[发明专利]用于波导配置的电光间隙室

说明书

本申请是申请日为2004年7月15日的题目为“用于波导配置的光电间隙室”的中国专利申请No.200480020684.6(PCT/GB2004/003108)的分案申请。 

技术领域

本发明一般涉及光波导，尤其涉及用于光波导中配置的电光间隙室(gap-cell)。 

背景技术

光子学，利用光存储、传送和/或处理信息，正以越来越快的速度进入商品和高技术产品的市场。例如，光学系统是许多城域网和局域网所选择的传输介质。用于光子学应用的多种光学设备通常与电子设备组合包装(co-package)或混合集成在一起。例如，基片可以包含一个或多个电子设备或光电设备，诸如晶体管、电阻器等等，以及激光器、检测器和用于以光的形式传递和/或接收信息的一个或多个波导设备。光电设备的功能性预计随着光学和电子学功能的逐渐集成而增强。 

在一些涉及数据通过波导传输的光通信应用中，可能需要改变波导中传播的光的相位。例如，可控相位调整可以用于光衰减器、光谱选择滤波器(spectrally selective filter)、干涉仪等等，向一个波导发射的光在这些仪器中与在第二波导中传播的光发生干涉。但是，调整波导中传播的光的相位的传统方法可能不太适用于其中光子设备(photonics device)与电子设备紧密结合的应用。 

控制光波导中传播的光的相位的一个传统方法利用这样的事实，即波导的有效折射率取决于波导的温度。例如，波导温度的增加可以改变波导的光程长度，以及引起波导扩展(expand)。在波导上所产 生的应力(stress)和/或应变(strain)可能进一步改变波导的光程长度。通常，使用焦耳加热器来改变光波导的温度，从而改变波导的光程长度。温度相关的相位控制器的灵敏度取决于波导材料中光程的导热系数。虽然某些材料可以表现出较大的热光系数，但是这些材料可能很难形成低损耗的单模波导，因此可能不太适合在光波导中使用。 

由于基片特性，温度相关的相位控制器也很难包括。第一，由于散热(heat sinking)或热质量问题(thermal mass issue)，所以相位控制的热光法可能对所应用温度的改变响应不够快。为了与可能也包含在基片上的电子设备紧密结合，有必要考虑这样形成的物件的整体热负荷。第二，当基片上包括多于一个相位控制器时，热串扰可能降低温度相关的相位控制器的准确度、细度(finesse)和控制。热串扰还可能减少温度相关的相位控制器的相位表示范围。虽然相位表示范围的减少可以至少部分地通过增加施加到相位控制器的温度范围来补偿，但是温度范围的增加通常导致设备的功率损耗的相应增加。 

在Clapp(美国专利号No.6,424,755)中描述了一种利用电光活性材料来调整波导中传播的光的相位的开槽单片光波导(slottedmonolithic optical waveguide)。电光活性材料被定位在波导的两个部分之间的矩形沟槽中，两个矩形电极被设置在矩形沟槽的上方。当在矩形电极上施加电压时，在矩形沟槽中形成边缘电场(fringing electricfield)，可以通过改变施加在矩形电极上的电压来改变电光活性材料的折射率。但是，Clapp中所述的开槽单片光波导具有许多不足之处。例如，矩形沟槽包含许多锐角(sharp corner)，这些锐角在工作期间集中应力和/或应变，潜在地导致额外的故障模式，诸如静态疲劳断裂、材料失效等等。再例如，矩形沟槽包含许多锐角，这些锐角可能不合需要地集中电场。 

发明内容

在本发明的第一方面，本发明提供一种用于波导配置的电光间隙室，包含在元件层(device layer)的至少一部分中形成的第一光学传 输介质、在该元件层上的至少一部分中形成的第二光学传输介质、以及在该元件层的至少一部分中形成的沟槽，其中该沟槽具有至少一个弯曲边缘，并且该够槽设置在第一和第二传输介质附近。本发明还提供该设备的形成方法。 

在本发明的另一方面，本发明提供在相位调整系统中使用的一种相位调整元件，在该元件中靠近波导处形成有沟槽。该相位调整元件包含基片，该基片具有选定的形状以允许至少一部分相位调整元件插入到沟槽中；在基片上形成的开口，使得当一部分相位调整元件被插入到沟槽中时，该开口贴近波导；以及贴近沟槽形成的至少一个电极。该相位调整元件还包含设置在开口中的电光活性材料。 

附图说明

本发明可以通过参照下面与附图相结合的说明来理解，其中相同的附图标记表示相同的元件，附图包括：