[发明专利]应力调谐平面照明电路及其方法

说明书

公开了一种平面光波电路，其能够与具有低光损耗的外部设备光耦合，同时还提供了对传播通过PLC的光信号的低功率功能控制。PLC包括其中形成应力诱导(SI)移相器的高对比度波导区域，使得它能够控制光信号的相位。高对比度波导区域经由斑点尺寸转换器光耦合到低对比度波导区域，由此使到能够光耦合到具有低光损耗的芯片外设备。在高对比度波导区域中形成SI移相器使得能够有改进的响应性和相位控制、降低的电压以及更小的所需芯片占用面积。因此，本发明使得能够实现更低成本和更高性能的PLC系统。

相关申请的交叉引用

本案是于2013年10月11日提交的共同未决的美国专利申请序列号14/051715(代理人案号：142-024US1)的部分继续申请，该专利申请要求于2012年10月11日提交的美国临时专利申请序列号61/712,587(代理人案号：142-024PR1)的优先权，其中每一个都通过引用被结合于此。

此外，以下案子的基本概念(但不一定是语言)通过引用被结合于此：

(1)2006年12月5日颁发的美国专利7,146,087；

(2)美国专利申请序号14/321,138；以及

(3)2006年11月28日颁发的美国专利7,142,759。

如果本申请与在本案中已经通过引用结合的、可能影响保护范围的解释的一个或多个案子之间存在任何语言的矛盾或不一致，那么本案中的保护范围应当被解释为与本案中的语言一致。

技术领域

本发明一般而言涉及集成光学器件，并且更具体而言涉及表面波导结构和技术。

背景技术

平面光波电路(PLC)是包括集成在基板的表面上的一个或多个波导的光学系统，其中波导通常被组合以提供复杂的光学功能。这些“表面波导”通常包括被第二材料围绕的第一材料的芯，其中第二材料的折射率低于第一材料的折射率。在材料之间的界面处的折射率的变化使得传播通过芯的光能够反射，由此沿着波导的长度引导光。

基于PLC的设备和系统已经在许多应用(诸如光通信系统、传感器平台、固态投影系统等)中具有显著的影响。表面波导技术满足这些系统中对于可以对传播通过系统的多个光信号提供功能控制的小尺寸的可靠的光电路部件的需求。示例包括简单设备(例如，1x2和2x2光学开关、基于Mach-Zehnder干涉仪的传感器等)，以及具有多个波导元件和许多输入和输出端口的更复杂的基于矩阵的系统(例如，波长分插复用器、交叉连接、波长组合器等)。

这些系统中大多数的共同之处在于需要一种基于PLC的开关元件。历史上，最常见的开关元件基于被称为热光(TO)移相器的设备。通过包括部署在表面波导的上部包层的顶部的薄膜加热器，TO移相器利用玻璃的折射率(即，光在材料中的速度)与温度有关(被称为热光效应)的事实。通过加热器的电流生成传播到包层和芯材料中的热量，改变其温度并因此改变其折射率。TO移相器已经被证明具有最大2π的诱导相位变化。

TO移相器通常包括在另一个波导元件(诸如Mach-Zehnder干涉仪(MZI))中，以形成光学开关元件。在MZI开关布置中，输入光信号被分成两个相等的部分，这两个部分沿着一对基本完全相同的路径(即，臂)向下传播到接头，然后在此它们被重新组合成输出信号。其中一个臂结合用于控制那个臂中的光的相位的TO移相器。通过在臂中的光信号部分之间施加π的相位差，两个信号在重新组合时相消干涉，由此彼此抵消，产生零功率输出信号。当光信号部分之间的相位差为0(或n*2π，其中n为整数)时，这两个信号相长性重新组合，产生全功率输出信号。