專利名稱：用于波導(dǎo)配置的光電間隙室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光波導(dǎo)，尤其涉及用于光波導(dǎo)中配置的光電間隙室(gap-cell)。
背景技術(shù)：
光子學(xué)，利用光存儲(chǔ)、傳送和/或處理信息，正以越來(lái)越快的速度進(jìn)入商品和高技術(shù)產(chǎn)品的市場(chǎng)。例如，光學(xué)系統(tǒng)是許多城域網(wǎng)和局域網(wǎng)所選擇的傳輸介質(zhì)。用于光子學(xué)應(yīng)用的多種光學(xué)設(shè)備通常與電子設(shè)備組合包裝(co-package)或混合集成在一起。例如，基片可以包含一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備或光電設(shè)備，諸如晶體管、電阻器等等，以及激光器、檢測(cè)器和用于以光的形式傳遞和/或接收信息的一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)設(shè)備。光電設(shè)備的功能性預(yù)計(jì)隨著光學(xué)和電子學(xué)功能的逐漸集成而增強(qiáng)。
在一些涉及數(shù)據(jù)通過波導(dǎo)傳輸?shù)墓馔ㄐ艖?yīng)用中，可能需要改變波導(dǎo)中傳播的光的相位。例如，可控相位調(diào)整可以用于光衰減器、光譜選擇濾波器(spectrally selective filter)、干涉儀等等，向一個(gè)波導(dǎo)發(fā)射的光在這些儀器中與在第二波導(dǎo)中傳播的光發(fā)生干涉。但是，調(diào)整波導(dǎo)中傳播的光的相位的傳統(tǒng)方法可能不太適用于其中光子設(shè)備(photonics device)與電子設(shè)備緊密結(jié)合的應(yīng)用。
控制光波導(dǎo)中傳播的光的相位的一個(gè)傳統(tǒng)方法利用這樣的事實(shí)，即波導(dǎo)的有效折射率取決于波導(dǎo)的溫度。例如，波導(dǎo)溫度的增加可以改變波導(dǎo)的光程長(zhǎng)度，以及引起波導(dǎo)擴(kuò)展(expand)。在波導(dǎo)上所產(chǎn)生的應(yīng)力(stress)和/或應(yīng)變(strain)可能進(jìn)一步改變波導(dǎo)的光程長(zhǎng)度。通常，使用焦耳加熱器來(lái)改變光波導(dǎo)的溫度，從而改變波導(dǎo)的光程長(zhǎng)度。溫度相關(guān)的相位控制器的靈敏度取決于波導(dǎo)材料中光程的導(dǎo)熱系數(shù)。雖然某些材料可以表現(xiàn)出較大的熱光系數(shù)，但是這些材料可能很難形成低損耗的單模波導(dǎo)，因此可能不太適合在光波導(dǎo)中使用。
由于基片特性，溫度相關(guān)的相位控制器也很難包括。第一，由于散熱(heat sinking)或熱質(zhì)量問題(thermal mass issue)，所以相位控制的熱光法可能對(duì)所應(yīng)用溫度的改變響應(yīng)不夠快。為了與可能也包含在基片上的電子設(shè)備緊密結(jié)合，有必要考慮這樣形成的物件的整體熱負(fù)荷。第二，當(dāng)基片上包括多于一個(gè)相位控制器時(shí)，熱串?dāng)_可能降低溫度相關(guān)的相位控制器的準(zhǔn)確度、細(xì)度(finesse)和控制。熱串?dāng)_還可能減少溫度相關(guān)的相位控制器的相位表示范圍。雖然相位表示范圍的減少可以至少部分地通過增加施加到相位控制器的溫度范圍來(lái)補(bǔ)償，但是溫度范圍的增加通常導(dǎo)致設(shè)備的功率損耗的相應(yīng)增加。
在Clapp(美國(guó)專利號(hào)No.6,424,755)中描述了一種利用光電活性材料來(lái)調(diào)整波導(dǎo)中傳播的光的相位的開槽單片光波導(dǎo)(slottedmonolithic optical waveguide)。光電活性材料被定位在波導(dǎo)的兩個(gè)部分之間的矩形溝槽中，兩個(gè)矩形電極被設(shè)置在矩形溝槽的上方。當(dāng)在矩形電極上施加電壓時(shí)，在矩形溝槽中形成邊緣電場(chǎng)(fringing electricfield)，可以通過改變施加在矩形電極上的電壓來(lái)改變光電活性材料的折射率。但是，Clapp中所述的開槽單片光波導(dǎo)具有許多不足之處。例如，矩形溝槽包含許多銳角(sharp corner)，這些銳角在工作期間集中應(yīng)力和/或應(yīng)變，潛在地導(dǎo)致額外的故障模式，諸如靜態(tài)疲勞斷裂、材料失效等等。再例如，矩形溝槽包含許多銳角，這些銳角可能不合需要地集中電場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種用于波導(dǎo)配置的光電間隙室，包含在元件層(device layer)的至少一部分中形成的第一光學(xué)傳輸介質(zhì)、在該元件層上的至少一部分中形成的第二光學(xué)傳輸介質(zhì)、以及在該元件層的至少一部分中形成的溝槽，其中該溝槽具有至少一個(gè)彎曲邊緣，并且該夠槽設(shè)置在第一和第二傳輸介質(zhì)附近。本發(fā)明還提供該設(shè)備的形成方法。
