专利名称：可变光学衰减器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及光学衰减器，更具体地，涉及用于可变光学衰减的方法和结构。
背景技术：
电信网络等光学网络由大量设备构成。开关、路由器、耦合器、多路复用器、多路信号分离器和放大器在光学网络中都很常用。这些设备必须互相兼容才能实现紧密配合，也就是说，这些设备必须能够接收和发射兼容信号。对于某些网络来说，这种兼容性要求网络设备仅对特定强度范围之内的信号进行操作，这种局限性突显出网络功率电平管理的重要性。
系统设计人员经常依赖光学衰减器来准确地管理网络的功率电平。衰减器可以是独立设备，也可以与其它设备相集成，以可控地设置信号强度。这样，就可以控制并行设备之间和串行设备之间的信号强度，甚至可以控制单一光学设备之内的信号强度，其中串行设备例如可为放大级；并行设备例如可为转换开关组；单一光学设备例如可为集成在现有的波长分割多路转换(WDM)设备中的衰减器，以用于规范共同传播信道强度。
对于很多应用，衰减器由供应商制造，然后，供应商将衰减器提供给光学设备生产商，由生产商将衰减器装配在诸如开关、路由器等网络装置中。因为不同的网络可以优化用于不同的信号强度级别，供应商经常先制造一批相同的光学设备，然后对光学设备进行加工处理(tailor)以满足设备制造商的需要，即满足特定网络的需要。
供应商提供可变光学衰减器(VOA)已经有一段时间。有了VOA，衰减量就可以被可控制地改变。VOA通常由布置在输入波导和输出波导之间的自由空间区域内的减振装置(例如可移动反射器或部分反射结构)构成。减振装置在自由空间区域内的位置决定衰减量。已经提出很多作为该部分反射结构的结构。例如，甚至已经有建议将液晶结构作为在自由空间传播区域内使用的部分反射表面。
此外，人们已经开发出了连续的波衰减设备，该设备由两个共同扭曲和熔合以形成一个大的(bulk)开关/衰减区域的波导构成。一些这类设备还使用热元件来实现有选择的开关和衰减控制。另外，有些人已经开发出使用法拉第(Faraday)转子或具有类似于袖珍电池结构的VOA，以根据偏振状态衰减。
虽然这些技术在某些应用中起到一定的作用，但是它们增加了制造成本和操作的复杂度，这是人们所不希望见到的。而且，这些设备庞大，并且不适合于对空间有要求的网络环境。此外，将这些设备安装在网络内也并非易事，因此可能造成严重的网络停工或减速。也许更为重要的是，很多这些已知的VOA设备造成无意的、或人们不希望见到的实质损失。例如，插入损失和偏振依赖损失(PDL)极大地限制了这些设备的操作。这些VOA在稳定性上也有问题，比如说，在工作时，设备受到移动或挤压会出现故障。
因此，希望提供一种具有如下条件的VOA不过于庞大；不使用诸如部分反射元件或热控开关等附加元件；制造更便宜；操作损失更小。
发明内容
根据一个示例，在这里提供了一种电可变光学衰减器，它包括包括输入波导节的第一波导支架；包括输出波导节的第二波导支架，该输出波导节布置在光学耦合到该输入波导节的位置处；所述第一波导支架或第二波导支架中的至少一个相对于另一个可以移动，以提供耦合的光学错位，其中所述耦合的光学错位导致该输出波导节中一定范围的光衰减值；和电驱动激励器，确定该可移动波导支架的位置以获得理想的光衰减值。
根据一个示例，本发明提供的一种电调节光学衰减器包括包括第一波导节的第一波导支架；具有可移动远端的第二波导支架，并且包括与该第一波导节耦合的第二波导节，用于传播光能，该远端响应于电场可以移动；和邻近该远端放置的电极，响应于施加到该电极上的驱动信号，该远端从第一耦合位置朝该电极方向偏转至第二耦合位置，以将该光能衰减至理想量。
根据一个示例，本发明提供了一种利用光能的装置，该装置包括具有可移动远端的波导臂，该波导臂包括传播光能的波导节；和每个都邻近该波导臂放置的多个电极，其中该多个电极中的每个接收多个驱动信号中的一个，用于控制该可移动远端的偏转根据一个示例，本发明提供的一种电调节光学衰减器包括形成在第一衬底部分之内的第一波导节；形成在第二衬底部分之内的第二波导节，并且被布置在相对于该第一波导的第一耦合位置，用于在第一强度耦合；该第二衬底部分形成可移动臂，该可移动臂可以将该第二波导节移动到第二耦合位置，用于在与该第一强度不同的第二强度耦合；和电驱动激励器，用于移动该第二波导节至该第二耦合位置。
