sin傳播到端口J2，在該處輸出以便沿光纖280傳播并通過透鏡230到濾光器器件240；透鏡230形成直徑范圍在50-100微米的光束，由濾光器器件240接收。由濾光器器件240接收的光束寬于100微米，將使濾光器200中的響應(yīng)特性惡化。將濾光器器件240調(diào)諧到通道Cx，其中整數(shù)下標(biāo)x在從1到n的范圍內(nèi)。在輻射Sin中與通道Cx相對(duì)應(yīng)的輻射部分通過器件240傳播并在透鏡250接收，該輻射部分通過透鏡250繼續(xù)傳播通過光纖290到達(dá)濾光器200中的引出端口。在輻射Sin中與通道C1到Cx-1及Cx+1到Cn相對(duì)應(yīng)的輻射部分從器件240反射并通過透鏡230和光纖280反向傳播到循環(huán)器210內(nèi)的端口J2；這些部分還在循環(huán)器210中傳播到其輸出端口J3并且在這里沿光纖270傳播到濾光器200中的輸出端口。
濾光器10包含第一和第二濾光器單元，第一單元對(duì)應(yīng)于濾光器200，以及第二單元對(duì)應(yīng)于適合于注入與通道Cx相對(duì)應(yīng)的輻射部分的濾光器200的改進(jìn)形式。
下面參照?qǐng)D4更詳細(xì)地介紹濾光器器件240。器件240包含厚度范圍在150-250微米的薄的GaAs基片300，厚度為200微米是優(yōu)選的?；?00包含用310標(biāo)注的第一主表面，該主表面涂敷防反射的涂層305以便減少?gòu)闹鞅砻?10產(chǎn)生的量級(jí)為1500納米的紅外線波長(zhǎng)的光反射。基片300包含用320標(biāo)注的第二主表面，該主表面在基片300上與主表面310相反的一側(cè)。第二表面320其上制造有第一反射鏡組件330，反射鏡組件330包含交替的AlGaAs和氧化鋁層，即4層AlGaAs和3層氧化鋁。每層氧化鋁厚度范圍在300-350納米，但厚度為314.5納米是優(yōu)選的。每一AlGaAs層包含3個(gè)順序的子層，即第一、第二和第三子層(1)第一和第三子層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)；以及(2)第二子層的成分為AlcGadAs，其中c處在0.28-0.32的范圍內(nèi)，d處在0.68-0.72的范圍內(nèi)。
13.3對(duì)于第一和第三子層的優(yōu)選成分為Al0.6Ga0.4As，第二子層的優(yōu)選成分為Al0.3Ga0.7As。
第一和第三子層厚度范圍都為45-55納米，第二子層的厚度范圍為15-25納米。然而，對(duì)于第一和第三子層的優(yōu)選厚度為52.8納米對(duì)于第二子層的優(yōu)選厚度為19.9納米。
上述遠(yuǎn)離的基片300的反射鏡組件330是沿與反射鏡組件330的主面垂直的方向的高度范圍為10-20微米的第一腔340，優(yōu)選高度為14微米。懸掛在第一組件330上方的并由第一腔340與之分開的是用350標(biāo)注的第二反射鏡組件。
第二反射鏡組件350是一整體，并包含一從組件350的周邊區(qū)域380懸掛在4個(gè)支臂(例如支臂370)上的中心基本上圓形的反射鏡360，周邊區(qū)域380通過第一相對(duì)厚的GaAs層連接到第一組件330，第一相對(duì)厚的GaAs層的厚度基本上為14微米。
中心反射鏡360和其相關(guān)聯(lián)的各支臂是通過形成深入到反射鏡組件350的4個(gè)孔(例如孔390)制造的。因此，中心反射鏡360其相關(guān)聯(lián)的各支臂和周邊區(qū)域380全為整體結(jié)構(gòu)。中心反射鏡360的有效直徑范圍為50-150微米，但100微米是優(yōu)選的。每個(gè)支臂的長(zhǎng)度范圍為600-2000微米，但1000微米是優(yōu)選的。每個(gè)支臂的橫向?qū)挾确秶鸀?5-30微米，但20微米是優(yōu)選的。
