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波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的制作方法

文檔序號:2792064閱讀:256來源:國知局
專利名稱:波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
發(fā)明涉及一種光開關(guān),例如用在光通信系統(tǒng)中的光開關(guān)。更加具體地說,本發(fā)明涉及用于通過液晶切換纖心之間的光通路的一種波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
在這些光學(xué)元件中,光開關(guān)作為光通信交換器是很重要的,因?yàn)樗哂星袚Q光通路的功能。在光通信中使用的各種各樣的光開關(guān)至今都是公知的。在這些光開關(guān)中,使用光波導(dǎo)通過各種物理現(xiàn)像切換光傳播通路的這種類型的光開關(guān)具有高可靠性和高速度的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)檫@種類型的光開關(guān)沒有任何利用機(jī)械方式可移動的部分。作為這種類型的光開關(guān),已知有使用光波導(dǎo)的光開關(guān),例如具有電—光或聲—光效應(yīng)的LiNbo3介質(zhì)晶體波導(dǎo)、利用載波注入的半導(dǎo)體波導(dǎo)、或利用熱—光效應(yīng)的石英波導(dǎo)。
作為具有這樣的光波導(dǎo)的這種類型的光開關(guān),利用液晶的光開關(guān)也是公知的。從廣義來說,液晶具有光電效應(yīng),即液晶的折射率按照所加的電場而改變。液晶進(jìn)一步還具有下述性質(zhì)可由低電壓驅(qū)動;具有高可靠性,這由用于顯示的滿意結(jié)果證明;和,可以高效率和低成本的生產(chǎn)。例如,在JP-A-5-165068中就描述了這種波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。這種波導(dǎo)型液晶光開關(guān)具有如下結(jié)構(gòu)在下包層上形成兩個(gè)相互平行并且靠近的具有耦合部分的單模光纖心圖形;在下包層上與耦合部分對應(yīng)的一部分上還形成一個(gè)下電極;用取向液晶填充耦合部分,并用具有上電極的玻璃板密封之。
然而,在這種類型的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)中,形成有液晶和下電極,因而使幾乎整個(gè)下包層都由液晶和下電極覆蓋。與此相應(yīng)地,因?yàn)榘鼘拥恼凵渎试诎鼘拥拇蟛糠謪^(qū)域都發(fā)生了變化從而對于波導(dǎo)模產(chǎn)生了擾動,所以產(chǎn)生了被認(rèn)為是對于開關(guān)至關(guān)重要的大的串?dāng)_。而且,如果有一些液晶分子沒有在預(yù)定方向定向,則因?yàn)椴▽?dǎo)心的耦合部分在三個(gè)表面與液晶試圖接觸,使由于未定向的液晶分子引起的散射損耗增加。進(jìn)而,因?yàn)橄码姌O的位置非??拷▽?dǎo)心的耦合部分,所以由于下電極引起的損耗變得極大。此外,還有一個(gè)問題是因?yàn)楣忾_關(guān)的結(jié)構(gòu)中除了一對上和下電極外沒有布置任何一個(gè)電極,所以偏振依賴性高。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如以下所述的第一、第二、第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
(1)第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路;由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜定使該向列液晶沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在以下三個(gè)空間中的任何一個(gè)空間中覆蓋所說的第一和第二纖心且與包含所說的第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面平行的空間、夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間、和覆蓋所說的第一和第二纖心的上表面從而可以置于所說第一和第二纖心上的空間;第一電極,設(shè)置在所說的第三纖心的與所說的第一和第二纖心相對的表面上,從而可以覆蓋在所說的第一和第二纖心之間的間隙部分;成對設(shè)置的第二和第三電極,所說的第一電極置于這兩個(gè)電極之間,提供所說的第二和第三電極是為了使液晶分子沿垂直于所說的取向膜的取向方向的方向取向;和一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及第一、第二、和第三電極。