根据一个示例，本发明提供了一种用于衰减在第一波导节和耦合到该第一波导节的第二波导节之间传播的光能的装置，该装置包括包括该第一波导节、并且在第一方向上可以移动的第一支架，其中第一电驱动激励器移动该第一支架；和包括该第二波导节、并且在至少部分与该第一方向相对的第二方向上可以移动的第二支架，其中第二电驱动激励器移动该第二支架。
图1示出了根据一个示例而具有可移动波导支架的未组装可变光学衰减器(VOA)。
图2是图1中VOA的第一衬底的俯视图，没有示出光导纤维。
图3是图1中VOA的第一和第二衬底的一部分的侧视图，其中该可移动波导支架位于第一位置。
图4是图3和图1中结构的侧视图，其中该可移动波导支架位于第二位置。
图5A和图5B分别是衰减与电容以及衰减与电压的关系曲线图，图中示出了任意的单位。
图6A示出了根据一个示例的程序操作VOA的方框图。
图6B示出了根据一个可选示例的程序操作VOA的方框图。
图7是根据一个实施例的与图4相似的侧视图，除了光导纤维的端面与传播方向形成锐角。
图8是根据另一实施例的图7的光导纤维的俯视图，示出了光导纤维的方向。
图9是根据一个实施例的具有安装表面的支架示意图，该安装表面容纳光导纤维。
图10是图9的装置的正视图，另外示出了将光导纤维粘在表面的安装方式。
图11是一个示范性多VOA装置的俯视图。
图12是用于偏转可移动波导支架的多电极驱动装置的部分侧视图。
图13是图12的结构的俯视图。
图14是用于偏转可移动波导支架的、具有交叉指型结构电极的多电极驱动装置的俯视图。
图15是根据另一示例的带有光导纤维的衬底和波导节的示意图。
图16是图15的衬底部分的示意图，示出了表面和波导节。
图17是根据一个实施例的双悬臂VOA的侧视图。
图18是沿图17中AA线方向所见的结构视图。
图19是沿图17中BB线方向所见的结构视图。
具体实施例方式
虽然下面介绍了本发明的优选实施例和多个可替代实施例，但是本领域普通技术人员应该理解，这些实施例仅作为示例，并非用于穷举。相反，此处的说明可应用于很多光学设备。另外，虽然下文的介绍主要针对可变的光学衰减，本领域普通技术人员应该理解，此处的说明也可用于其它目的的波导移动。此处的说明还可以用于纠正或引起两波导之间的错位，以实现除了衰减之外的其它目的，并且还可以在示出实施例之外的其它结构中使用此处的说明。而且，虽然在大多数示例中所描述的电驱动激励器都是静电激励器，不过可以在公开的任意实施例中应用其它电驱动激励器。电驱动激励器接收电信号，促使波导或支架运动。激励器的示例包括静电、电热和电磁激励器，本领域普通技术人员也已知包括电机激励器在内的其它电驱动激励器。
图1示出了根据一个示例的未组装可变光学衰减器(VOA)100。示出的VOA100包括第一衬底102和第二衬底104，在组装形式中它们结合成为一个整体结构。优选地，两个衬底102和104为二氧化硅或诸如两个硅晶片之类的硅材料。除了硅以外，衬底102和104还可以由多种材料形成，比如金属、绝缘材料或陶瓷。衬底102和104可以通过阳极结合、熔合或热合的方式结合。其它的示例技术包括烧结结合、紫外线处理的树脂结合、夹钳、采用热处理的硅酸钠结合以及玻璃料结合，利用这些结合方式在衬底102和104之间形成一个小间隔层。
第一衬底102包括第一波导节和第二波导节，其形式分别是第一光导纤维106和第二光导纤维108，例如，光导纤维是直径为125微米(μm)的单模(single-mode)光导纤维。示出的波导节实质上仅为示范性的。光导纤维106和108可以为非纤维的波导结构。而且，第一衬底102可以包括位于衬底之上、衬底上方或衬底102之内的结构。
在图中，光导纤维106和108被直接安装在衬底102上。光导纤维106被安装到可移动的波导支架110，在此示例中，该波导支架110是一个具有固定的近端112和可偏转的远端114的双悬臂。可通过对衬底102进行化学蚀刻或光蚀刻来形成可移动波导支架110，本领域普通技术人员也已知其它技术。
光导纤维106被安装到衬底102以及衬底102上的可移动波导支架110，这样，光导纤维106有悬垂。也就是说，表面116延伸并超过密切邻接光导纤维108的远端114。在图1的示例中，光导纤维106和108以对齐的方式位于衬底102上，并且密切相邻接触，以在VOA 100工作过程中确保二者之间的光能最大耦合。因此，为了实现光能传播，光导纤维106和108如此布置光导纤维106的表面116和光导纤维108的表面117(未示出)连接在一起，以传播光能。