第二組件350與第一組件330的方式相似，為一多層結(jié)構(gòu)，包含交替的AlGaAs層和氧化鋁層。每個(gè)氧化鋁層的厚度范圍為300-350微米，但314.5微米是優(yōu)選的。與之相似，每個(gè)AlGaAs層的厚度范圍為115-140納米，但125.0納米是優(yōu)選的。AlGaAs層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)，但Al0.6Ga0.4As對(duì)各層都是優(yōu)選的。
在第二組件中，有6個(gè)氧化鋁層和7個(gè)AlGaAs層。
在遠(yuǎn)離基片300的上述反射鏡組件350的上方是沿與第一組件330的主平面310垂直方向的高度范圍為10-20微米的第二腔400，但14納米是優(yōu)選的。懸掛在第二組件350上方的和由第二腔400與之分開的是用420標(biāo)注的第三反射鏡組件。
第三組件420包含一由周邊區(qū)域450懸掛在4個(gè)支臂(例如支臂440)上的基本上圓形的中心反射鏡430。反射鏡430、各支臂、和周邊區(qū)域450是組件420的整體部分。此外，反射鏡430和組件420的各支臂具有與反射鏡360和第一組件330中的各支臂相似的橫向尺寸。此外，反射鏡360、430是沿與第一組件330和第二組件350的平面垂直的方向是相互對(duì)準(zhǔn)的。周邊區(qū)域450利用和周邊區(qū)域380、450之間的第二相對(duì)厚的GaAs層連接到第二組件350的周邊區(qū)域380，該層的厚度范圍為10-20微米，但厚度14微米是優(yōu)選的。
與第一組件330和第二組件350相似，第三組件420方式為一包含交替的AlGaAs和氧化鋁層的多層結(jié)構(gòu)。每個(gè)氧化鋁層的厚度范圍為300-350納米，但厚度314.5納米是優(yōu)選的。
第三組件420中的AlGaAs層包含3個(gè)順序的子層，即第一、第二和第三子層(1)第一和第三子層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)；以及(2)第二子層的成分為AlcGadAs，其中c處在0.28-0.32的范圍內(nèi)，d處在0.68-0.72的范圍內(nèi).
對(duì)于第一和第三子層的優(yōu)選成分為Al0.6Ga0.4As，第二子層的優(yōu)選成分為Al0.3Ga0.7As。
第一和第三子層厚度范圍都為10-20納米，第二子層的厚度范圍為90-100納米。然而，對(duì)于第一和第三子層的優(yōu)選厚度都為13.5納米，對(duì)于第二子層的優(yōu)選厚度為94.9納米。
第一和第二腔340,400使反射鏡360,430能夠自由地懸掛在它們對(duì)應(yīng)的支臂上，通過向反射鏡360,430施加作用力使反射鏡360,430和第一組件330之間的相互間隔是可調(diào)的。這些作用力可以靜電方式或壓電方式產(chǎn)生。調(diào)節(jié)這些作用力使得器件240是可調(diào)諧的。
此外，在組件330,350,420中選擇相對(duì)復(fù)雜的各層配置，使得能夠精確地調(diào)節(jié)層的折射率并因此分別精確地調(diào)節(jié)總體中心反射鏡360,430以及第一組件330。
如圖4中所示的按臺(tái)階形式配置周邊區(qū)域380,450，是為了便于用線分別電連接到與組件330,350,420相關(guān)聯(lián)的連接片460,470,480。相對(duì)厚的AlGaAs層可使組件330,350,420基本上相互電隔離。此外，當(dāng)利用靜電力彼此相對(duì)驅(qū)動(dòng)中心反射鏡360,430和第一組件330時(shí)，組件330,350,420是充分導(dǎo)電的，使得通過粘接在其上的相關(guān)聯(lián)的線施加在片460,470,480上的電壓能夠控制中心反射鏡360,430相對(duì)于第一組件330的電壓。