(2)第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路;由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜定使向列液晶沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在以下三個(gè)空間中的任何一個(gè)空間中覆蓋所說的第一和第二纖心且與包含所說的第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面平行的空間、夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間、和覆蓋所說的第一和第二纖心的上表面從而可以置于所說第一和第二纖心上的空間;一對電極,設(shè)置在所說的第三纖心的與所說的第一和第二纖心相對的表面上,提供所說的這對電極以便使液晶分子沿垂直于所說的取向膜的取向方向的方向取向;和一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及所說的這對電極。
(3)第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路;由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在被夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間;兩對電極,它們沿著所說的第一和第二纖心的相對的兩側(cè)分別設(shè)置在所說的第三纖心的靠近所說的第一纖心的外部上表面上以及第三纖心的靠近所說的第二纖心的外部下表面上;和,一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及所說的兩對電極。
本發(fā)明公開的內(nèi)容涉及在日本專利申請No.P2002-036618(2002年2月14日提交)中包含的主題,在這里參照引入了該申請的全文。
圖2是沿

圖1的A-A線取的剖面圖;圖3A和3B是平面圖,表示的是如圖1所示的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的光通路切換狀態(tài)的一個(gè)例子。
圖4A和4B是剖面圖,說明如圖1所示的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的光通路切換的理論。
圖5是剖面圖,表示按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
圖6是剖面圖,表示按照本發(fā)明的下一個(gè)實(shí)施例的第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
圖7是剖面圖,表示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
圖8是平面圖,表示按照本發(fā)明的具有4個(gè)相互連接在一起的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的雙門型光開關(guān)系統(tǒng)。
圖9是平面圖,表示按照本發(fā)明的具有2個(gè)相互連接在一起的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的雙門型光開關(guān)系統(tǒng)。
上和下基片8A和8B由折射率低于構(gòu)成纖心1A和1B的材料的折射率的材料制成。例如,可以使用折射率為1.523的(SiO2-TiO2)作為上和下基片8A和8B的材料。下基片8B包圍纖心1A和1B,并且用作包層3。另一方面,例如,折射率為1.530的(SiCl4-TiCl4)可以用作纖心1A和1B的材料。
提供第三纖心4,以使下基片8B完全由第三纖心4包圍。第三纖心4包含密封在密封部件9以及上和下取向膜7A和7B內(nèi)的向列液晶。沿著下基片8B的相對的邊緣提供密封部件9。通過墊圈11來調(diào)節(jié)第三纖心4的液晶的厚度。
構(gòu)成第三纖心4的向列液晶的種類不受限制,可以使用4-(4-戊烷基)環(huán)己基苯甲腈(4-(4-pentylcyclohexyl)cyanobenzene)作為向列液晶。可以使用已知的材料作為上和下取向膜7A和7B中的每一個(gè)的材料。例如,可以使用經(jīng)過磨擦處理的聚酰胺膜作為上和下取向膜7A和7B中的每一個(gè)的材料。
在上取向膜7A的表面上形成第一電極6B,使纖心1A和1B對之間的間隙由第一電極6B覆蓋。在第一電極6B的相對的兩側(cè)上并且在分別和纖心1A和1B相比略微向外的位置上形成第二和第三電極6A和6C。第一、第二、和第三電極6A、6B、6C分別單獨(dú)控制。確定由于第二和第三電極6A和6C的存在的情況下的液晶分子的取向方向,使其垂直穿過取向膜7A和7B的取向方向。
優(yōu)選地,所形成的每個(gè)纖心1A和1B要遠(yuǎn)離相應(yīng)的電極,這個(gè)分開的距離不小于每個(gè)纖心1A和1B的寬度的一半。雖然可以使用諸如ITO之類的透明的電極材料作為所說的每個(gè)電極的材料,但是如果使用紅外線作為傳輸介質(zhì),則吸收變得相當(dāng)?shù)卮?。因此,若按以上所述方式確定電極與纖心之間的距離的話,則可以抑制由于吸收引起的損耗。
