利用包括矩形像素的LCOS阵列的WSS制造技术

一种硅基液晶(LCOS)装置，包括：硅衬底；以及一对电极，所述一对电极包括上电极和下电极。所述下电极安装到所述硅衬底并且包括在第一维度和第二维度上延伸的像素的二维阵列。LCOS装置还包括：液晶层，所述液晶层设置在所述上电极与所述下电极之间，并且被配置为能够通过提供到所述下电极的所述像素的驱动信号驱动为多个电状态。所述像素的轮廓是矩形的，所述轮廓在所述第一维度上比在所述第二维度上具有更长的侧边。此外，所述二维阵列包括像素间距，所述像素间距在所述第一维度上比在所述第二维度上更大。述第二维度上更大。述第二维度上更大。

【技术实现步骤摘要】
利用包括矩形像素的LCOS阵列的WSS


[0001]本申请涉及液晶装置，并且具体地涉及具有在正交轴上不同的像素间距的硅基液晶阵列。
[0002]本公开的实施方案特别适用于在光开关(诸如波长选择开关)中使用。然而，应当理解，本公开可适用于更广泛的背景和其他应用。
[0003]相关技术的描述
[0004]硅基液晶(LCOS)装置是波长选择开关(WSS)的最常用交换引擎之一。在WSS装置中，支持要切换的通道的光纤沿着一个轴分离，并且光学系统被设计成使得LCOS可以转向任何一根光纤。这称为端口切换。在正交轴上，光按频率进行色散，使得LCOS可以独立地处理光谱的小区。这称为波长选择性。
[0005]为了实现端口切换和波长选择性，LCOS的一个轴用于单独操纵单个波长通道，而像素的另一个轴用于在不同光纤之间切换波长通道。
[0006]装置的性能通常与像素阵列中包含的像素的数量成正比。例如，具有更多数量的像素的LCOS装置允许在更多数量的光纤之间进行切换。具有更多数量的可用像素还可以提供另外的像素来执行改进的校准过程并且改进波长轴切换的粒度。
[0007]随着全球网络流量的量增加，越来越需要WSS装置更好地执行并在更多数量的光纤之间切换。此外，正在开发包含多个WSS装置的模块，所述多个WSS装置利用单个通用LCOS装置来执行切换。在这些更高性能装置中，在切换轴上需要更多数量的像素。此外，正在推动更宽的频率范围以增加光纤容量(例如，在单个WSS中进入C+L波段两者)，这可能需要增加波长轴上的像素。/>[0008]不幸的是，LCOS装置上的像素的数量的增加增加了驱动电路的复杂性，增加了装置的整体功率消耗并且限制了可用的光机械设计空间。这进而增加了装置的制造成本和持续运营成本。
[0009]在整个说明书中对
技术介绍
的任何讨论都不应被视为承认这种技术是广为人知的或形成本领域公知常识的一部分。