图2示出了衬底102的俯视图，省略了光导纤维106和108。如图所示，可移动的波导支架110包括用于接收光导纤维106的安装表面118。可以采用不同形状的安装表面，包括几何型的V型槽、U型槽、圆形槽、矩形槽或三角形槽的表面。关于三角形槽的表面，衬底中的开口从衬底上表面以渐增的深度而加宽。
光导纤维108被安装在衬底102的第二安装表面120，该第二安装表面120优选与第一安装表面118对齐，并且第二安装表面120的截面形状与第一安装表面118相同。第二安装表面120构成光导纤维108的稳固支架。优选地，通过蚀刻、激光加工或机械切削技术，使安装表面118和120成为一个整体。通过同时形成该两个表面118和120，例如，可以确保光导纤维106和108沿一个传播轴对齐。
现在参见图1，在装配时，可移动的波导支架110在形成于衬底104中的凹槽122上方延伸。可由诸如化学蚀刻或光蚀刻之类的已知方式形成凹槽122，并且凹槽122有底面124，电极126沉积在底面124上，或形成于底面124上，或被放置在底面124上，或以其它方式位于底面124上。电极126作为静电激励器，用于可控地偏转可移动波导支架110。例如，电极126可以接收驱动信号，该驱动信号导致波导支架110偏转理想量。例如，可移动波导支架110可以是部分导电(半导体)或全部导电的材料，在比如电极静电力的作用下移动。然而，在可移动波导支架110上可形成有分离的电极(或多个电极)，以协助偏转。因此，可移动波导支架110也最好是绝缘的。可以使用绝缘体让电极126和衬底104绝缘。电极126延伸支架110的长度。电极126还可布置在仅与远端112或近端114相邻的位置。另外，如图12至14所示，可采用多种布置电极的模式。
在所示的实施例中，虽然可移动波导支架110和由安装表面120构成的稳固支架在衬底102中构成一个整体，但是可选地，也可以分别形成两个支架110和120，然后再安装在衬底102上。例如，采用分离的微电机(MEM)支架结构。
同样，当支架110具有可移动远端、位于悬壁位置时(例如，见图3)，可采用弹簧、支杆、夹子和其它结构将支架110悬挂在凹槽122上方。同样，如图3所示，VOA100的边缘128和130经过非均匀蚀刻或切开，以确保存在间隙。不管用何种方法，切面可以是任何角度。
在图3所示的位置，光导纤维106和108在一个传播轴上对齐，以实现从一个纤维到另一个纤维最大的能量耦合。该位置为第一连接位置。可移动的波导支架110相对于光导纤维108移动光导纤维106，以获得可变的衰减。
在工作中，电极126获得相对于导电或半导电波导支架110的电势，并且该电势能使支架110向电极126偏转。作为静电激励器而描述的结构126仅是示范性的。可选地，该结构126可以是接收电信号并产生吸引支架110的磁场的电磁激励器，支架110可以是磁性材料，或固定在磁性材料上。通常，该结构126也可以是热激励器，它加热支架110的周边区域，使得支架110的材料膨胀或收缩。可选地，该结构126可作为一个热元件直接放置在支架110上。这些激励器受电驱动信号的控制，属于电驱动激励器。本领域普通技术人员都知道，也可采用其它电驱动激励器，其中包括其它电机激励器。
图4示出了一个示例性操作，其中电极126已经获得将可移动波导支架110向下偏转到第二连接位置的电势。在该位置上，光导纤维106和108之间产生错位(misalignmant)(在图4中由距离d表示)。本领域普通技术人员应该理解，这种错位使得光导纤维106和108之间传播的所有能量都衰减。错位的距离d可以为任意值，优选地，d值小于光导纤维108的直径，以确保光导纤维106和108总是耦合，以传播一些能量。
为了实现更有效的耦合，两个光导纤维106和108的轴心分别向外表面116和117扩大。同样，由于在表面116和117上的轴心更大，相对于位移距离d的衰减灵敏度将可能减小。例如，可以采用已知技术，将8微米左右的单模光纤轴心以绝热的方式扩大到20微米左右。
错位量取决于电极126和支架110之间的势能差，因此，错位量取决于施加在电极126上的驱动信号。可以由为电极126提供驱动信号的控制器来设置势能差，以产生理想的错位和理想的能量衰减。取消电极126和支架110之间的电势能差，并且支架110返回其静止状态所处的位置，优选地，在该位置上，光导纤维106和108对齐并实现完全耦合。优选地，突然取消势能差可得到快速响应时间。当然，可采用控制电路来缓慢地下降(或提升)势能差，从而提供对可移动波导支架110的时间控制。
