层状弯曲元件光开关制造技术

通过施加穿过通道的光的电场，一种层状弯曲元件光开关将用于接通或者断开两个相邻光纤通道其中一个中的光信号。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闭锁在一起并且保持在元件端部形状所需的状态。弯曲通过压电材料对于光纤通道中光的电场的响应而实现。这将允许通过形成为闭锁的层状弯曲元件光开关而存储。不同频率的光可以在具有适合尺寸的光通道中传播，不会彼此妨碍。致动光切换或者闭锁的光可以具有与被接通或断开的光不同的频率。这个开关保持所需的闭锁位置，直到适合波长和功率的光信号以正确的顺序施加到层状弯曲元件光开关从而解锁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用光触发开关来以比10—n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。
技术介绍
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，它与本专利技术一样快，因为它是光触发的，但是缺乏闭锁功能。
技术实现思路
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—"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IOO倍或者更多。使用层状弯曲元件光开关，光纤通讯将增快IOO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IOO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縮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。具体实施例方式层状(layered)弯曲元件光开关使用了压电材料的下列特性当受到电场的影响时，压电元件的尺寸改变。通道中光的电场是本专利技术中压电材料所响应的电场。随着压电材料响应于电场的影响而改变尺寸，光通道变大或者变小。当压电材料响应于穿过通道的光的电场时，光通道从小尺寸而开启从而允许光信号穿过它们时，开关开启。当通道变得足够小时， 一定波长的光信号将不再穿过较小的通道。当光信号将不穿过已经变小的光通道时，信号被切断。 一些压电材料具有结晶定向(crystal orientation),该定向必须与使其改变形状的电场相对齐。其它的压电材料可以在磁场或电场中被加热并且定向成沿着适合的方向对将被施加的电场作出响应。在构造层状弯曲元件光开关时，压电元件将由多层构成。一层弯曲元件将具有与相邻层压电元件相反的结晶定向。这些层可以是在一层材料中或者多层中，其中金属或者其它材料位于压电材料之间。可以具有所涉及的2、 3、 4…或者多层。所述层交替定向从而增强对于施加到它们的光的电场的响应。由于这些不同定向的压电材料受到通道中光的电场的影响，电场将使得元件发生弯曲。与较少层的情况相比，许多层使得响应更加迅速，并且更加显著。可以在磁场或者电场中定向的压电材料的实例是锆酸铅和钛酸铅或者锆钛酸铅，也称为PZT。对于一个实例，根据一种形式的坡印廷向量等式，其写作五-(2/z。cP,，从通道中的光的以瓦为单位的功率获得的以电压为单位的电场。其中；/。是4; /xl(r7Weber/amp-meter,并且c是3xl()8米/秒。利用这个关系，可以发现，四分之一微米通道中通过150毫瓦信号产生的电 压是10伏。这个电压将用于致动闭锁光纤(fiber optics)开关。当 使用锆钛酸铅时，光产生的电压将把2065二的通道尺寸改变40。锆钛 酸铅具有3. 90xl(^。米/伏的压电应变系数。通常用于光纤的818nm的光 (8180^1)将能够在刚好大于2045^(通道中传播，并且将不能在更小的 通道中传播。当2065二的通道改变到2014》时，8180^(或者更大波长的 光将被切断，然而8056-或者更小波长的光将仍然穿过。在本专利技术中， 切换机构是弯曲的压电元件，其在适合的定向和功率的电场存在的情况 下发生弯曲。这种元件包括多层，其中柔性金属薄膜位于层之间。用于 制造弯曲元件的方法如下首先，非定向(non-oriented)的压电层被 沉积在基底上，基底可以是硅晶片，具有金属覆层。然后，通道被蚀刻 在压电层中。柔性金属薄膜被沉积在蚀刻的通道中。多余的金属薄膜被 去除，并且通过施加在各层之间的金属上的电场的相反极性，压电层沿 着与相邻层中相反的方向定向。当适合光信号的电场与它相互作用时， 用这种方式构造的元件将弯曲。如已经讨论过的，如果元件弯曲充分的 距离，那么光通道将被闭合从而光信号不能通过。另外，如果两个或者 多个具有可闭锁端部的这种元件被弯曲成闭锁状态，那么一旦在通道中 没有光，可以被切断的光信号以及闭锁开关将保持断开状态。闭锁的开 关可以通过以适合的顺序施加光而被解锁，从而使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学波导中光的接通和断开开关，包括两个平行的光通道，在它们之间具有层状的弯曲元件，由压电材料制成，其在通道中存在的具有足够功率的光产生的电场中弯曲，Ａ．当元件没有弯曲时，其接通，Ｂ．当元件弯曲时，其断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：GN波维，
申请(专利权)人：伽马有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]