[发明专利]用于光信息处理和光电子信息处理的光子器件

说明书

技术领域

本发明一般涉及光子器件，具体涉及用于光和光电子信息处理以及用于发射和存储光信号的光子器件。

背景技术

随着增大的信息密度和不断增加的传送信号的信息传输速率，人们对光和光电子器件十分感兴趣，即，与光子相互作用的器件。然而，在许多不同应用的情况下，必须使用不同的材料。连接这些不同材料而不会引入反射，吸收或不产生杂散光中心往往是很困难的。由于这些有害效应，不但造成损耗而且还使误码率减小或携带光信号信息的信噪比减小。更有甚者，若杂散光反馈到放大系统，则可以发生这样的情况，基于这个系统的放大特性，产生干扰噪声信号的无用强度，往往也使其他信号的放大特性下降。

发明内容

本发明的目的是，基于有特征优点材料的优选组合，在不引入多余串音或其他对光信号质量有负面影响的效应条件下，改善上述存在的问题并提供适合于多种应用的光子器件。

利用这样一种光子器件以十分简单方式达到这个目的，该光子器件包括：第一段，它包含适合于与光子相互作用的材料；第二段，它包含适合于与光子相互作用的材料，其中所述第一段的区域与所述第二段的区域互相对接，且至少部分的所述第一区域和部分的所述第二区域确定低温粘接区。

按照本发明，定义低温粘接区为这样一个区域，其中借助于低温粘接过程或方法，至少第一材料或物品的表面区连接或粘接到第二材料或物品的表面区，1999年11月1日申请的美国专利申请“LowTemperature Joining of Phosphate Glass”详细地描述这种过程和方法，系列号为09/430,885，该文件合并在此供参考。其他材料的连接，即，以下一些材料的连接和粘接，例如，氧化物玻璃，SiO₂玻璃，特别是，掺杂SiO₂玻璃，多涂层玻璃，氟化物玻璃，硫属化物玻璃；晶体的连接，特别是，LiNbO₃晶体；半导体，特别是，半导体GaAs，InP，GaAsP，GaAlAs，Si，和上述材料混合物的连接，在美国专利和商标事务所申请的PCT申请“Low Temperature Joining ofMaterials”(Atty.Dkt.No.SGT-32 P1 WO)中详细地给以描述，它是与本申请同日申请且是上述美国专利申请“Low TemperatureJoining of Phosphate Glass”部分申请的继续，1999年11月1日申请，系列号为09/430,885，这个部分申请的继续也合并在此供参考。

利用常规技术连接两种波导材料是费时和昂贵的。按照普通现有技术的处理方法，在第一步，待连接的两种器件必须经受波导结构化过程。仅仅在第二步，连接这两个器件。因此，必须以很高的精确度对准两种波导结构。此外，常规技术的另一个缺点是，必须分别地连接每个器件。

然而，此处采用的低温粘接过程允许低成本的批量生产：以大块状方式连接多个衬底，然后再分割成各个单片。此后，波导的制作是在已经连接的衬底上进行。所以，按照本发明，在光子器件中不需要对准波导。

本发明低温粘接过程的另一个优点是，与环氧树脂粘合方法比较，本发明低温粘接过程改进了粘接器件的可靠性和寿命。

在本发明的描述中，术语“光子”和“光”基本上用于电磁能量的产生，传输和吸收的相同物理基础效应，然而，在一般情况下，我们遇到的是光子特性，若讨论非常小的强度或在发生吸收，产生或发射的效应时，则使用术语“光子”；而在强度起伏很小或干涉，衍射和折射是主要效应时，光应当是大量光子的更合适表示。

基于上述的连接过程和方法，所述低温粘接利用机械方式和光学方式连接所述第一区域和所述第二区域，这种方法的优点是，非常小的损耗，基本上没有杂散光中心，或反射不会引入到跨越这个低温粘接区的光子传播路径。

按照本发明的要点，与光子的所述相互作用包括：一种或多种相互作用类型，例如，光子传输，光子反射，光子引导，光子吸收，光子产生，光子发射，光子衍射，光子折射，叠加光子，光子干涉产生。

基于所述低温粘接过程和方法的广泛应用性，可以把许多不同材料粘接在一起以获得不同应用的最佳特性。因此，在许多应用中，所述第一材料至少有这样一个部分，其折射率不同于所述第二材料中至少一个部分的折射率。