[发明专利]常暗光开关和光路选通装置

说明书

本申请公开了一种常暗光开关和光路选通装置，属于光电子技术领域。常暗光开关包括：基底、第一波导、第二波导和控制器件；第一波导和第二波导均覆盖于基底的上表面，第一波导具有楔形面，第二波导覆盖于楔形面上；控制器件用于调整第一波导和第二波导中至少一个的折射率，以实现对楔形面的全反射角的大小的调整；第一波导的中心线与楔形面的法线之间的夹角大于或等于控制器件未调整折射率前楔形面的全反射角，且小于控制器件调整折射率后楔形面的全反射角；第二波导中包括耗散区域，耗散区域为输入光在楔形面上发生全反射后被反射至的区域，耗散区域用于对输入光进行吸收或散射。本申请中的常暗光开关的片上集成性好，且所需的调整功耗比较小。

技术领域

本申请涉及光电子技术领域，特别涉及一种常暗光开关和光路选通装置。

背景技术

随着光电子技术的发展，越来越多的光电子器件从分立模块转化为芯片集成，光电子芯片的功能也越加丰富和强大。但是，当光电子芯片的控制电路失效时，未加处理的光信号会直接传输到穿通端，对后续的光路造成严重的串扰。因此，在光电子芯片的控制电路失效后的光路自动阻断保护是非常重要的。

目前，如图1所示，常使用由输入波导(input waveguide，IWG)、输出波导(outputwaveguide，OWG)、过渡波导(transition waveguide，TWG)、散发波导(exhaust waveguide，EWG)与热电极组成的Y分支分束器对光路进行阻断。OWG的材料与TWG的材料不同，TWG的材料是负热光系数材料，OWG的折射率略大于TWG。EWG用于对光场进行耗散。热电极位于TWG的一侧，用于控制光场的走向。

当热电极不通电加热时，因为OWG与TWG的初始折射率差较小，OWG的光场限制能力不足，所以导致光场耦合到TWG中并传输到EWG被耗散掉。此时在OWG的端口处为关断。当热电极通电加热时，TWG的折射率减小，OWG与TWG的折射率差增大，OWG的光场限制能力增强。所以，使得光场被限制在OWG内并沿着OWG传输。此时在OWG的端口处为穿通。

然而，Y分支分束器的尺寸很大，其长度一般在毫米量级，这会严重影响光电子芯片的集成度。并且，要使OWG的光场限制能力增强到将光场限制在其内，OWG与TWG的折射率差需要很大，此时热电极需要通电加热到比较高的温度，因而导致所需的调制功耗比较大。

发明内容

本申请提供了一种常暗光开关和光路选通装置，可以解决相关技术中Y分支分束器严重影响光电子芯片的集成度且其所需的调制功耗比较大的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种常暗光开关，所述常暗光开关包括：基底、第一波导、第二波导和控制器件。具体地，所述第一波导和所述第二波导均覆盖于所述基底的上表面。所述第一波导具有楔形面，所述第二波导覆盖于所述楔形面上。所述第一波导的折射率大于所述第二波导的折射率，所述控制器件用于调整所述第一波导和所述第二波导中至少一个的折射率，以实现对所述楔形面的全反射角的大小的调整。所述第一波导的中心线与所述楔形面的法线之间的夹角大于或等于所述控制器件未调整折射率前所述楔形面的全反射角，且小于所述控制器件调整折射率后所述楔形面的全反射角。所述第二波导中包括耗散区域，所述耗散区域为输入光在所述楔形面上发生全反射后被反射至的区域，所述耗散区域用于对输入光进行吸收或散射。

在本申请实施例中，在控制器件不工作时，第一波导与第二波导的折射率差较大，楔形面的全反射角较小，第一波导中的输入光与楔形面的法线之间的夹角大于或等于楔形面的全反射角。因而第一波导中的输入光会在楔形面上发生全反射。输入光在楔形面上发生全反射后会被反射至第二波导中的耗散区域，耗散区域会对输入光进行吸收或散射，可实现光阻断。在控制器件工作时，控制器件会调整第一波导和第二波导中至少一个的折射率，以使第一波导与第二波导的折射率差变小，继而使楔形面的全反射角增大。此时第一波导中的输入光与楔形面的法线N之间的夹角会小于楔形面的全反射角，因而第一波导中的输入光不会在楔形面上发生全反射，而是会经楔形面折射后传输到第二波导的输出端，从而实现光穿通。