在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供在相位調(diào)整系統(tǒng)中使用的一種相位調(diào)整元件，在該元件中靠近波導(dǎo)處形成有溝槽。該相位調(diào)整元件包含基片，該基片具有選定的形狀以允許至少一部分相位調(diào)整元件插入到溝槽中；在基片上形成的開口，使得當(dāng)一部分相位調(diào)整元件被插入到溝槽中時(shí)，該開口貼近波導(dǎo)；以及貼近溝槽形成的至少一個(gè)電極。該相位調(diào)整元件還包含設(shè)置在開口中的光電活性材料。


本發(fā)明可以通過參照下面與附圖相結(jié)合的說明來(lái)理解，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，附圖包括圖1A和圖1B概念性地示出第一典型相位調(diào)整系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；圖2示出在第一典型相位調(diào)整系統(tǒng)，諸如圖1A和圖1B中所示的系統(tǒng)，的埋入式波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中形成的電極和溝槽的圖像；圖3A-E概念性地示出電極的四個(gè)可選實(shí)施例；圖4概念性地示出第二典型相位調(diào)整系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；圖5A-E概念性地示出第二典型相位調(diào)整設(shè)備的五個(gè)可選實(shí)施例；以及圖6概念性地示出可以在圖1A-B和圖4中所示第一或第二典型相位調(diào)整系統(tǒng)中使用的相位調(diào)整元件的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
盡管本發(fā)明容許各種修改和替代形式，但是本發(fā)明的特定實(shí)施例在附圖中已經(jīng)作為實(shí)例示出，并且在這里做出詳細(xì)的說明。但是，應(yīng)該了解的是，這里對(duì)特定實(shí)施例的說明并不是要將本發(fā)明限定到所公開的特定形式，相反地，本發(fā)明要包括屬于所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修正、等價(jià)和可選方案。
下文說明本發(fā)明的例證性實(shí)施例。為使說明清楚，在說明書中并沒有描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)該了解，在任何這種實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須進(jìn)行多個(gè)特定于實(shí)現(xiàn)的決定，以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如服從與系統(tǒng)有關(guān)的以及與商業(yè)有關(guān)的約束，這些約束在各個(gè)實(shí)現(xiàn)中各不相同。此外，應(yīng)該清楚，這種開發(fā)工作可能既復(fù)雜又耗時(shí)，但是對(duì)于本領(lǐng)域中受益于本公開的普通技術(shù)人員來(lái)說，仍然是很普通的工作。
圖1A概念性地示出第一典型相位調(diào)整系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。例如，第一典型相位調(diào)整系統(tǒng)100可以被用來(lái)將可控相位調(diào)整引入到在一個(gè)或多個(gè)光學(xué)設(shè)備，諸如光衰減器、光譜選擇濾波器、干涉儀等等中使用的光中。在所示實(shí)施例中，在元件層110內(nèi)形成一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)部分105(1-2)，該元件層在本領(lǐng)域中通常被稱為包覆層(cladding layer)、波導(dǎo)芯(waveguide core)、波導(dǎo)層、緩沖器、下包覆層等等。在利用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的制造處理所形成的可選實(shí)施例中，包覆層可以是在基片120，諸如硅或其它材料，上形成的半導(dǎo)體或其它材料，諸如聚合物。例如，包覆層可以由玻璃或聚合物形成。應(yīng)該清楚，相位調(diào)整系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上是示例性的，并且在可選實(shí)施例中，相位調(diào)整系統(tǒng)100可以包含其它部件。例如，如下文將要詳細(xì)討論的那樣，相位調(diào)整系統(tǒng)100可以包含多種不同的光學(xué)傳輸介質(zhì)，這些光學(xué)傳輸介質(zhì)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說是公知的，包括環(huán)形諧振器(ring resonator)、光柵、“耳語(yǔ)波道(whisperinggallery)”物件、光子晶體等等。