在优选实施例中，通过控制电参数实现驱动信号对电极126的控制。例如，为了达到给定的光学衰减值，可以提供与预定错位位置相对应的驱动信号。作为反馈校准控制的一部分，可以测量电参数并将测量值与电参数的理想值进行比较。
图5A-B示出了类似于VOA100的VOA衰减曲线。所示的衰减分别是电容和电压的函数，其中采用任意单位。例如，在图5A中，衰减分贝几乎是电容的线性函数，被测量的电容是随着波导支架110的错位而变化的任意电容值。光导纤维106和108之间的A-5dB的能量传播衰减对应于电极126和支架110之间的大约19.5任意单位的电容值，并且-20dB的衰减对应于大约21.5任意单位的电容值。
对某些实施例来说，这种电容依赖的线性特征受欢迎，然而，也可利用诸如电感、电压、电流、频率和阻抗之类的其它电参数来设置VOA100的理想衰减。图5B示出了在一个示意性实施例中作为电压函数的衰减。在电压较低时，电压和衰减之间的关系大致呈水平状态，此后，衰减呈现负斜率不断增加的状态。图5B的单位为任意电压单位。在图5A和5B所示的示例中，随着电参数的值增加，错位距离d增加，衰减也增加。并且，正如两个示例都示出的，通过设置电参数至理想的预定值，VOA可达到理想衰减。
提供的图5A和图5B仅作为示例。VOA可如此形成，使得任意理想电容、电压或其它电参数范围可以被用于设置理想衰减。而且，所示的分贝损失级别也仅作为示例。
图6A示出了操作一个示例性VOA的处理流程的方框图。第一模块130确定可移动支架的位置或错位位置d，用于给定的衰减级别。如图所示，模块130可以接收其自身的输入，例如，标识理想衰减水平的光学网络控制信号。来自于模块130的数据被提供到输入点132，并且到控制模块134上，控制模块134可以存储或访问与图5A和5B类似的数据查找表。控制模块134可以包括存储器、可读和可执行的软件程序。另外，控制模块134也可以存储或访问错位距离与电参数值的对照关系。控制模块134控制驱动模块136，该驱动模块136可以是电调节的光学衰减器，诸如电极126和支架110对。
通过控制驱动模块136，控制模块134也影响系统模块138，控制模块134在图1的示例中表示为可移动悬臂支架110。系统模块138提供VOA输出，并且部分或全部该VOA输出被诸如可以是部分反射器的输出点139发送到测量模块140。
在图1-图3的示例中，如果电参数是电容，可通过施加到电极126的直流信号来偏转可移动波导支架110，同时，控制模块134通过模块136和138提供穿过电极126和支架110的分离的交流信号，以检测电参数的可检测值。可以采用此方式检测电容、电流、电感和频率等多种电参数的值。或者，采用直流信号测量其它电参数。无论哪种情况，图1-图3示出采用一个电极对来偏转可移动波导支架，并测定或检测反馈控制所用的电参数值。或者，可以使用分离的电极来移动和检测。
来自于点139的可检测值被提供到测量模块，该测量模块可以获取该检测值的实际数值，或者可以根据该可检测值计算距离或衰减。测量模块可以是包含图6所示其它模块的控制器或处理器的一部分。模块140将电参数检测值提供至输入点132和到控制模块134上，控制模块134确定电参数的检测值和理想值是否相同。控制模块134还可以确定是否获得了理想的错位或位置量。如果这两个值不匹配，控制模块134将命令驱动模块136移动支架，直到两个值匹配为止。如果这两个值确实匹配且未获得理想的衰减量，可利用具有被提供到控制模块134的输入的、分离的光检测器进行测定，然后控制模块134可以调节系统中的驱动，直到获得理想的衰减量。在某些情况下，比如说控制模块134认为查找表中存储的衰减与电参数的关系数据不准确时，它可以更新查找表。
可以在具有控制电路和存储器存储的VOA芯片上完全执行图6A所示的处理过程，或者可由外部组件执行该处理过程。本领域普通技术人员应该理解，示出的处理过程可以进一步包括附加的处理模块和/或输入设备，例如键盘、触摸屏或其它手动输入或用户接口设备，还可以包括例如计算机显示器等输出设备。
图6B示出了VOA的可选处理过程。如图所示，当模块142将驱动信号提供到电极模块144时，控制模块142具有存储器存储或访问和用于确定理想驱动信号的可访问及可执行软件程序，该理想驱动信号用于偏转可移动衬底。电极模块144偏转悬挂的可移动波导支架，该支架是系统模块146的一部分。这样，图6B的处理与图6A相类似。