下面參照?qǐng)D3和圖4介紹濾光器器件240的工作情況。利用透鏡230將來自循環(huán)器210沿光纖280傳播的入射輻射聚焦在第三組件420中的中心反射鏡430上。中心反射鏡430是部分透射的，入射到其上的輻射傳播到第二腔400并且大部分在中心反射鏡360被反射回中心反射鏡430。如果該輻射具有一種波長(zhǎng)的部分，使中心反射鏡360和中心反射鏡430之間的有效距離為嚴(yán)格數(shù)量的半波長(zhǎng)，在第二腔400內(nèi)發(fā)生諧振，并且這些輻射部分導(dǎo)致在第二腔400內(nèi)產(chǎn)生駐波。另外，如果該輻射具有一種波長(zhǎng)的部分，使中心反射鏡360和中心反射鏡430之間的有效距離不為嚴(yán)格數(shù)量的半波長(zhǎng)，則不會(huì)形成駐波。第二腔400通過中心反射鏡360弱耦合到第一腔340，反之亦然，因此，從一個(gè)腔向另一個(gè)腔的耦合(系數(shù))范圍為0.01％-0.1％。當(dāng)?shù)谝磺?40也調(diào)諧到與第二腔400相同的波長(zhǎng)時(shí)，在第一腔340中的諧振導(dǎo)致與來自第二腔400的諧振相對(duì)應(yīng)的輻射部分有效耦合到第一腔340。第一組件330對(duì)于輻射是部分透射的，使得在第一腔340中諧振的輻射部分通過第一組件330并通過基片300和其防反射涂層305透射，傳播到透鏡250并進(jìn)一步沿光纖290傳播到引出端口。
因此，與諧振腔340,400相對(duì)應(yīng)的輻射部分通過器件240透射，而不與諧振相對(duì)應(yīng)的輻射部分由第二和第三組件350,420反射回循環(huán)器210。僅當(dāng)腔340,400調(diào)諧到相互類似的波長(zhǎng)以使它們的諧振相對(duì)應(yīng)時(shí)才發(fā)生基本上通過器件240的透射。
下面參照?qǐng)D5，圖5表示的是當(dāng)腔340,400調(diào)諧到相互類似的諧振即1550微米波長(zhǎng)時(shí)圖4中所示的濾光器器件240的透射和反射特性的曲線圖。在該曲線圖中，曲線500表示通過器件240透射的輻射，虛線曲線510表示從器件240反射的輻射。諧振時(shí)器件240的輻射衰減小于1dB，雖然與透鏡230,250和光纖280,290相關(guān)聯(lián)的耦合損失導(dǎo)致在循環(huán)器210和引出端口之間的總體插入損耗在的1-2dB范圍內(nèi)。該曲線表明，當(dāng)其透射衰減損耗小于1dB時(shí)諧振時(shí)的器件240引起的反射損失電平為-42dB。此外，由于在波長(zhǎng)為1550納米時(shí)諧振，當(dāng)在波長(zhǎng)差0.8納米其透射衰減損耗電平為-25dB時(shí)，由器件240引起的反射損耗小于1dB。如圖5中所示，由于在波長(zhǎng)范圍為1545-1555納米時(shí)諧振產(chǎn)生的波長(zhǎng)差0.8納米，通過器件240的透射損耗超過25dB。
下面參照?qǐng)D6介紹器件240從一個(gè)通道Ci切換到另一個(gè)通道的操作。在圖6中，表示了3個(gè)相互正交的軸，即波長(zhǎng)軸600、時(shí)間軸610和透射率軸620。波長(zhǎng)、時(shí)間和透射率的方向分別用箭頭640、650、660來表示。在波長(zhǎng)軸600、時(shí)間軸610和透射率軸620內(nèi)包含用700標(biāo)注的器件240的透射率取決于時(shí)間和波長(zhǎng)的3維曲線。曲線700在曲線圖的后面投影作為用720標(biāo)注的二維曲線；這一曲線720表示波長(zhǎng)與透射率的關(guān)系。
第一峰740對(duì)應(yīng)于按照標(biāo)稱波長(zhǎng)λ1調(diào)諧到一個(gè)通道Ci的器件240，第二峰820對(duì)應(yīng)于按照標(biāo)稱波長(zhǎng)λ2調(diào)諧到另一個(gè)通道Ci的器件240。起初，器件240中的腔340,400調(diào)諧到波長(zhǎng)λ1。為了重新調(diào)諧腔340,400,要調(diào)節(jié)在第二和第三組件350,420之間施加的相對(duì)于第一組件330的電位的電壓差，以便從波長(zhǎng)λ1沿相互相反的波長(zhǎng)方向重新調(diào)諧腔340,400。這一相互重新調(diào)諧使第一峰740加寬并使透射率減小，如用曲線760,780所表示的，因此有效地切換了由器件240提供的透射功能。然后，通過相對(duì)于第一組件330的電位改變組件350,420之間的電位差，以便將它們的對(duì)應(yīng)的中心反射鏡360,430朝著第二波長(zhǎng)λ2移動(dòng)基本相同的量，從而可以調(diào)諧腔340,400,如用曲線800,810所表示的，當(dāng)將腔340,400兩者都調(diào)諧到第二波長(zhǎng)λ2時(shí)，器件240再次變?yōu)橥干湫缘模缋梅?20所表示的。