在所示實(shí)施例中示出的波導(dǎo)部分105(1-2)由折射率大于元件層110的折射率的材料形成。例如，波導(dǎo)部分105(1-2)可以由折射率為大約1.4557的摻雜二氧化硅形成，而元件層110可以由折射率為大約1.445的摻雜或不摻雜二氧化硅形成。在其它的實(shí)施例中，波導(dǎo)部分105(1-2)和元件層110可以由任何合乎需要的材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，元件層110可以包含下包覆層(未示出)和上包覆層(未示出)，下包覆層至少部分地形成在波導(dǎo)部分105(1-2)下方，上包覆層至少部分地形成在波導(dǎo)部分105(1-2)上方。在一個(gè)實(shí)施例中，上包覆層和下包覆層可以具有不同的折射率。
在所示實(shí)施例中，可以在層110中切割、切削或蝕刻出溝槽130，從而使得波導(dǎo)部分105(1-2)在元件層1 10中形成的溝槽130附近終止。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽130被切割出來(lái)，從而使得波導(dǎo)部分105(1-2)中傳播的信號(hào)所引起的的漸逝場(chǎng)(evanescent field)在溝槽130橫向邊緣150(1-2)處的幅度小于峰值的-40dB。但是，溝槽130的精確位置和在橫向邊緣150(1-2)處的期望漸逝場(chǎng)幅度是設(shè)計(jì)選擇方面的問題。在一個(gè)實(shí)施例中，形成的波導(dǎo)部分105(1-2)和溝槽130具有相對(duì)角度，以便減少反射，反射可能引起不希望的光在波導(dǎo)部分105(1-2)中的任一方向傳播。
圖1B概念性地示出第一相位調(diào)整系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。在所示實(shí)施例中，溝槽130是元件層110中的所謂“啞鈴形”開口。但是，在可選實(shí)施例中，溝槽130可以是具有任何合乎需要的形狀的開口。特別地，可以形成溝槽130，從而使得溝槽130的一個(gè)或多個(gè)邊緣是彎曲的。例如，可以形成溝槽130，從而使得溝槽130的一個(gè)或多個(gè)邊緣在與元件層110的表面基本平行的平面上具有非零的曲率半徑。通過提供上述溝槽130，可以減小工作時(shí)所產(chǎn)生的溝槽130周圍的材料上的應(yīng)力和/或應(yīng)變，這可以降低諸如靜態(tài)疲勞斷裂、材料失效等故障模式的可能性。
雖然不是本發(fā)明的實(shí)踐所必需的，溝槽130的一個(gè)或多個(gè)表面可以被處理以添加、去除、或者改變?cè)撘粋€(gè)或多個(gè)表面的特性。在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽130的一個(gè)或多個(gè)表面可以被處理以在溝槽130的一個(gè)或多個(gè)表面上、或者在插入到溝槽130中的單獨(dú)元件上形成優(yōu)選的分子取向。在一個(gè)可選實(shí)施例中，互穿聚合物格子(interpenetratingpolymer matrix)、碳納米管(carbon nanotube)、以及輔助摻雜物中的至少一種可以由插在溝槽130中的材料形成或制造(deliver)，并且與溝槽130的一個(gè)或多個(gè)表面相互作用?？梢栽诳蛇x實(shí)施例中使用的溝槽130的其它處理，包括實(shí)現(xiàn)表面能變化的預(yù)處理，諸如硅烷和/或衍生物、和移植(migrate)到溝槽130的表面上的在光學(xué)材料內(nèi)和/或單獨(dú)地配制(formulate)的添加物。在其它可選實(shí)施例中，溝槽130可以被用發(fā)色團(tuán)、穩(wěn)定劑(stabilization agent)、折射率調(diào)節(jié)劑(modifier)或被設(shè)計(jì)用于引入一些有用性質(zhì)，諸如更高光電和/或非線性光學(xué)性質(zhì)和/或擇優(yōu)熒光性(preferential fluorescence)和/或光發(fā)射特性的其它試劑。
如圖1A和圖1B所示，可以在元件層110上形成一對(duì)電極140(1-2)，從而使得每一個(gè)電極140(1-2)的一部分與溝槽130的相應(yīng)一個(gè)橫向邊緣150(1-2)充分地接近。在所示實(shí)施例中，電極140(1-2)被彎曲成鉤狀，從而使得電極140(1-2)的一個(gè)或多個(gè)邊緣是彎曲的。在一個(gè)實(shí)施例中，形成電極140(1-2)，從而使得一個(gè)或多個(gè)邊緣在層110平面上具有非零的曲率半徑。但是，在可選實(shí)施例中，可以在元件層110上形成更多或更少的電極140(1-2)，并且電極140(1-2)可以具有任何合乎需要的形狀。此外，在如下面要詳細(xì)描述的其它多個(gè)可選實(shí)施例中，電極140(1-2)的部分可以被形成或插入在溝槽130上/內(nèi)。例如，電極140(1-2)可以不在元件層110上形成，而是可以被形成/插入在溝槽130內(nèi)(或大體上在溝槽130內(nèi))。