技术实现思路

[0010]在一个配置中，本文公开的硅基液晶(LCOS)装置包括：硅衬底、一对电极和液晶层。所述一对电极包括上电极和下电极。所述下电极安装到所述硅衬底并且包括在第一维度和第二维度上延伸的像素的二维阵列。所述液晶层设置在所述上电极与所述下电极之间。所述液晶层被配置为能够通过提供到所述下电极的所述像素的驱动信号驱动为多个电状态。所述像素的轮廓是矩形的，所述轮廓在所述第一维度上比在所述第二维度上具有更长的侧边。所述二维阵列包括像素间距，所述像素间距在所述第一维度上比在所述第二维度上更大。
[0011]在另一个布置中，硅基液晶(LCOS)装置包括设置在硅衬底上的可独立驱动的像素的二维阵列。跨阵列的第一维度上的像素的间距大于跨阵列的第二维度上的像素的间距。
[0012]在又一个布置中，硅基液晶(LCOS)装置用于在一个或多个波长选择开关(WSS)的多个光端口之间切换光通道。所述LCOS装置包括硅衬底、一对电极和液晶层。所述一对电极包括上电极和下电极。所述下电极安装到所述硅衬底并且包括在第一维度和第二维度上延伸的像素的二维阵列。所述液晶层设置在所述上电极与所述下电极之间，并且被配置为能够通过提供到所述下电极的所述像素的驱动信号驱动为多个电状态。跨所述阵列的一个或两个维度上的所述像素的所述间距基于所述一个或多个WSS装置的一个或多个特性来限定。
[0013]根据本公开的波长选择开关可以包含本文和上文公开的LCOS装置。
[0014]公开了一种确定用于在一个或多个波长选择开关(WSS)中使用的硅基液晶(LCOS)装置的像素规格的方法。所述方法包括：确定所述定波长选择开关的光端口的数量和/或位置；计算在所述光端口之间切换所述光通道所需的切换角度范围；以及基于所计算的切换角度范围，确定所述LCOS装置的切换轴的像素大小和像素的数量，其中所述LCOS装置的所述像素是矩形的，并且具有基于所述切换轴的所述像素大小和像素的数量的矩形度程度。
附图说明
[0015]现将仅通过举例的方式并且参考附图来描述本公开的示例性实施方案，在附图中：
[0016]图1是LCOS装置的分解透视截面图；
[0017]图2示出了LCOS装置的像素化电极的平面图，其示出了像素的二维阵列；
[0018]图3示出了图2的像素化电极的截面图，其示出了六个矩形像素；
[0019]图4是波长选择开关的示意图，其示出了入射到LCOS装置的像素化电极上的光通道；
[0020]图5是确定LCOS装置的像素规格的方法中的主要步骤的流程图；并且
[0021]图6是确定LCOS装置的像素规格的替代方法中的主要步骤的流程图。
具体实施方式
[0022]首先查看装置概览，图1示出了硅基液晶(LCOS)装置100。装置100也可以称为LCOS光相位调制器，因为它调制在传播维度(z维度)上传播的入射光信号的相位。装置100包括硅衬底102和设置在一对相对电极106和108之间的液晶材料层104。第一或“上”电极106设置在液晶层104的上方。第二或“下”电极108安装到硅衬底102并且包括在第一(x)和第二(y)横向维度上跨装置100延伸的像素的二维阵列110。液晶层104被配置为可通过由电控制器112提供到下电极108的电压驱动信号驱动为多个电状态。
[0023]上电极106是透明的或部分透明的铟锡氧化物并且允许光信号传输进出装置100。下电极108是反射性的并且包括可单独控制的铝像素(例如114)的阵列110。下电极108的像素被电驱动用于跨上电极106与下电极108之间的液晶层104供应电势V，从而以预定配置驱动层104内的液晶。阵列110中的每个像素114可由电控制器112以多个预定电压水平中的一个预定电压水平单独驱动，以向入射光信号提供局部相位调制。像素114的电控制由通过硅衬底102到电控制器112的互连来提供。
[0024]层104内的液晶材料的预对准可由对准层118和120提供。层118和120包括沿着预
定方向对准以限定液晶材料的慢轴的多个小沟槽。
[0025]现转向本公开的矩形像素结构，图2示出了下电极108的平面图，其示出了像素的二维阵列110。如图所示，像素的轮廓是矩形的，其在x维度上比在y维度上具有更长的侧边。在一些实施方案中，像素在y维度上的长度介于5μm至7μm之间。在一些实施方案中，像素在x维度上的长度介于8μm至12μm之间。然而，应当理解，可以根据特定应用来实现具有其他矩形尺寸的像素。
[0026]中心像素区124用于光通道的有源切换。围绕中心像素区124的是裙边区(apron)126和垫圈区128。这些外部区通常不是像素化的和/或不可单独寻址的，因此，二维阵列110完全由中心像素区124限定。裙边区126是直接围绕中心有源像素区的区域，并且不包含可寻址像素的二维阵列。垫圈区128至少部分地围绕中心像素区124和裙边区126，并且将硅衬底102连接到上电极106。它可以物理地约束液晶材料。在一些实施方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基液晶(LCOS)装置，其包括：硅衬底；一对电极，所述一对电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极安装到所述硅衬底并且包括在第一维度和第二维度上延伸的像素的二维阵列；以及液晶层，所述液晶层设置在所述第一电极与所述第二电极之间，并且被配置为能够通过提供到所述第二电极的所述像素的驱动信号驱动为多个电状态；其中所述像素包括矩形轮廓，所述矩形轮廓在所述第一维度上比在所述第二维度上具有更长的侧边；并且其中所述二维阵列包括所述像素的像素间距，所述像素间距在所述第一维度上比在所述第二维度上更大。2.根据权利要求1所述的LCOS装置，其中所述像素的二维阵列具有为非标准显示格式的纵横比。3.根据权利要求1所述的LCOS装置，其被配置为用于非显示应用、光开关装置和波长选择开关中的至少一者中。4.根据权利要求3所述的LCOS装置，其中所述第二维度用于在所述波长选择开关的不同端口之间切换不同波长通道。5.根据权利要求1所述的LCOS装置，其中所述第一维度上的所述像素间距是所述第二维度上的所述像素间距的至少1.3倍。6.根据权利要求1所述的LCOS装置，其中所述像素在所述第二维度上具有介于8μm至12μm之间的第二长度；并且其中所述像素在所述第一维度上具有介于5μm至7μm之间的第一长度。7.根据权利要求1所述的LCOS装置，其中所述像素的阵列在所述第一维度上包括1500个至1900个像素；并且其中所述像素的阵列在所述第二维度上包括2500个至3000个像素。8.一种波长选择开关，其包含根据权利要求1所述的LCOS装置。9.一种硅基液晶(LCOS)装置，其包括：设置在硅衬底上的可独立驱动的像素的二维阵列，其中跨所述阵列的第一维度上的所述像素的第一间距大于跨所述阵列的第二维度上的所述像素的第二间距。10.一种硅基液晶(LCOS)装置，其用于在一个或多个波长选择开关(WSS)的多个光端口之间切换光通道时使用，所述LCOS装置包括：硅衬底；一对电极，所述一对电极包括第一电极和第二电极，所述第二电极安装到所述硅衬底并且包括在第一维度和第二维度上延伸的像素的二维阵列；以及液晶层，所述液晶层设置在所述第一电极与所述第二电极之间，并且被配置为能够通过提供到所述第二电极的所述像素的驱动信号驱动为多个电状态，其中跨所述阵列的所述第一维度和所述第二维度中的一者或两者上的所述像素的间距基于所述一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安，
申请(专利权)人：IIVI特拉华有限公司，
类型：发明
国别省市：