在曲線720中，可以看出器件240在峰740和峰820之間基本上是非透射性的，因此能夠從一個(gè)通道調(diào)諧到另一通道，而沒有經(jīng)過其間的中間通道調(diào)諧；在圖5中，波長(zhǎng)λ1和波長(zhǎng)λ2對(duì)應(yīng)于通道Ci中的兩個(gè)通道。
通過選擇性地稍微相互解調(diào)一個(gè)或多個(gè)腔340,400，器件240還能夠起可控衰減器的作用。因此，根據(jù)將腔340,400標(biāo)稱地調(diào)諧到哪一個(gè)通道，調(diào)諧器件240可以提供選擇波長(zhǎng)的衰減。施加到組件350,420上的相對(duì)于第一組件330的電壓差可以用于確定解調(diào)的程度并由此確定由器件240呈現(xiàn)的衰減。當(dāng)執(zhí)行衰減功能時(shí)，可以利用器件的反射率的變化。圖7表示當(dāng)將腔340,400解調(diào)到相互波長(zhǎng)差為1.6納米時(shí)，即每個(gè)腔從標(biāo)稱值1550納米解調(diào)的波長(zhǎng)差值為0.8納米時(shí)，包含在濾光器200中的器件240從光纖280到光纖290形成的反射衰減曲線圖。這表明在濾光器200中的器件240形成的衰減基本上從-15dB到-3dB是可控的。
作為一可控的衰減器的器件240在通信網(wǎng)絡(luò)中是特別有用的，其中各通道之間的微小損耗通過網(wǎng)絡(luò)累積并使網(wǎng)絡(luò)性能降級(jí)。因此，器件240可用于協(xié)助均衡在網(wǎng)絡(luò)中的各通道CI間的功率大小。
下面介紹器件240的制造。圖8和9圖表示制造圖4中所示的濾光器器件240的方法的步驟，該方法包括步驟STEPE1到STEPE6。
STEPE1參照?qǐng)D8，起初，將GaAs基片300兩個(gè)主表面拋光達(dá)到鏡面光潔度，以此使其厚度變薄基本上為200微米。在真空沉積裝置中利用金屬氧化物化學(xué)蒸汽沉積法(MOCVD)在基片300的一個(gè)主表面320上生長(zhǎng)第一組件330。第一組件330是一種分布式的Brrag反射器(DBR)，并且包含交替的AlGaAs和AlAs層。第一組件330的反射器包含4層AlGaAs和3層AlAs。每個(gè)AlAs層厚度為314.5納米。此外，每個(gè)AlGaAs層包含3個(gè)順序的子層，即標(biāo)稱厚度為52.8納米和通常成分為Al0.6Ga0.4As的第一子層，標(biāo)稱厚度為19.9納米和通常成分為Al0.3Ga0.7As的第二子層，厚度和成分與第一子層相似的第三子層。因此第一組件330的厚度量級(jí)為1.5微米。
接著，在第一組件330上生長(zhǎng)GaAs的第一墊層。該墊層標(biāo)稱厚度為14微米。
然后，在遠(yuǎn)離基片300的第一墊層上利用MOCVD生長(zhǎng)第二組件350，第二組件350也是一種DBR。第二組件350中的反射器包含7個(gè)AlGaAs層和6個(gè)AlAs層。每個(gè)AlAs層厚度為314.5納米。此外，每個(gè)AlGaAs層標(biāo)稱厚度為125.0納米，標(biāo)稱成分為Al0.6Ga0.4As。因此第二組件350的厚度量級(jí)為2.8微米。
接著在第二組件350上生長(zhǎng)GaAs的第二墊層。該墊層標(biāo)稱厚度為14微米。
