[发明专利]层状弯曲元件光开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用光触发开关来以比10^-11秒更快的速度来接通或者断开光学波导中光信号的方法，其中，层状元件弯曲以闭合通道。这些开关可制成保持闭锁直到被解锁。

背景技术

随着技术促进三维图像的通讯，视频和软件应用需要比以往更快地传送更多的信息。光纤光学通道可以比金属线处理更多的这种信息。光纤光学通讯通道的最慢部分目前是光导纤维开关装置。目前，光导纤维信号利用各种方法被转换，所述方法通过晶体管被致动。2003年7月15日颁发给Yueh Liang Chung等人的美国专利6,594,411启示了光学开关，提到了压电元件。压电元件被电信号致动，其可以限制到晶体管实现的10^-9秒。1997年12月30日授予给William Miller等的美国专利5,703,975启示了一种“干涉型开关(interferometric switch)”，其物理上用于小型化的部件。在William Miller的装置中，部件长度超过一厘米。最后，2006年7月4日颁发给Gary Poovey的美国专利7,072,536教导了光触发光开关，这里引为参考，它与本发明一样快，因为它是光触发的，但是缺乏闭锁功能。

发明内容

层状的弯曲元件光开关使用了电磁波的下列特性：不能传播通过尺寸上比波长更小的通道，从而关闭光纤光学通道中的光信号。将光纤光学通道开启到足够大的尺寸允许层状弯曲元件光开关能够打开光学通道中的信号。层状弯曲元件光开关使用了当暴露于充分的电场时元件的弯曲，该元件由不同定向的压电材料的层构成，从而实现光纤光学通道的闭合和开启。通道中的光的电场是影响压电材料变化的电场。层状弯曲元件光开关的转换速度可以比10^-11秒更快。这比任何晶体管致动的开关快100倍。层状弯曲元件光开关可以制成长度小于30微米，宽度小于3微米，高度取决于光学纤维通道中使用的具体波长。数百万个这种开关可以形成在上述干涉型开关中的一个的区域中。层状弯曲元件光开关将比干涉型开关快100倍或者更多。使用层状弯曲元件光开关，光纤通讯将增快100倍或更多，并且部件将能够形成为计算机芯片部件的尺寸。层状弯曲元件光开关可以使用一个光通道中的光，从而接通或者断开相邻光通道中的光。可以传递穿过光纤通道的信号的量远远大于穿过通常的电话线传播的量。社会需要更快的声音图片和视频信号的传送。目前，这些通讯信号的切换受到晶体管速度的限制，它们以大约10^-9秒而切换。为了社会实现更快的信号切换，这里引为参考的光触发光开关以及层状弯曲元件光开关是必须的。层状弯曲元件光开关可以形成为彼此靠近，从而弯曲元件将彼此锁定或者闭锁。这种闭锁功能将使得能够开启使用光来处理信息的计算机的大门。闭锁可用于存储信息并且制造存储装置。层状弯曲元件光开关使其成为可能的计算机将能够比目前的计算机快100倍或者更多。多层弯曲元件将提升弯曲。两层或者恰好数层将响应于电场，但是所产生的动作的量将不如具有多层的开关中那样显著。因此，多层弯曲元件开关的闭锁将比数层构造的开关更快和更进一步。

附图说明

图1是层状弯曲元件光学开关。与压电元件平行的通道中的光的电场使得压电材料响应，其使得相邻的通道收缩到非常小的尺寸以至于不允许光信号穿过通道。图1A是开关开启的图形，图1B是开关处于断开位置的图形。

图2示出了多层构造的层状元件。

图3是两个层状弯曲元件光开关，其设置成：当被适合的电场致动时闭锁。由压电元件分开的光通道中的光的电场使得压电元件弯曲从而彼此接触。压电元件的端部被加工成卡在彼此上，变得闭锁在一起。图3A是层状弯曲元件光开关设置成闭锁在解锁状态，图3B是层状弯曲元件光开关设置成闭锁在闭锁状态。

图4是闭锁开关闭锁的详细结构。图4A是用于直角或者接近直角的层状弯曲元件光开关的闭锁件，设置成闭锁。图4B是用于平角或者接近平角的闭锁件。层状弯曲元件光开关设置成闭锁层状弯曲元件光开关，可以处于不同尺寸的通道中，从而不同波长的光可以用于致动它们。通道的宽度可以略微不同，或者通道的高度可以略微不同。三个或者多个层状元件可以制成闭锁在一起，同样用于处理特殊的信号管理需要。

具体实施方式