在一個(gè)實(shí)施例中，溝槽130可以由光電活性材料(未示出)填充。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道的那樣，通過改變施加在電極140(1-2)上的相對(duì)電勢(shì)可以調(diào)整溝槽130中的光電活性材料的分子軸(molecular axis)。例如，分子軸的定向可以從其中光電活性材料的折射率大約為最大的定向改變?yōu)槠渲泄怆娀钚圆牧系恼凵渎蚀蠹s為最小的定向。再例如，通過改變施加在電極140(1-2)上的電勢(shì)，可以改變雙折射光電活性材料的偏振相關(guān)折射率。因此，可以調(diào)整傳播穿過溝槽130的光的相位、幅度和/或偏振。
在一個(gè)實(shí)施例中，光電活性材料可以是可以被引入到溝槽130內(nèi)的液體。例如，光電活性材料可以是液晶、聚合物分散液晶、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(inter-penetrating polymer network)等等。在可選實(shí)施例中，聚合物分散液晶可以包含碳基聚合物(carbon-based polymer)、非均質(zhì)分子系統(tǒng)(heterogeneous molecular system)、硅氧烷、梯形(ladder)硅氧烷、含硅聚合物、樹枝狀聚合物(dendrimer)、超分子組裝(supramolecular assembly)等等?？蛇x地，如下文將詳細(xì)描述的那樣，光電活性材料可以是可以被插入到溝槽130內(nèi)的單獨(dú)元件的一部分。
圖2示出在層220中形成的電極200(1-4)和溝槽210(1-2)的圖像。在所示實(shí)施例中，電極200(1-2)和溝槽210(1)是第一波導(dǎo)(未示出)的第一相位調(diào)整系統(tǒng)225(1)的一部分，而電極200(3-4)和溝槽210(2)是第二波導(dǎo)(未示出)的第二相位調(diào)整系統(tǒng)225(2)的一部分。如上所述，電極200(1-4)和溝槽210(1-2)的一個(gè)或多個(gè)邊緣可以被彎曲。例如，電極200(1-4)和/或溝槽210(1-2)的一個(gè)或多個(gè)邊緣可以在層110平面上具有非零的曲率半徑。
圖3A-E概念性地示出相位調(diào)整系統(tǒng)100的四個(gè)可選實(shí)施例，具有電極140(1-2)的可選布置。圖3A從基本垂直于波導(dǎo)部分105(1-2)的方向觀察，示出相位調(diào)整系統(tǒng)100的第一可選實(shí)施例，具有電極140(1-2)的第一可選布置。在圖3A中所示的第一實(shí)施例中，每一個(gè)電極140(1-2)的第一部分300在包覆層110上方和溝槽130附近形成。電極140(1-2)的第二部分305在包覆層110附近和溝槽130內(nèi)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，形成電極140(1-2)的第一部分300的材料與形成電極140(1-2)的第二部分305的材料可以相同。例如，電極140(1-2)的第一部分300和第二部分305可以由金屬、金屬氧化物等等形成。在一個(gè)可選實(shí)施例中，形成電極140(1-2)的第一部分300的材料可以不同于形成電極140(1-2)的第二部分305的材料。例如，電極140(1-2)的第二部分305可以由氧化銦錫(indium tin oxide)或另一種充分透明的導(dǎo)電材料形成，以形成覆蓋波導(dǎo)面(waveguide face)的一個(gè)電極，并且傳播的信號(hào)可以通過該電極。
圖3B概念性地示出電極140(1-2)的第一實(shí)施例沿著波導(dǎo)部分105(1-2)的軸觀察的視圖。在波導(dǎo)部分105(1-2)的末端附近可以提供電極140(1-2)中的開口310，從而允許光傳播通過電極140(1-2)。在一個(gè)實(shí)施例中，開口310可以允許波導(dǎo)部分105(1-2)穿過電極140(1-2)。但是，在可選實(shí)施例中，波導(dǎo)部分105(1-2)可以不穿過電極140(1-2)。電極140(1-2)的第一布置可以用來(lái)在溝槽130中提供基本水平的電場(chǎng)。
圖3C示出相位調(diào)整系統(tǒng)100的第二可選實(shí)施例從基本垂直于波導(dǎo)部分105(1-2)的方向觀察的視圖，具有電極140(1-2)的第二可選布置。在圖3C所示的第二實(shí)施例中，第一電極140(1)在包覆層110上方和溝槽130上方形成。第二電極140(2)在包覆層110下方和溝槽130下方形成。例如，在基片120上形成包覆層110之前，可以在基片120中形成第二電極140(2)。電極140(1-2)的第二布置可以用來(lái)在溝槽130中提供基本垂直的電場(chǎng)。
圖3D示出相位調(diào)整系統(tǒng)100的第三實(shí)施例從基本垂直于波導(dǎo)部分105(1-2)的方向觀察的視圖，具有電極140(1-2)的第三可選布置。在圖3D所示的第三實(shí)施例中，電極140(1-2)被耦合到托架320上。在一個(gè)實(shí)施例中，可以在形成相位調(diào)整系統(tǒng)100之前裝配電極140(1-2)和托架320，然后當(dāng)需要時(shí)，將電極140(1-2)和托架320插入到相位調(diào)整系統(tǒng)100中。電極140(1-2)的第三實(shí)施例可以用來(lái)在溝槽130中提供基本水平的電場(chǎng)。
