一种光开关（１１，１１１，２１１）包括具有通过其按周期模式排布的多个开口（３１－４２）的一部件。一通路（８６－８７，９１－９２，９６－９７）通过该部件从一输入向一输出延伸，开口的一子集沿该通路分布。在一种操作方式下，每一开口包含的材料折射率不同于该部件的折射率，从而定义了一种光子带间隙结构，该结构阻止预定波长的辐射通过该部件传播。在一不同的操作方式下，沿通路的开口子集的折射率具有不同值，这允许辐射沿该通路传播。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及光信号通信，并特别涉及实现光信号切换的方法和设备。本专利技术的背景远程通信是过去二十年迅速发展的一个领域，其部分原因是由于诸如蜂窝式电话，、传真机、使用因特网的计算机通信等技术的不断进步和普及。由于这些正在发展的新技术，对具有更大的信息携带容量的远程通信设备的需求正不断增长，这转而又促使不断增长对使用光信号实现通信的关注。高带宽光纤远程通信系统正在全世界被采用。这产生了连接各大主要城市的骨干系统。当前，当这些现有的系统需要实现光信号切换时，它们一般把光信号转换为电信号，实现电信号的电切换，并然后将结果的电信号转回光信号。这大大延迟了信息通过系统的传播，且费用高，因为这增加了系统的复杂性。为了避免这一问题，正努力试图发展直接切换光信号的光开关，而无需暂时转换为电信号。正在考虑的技术包括微-电-光-机开关，泡喷射，液晶阵列，移动光学-机械反射镜或棱镜，电-光控制耦合波导，热控耦合波导。虽然这些现有的方法对于它们的设定目标一般已经是令人满意，但它们还没有在所有方面令人满意。某种程度上，这些方法涉及到诸如不良的可靠性，高的插入和传输损失，难以提高这些切换方法为较大尺寸，及昂贵的制造技术等问题。此外，这些现有的方法切换速度相对慢，大约为几毫秒量级。本专利技术的概述从以上所述可以看到，需要一种用于处理光信号的方法和设备，其至少可避免以上讨论的某些问题。根据本专利技术，针对这种需求提供一种用于操作光开关的方法与设备，这种光开关包括用于光辐射的输入，与输入隔开的输出，及光学配置在输入和输出之间的第一区域。该方法和设备涉及在第一区域内提供多个第二区域和一个第三区域，第二区域装设在第一区域内隔开的位置处，第三区域具有一折射率并且是与第二区域不同的第一区域的一部分；把第二区域细分为彼此排斥的第一和第二组，第二组的第二区域沿一个通路排布，该通路通过第一区域从输入向输出延伸且不在第一组的第二区域；以及可选择地以第一和第二操作方式操作开关，其中在第一模式下每一第二区域有一折射率不同于第三区域折射率，使得第三区域和第二区域配合以防止预定波长的光辐射在第一区域内传播，且其中在第二操作方式下第三组的每一第二区域的折射率不同于第三区域折射率的，使得第一组的第三区域和第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿该通路的第一区域的部分内传播，且其中第二组的第二区域的每一个具有与第三区域折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过第一区域沿该通路从输入向输出传播。附图的简要说明从以下结合附图详细的说明，可实现对本专利技术更好的理解，其中附图说明图1是实施本专利技术的光开关简化的顶视图；图2是沿图1线2-2所取的图1光开关简化的侧剖视图，并还简略示出光开关的控制电路；图3是沿图2线3-3所取的简化的顶剖视图，并示出光开关的第一操作方式；图4是类似于图3的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第二操作方式；图5是类似于图3-4的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第三操作方式；图6是类似于图3-5的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第四操作方式；图7是光开关的简化顶视图，这是图1的光开关替代的实施例；图8是光开关的简化侧剖视图，这是图1的光开关另一替代的实施例；图9是类似于图8的简化侧剖视图，但示出的是图8光开关的不同的操作方式。本专利技术的详细说明图1是实施本专利技术的设备10的一部分的光开关11的简化顶视图。图2是沿表示光开关11的图1中2-2线所取的简化侧剖视图，并还以虚线简略示出作为设备10的另一部分的控制电路。光开关11具有一个输入和三个输出。具体来说，参见图1，能够在16处向作为输入的光开关11的一边缘提供光辐射，并然后这一光辐射能够在沿其另一边缘分布的三个位置任何之一离开光开关11，如三个箭头17-19所示它们是分别作为光输出。图1-2的实施例是为与具有接近1.5μm波长的辐射使用而配置的，这是远程通信业光通信中常用的辐射形式。然而，本专利技术适用于其它波长广泛变化的辐射。此外，为方便起见这里描述的图1的开关11具有用于辐射16的单个的输入，以及对应于该辐射在17-19的三个输出。