在按以上所述方式構(gòu)成的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,通過調(diào)節(jié)加在這對電極6A和6B之間的電壓可以控制在第三纖心4中的液晶分子的取向,從而可以切換在纖心1A和1B之間的光路。例如,每個(gè)光信號5A和5B可以從一個(gè)入射側(cè)的纖心傳輸?shù)降谌w心4,并且進(jìn)一步傳送到另一個(gè)纖心,如圖3A所示。例如,像這樣傳送到另一纖心的光信號可以再一次地傳送到第三纖心4,并進(jìn)一步地傳送到入射側(cè)的纖心,如圖3B所示。順便說一下,在以下的描述中,稱從與光信號入射的纖心相同的纖心輸出每個(gè)光信號的情況為“接通狀態(tài)“(圖3B),稱從與光信號入射的纖心不同的另一纖心輸出每個(gè)光信號的情況為“斷開狀態(tài)“(圖3A)。
當(dāng)如圖4A所示向第二和第三電極6A和6C施加相對第一電極6B來說是同相位的電位以切換光路時(shí),在第三纖心4中產(chǎn)生從第一電極6B指向第二和第三電極6A和6C的電場,如圖4A中的箭頭所示,從而使從第一電極6B指向纖心1A和1B的電場起主要作用。結(jié)果,對于TE模式中的偏振光(以下,將TE模式中的偏振光簡稱為TE偏振光)耦合的系數(shù)的變化占優(yōu)勢。另一方面,當(dāng)將一個(gè)相對于第一電極6B的電位來說是反相的電位作為基準(zhǔn)電位加到第二和第三電極6A和6C上時(shí),如圖4B所示,從第二電極6B指向第三電極6C的電場在第三纖心4中起主要作用,如圖4B中的箭頭所示,從而使TM模式(以下,將TM模式中的偏振光簡稱為TM偏振光)中對偏振光耦合的系數(shù)的變化占優(yōu)勢。當(dāng)按照以上所述的方式調(diào)節(jié)第二和第三電極6A和6B相對于第一電極的電壓和相位時(shí),就可以調(diào)節(jié)對于TE偏振光和對于TM偏振光這兩者的接通狀態(tài)/斷開狀態(tài),消除偏振依賴性。
一般情況下,液晶折射率變化比形成纖心1A、1B的材料和形成包層3的材料之間的折射率差要大上幾十倍左右。因此,肯定可以實(shí)現(xiàn)通過低電壓的切換操作。
順便說一下,在第三纖心4中使用的向列液晶展示出正向折射率變化的情況下的切換模式和使用的向列液晶展示出負(fù)向折射率變化的情況下的切換模式剛好相反。
此外,結(jié)構(gòu)本身是可以變化的。例如,第三纖心4可以在如圖5所示的纖心1A和1B的平行部分之間的間隙中形成,圖5是和圖2類似的剖面圖。這就意味著,下取向膜7B是在沿纖心1A和1B之間的間隙構(gòu)成的一個(gè)槽的下部形成的,因此可以從下基片8B的上表面開始延伸。這個(gè)槽中填充有向列液晶。下基片8B的整個(gè)表面用上取向膜7A覆蓋,借此可以形成第三纖心4。進(jìn)而,第一、第二、第三電極6B、6A、6C按照和以上所述相同的方式設(shè)置在上取向膜7A的上表面上。在這樣構(gòu)成的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,只有在圖5中的第三纖心4的左和右側(cè)表面的這兩個(gè)表面分別與纖心1A和1B接觸。因此,和相關(guān)技術(shù)的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)(其中所形成的第三纖心4使得纖心1A和1B基本上完全由第三纖心4覆蓋)相比,極大地減小了串?dāng)_,并且減小了損耗。
順便說一下,在按照以上所述的方式構(gòu)成的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,下取向膜7B可以省去不用,只提供上取向膜7A,因?yàn)樾纬上氯∠蚰?B是很困難的?;蛘撸梢孕纬傻谌w心4(或者在槽的下部)的下取向膜7B,使下取向膜7B延伸到比纖心1A和1B更深的位置。
進(jìn)而,形成第三纖心4,以使只有纖心1A和1B的上表面由第三纖心4覆蓋,如圖6所示;圖6是類似于圖5的剖面圖。雖然可以使第三纖心4的下取向膜7B與纖心1A和1B的上表面接觸,但是如果擔(dān)心下取向膜7B的光干擾,可以在纖心1A和1B的每個(gè)上表面和下取向膜7B之間提供極小的間隙。(第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān))雖然在附圖中沒有表示出來,但在按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的結(jié)構(gòu)中,要從第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10的每個(gè)實(shí)例中除去三個(gè)電極6A、6B、6C中的任何一個(gè)。順便說一下,在這種情況下,通過第三纖心4的光通路切換要受到是哪一種偏振光的限制。例如,當(dāng)去掉第一電極6B時(shí),可以切換TE偏振光的光通路,因?yàn)樵诘诙偷谌姌O6A和6C之間的水平電場占優(yōu)勢(見圖4B)。例如,當(dāng)除去第二或第三電極6A和6C時(shí),可以切換TM偏振光的光通路,因?yàn)橹赶蚶w心側(cè)的電場占優(yōu)勢(見圖4A)。