然而，优选地，图6B还包括电源备用模块148，其向电极模块144提供固定量的驱动信号电势，这样，如果由于某种原因，提供到控制模块142上的电能消失了，电源备用模块148将向电极模块144供电，维持到电极的驱动信号，一旦出现故障，将可移动波导支架保持在故障前的位置。因此，图6B的处理过程为一个位置保持控制，即使在发生故障的情况下，也可将VOA衰减保持在给定值。可利用现有方法实现电源备用模块148。例如，电源备用模块148可以是一个备用电池或任何以可控的缓慢漏电方式供电的电源，例如超级电容器(super-capacitor)。可为电源备用模块148利用多种响应时间，然而，在优选实施例中，电源备用模块148通过导线149a和149b和电极模块144一直连接，以当故障发生时位移位置不发生变化。
图7示出了图4结构的另一可选示例，其中该光导纤维106和108的表面150和152与传播方向之间呈锐角被切开、抛光并涂覆有防反射涂层。这种布置有助于减少信号噪声。光导纤维106和108上呈锐角的切口沿侧面方向可见，如图7所示。可选地或者另外地，如此确定光导纤维106和108的方向，使得沿任意径向位置都可见该切口。例如，在图8的俯视图中可以看见光导纤维106和108的锐角切面150和152。光导纤维106和108的这种布置使得操作人员可以通过俯视VOA来手动调节切面150和152之间的距离。当然，也可采用机械视觉工具和其它检测结构，来替代设置切面150和152之间的距离。
图9示出了VOA中使用的衬底200的示范性一部分。衬底200包括安装表面202，用于容纳光导纤维204并且可以作为可移动波导支架的可偏转安装表面或固定安装表面，例如表面120。安装表面202在顶面206的下方延伸。安装表面202是可选的，但是优选地，该表面提供光导纤维204的横向配准，使其与另一个光导纤维对齐。所用的衬底部分200呈悬臂布置，远端偏转将在与水平面中的电极相垂直的方向上移动衬底200。接收壁208和210将防止光导纤维204在穿过水平面的横向方向上移动；而光导纤维204仅在垂直平面上移动。表面202延伸的长度与所示的光导纤维204的长度相同，并且表面202包括第一接收壁208和第二接收壁210。优选地，当衬底200采用(100)硅时，接收壁208和210为111米勒指数的平面，壁208和210也可沿其它方向切割。
虽然示出的表面202形成有容纳光导纤维或波导的V型槽开口，它也可以具有诸如U型、圆形、矩形或三角形等其它截面几何形状。如图10所示，该光导纤维204通过粘合层212安装在安装表面202上，粘合层212可采用树脂或其它粘性材料。然而，安装表面202是可选的。光导纤维204可通过粘合安装或直接夹在顶面206上，或者使用其它已知技术安装在顶面206上。
还可以形成分别地衰减多个光导纤维中的能量的衰减器阵列。图11示出了具有四个独立的VOA302的VOA阵列300的俯视图，每个VOA302具有固定的安装表面304、可移动的波导支架306和形成在可移动波导支架306中的可移动的安装表面308。多通道VOA300的每个VOA302分别受到控制，以选择性地衰减沿所示任意路径传播的能量。虽然图中仅示出了四个VOA，可以使用任意数量的VOA。
图12和13显示另一个实施例，其中利用多电极偏转可移动波导支架。在某些情况下，偏转可移动支架的静电力大得足以克服悬臂布置所产生的相反的机械力，并使悬臂处于突降的(snap-down)状态，悬臂被持续向下拉并与电极接触。多电极布置中的每个电极都受到单独控制，可采用该多电极布置提供对悬臂偏转的更多控制，避免突降并使得悬臂偏转进入凹槽内的距离更大。
在图12和13中示出了可移动波导支架400。可移动波导支架400和支架110相似。可移动波导支架400也采用悬臂的方式，所以近端402固定在衬底404上，远端406在形成在衬底404中的表面408的上方延伸。表面408包括两个电极410和412，两个电极可与一个信号控制器或分离的多个控制器连接，无论哪种情况，提供到电极410和412的驱动信号优选不同。或者，驱动信号为共同的驱动信号。不同的驱动信号使支架400的偏转最大化。同样，采用一个或两个电极检测电参数的值，作为调节可移动波导支架400位置的反馈控制的一部分。
通过采用多电极，支架偏转进入支架400和表面底部414的间隙的部分比采用单电极要大，此处称该间隙为偏转区域。电极410和412可沿不同的上升斜率上升至最大驱动信号的值。例如，如果电极412以比电极410小的斜率上升，更接近近端402的支架400的端部将承受更大的静电力，将该区域拉向表面底部414，同时，拉远端406的力更小。这将使远端406偏转，而不会向下偏转至与有远端406的电极412接触。