圖3E示出相位調(diào)整系統(tǒng)100的第四實(shí)施例從基本垂直于波導(dǎo)部分105(1-2)的方向觀察的視圖，具有電極140(1-2)的第四可選布置。在圖3E中所示的第四實(shí)施例中，電極140(1-2)在包覆層110中形成，并且基本垂直于波導(dǎo)部分105(1-2)。例如，電極140(1-2)可以是形成在包覆層110中的通孔(vias)。電極140(1-2)的第四實(shí)施例可以用來(lái)在溝槽130中提供基本水平的電場(chǎng)。
圖4概念性地示出第二典型相位調(diào)整系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施例。在圖4所示的實(shí)施例中，至少一部分波導(dǎo)部分410(1-2)被基本平行于溝槽130的橫向邊緣150(1-2)地被定向，從而允許在波導(dǎo)部分410(1)中傳播的一小部分光被傳送到波導(dǎo)部分410(2)。例如，第二典型相位調(diào)整系統(tǒng)400可以是被耦合波設(shè)備(coupled wave device)，諸如平面波導(dǎo)、馬赫-曾德濾波器等等。波導(dǎo)部分410(1-2)可以終止在溝槽130附近。但是，這不是本發(fā)明的實(shí)踐所必需的。在可選實(shí)施例中，波導(dǎo)部分410(1-2)可以不是在溝槽130附近終止。
與圖1中的第一典型相位調(diào)整系統(tǒng)100中一樣，可以在層(未示出)內(nèi)切割、蝕刻、或切削第二相位調(diào)整系統(tǒng)400中的溝槽130，從而使得波導(dǎo)部分410(1-2)中傳播的信號(hào)在溝槽130的橫向邊緣150(1-2)處所引起的漸逝場(chǎng)的幅度小于峰值的-40dB。但是，溝槽130的精確位置和在橫向邊緣150(1-2)處的期望漸逝場(chǎng)幅度是設(shè)計(jì)選擇方面的問題。
圖5A-E概念性地示出第二典型相位調(diào)整系統(tǒng)400的五個(gè)可選實(shí)施例。圖5A-E所示的五個(gè)可選實(shí)施例可以允許光從波導(dǎo)部分410(1)傳送到多個(gè)用于存儲(chǔ)、修正和/或傳輸?shù)墓鈱W(xué)設(shè)備，而不是允許光從波導(dǎo)部分410(1)傳送到波導(dǎo)部分410(2)。在圖5A-E中，波導(dǎo)部分410(1)被定向，從而使得至少一部分基本平行于溝槽130的橫向邊緣150(1)。在圖5A中，環(huán)形諧振器420與溝槽130的橫向邊緣150(2)靠近地被設(shè)置。在圖5B中，“耳語(yǔ)波道”物件430與溝槽130的橫向邊緣150(2)靠近地被設(shè)置。在圖5C中，光柵440，例如衍射光柵(diffraction grating)，與溝槽130的橫向邊緣150(2)靠近地被設(shè)置。在圖5D中，光子元件450，諸如光子晶體或光子能帶隙(band-gap)設(shè)備，與溝槽130的橫向邊緣150(2)靠近地被設(shè)置。在圖5E中，第一環(huán)形諧振器420與溝槽130的橫向邊緣150(2)靠近地被設(shè)置。第二溝槽450被設(shè)置在第一環(huán)形諧振器420和第二環(huán)形諧振器470之間，從而使得在波導(dǎo)部分410(1)中傳播的第一小部分光可以被傳送到第一環(huán)形諧振器420，而第二小部分光可以被傳送到第二環(huán)形諧振器470，以及相反。
圖6概念性地示出可以被插入到溝槽130內(nèi)的相位調(diào)整元件600的一個(gè)實(shí)施例。例如，相位調(diào)整元件600可以被插入到溝槽130內(nèi)，并且可以通過滑動(dòng)從溝槽130中被移除。在一個(gè)實(shí)施例中，相位調(diào)整元件600包含基片610，該基片可以由諸如聚酯薄膜、硅酮等材料形成?？梢栽诨?10中形成開口620。開口620可以在基片610中形成，從而當(dāng)相位調(diào)整元件600被插入到溝槽130內(nèi)時(shí)，開口620被定位在與波導(dǎo)充分接近的位置，并且與波導(dǎo)基本對(duì)準(zhǔn)。通過以這種方式配置，在波導(dǎo)中傳播的光至少有一部分可以穿過開口620。
可以在開口620中設(shè)置光電活性材料。在如上面所討論的多個(gè)實(shí)施例中，光電活性材料可以是液晶、聚合物分散液晶、聚合物穩(wěn)定型液晶(polymer stabilized liquid crystal)、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)等等。在多種可選實(shí)施例中，插入到溝槽130中的相位調(diào)整元件600包括當(dāng)被引入到溝槽130中時(shí)光電性越來(lái)越強(qiáng)的材料。