最終，在遠(yuǎn)離基片300的第二墊層上利用MOCVD生長(zhǎng)第三組件420，第三組件420也是一種DBR。第三組件420中的反射器包含3個(gè)AlGaAs層和2個(gè)AlAs層。每個(gè)AlAs層厚度為314.5納米。此外，每個(gè)AlGaAs層包含3個(gè)順序的子層，即標(biāo)稱厚度為13.5納米及通常成分為Al0.6Ga0.4As的第一子層、標(biāo)稱厚度為94.9納米及通常成分為Al0.3Ga0.7As的第二子層和厚度及成分與第一子層相似的第三子層。第三組件420厚度為1.1微米。
STEPE1的完成形成用880標(biāo)注的部件。
STEPE2參照?qǐng)D9，然后將光敏抗蝕劑層900旋涂到部件880的第三組件420上，采用光刻和相關(guān)聯(lián)的抗蝕劑顯影技術(shù)以便在層900中形成一些窗口。這些窗口可用于在STEPE2中形成中心反射鏡360,430和它們相關(guān)聯(lián)的支臂的輪廓。
STEPE3然后對(duì)經(jīng)過STEPE2的部件880進(jìn)行各向異性反應(yīng)的離子蝕刻(RIE)或化學(xué)輔助離子束蝕刻(CAIBE)，其中層900形成一用于蝕刻的縷空模板。連續(xù)進(jìn)行蝕刻直到形成直通MOCVD沉積層的孔910,920為止，這些孔通過MOCVD各層向下達(dá)到第一組件330之外。
STEPE4然后對(duì)經(jīng)過STEPE3的部件880置入溫度范圍為380-420℃的蒸汽環(huán)境中，但400℃是優(yōu)選的。這使部件880中的AlAs氧化成為氧化鋁。接著最好將部件880進(jìn)行濕式蝕刻，這種蝕刻不對(duì)組件330,350,420蝕刻，而是除去在孔910,920附近的部分墊層，使中心反射鏡360,430和與它們相關(guān)聯(lián)的支臂自由懸掛，并且使腔340,400確定成形。此外，濕式蝕刻還可以除去在第一中心反射鏡360下方的在第一腔340中第一組件330上保留的第一墊層殘留的痕跡。
STEPE5然后進(jìn)一步應(yīng)用光刻、RIE以及最好濕式蝕刻技術(shù)，以便使經(jīng)過步驟STEPE4的部件880產(chǎn)生臺(tái)階外形，如用930標(biāo)注的。這些臺(tái)階外形有助于利用標(biāo)準(zhǔn)的線粘接設(shè)備電連接到這個(gè)部件。然后將金屬選擇性地沉積到組件330,350,420上，形成其上需粘接連接線的片460,470,480。
STEPE6接著將經(jīng)過STEPE5的部件880安裝在適當(dāng)?shù)妮d體(未表示)上，以便使紅外線能通過部件880傳播，防反射涂層305施加到基片300的主平面310上，然后，將線粘接到片460,470,480上，以完成部件880的制造，提供器件240。
由一個(gè)基片可以制造幾個(gè)與器件240相同的器件，將經(jīng)過STEPE5后的基片切開以便提供單個(gè)的器件用以進(jìn)行封裝和線粘接。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下可以對(duì)濾光器200和器件240進(jìn)行改進(jìn)。例如可以對(duì)器件240進(jìn)行改進(jìn)，包含兩個(gè)以上的相互耦合的諧振腔，以得到更多的選擇波長(zhǎng)的濾波響應(yīng)。另外，可以將幾個(gè)器件240以串聯(lián)方式級(jí)聯(lián)，以得到更多的選擇響應(yīng)。此外，應(yīng)指出，按照在本發(fā)明中使用的對(duì)耦合的光諧振腔進(jìn)行解調(diào)以實(shí)現(xiàn)在引入-引出式濾光器中直接通道切換的技術(shù)，除了以機(jī)械方式微調(diào)諧的光Eabry-Perot諧振器外，還適用于其它類型的相互耦合的光諧振腔，例如在波導(dǎo)器件中的相互耦合的環(huán)形光諧振器。
雖然以上介紹的是以靜電方式驅(qū)動(dòng)的中心反射鏡360,430，但其它驅(qū)動(dòng)方法也是可以的，例如以壓電方式驅(qū)動(dòng)，其中例如包含氧化鋅作為壓電材料的各壓電層制造在圖8中所示的制造方法的STEPE1中的組件330,350,420上。這些壓電層能在支撐中心反射鏡360,430的支臂中產(chǎn)生微小的應(yīng)力，因此，使反射鏡相對(duì)于第一組件330改變它們的空間間距。