因此,在第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,當(dāng)光信號5A和5B是隨機(jī)偏振時(shí),在波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10的輸入側(cè)分開提供諸如波片之類的偏振單元,用于把光信號5A和5B偏振成TE偏振光或TM偏振光。(第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān))在圖7中表示的是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10,圖7是類似于圖6的一個(gè)剖面圖。在第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,第三纖心4設(shè)置在上基片8A和下基片8B之間。在上取向膜7A的表面上提供纖心1A和一對上電極6A和6C,使纖心1A設(shè)置在這對上電極6A和6C之間。在下取向膜7B的表面上提供另一個(gè)纖心1B和一對下電極12A和12C,使纖心1B和這對下電極12A和12C分別位于纖心1A和這對上電極6A和6C的對面。即,提供這對纖心1A、1B和這對上電極6A和6C以及這對下電極12A和12C,以使它們能夠夾持所說的第三纖心4。通過沒有示出的墊圈來調(diào)節(jié)液晶的厚度。第三纖心4用密封部件9密封。
在第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10中,在向下電極12A和12C施加電位時(shí),當(dāng)上電極6A和6C保持電位相等的時(shí)候,對于TE偏振光的耦合系數(shù)變化占優(yōu)勢。在向另一對相對電極(例如6C和12C)施加電位時(shí),當(dāng)一對相對的電極(例如6A和12A)保持電位相等的時(shí)候,對于TM偏振光的耦合系數(shù)變化占優(yōu)勢。因此,按照和第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)相同的方式,可以消除偏振依賴性。順便說一下,可以按照各種形式對于可以施加電壓的各對電極進(jìn)行組合。例如,可以組合電極對6A的12C,電極對6C和12A。(雙門型光開關(guān)系統(tǒng))可以將偶數(shù)個(gè)如以上所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10相互連接在一起,以形成作為整體的具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端的單個(gè)光開關(guān)狀的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中,把具有這樣的偶數(shù)個(gè)相互連接的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10的并且整體作為單個(gè)光開關(guān)起作用的結(jié)構(gòu)定義為“雙門型光開關(guān)系統(tǒng)“。
圖8是一個(gè)典型的視圖,表示具有4個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的一個(gè)雙門型光開關(guān)系統(tǒng),這是雙門型光開關(guān)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。如圖8所示雙門型光開關(guān)系統(tǒng)按照以下所述構(gòu)成。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的一個(gè)輸出端c通過光波導(dǎo)20連接到第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的一個(gè)輸入端e。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的另一個(gè)輸出端d通過光波導(dǎo)20連接到第四波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10D的一個(gè)輸入端m。第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10C的一個(gè)輸出端k通過光波導(dǎo)20連接到第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的另一個(gè)輸入端f。第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10C的另一個(gè)輸出端1通過光波導(dǎo)20連接到第四波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10D的另一個(gè)輸入端n。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的一個(gè)輸入端a用作第一輸入端口(IN1)。第三波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10C的一個(gè)輸入端j用作第二輸入端口(IN2)。第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的一個(gè)輸出端g用作第一輸出端口(OUT1)。第四波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10D的一個(gè)輸出端p用作第二輸出端口(OUT2)。因此,第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的另一個(gè)輸出端h終止,成為一個(gè)偽端口1,并且第四波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10D的另一個(gè)輸出端o終止,成為一個(gè)偽端口2。