雖然不是本發(fā)明的實(shí)踐所必需的，但是可以在基片610中或基片610上形成一個(gè)或多個(gè)電極630(1-4)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以為電極630(1-4)提供電勢(shì)，以定向分子軸，如上文所述。可以在包覆層110中形成一個(gè)或多個(gè)傳導(dǎo)軌跡，然后這些傳導(dǎo)軌跡通過例如焊接而電耦合到電極630(1-4)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都清楚，在基片610中或基片610上可以形成更多或更少的電極630(1-4)。此外，電極630(1-4)可以被定位在基片610上的任何合乎需要的位置。特別地，電極630(104)可以被定位，以提供開口620中邊緣電場(chǎng)的期望的定向。在一個(gè)實(shí)施例中，電極630(1-4)可以代替圖1A-B中所示的電極140(1-2)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括在元件層的至少一部分中形成的第一光學(xué)傳輸介質(zhì)；在所述元件層的至少一部分中形成的第二光學(xué)傳輸介質(zhì)；以及在所述元件層的至少一部分中形成的溝槽，其中所述溝槽具有至少一個(gè)彎曲邊緣，并且所述溝槽被設(shè)置在所述第一和第二傳輸介質(zhì)附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述溝槽具有至少一個(gè)具有非零曲率半徑的邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述至少一個(gè)具有非零曲率半徑的邊緣包括至少一個(gè)在基本平行于基片表面的平面上具有非零曲率半徑的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一條所述的裝置，其中所述第一光學(xué)傳輸介質(zhì)形成波導(dǎo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述波導(dǎo)被定向?yàn)榛敬怪庇谒鰷喜鄣臋M向邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述波導(dǎo)近似終止在所述溝槽的橫向邊緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述波導(dǎo)和所述溝槽被形成為具有相對(duì)角度，以減少導(dǎo)致不希望的光在所述波導(dǎo)中的任一方向傳播的反射。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述波導(dǎo)的至少一部分被定向?yàn)榛酒叫杏谒鰷喜鄣臋M向邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一條所述的裝置，其中所述第二光學(xué)傳輸介質(zhì)是波導(dǎo)、環(huán)形諧振器、耳語(yǔ)波道模式物件、光柵限定腔、光子晶體和光子能帶隙物件中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一條所述的裝置，還包含第三光學(xué)傳輸介質(zhì)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述第三光學(xué)傳輸介質(zhì)是波導(dǎo)、環(huán)形諧振器、耳語(yǔ)波道模式物件、光柵限定腔、光子晶體和光子能帶隙物件中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一條所述的裝置，其中所述溝槽用于接收相位調(diào)整元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述相位調(diào)整元件包括基片，具有選定的形狀，以允許所述相位調(diào)整元件被插入到所述溝槽內(nèi)；在所述基片上形成的開口，從而使得當(dāng)所述相位調(diào)整元件被插入到所述溝槽中時(shí)，所述開口貼近所述波導(dǎo)；以及設(shè)置在所述開口中的光電活性材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極被設(shè)置在所述基片上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，還包括至少一個(gè)導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電元件與設(shè)置在所述相位調(diào)整元件的基片上的所述至少一個(gè)電極耦合。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述相位調(diào)整元件包括引入到所述溝槽中的光電活性液體。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述引入到溝槽中的相位調(diào)整元件包括在引入到所述溝槽中時(shí)光電活性增強(qiáng)的材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1到17中任一條所述的裝置，其中所述溝槽的表面被修正，以提供互穿聚合物格子、碳納米管、輔助摻雜物、以及由引入的材料所導(dǎo)致的表面處理中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求1到18中任一條所述的裝置，其中所述溝槽的表面具有優(yōu)選的分子取向。