虽然图12和13示出了两个电极410和412，还可以使用更多的电极。而且，也可以采用其它的电极图形。图14示出了交叉指型的电极配置，其中两个电极450和452在表面408上的交叉指型图形中。当两个电势施加到电极450和452时，从电势较高的电极上流出的部分电场通量将终结入相邻电极。电势较低的电极甚至达到负电压，这样仅有一部分静电力施加到支架400(未示出)。因此，支架400上的合力(net force)与偏转的支架400上的机械恢复负载相关。
图15示出了一个可以用在VOA中的光学设备500。设备500有一个衬底502，形成该衬底的材料可以与上述衬底102和104的材料相同。两个光导纤维504和506通过安装表面(未示出)安装到衬底502。光导纤维504与衬底502内的第一波导节508连接，光导纤维506与同样位于该衬底内的第二波导节510连接。两个波导节508和510沿单个传播轴对齐，并且各自的内表面连接在一起。
优选地，通过已知技术，在衬底502中形成第一波导节508和第二波导节510。这些示范性技术包括光蚀刻波导区域，并且在该区域沉积或形成具有合适指数的折射材料，或以诸如离子注入掺杂的方式对衬底502的一部分进行掺杂。波导节508和510的剖面可以是矩形或圆形，也可以是其它形状。
在示出的例子中，波导节510是刚性的。波导节508部分形成于衬底502的悬臂512上，因此可以移动。也就是说，波导节508可以偏转，因此在波导节508和510之间产生错位，从而衰减在其中传播的光能。
图16是光学设备500的部分展开图，示出了安装表面514，该表面514用于容纳光导纤维并将光导纤维的轴心与波导节510相连。示出的安装表面514是V型槽，然而，也可使用任何本文提及的其它结构。安装表面514在波导节510的下方延伸一段足够的长度，以使光纤轴心与波导节510的进入面对齐，这样，两者之间的插入损失可降至最小。也可采用抗反射涂层、指数匹配液体或其它技术来确保插入损失最小。
图15和16示出的示例是单独形成的VOA或更复杂的装置的一部分，更复杂的装置例如为具有在衬底502中形成的附加光学设备或电路设备的特定用途集成电路(ASIC)。例如，无论波导节508或者510都可以是有源器件，诸如用于与悬臂支架结构配合使用的激光器或放大器。
图17示出了具有两个悬臂布置的VOA600，其中有两个可移动波导支架，该支架具有安装在、或形成在该支架上的波导节。在显示的例子中，通过在相反方向上移动两个可移动支架来实现衰减。因此，需要每个可移动波导支架偏转更小，以获得同样的衰减级别。然而，如果需要，可以在同一个方向上移动该两个可移动波导支架。或者，分别在第一和第二方向上移动该两个可移动波导支架，其中第二方向至少部分偏离第一方向。此外，可以根据随着特定支架的位置改变而改变的电参数的可检测值，独立调节每个可移动波导支架的位移。上文提供了示例性的电参数。可以根据任意或者全部这些电参数，调节每个可移动波导支架，并且可以基于不同的电参数而不是其它支架来移动每个支架。实际上，支架上的活动可以是静电、热或磁中的任一种。
第一光导纤维602位于第一可移动波导支架604上，同样，第二光导纤维606位于第二可移动波导支架608上。每个可移动波导支架604和608在第一衬底610上形成，并且位于形成在第二衬底614中的凹槽612的上方。电极616位于凹槽612中，并且为可移动波导支架604提供使其向下偏转的静电驱动，即向衬底614偏转。也可使用电极616检测电参数的可检测值，以用于反馈控制。第二表面618位于衬底620中，在衬底610和614的上方。表面618的一部分包括电极622，该电极为可移动波导支架608提供静电驱动，使其向上偏转，即向衬底620偏转。也可使用电极622检测电参数的可检测值，以用于反馈控制。因此，在所示的双悬臂布置中，光导纤维602和607在相反的方向上偏转。
图18是沿图17的箭头AA的方向所见的剖面图，示出了悬挂在凹槽612上方、位于电极622之下的可移动波导支架608。电极622形成在第二表面618上，表面618是界定出光导纤维606偏转进入的余隙空间的接收表面。接收表面618的截面形状仅为示范性的，并且可以采用任何上述安装表面配置的形式。图19是沿图17的箭头BB的方向所见的剖面图，示出了悬挂的可移动衬底604，用于向下偏转，即向衬底614偏转。