按照與在波導(dǎo)型液晶光開關(guān)中相同的方式(見圖3A和3B)定義在雙門型光開關(guān)系統(tǒng)中的接通狀態(tài)/斷開狀態(tài)。即,從第一輸出端口OUT1輸出由第一輸入端口IN1指定的光信號、同時(shí)從第二輸出端口OUT2輸出由第二輸入端口IN2指定的光信號的狀態(tài)被定義為“接通狀態(tài)”。與此相反,從第二輸出端口OUT2輸出由第一輸入端口IN1指定的光信號、同時(shí)從第一輸出端口OUT1輸出由第二輸入端口IN2指定的光信號的狀態(tài)被定義為“斷開狀態(tài)”。此,外,在接通狀態(tài)或斷開狀態(tài)中,從每個(gè)輸出端口輸出的光信號的強(qiáng)度與沒有輸出的光信號(雜散光)的強(qiáng)度之比被定義為“消光比”。
為了獲得雙門型光開關(guān)系統(tǒng)的接通狀態(tài),所有的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A-10D都要接通。結(jié)果,輸入進(jìn)入第一輸入端口IN1的光信號從第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的輸出端c輸出,然后輸入進(jìn)入第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的輸入端e,并且從輸出端g即第一輸出端口OUT1輸出。這時(shí),即使有雜散光,也不能從原始輸出端口輸出雜散光,這是因?yàn)樵诘谝徊▽?dǎo)型液晶光開關(guān)10A中的雜散光從輸出端d輸出并且抵達(dá)偽端口2、而在第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B中的雜散光抵達(dá)偽端口1的緣故。于是,可以實(shí)現(xiàn)高消光比。
另一方面,為了獲得斷開狀態(tài),所有的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A-10D都要斷開。在這種情況下,還是從偽端口1或偽端口2輸出雜散光。
如圖9所示,可以相互連接兩個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10以形成作為整體的單個(gè)光開關(guān)。這個(gè)光開關(guān)的結(jié)構(gòu)如以下所述。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的一個(gè)輸出端c通過光波導(dǎo)20連接到第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的一個(gè)輸入端e。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的一個(gè)輸入端a用作第一輸入端口IN1。第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的另一個(gè)輸入端f用作第二輸入端口IN2。第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的一個(gè)輸出端g用作第一輸出端口OUT1。第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的另一個(gè)輸出端d用作第二輸入端口OUT2。第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的另一個(gè)輸出端h用作偽端口。
為了獲得雙門型光開關(guān)系統(tǒng)的接通狀態(tài),第一和第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A和10B都要接通。結(jié)果,輸入進(jìn)入第一輸入端口IN1的光信號從第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的輸出端c輸出,然后輸入進(jìn)入第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10B的輸入端e,并且從輸出端g即第一輸出端口OUT1輸出。這時(shí),即使有雜散光,雜散光也要抵達(dá)第一波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A的另一個(gè)輸出端d并且從第二輸出端口OUT2輸出。因此,消光比與單獨(dú)使用一個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的情況相同。
另一方面,為了獲得斷開狀態(tài),第一和第二波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A和10B都要斷開。結(jié)果,還是從偽端口輸出已經(jīng)輸入進(jìn)第一和第二輸入端口IN1和IN2的光信號中的每一雜散光。
如以上所述,具有兩個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)10A和10B的雙門型光開關(guān)系統(tǒng)是很便宜的,因?yàn)椴▽?dǎo)型液晶光開關(guān)的數(shù)目小。然而,雙門型光開關(guān)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)必需要使得在接通狀態(tài)不使用第二輸出端口OUT2,因?yàn)閺牡诙斎攵丝贗N2不可能向第二輸出端口OUT2輸出光。