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任一條所述的裝置，還包括與所述溝槽貼近設(shè)置的至少一個(gè)電極，所述至少一個(gè)電極用于在所述溝槽內(nèi)提供至少一部分可變電場(chǎng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極具有至少一個(gè)彎曲電極邊緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極具有至少一個(gè)具有非零曲率半徑的電極邊緣。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述具有非零曲率半徑的至少一個(gè)電極邊緣包括至少一個(gè)在基本平行于所述介電層表面的平面上具有非零曲率半徑的電極邊緣。
24.一種裝置，包括基片；在所述基片上形成的元件層；在所述元件層的至少一部分中形成的波導(dǎo)；在所述元件層的至少一部分中形成的溝槽，所述溝槽具有至少一個(gè)邊緣，所述邊緣在基本平行于所述元件層表面的平面上具有非零曲率半徑，其中所述溝槽允許在所述波導(dǎo)中傳播的光的至少一部分從所述波導(dǎo)傳送到另一傳輸介質(zhì)；與所述溝槽貼近設(shè)置的至少一個(gè)電極，所述至少一個(gè)電極具有至少一個(gè)電極邊緣，所述至少一個(gè)電極邊緣在基本平行于所述元件層表面的平面上具有非零曲率半徑，并且能夠在所述溝槽中提供至少一部分可變電場(chǎng)；以及設(shè)置在所述溝槽中的相位調(diào)整元件。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置中，其中所述相位調(diào)整元件包括基片，具有選定的形狀，以允許所述相位調(diào)整元件被插入到所述溝槽內(nèi)；在所述基片上形成的開口，從而使得當(dāng)所述相位調(diào)整元件被插入到所述溝槽中時(shí)，所述開口貼近所述波導(dǎo)；以及設(shè)置在所述開口中的光電活性材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述至少一個(gè)電極被設(shè)置在所述相位調(diào)整元件的基片上。
27.根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一條所述的裝置中，其中所述溝槽允許在所述波導(dǎo)中傳播的至少一部分光從所述波導(dǎo)傳送到波導(dǎo)、環(huán)形諧振器、耳語(yǔ)波道模式物體、光柵限定腔、光子晶體和光子能帶隙物體中的至少一個(gè)。
28.一種方法，包括在元件層的至少一部分中形成第一光學(xué)傳輸介質(zhì)；在所述元件層的至少一部分中形成第二光學(xué)傳輸介質(zhì)；以及在所述元件層的至少一部分中形成溝槽，其中所述溝槽具有至少一個(gè)彎曲邊緣，并且所述溝槽被設(shè)置在所述第一和第二傳輸介質(zhì)附近。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述形成第一光學(xué)傳輸介質(zhì)包括形成定向?yàn)榛敬怪庇谒鰷喜鄣臋M向邊緣的波導(dǎo)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或權(quán)利要求29所述的方法，其中所述形成溝槽包括這樣形成所述溝槽，使得所述波導(dǎo)在所述溝槽的近似橫向邊緣鄰近處終止。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述形成第一光學(xué)傳輸介質(zhì)包括形成波導(dǎo)，其中所述波導(dǎo)的至少一部分被定向?yàn)榛酒叫杏谒鰷喜鄣臋M向邊緣。
32.根據(jù)權(quán)利要求28到31中任一條所述的方法，所述形成第二光學(xué)傳輸介質(zhì)包括形成波導(dǎo)、環(huán)形諧振器、耳語(yǔ)波道模式物體、光柵限定腔、光子晶體和光子能帶隙物體中的至少一個(gè)。
33.根據(jù)權(quán)利要求28到32中任一條所述的方法，還包括在所述基片中形成第三光學(xué)傳輸介質(zhì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求28到33中任一條所述的方法，還包括在所述溝槽中設(shè)置光電活性元件。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述在溝槽中設(shè)置光電活性元件包括將液晶和聚合物分散液晶中的至少一個(gè)引入到所述溝槽內(nèi)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述在溝槽中設(shè)置光電活性元件包括在所述溝槽內(nèi)插入相位調(diào)整元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括在引入到所述溝槽中的所述光學(xué)介質(zhì)內(nèi)形成互穿聚合物格子、碳納米管、以及輔助摻雜物中的至少一種。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述互穿聚合物格子、碳納米管、以及輔助摻雜物中的至少一種延伸到所述溝槽的表面。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括利用硅烷、硅烷衍生物、移植到所述溝槽的表面上的添加物、發(fā)色團(tuán)、穩(wěn)定劑和折射率調(diào)節(jié)劑中的至少一種來(lái)處理所述溝槽。