還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，可以施加反饋控制以便穩(wěn)定反射鏡360,430相對(duì)于第一組件330的空間間距，使得器件240可穩(wěn)定地其調(diào)諧到分配的通道Ci。這種反饋控制例如在通過器件240反射或透射的通道輻射中可以采用低頻贗象(artefact)，處在通道調(diào)制頻率的該低頻贗象低于在通道Ci中傳輸?shù)耐ㄐ艠I(yè)務(wù)量。
雖然利用GaAs制造技術(shù)制造上述的器件240，但也可以利用硅材料按照改進(jìn)的形式制造器件240，這些硅材料和GaAs相比較具有優(yōu)異的機(jī)械特性，GaAs和硅相比較是相對(duì)脆性的。用硅的改進(jìn)形式的器件240可以利用一種多部件結(jié)構(gòu)，這些部件例如利用熔融粘結(jié)方法粘結(jié)在一起。另外，用硅的改進(jìn)形式的器件240可以在硅基片上制造成表面結(jié)構(gòu)，利用外延沉積法以改進(jìn)的形式形成器件240中的反射鏡和支臂，犧牲的氧化物層用于產(chǎn)生與器件的光諧振腔相對(duì)應(yīng)的空隙。
權(quán)利要求
1．一種選擇波長(zhǎng)的濾光器(240)，用于接收輸入輻射和輸出對(duì)應(yīng)的經(jīng)濾波的輸出輻射，其特征在于，濾光器(240)包含多個(gè)可相互獨(dú)立調(diào)諧的光諧振器(330,340,360；360,400,430)，用于對(duì)輸入輻射濾波以產(chǎn)生輸出輻射，諧振器(330,340,360；360,400,430)至少部分地相互耦合，以及諧振器(330,340,360；360,400,430)具有與其相關(guān)聯(lián)的至少部分地重疊的調(diào)諧范圍。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光器(240)，其中在使用中的濾光器(240)(a)當(dāng)各光諧振器相互調(diào)諧到一相似的波長(zhǎng)時(shí)，至少部分地透射輸入輻射以產(chǎn)生輸出輻射；以及(b)當(dāng)各光諧振器相互解調(diào)時(shí)，基本上不透射輸入輻射。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的濾光器(240)，其中當(dāng)各光諧振器基本上相互調(diào)諧到一相似的波長(zhǎng)時(shí)濾光器(240)是可控制操作起選擇波長(zhǎng)的衰減器的作用。
4．根據(jù)權(quán)利要求1,2或3所述的濾光器(240)，其中從一個(gè)諧振器(330,340,360)對(duì)與其相鄰的另一個(gè)諧振器(360,400,430)的耦合系數(shù)處在0.01-0.1％的范圍內(nèi)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1,2,3或4所述的濾光器(240)，其中的諧振器包含第一和第二可調(diào)諧的Fabry-Perot腔(330,340,360；360,400,430)，這兩個(gè)腔通過一對(duì)于該腔的公共部分(360)至少部分地相互耦合。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的濾光器(240)，其中的該部分是一空間位置在各腔之間的第二反射鏡組件(360)，第一和第二腔具有分別與其相關(guān)聯(lián)的第一和第三反射鏡組件(330,430)，第一和第二組件限定第一腔(340)，第二和第三組件限定第二腔(400)。
7．根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的濾光器，其中每個(gè)腔在其相關(guān)聯(lián)的反射鏡組件之間的區(qū)域內(nèi)包含空隙(340,400)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的濾光器，其中的空隙(340,400)沿與其相關(guān)聯(lián)的反射鏡組件主平面垂直的方向的寬度范圍為10-20微米。