雖然雙門型光開關(guān)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最好是所有的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)整體式地通過光波導(dǎo)相互連接在一個(gè)基片上,然而本發(fā)明還可以應(yīng)用到單獨(dú)形成的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)通過光纖相互連接在一起的情況。
如以上所述,與相關(guān)技術(shù)的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)相比,按照本發(fā)明可以提供具有低插入損耗和高性能的波導(dǎo)型液晶光開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路,所說的光開關(guān)進(jìn)一步包括由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜使向列液晶沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在以下三個(gè)空間中的任何一個(gè)空間中覆蓋所說的第一和第二纖心且與包含所說的第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面平行的空間、夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間、和覆蓋所說的第一和第二纖心的上表面從而可以置于所說第一和第二纖心上的空間;第一電極,設(shè)置在所說的第三纖心的與所說的第一和第二纖心相對的表面上,從而可以覆蓋在所說的第一和第二纖心之間的間隙部分;成對設(shè)置的第二和第三電極,所說的第一電極置于這兩個(gè)電極之間,提供所說的第二和第三電極是為了使液晶分子沿垂直于所說的取向膜的取向方向的方向取向;和一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及第一、第二、和第三電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān),其中對于加到相應(yīng)的電極上的電壓以及所說的電壓的相位進(jìn)行調(diào)節(jié),以便針對TE或TM模式的偏振光改變所說的第三纖心的折射率,從而可以切換在所說的第一和第二纖心之間的所說的光通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān),其中每個(gè)所說的電極都遠(yuǎn)端所說的第一或第二纖心,分開的距離不小于第一或第二纖心的寬度的一半。
4.一種波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路,所說的光開關(guān)進(jìn)一步包括由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜使向列液晶沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在以下三個(gè)空間中的任何一個(gè)空間中覆蓋所說的第一和第二纖心且與包含所說的第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面平行的空間、夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間、和覆蓋所說的第一和第二纖心的上表面從而可以置于所說第一和第二纖心上的空間;一對電極,設(shè)置在所說的第三纖心的與所說的第一和第二纖心相對的表面上,提供所說的這對電極以便使液晶分子沿垂直于所說的取向膜的取向方向的方向取向;和一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及所說的這對電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān),其中每個(gè)所說的電極都遠(yuǎn)端所說的第一或第二纖心,分開的距離不小于第一或第二纖心的寬度的一半。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān),進(jìn)一步包括一個(gè)偏振單元,用于將入射光標(biāo)準(zhǔn)化為TE或TM模式的偏振光。
7.一種波導(dǎo)型液晶光開關(guān),包括一個(gè)光波導(dǎo),光波導(dǎo)包括一對相互靠近的第一和第二纖心,用于切換在所說的這對第一和第二纖心之間的光通路,所說的光開關(guān)進(jìn)一步包括由向列液晶制成的第三纖心,向列液晶封閉在一對取向膜之間并且通過所說的這對取向膜使向列液晶沿預(yù)定方向取向,所說的第三纖心設(shè)置在被夾持在所說的第一和第二纖心之間的空間;兩對電極,它們沿著所說的第一和第二纖心的相對的兩側(cè)分別設(shè)置在所說的第三纖心的靠近所說的第一纖心的外部上表面上以及第三纖心的靠近所說的第二纖心的外部下表面上;和一個(gè)包層,用于整體包圍所說的第一、第二、和第三纖心、以及所說的兩對電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān),其中對于加到相應(yīng)的電極上的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),以便針對TE或TM模式的偏振光改變所說的第三纖心的折射率,從而可以切換在相互靠近的所說第一和第二纖心之間的所說的光通路。