40.根據(jù)權(quán)利要求28到39中任一條所述的方法，還包括與所述溝槽貼近地設(shè)置具有至少一個(gè)彎曲邊緣的至少一個(gè)電極，從而使得所述至少一個(gè)電極能夠在所述溝槽內(nèi)提供至少一部分可變電場(chǎng)。
41.一種用于相位調(diào)整系統(tǒng)中的相位調(diào)整元件，具有在其中鄰近波導(dǎo)處形成的溝槽，所述相位調(diào)整元件包括基片，具有選定的形狀，以允許所述相位調(diào)整元件的至少一部分被引入到所述溝槽中；在所述基片上這樣形成的開口，使得當(dāng)所述相位調(diào)整元件的一部分被引入到所述溝槽中時(shí)，所述開口貼近所述波導(dǎo)；貼近所述開口形成的至少一個(gè)電極；以及設(shè)置在所述開口中的光電活性材料。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的相位調(diào)整元件，其中所述光電活性材料包括液晶、超分子組裝、以及光學(xué)活性介質(zhì)中的至少一種。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述光電活性材料被設(shè)置在聚合物格子和互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)的內(nèi)部。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的相位調(diào)整元件，其中所述聚合物包括碳基聚合物、非均質(zhì)分子系統(tǒng)、硅氧烷、梯形硅氧烷、含硅聚合物、樹枝狀聚合物、以及超分子組裝中的至少一種。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的相位調(diào)整元件，其中所述光電活性材料的折射率是響應(yīng)于所施加的電場(chǎng)而可變的。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的相位調(diào)整元件，其中所述光電活性材料是雙折射的。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的相位調(diào)整元件，其中所述雙折射光電活性材料的折射率的定位是響應(yīng)于所施加的電場(chǎng)而可變的。
48.根據(jù)權(quán)利要求41所述的相位調(diào)整元件，其中所述相位調(diào)整元件能夠從所述溝槽中被移除。
49.一種形成用于相位調(diào)整系統(tǒng)中的相位調(diào)整元件的方法，其中所述相位調(diào)整元件具有在其中貼近波導(dǎo)處形成的溝槽，所述方法包括形成基片，所述基片具有選定的形狀，以允許所述相位調(diào)整元件的至少一部分被引入到所述溝槽中；在所述基片中形成開口，從而使得當(dāng)所述相位調(diào)整元件被引入到所述溝槽中時(shí)，所述開口貼近所述波導(dǎo)；形成貼近所述開口的至少一個(gè)電極；以及在所述開口中沉積光電活性材料。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述沉積光電活性材料包括在所述開口中沉積液晶、聚合物穩(wěn)定型液晶、以及聚合物分散液晶中的至少一種。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述形成具有選定形狀的基片包括形成所述基片，從而使得所述相位調(diào)整元件能夠從所述溝槽中被移除。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述形成基片包含由聚脂薄膜和硅酮中的至少一種形成所述基片。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述形成至少一種電極包括形成能夠在所述開口內(nèi)提供至少一部分選定方向的邊緣電場(chǎng)的多個(gè)電極。
54.如這里參照附圖充分說明的、根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置。
55.如這里參照附圖充分說明的、根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于波導(dǎo)配置的光電間隙室，包含在至少一部分元件層上形成的第一光學(xué)傳輸介質(zhì)，在至少一部分元件層上形成的第二光學(xué)傳輸介質(zhì)，以及在至少一部分元件層上形成的溝槽，其中該溝槽具有至少一個(gè)曲面邊緣，并且布置在第一和第二傳輸介質(zhì)附近。
文檔編號(hào)G02F1/01GK1860390SQ200480020684
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者特里·V.·克拉普 申請(qǐng)人:陶氏康寧公司