9．根據(jù)權(quán)利要求6,7或8所述的濾光器，其中每個(gè)組件包含多層結(jié)構(gòu)(330,350,430)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的濾光器，其中每個(gè)多層結(jié)構(gòu)包含多個(gè)交替的AlGaAs和氧化鋁層。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的濾光器，其中每個(gè)氧化鋁層的厚度范圍為300-350納米。
12．根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的濾光器，其中第一和第三組件(330-420)中的每一AlGaAs層包含第一、第二和第三子層，其中(ⅰ)第一和第三子層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)；以及(ⅱ)第二子層的成分為AlcGadAs，其中c處在0.28-0.32的范圍內(nèi)，d處在0.68-0.72的范圍內(nèi)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的濾光器，其中在第三組件(420)中，第一和第三子層每層的厚度范圍為10-20納米，第二子層的厚度范圍為90-100納米。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的濾光器，其中在第一組件(330)中，第一和第三子層每層的厚度范圍為45-55納米，第二子層每個(gè)的厚度范圍為15-20納米。
15．根據(jù)權(quán)利要求10-14之一所述的濾光器，其中第二組件(350)包含AlGaAs和氧化鋁層，使得每一AlGaAs層的成分為AlaGabAs，其中a處在0.58-0.62的范圍內(nèi)，b處在0.38-0.42的范圍內(nèi)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的濾光器，其中在第二組件(350)中，AlGaAs層的厚度范圍為115-140納米。
17．根據(jù)權(quán)利要求6-16之一所述的濾光器，其中各腔通過改變它們對(duì)應(yīng)的反射鏡組件(330,430)和第二反射鏡組件(350)之間的空間間距是可調(diào)諧的。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的濾光器，其中至少部分的反射鏡組件(360,430)是彈性地懸掛的，它們的相互空間間距是通過向反射鏡組件(330,350,420)施加壓電作用力可改變的。
19．根據(jù)權(quán)利要求17所述的濾光器，其中至少部分的反射鏡組件是彈性地懸掛的，它們的相互空間間距是通過向反射鏡組件(330,350,420)施加靜電作用力可改變的。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的濾光器，其中的反射鏡組件(330,350,420)電連接以便將電位差施加到其上，從而產(chǎn)生靜電作用力。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的濾光器，其中的反射鏡組件(330,350,420)每個(gè)包含一懸掛在多個(gè)柔性的支臂(370,440)上的中心反射鏡區(qū)域(360,430)。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的濾光器，其中的每個(gè)中心反射鏡區(qū)域(360,430)基本上是圓形的并懸掛在4個(gè)支臂(370,440)上。
23．根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的濾光器，其中的每個(gè)中心反射鏡區(qū)域(360,430)的有效直徑的范圍為50-150微米，每個(gè)支臂(370,440)的長(zhǎng)度范圍為600-2000微米。
