常暗光开关和光路选通装置制造方法及图纸

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。

【技术实现步骤摘要】
常暗光开关和光路选通装置
本申请涉及光电子
，特别涉及一种常暗光开关和光路选通装置。
技术介绍
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(inputwaveguide，IWG)、输出波导(outputwaveguide，OWG)、过渡波导(transitionwaveguide，TWG)、散发波导(exhaustwaveguide，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。
技术实现思路
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。该常暗光开关的结构简单紧凑，易于被应用于各类光电子芯片中，片上集成性好。此外，仅需通过控制器件来调整楔形面的全反射角的大小，以实现对光路的阻断或穿通，因而所需的调整功耗比较小。另外，本申请实施例提供的常暗光开关对控制器件13的形状、位置以及对准精度的要求不高，因而易于制作，可以极大地降低成本。此外，该常暗光开关的工艺友好，通常可以与互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)标准流程兼容，因而可以增大适用范围。可选地，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，且沿所述第一波导的中心线向所述第二波导靠近的方向，所述第一部分的宽度逐渐减小。在本申请实施例中，第一部分可以提供光模场渐变功能。也即是，输入光在第一部分中向楔形面传输时，输入光的光模场逐渐变化，从而可以有效避免光模场突变以减少插入损耗。可选地，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导还包括渐变部分。所述渐变部分覆盖于所述第一波导中除所述第一部分之外的部分上，且沿所述第一波导的中心线向所述第二波导靠近的方向，所述渐变部分的宽度逐渐增大。在本申请实施例中，渐变部分可以提供光模场渐变功能。也即是，输入光在第一波导中被渐变部分覆盖的部分中向楔形面传输时，输入光的光模场逐渐变化，从而可以有效避免光模场突变以减少插入损耗。进一步地，所述常暗光开关还包括包层。所述包层覆盖于第一波导和第二波导之上。在本申请实施例中，包层可以保护第一波导和第二波导，如可以避免第一波导和第二波导被腐蚀介质侵蚀，还可以防碰撞、防刮蹭等。在一些实施例中，所述第一波导的热光系数小于所述第二波导的热光系数。所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分。所述控制器件为热电极。所述热电极设置在所述基底的内部，所述第一部分和/或所述第二部分在所述基底的上表面上的正投影位于所述热电极在所述基底的上表面上的正投影内。在一些实施例中，所述第一波导的热光系数小于所述第二波导的热光系数。所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分。所述控制器件为热电极。所述热电极设置在所述包层的内部或所述包层的上表面，所述第一部分和/或所述第二部分在所述基底的上表面上的正投影位于所述热电极在所述基底的上表面上的正投影内。在本申请实施例中，当第一波导的热光系数为负热光系数且第二波导的热光系数为正热光系数时，第一波导的折射率是随着温度的升高而减小，第二波导的折射率是随着温度的升高而增大。如此，在使用热电极同时对第一部分和第二部分进行加热时，第一部分与第二部分的折射率差在达到同样的变化量时所需的加热温度更低，从而可以极大地降低功耗。在一些实施例中，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分。所述控制器件包括第一控制板和第二控制板。所述第一控制板位于所述包层的内部或上表面，所述第二控制板位于所述基底的内部。所述第一波导的电光系数小于所述第二波导的电光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成电场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所述第一控制板与所述第二控制板之间的电场内；或者，所述第一波导的磁光系数小于所述第二波导的磁光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成磁场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种常暗光开关，其特征在于，所述常暗光开关包括：基底、第一波导、第二波导和控制器件；/n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；/n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；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种常暗光开关，其特征在于，所述常暗光开关包括：基底、第一波导、第二波导和控制器件；
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。


2.如权利要求1所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，且沿所述第一波导的中心线向所述第二波导靠近的方向，所述第一部分的宽度逐渐减小。


3.如权利要求1或2所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导还包括渐变部分；
所述渐变部分覆盖于所述第一波导中除所述第一部分之外的部分上，且沿所述第一波导的中心线向所述第二波导靠近的方向，所述渐变部分的宽度逐渐增大。


4.如权利要求1-3中任一项所述的常暗光开关，其特征在于，所述常暗光开关还包括包层；所述包层覆盖于所述第一波导和所述第二波导之上。


5.如权利要求1-4中任一项所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导的热光系数小于所述第二波导的热光系数，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分；
所述控制器件为热电极，所述热电极设置在所述基底的内部，所述第一部分和/或所述第二部分在所述基底的上表面上的正投影位于所述热电极在所述基底的上表面上的正投影内。


6.如权利要求4所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导的热光系数小于所述第二波导的热光系数，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分；
所述控制器件为热电极，所述热电极设置在所述包层的内部或所述包层的上表面，所述第一部分和/或所述第二部分在所述基底的上表面上的正投影位于所述热电极在所述基底的上表面上的正投影内。


7.如权利要求4所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分，所述控制器件包括第一控制板和第二控制板，所述第一控制板位于所述包层的内部或上表面，所述第二控制板位于所述基底的内部；
所述第一波导的电光系数小于所述第二波导的电光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成电场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所述第一控制板与所述第二控制板之间的电场内；或者，所述第一波导的磁光系数小于所述第二波导的磁光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成磁场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所述第一控制板与所述第二控制板之间的磁场内。


8.如权利要求1-4中任一项所述的常暗光开关，其特征在于，所述第一波导中的第一部分为所述第一波导中包含所述楔形面的部分，所述第二波导中的第二部分为所述第二波导中与所述楔形面相邻的部分，所述控制器件包括第一控制板和第二控制板，所述第一控制板和所述第二控制板均覆盖于所述基底的上表面上；
所述第一波导的电光系数小于所述第二波导的电光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成电场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所述第一控制板与所述第二控制板之间的电场内；或者，所述第一波导的磁光系数小于所述第二波导的磁光系数，所述第一控制板与所述第二控制板之间形成磁场，所述第一部分和/或所述第二部分位于所述第一控制板与所述第二控制板之间的磁场内。


9.一种光路选通装置，其特征在于，所述装置包括：基底、第一波导、第二波导、第三波导和控制器件；
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽岑，宋小鹿，冀瑞强，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44