然而，应当认识到，输出可以是输入，而输入也可作为输出。实际上，通过光开关11的通信可以是双向的。参见图2，光开关11包括普通板状部件26，它具有平行的平的顶面和底面。在顶视图中对应于如图1中所见开关11的外形，部件26具有近似矩形的形状。部件26由熔融的石英玻璃制成，但另外也可以由单晶硅，硫属化物玻璃，砷化镓或某些其它适当的材料制成。部件26的材料对相关波长的辐射是固有可传送的，虽然如稍后将讨论的，在开关11内还有其它结构，拟用来控制允许或不允许相关辐射通过部件26传播的程度。未示出的携带输入辐射16的光纤能够以已知的方式，例如使用激光束，熔融到部件26的边缘。三个另外的也未示出光纤能够沿部件26的边缘熔融到各位置，以便分别接收在17-19指示的输出辐射。部件26具有多个隔开的垂直通过它的圆柱形开口，其中十二个以标号31-42标识。这些开口以规则的周期性模式排布，其中每一行中相邻开口之间的间隔46与每一列中相邻开口之间的间隔47相同。在图1-2的实施例中，在46和47处的间隔大约为0.8到1.0μm，并且每一个开口的直径大约为0.5μm。每一行中的开口相对于相邻的行开口，在行的方向有位移48。类似地，每一列中的开口相对于相邻列中的开口，在列的方向有位移49。位移48和49相同，并且是在46或47的的间隔值的一半。部件26中的开口能够以任何方便的方式形成。一种适用的技术是使用光刻术，全息照相术，激光刻写，或电子束刻写使部件26的顶面形成模式，以便定义图1中所示按周期位移模式排布的多个圆形区域。然后对部件26的顶面实施蚀刻工艺，以便通过每一圆形区域已经形成模式之处蚀刻出各开口。在部件26的顶面装有七个电极51-57。在所公开的实施例中，电极51-57每一个是由铟锡氧化物(ITO)制成的，但是有其它替代的可制电极的适当的材料。电极51覆盖开口31-32，电极52覆盖开口33-34，电极53覆盖开口35-36，电极54覆盖开口37-38，电极55覆盖开口39-40，电极56覆盖开口41-42。其余的电极57覆盖部件26所有其它开口。在部件26的底面装有七个附加的电极，其配置是电极51-57的镜象。在图2中可以看到这些附加电极的四个，并由标号61-63和67标识。虽然所公开的实施例在部件26的底面有七个分开的电极，但另外在部件26基本上整个底面上可替代装设单个的共用电极，使得施加到底面上的七个电极51-57的电压都参照单个的底面电极。部件26中每一开口填充已知类型的液晶材料，例如在图2中71处所指示的那样。在电极安装到部件26之前，例如通过向部件26旋压或沉积液晶材料，液晶材料被引入开口。虽然所公开的实施例使用液晶材料，也可以另外使用某些其它电-光活性材料，诸如硫族化物玻璃，或业内专业人员所知的其它氧化物液晶及聚合物。如业内所知，当向液晶材料施加电压时，液晶材料将改变其折射率，或介电常数。液晶材料71对相关的辐射是可传送的。然而，如稍后将详细讨论的，取决于其当前的折射率，液晶材料及部件26的材料可允许或阻止辐射的传播。控制电路12配置为能够向配置在部件26相对侧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包括光开关的设备，该开关包括： 用于光辐射的输入； 与所述输入隔开的输出；及 光学配置在所述输入和所述输出之间的第一区域，所述第一区域包含多个第二区域和一个第三区域，所述第二区域装设在所述第一区域内隔开的位置处，且所述第三区域具有一折射率并且是与所述第二区域不同的所述第一区域的一部分； 所述第二区域包含所述第二区域彼此排斥的第一和第二组，所述第二组的所述第二区域沿一个通路排布，该通路通过所述第一区域从所述输入向所述输出延伸且不在所述第一组的所述第二区域； 所述开关具有第一操作方式，其中每一所述第二区域有一折射率不同于所述第三区域折射率，使得所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的光辐射在所述第一区域内传播；以及 所述开关具有第二操作方式，其中所述第一组的所述每一第二区域的折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第一组的所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿所述通路的所述第一区域的部分内传播，且其中所述第二组的每一个所述第二区域具有与所述第三区域的所述折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过所述第一区域沿所述通路从所述输入向所述输出传播。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：保罗科劳克，詹姆斯M弗洛伦斯，
申请(专利权)人：雷斯昂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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