9.一種雙門型光開關(guān)系統(tǒng),包括兩個(gè)或四個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的波導(dǎo)型液晶光開關(guān);和光波導(dǎo)或光纖,所說的兩個(gè)或四個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)通過所說的光波導(dǎo)或光纖相互連接在一起,使一個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的一個(gè)輸出端通過光波導(dǎo)或光纖連接到其它或另一個(gè)波導(dǎo)型液晶光開關(guān)的一個(gè)輸入端;其中所說的雙門型光開關(guān)系統(tǒng)作為一個(gè)整體具有兩個(gè)輸入端、兩個(gè)輸出端、和一個(gè)或兩個(gè)偽輸出端。
10.一種光開關(guān),包括第一和第二纖心;第三纖心,它由向列液晶制成,并設(shè)置在第一和第二纖心的附近,第三纖心確定了一個(gè)第一側(cè)和與相對于第三纖心來說的第一側(cè)相對的一個(gè)第二側(cè);和設(shè)置在第一側(cè)的至少兩個(gè)電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光開關(guān),其中的第一和第二纖心至少一部分設(shè)置在第二側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光開關(guān),其中至少兩個(gè)電極設(shè)置在與包含第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面基本上平行的一個(gè)平面上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光開關(guān),其中至少兩個(gè)電極包括第一電極、第二電極、和在相對于第一電極來說的第二電極的對面的第三電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光開關(guān),其中第一電極經(jīng)過第三纖心與第一和第二纖心之間的間隙面對。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光開關(guān),其中第一纖心設(shè)置在第一側(cè),第二纖心設(shè)置在第二側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光開關(guān),其中至少兩個(gè)電極包括設(shè)置在基本上垂直于包含第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的平面的一個(gè)平面上的第一和第二電極。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光開關(guān),進(jìn)一步包括第三和第四電極,它們設(shè)置在第二側(cè)上并且設(shè)置在基本上垂直于包含第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的平面的一個(gè)平面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光開關(guān),其中第一電極相對于第一纖心來說定位在第二電極的對面,第三電極相對于第二纖心來說定位在第四電極的對面。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光開關(guān),其中第一電極經(jīng)第三纖心與第三電極面對,第二電極經(jīng)第三纖心與第四電極面對。
全文摘要
一種波導(dǎo)型液晶光開關(guān)包括光波導(dǎo),有一對相互靠近的第一和第二纖心用于切換第一和第二纖心之間的光通路;向列液晶的第三纖心封閉在一對取向膜之間并且通過取向膜沿預(yù)定方向取向,第三纖心在以下三個(gè)空間之一中覆蓋第一和第二纖心且與含第一和第二纖心的光軸在內(nèi)的一個(gè)平面平行的空間、夾持在第一和第二纖心之間的空間、和覆蓋第一和第二纖心的上表面從而可以置于第一和第二纖心上的空間;第一電極,設(shè)置在第三纖心的與第一和第二纖心相對的表面上,覆蓋在第一和第二纖心之間的間隙;成對設(shè)置的第二和第三電極,第一電極在這兩個(gè)電極之間,使液晶分子沿垂直于取向膜的取向方向的方向取向;一個(gè)包層,整體包圍第一至第三纖心和第一至第三電極。
文檔編號G02F1/13GK1438519SQ0310442
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月14日
發(fā)明者河本真司, 仲間健一 申請人:日本板硝子株式會社
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