24．根據(jù)權(quán)利要求6-23之一所述的濾光器，其中的各腔和它們相關(guān)聯(lián)的反射鏡組件以臺(tái)階的結(jié)構(gòu)形式制造在一基片(300)上，以便能電連接到反射鏡組件(330,350,420)，各組件是基本上相互電隔離的。
25．一種根據(jù)權(quán)利要求1利用砷化鎵或硅制造技術(shù)制造的濾光器。
26．一種引入-引出式濾光器(10)，用于接收輸入的通信輻射并可控制操作以引入和引出在輸入的通信輻射中的與一特定通道對(duì)應(yīng)的輻射，引入-引出式濾光器(10)包含根據(jù)任何一個(gè)前權(quán)利要求的用于隔離與所說通道相對(duì)應(yīng)的輻射的濾光器(240)。
27．一種制造根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光器的方法，該方法包含的步驟有(a)在一基片(300)上形成一系列的層(330,350,420)，這些層形成反射鏡組件和其間的墊層；(b)在這些層中形成與懸掛的反射器和相關(guān)聯(lián)的柔性支撐臂相對(duì)應(yīng)的部件；(c)通過蝕刻方法處理該基片和其相關(guān)聯(lián)的各層，以產(chǎn)生反射鏡組件和其間的光諧振腔，在其中有墊層；(d)在組件上限定和產(chǎn)生各個(gè)部件，這些部件可操作以便驅(qū)動(dòng)彼此相對(duì)的各反射鏡組件；以及(e)將利用上述步驟(a)到(d)產(chǎn)生的濾波器安裝在一載體上并形成與濾光器的電連接。
28．根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中利用金屬氧化物化學(xué)蒸汽沉積(MOCVD)形成各層。
29．根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中最好溫式蝕刻所說的墊層以形成光諧振腔和使反射鏡組件能自由地懸掛。
30．根據(jù)權(quán)利要求27,28或29所述的方法，其中的每個(gè)反射鏡組件包含交替的各AlGaAs和AlAs層，順序地將AlAs加熱處理以形成氧化鋁。
31．一種將根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾光器(240)從第一波長(zhǎng)(λ1)調(diào)諧到第二波長(zhǎng)(λ2)的方法，該方法包含的步驟有(a)將各諧振器調(diào)諧到第一波長(zhǎng)(λ1)，使得濾光器(240)按第一波長(zhǎng)(λ1)形成選擇性的濾波作用；(b)通過沿第一波長(zhǎng)(λ1)方向(760)調(diào)諧至少一個(gè)諧振器，并且沿與第一波長(zhǎng)(λ1)方向(760)相反的另一波長(zhǎng)方向(780)調(diào)諧另一個(gè)諧振器，解調(diào)各諧振器偏離第一波長(zhǎng)；(c)將處于相互解調(diào)狀態(tài)的各諧振器(800,810)向第二波長(zhǎng)(λ2)調(diào)諧；(d)最終將各諧振器調(diào)諧到第二波長(zhǎng)(λ2)，使得濾光器(240)在第二波長(zhǎng)(λ2)形成選擇性的濾波作用。
全文摘要
本發(fā)明提供一種選擇波長(zhǎng)的濾光器(240),用于接收輸入輻射和輸出對(duì)應(yīng)的經(jīng)濾波的輸出輻射,其特征在于,濾光器(240)包含多個(gè)可至少部分地相互耦合的Fabry－Perot光諧振器(330,340,360;360,400,430),用于對(duì)輸入輻射濾波以產(chǎn)生輸出輻射,通過各諧振器在各諧振器從第一輻射波長(zhǎng)(λ
文檔編號(hào)G02B5/28GK1310347SQ0110332
公開日2001年8月29日 申請(qǐng)日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者R·庫(kù)什, W·J·斯圖爾特, R·希伯森 申請(qǐng)人:馬科尼通訊有限公司