虽然在这里根据本发明的思想描述了一些具体的装置结构，但是本专利的覆盖范围并不局限于此。相反，本专利涵盖所有落入权利要求书范围之内的符合本发明主旨的实施例，无论其是文字上符合还是基于等同替代原则的符合。
权利要求
1.一种电可变光学衰减器，包括包括输入波导节的第一波导支架；包括输出波导节的第二波导支架，该输出波导节布置在光学耦合到该输入波导节的位置处；所述第一波导支架或第二波导支架中的至少一个相对于另一个可以移动，以提供耦合的光学错位，其中所述耦合的光学错位导致该输出波导节中一定范围的光衰减值；和电驱动激励器，确定该可移动波导支架的位置以获得理想的光衰减值。
2.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该第一和第二波导支架形成在该第一衬底上。
3.根据权利要求2的电可变衰减器，其中该输入波导节和输出波导节形成在该第一衬底内部。
4.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该第一和第二波导支架各自分别具有容纳该输入波导节和输出波导节的安装表面，其中每个安装表面包括几何形状的凹槽，每个几何形状的凹槽具有实质上相同的截面形状。
5.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该输入波导节是第一光导纤维，并且其中该输出波导节是第二光导纤维。
6.根据权利要求1的电可变衰减器，其中电参数值随着该可移动波导支架的位置变化而变化。
7.根据权利要求6的电可变衰减器，其中该电驱动激励器响应该电参数的值而移动该可移动波导支架。
8.根据权利要求6的电可变衰减器，其中该电参数值是电容值。
9.根据权利要求6的电可变衰减器，其中该电参数值是电压、电流、电感、阻抗或频率值。
10.根据权利要求6的电可变衰减器，其中标识该可移动波导支架的位置的电参数值由该电驱动激励器确定。
11.根据权利要求6的电可变衰减器，进一步包括控制器，该控制器基于该电参数值和理想值的比较结果向电驱动激励器提供驱动信号，从而控制该电驱动激励器。
12.根据权利要求11的电可变衰减器，进一步包括备用电源，在提供到控制器的功率减少时，该备用电源存储的功率足以供给该驱动信号。
13.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该电驱动激励器包括至少一个与该可移动波导支架相邻布置的电极，用于响应于驱动信号可控地移动该可移动波导支架。
14.根据权利要求13的电可变衰减器，进一步包括至少两个与该可移动支架相邻布置的电极，所述电极接收不同的驱动信号，以控制该可移动波导支架的位置。
15.根据权利要求13的电可变衰减器，其中该电驱动激励器进一步包括至少一个布置在该可移动波导支架上的电极，与该至少一个邻近可移动波导支架的电极交互作用，可控地移动该可移动波导支架。
16.根据权利要求13的电可变衰减器，其中该可移动波导支架中至少一部分具有导电性，用于与该至少一个邻近可移动波导支架的电极交互作用，可控地移动该可移动波导支架。
17.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该可移动波导支架包括具有固定近端和可移动远端的悬臂支架臂，该可移动远端与另一个波导支架相邻。
18.根据权利要求17的电可变衰减器，其中该另一个波导支架包含悬臂支架臂。
19.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该电驱动激励器是静电传动激励器。
20.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该电驱动激励器是电热激励器。
21.根据权利要求1的电可变衰减器，其中该电驱动激励器是电磁传动激励器。
22.一种由多个如权利要求1的电可变光学衰减器形成的衰减器阵列。
23.一种电可变光学衰减器，包括包括第一波导节的第一波导支架；具有可移动远端的第二波导支架，并且包括与该第一波导节耦合的第二波导节，用于传播光能，该远端响应于电场可以移动；和邻近该远端放置的电极，响应于施加到该电极上的驱动信号，该远端从第一耦合位置朝该电极方向偏转至第二耦合位置，以将该光能衰减至理想量。
24.根据权利要求23的电可变光学衰减器，进一步包括用于将电参数的可检测值与该电参数的理想值相比较的控制器，该可检测值随着远端的位置的变化而变化，该控制器供给该驱动信号以移动远端，直至该可检测值等于理想值。
25.根据权利要求23的电可变光学衰减器，其中电参数的可检测值随远端的位置变化而变化，并且其中该电极用于确定该可检测值。
26.根据权利要求23的电可变光学衰减器，其中电参数的可检测值随远端的位置变化而变化，并且该电参数是电容、电压、阻抗、电流、频率或电感。
27.一种利用光能的装置，该装置包括具有可移动远端的波导臂，该波导臂包括传播光能的波导节；和每个都邻近该波导臂放置的多个电极，其中该多个电极中的每个接收多个驱动信号中的一个，用于控制该可移动远端的偏转。
28.根据权利要求27的装置，其中该多个驱动信号中的至少一个取决于电参数的可检测值，该可检测值随该可移动远端的位置的变化而变化。
29.根据权利要求27的装置，其中该电参数是电容、电压、阻抗、电流、频率或电感。
30.根据权利要求27的装置，其中该多个电极包括第一电极以及以交叉指型与该第一电极布置的第二电极。
31.根据权利要求27的装置，其中该远端在偏转区域上延伸，该偏转区域的间隙高度介于该波导臂和多个电极之间，并且其中该多个电极偏转该远端的距离可以大于或等于该间隙高度的一半，而不使该远端偏转至与该多个电极中的任何一个相接触。
32.根据权利要求27的装置，其中该多个电极中的至少两个接收不同的驱动信号。
33.根据权利要求27的装置，其中该波导支架中至少部分地导电。
34.根据权利要求27的装置，其中该多个电极中的至少一个用于测定该电参数的可检测值。
35.一种电可变光学衰减器，包括形成在第一衬底部分之内的第一波导节；形成在第二衬底部分之内的第二波导节，并且被布置在相对于该第一波导的第一耦合位置，用于在第一强度耦合；该第二衬底部分形成可移动臂，该可移动臂可以将该第二波导节移动到第二耦合位置，用于在与该第一强度不同的第二强度耦合；和电驱动激励器，用于移动该第二波导节至该第二耦合位置。
36.根据权利要求35的电可变光学衰减器，其中该电驱动激励器响应于随着该移动臂位置的变化而变化的电参数移动该第二波导节。
37.根据权利要求36的电可变光学衰减器，其中该电参数是电容、电压、阻抗、电流、频率或电感。
38.根据权利要求36的电可变光学衰减器，其中该移动臂的位置响应于电参数的理想值是可调整的。
39.一种用于衰减在第一波导节和耦合到该第一波导节的第二波导节之间传播的光能的装置，该装置包括包括该第一波导节、并且在第一方向上可以移动的第一支架，其中第一电驱动激励器移动该第一支架；和包括该第二波导节、并且在至少部分与该第一方向相对的第二方向上可以移动的第二支架，其中第二电驱动激励器移动该第二支架。
40.根据权利要求39的装置，其中该第一支架响应于随第一支架位置变化而变化的第一可检测电参数是可调整的，并且其中该第二支架响应于随着第二支架位置变化而变化的第二可检测电参数是可调整的。
41.根据权利要求40的装置，其中该第一可检测电参数和第二可检测电参数由从包括电容、电压、阻抗、电流、频率和电感中组中选择。
42.根据权利要求39的装置，进一步包括向该第一电驱动激励器提供第一驱动信号和向该第二电驱动传动装置提供第二驱动信号的控制器。
43.根据权利要求42的装置，其中该第一驱动信号和第二驱动信号是共同驱动信号。
44.根据权利要求39的装置，其中该第一电驱动激励器和第二电驱动激励器由从包括静电激励器、电磁激励器和电热激励器的组中选择。
全文摘要
一种具有第一可移动波导支架和第二波导支架的可变光学衰减器，第一和第二支架分别包括第一和第二波导，该第一和第二波导对齐，以传播光能。电驱动激励器确定该可移动波导支架相对于第二支架的位置，实现耦合的光学错位，从而获得理想的光学衰减。可移动波导支架为悬臂布置，远端在具有电极的表面上方延伸。在本实施例中，在电极上施加驱动信号偏转可移动支架，使得在第一波导和第二波导间耦合的信号得到衰减。通过设置驱动信号获得电参数的理想值，该电参数的理想值随可移动波导支架的位置变化而变化。在一些实施例中，通过设置驱动信号，在可移动波导支架和电极之间获得理想的电容差或电压差。
文档编号G02B6/35GK1703637SQ03825483
公开日2005年11月30日 申请日期2003年8月20日 优先权日2002年9月30日
发明者马克·乔治·罗姆, 卢梁居, 查尔斯·R·威尔库克斯, 斯坦利·爱德华·Jr·鲁德 申请人:罗斯蒙德公司