專利名稱：用于與光波導(dǎo)管可重制連接的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)信息傳遞。更具體地說，本發(fā)明涉及為單模態(tài)的光波導(dǎo)管提供可重制連接的裝置和方法。
背景技術(shù)：
金屬傳輸線路日益成為計算機、開關(guān)、路由器和其他信息處理系統(tǒng)工作的嚴重瓶頸。處理器和邏輯回路的速度增加比線路帶寬快得多，造成功率消耗增加，系統(tǒng)復(fù)雜性增加和傳輸速度損失。因此，在計算機的電路板之間，甚至在電路板上的芯片之間或多芯片模塊(MCM)中，使用光學(xué)相互連接日漸受到重視。
光在介電的光波導(dǎo)管中傳播的導(dǎo)波光學(xué)件代替在導(dǎo)線中的電傳導(dǎo)。介電波導(dǎo)管一般為由環(huán)形層構(gòu)成的一個圓筒形結(jié)構(gòu)(經(jīng)常是，但不是必需是圓形的)。最內(nèi)面的圓筒為芯子它由一個或多個折射率比芯子的折射率低的包層包圍。在一定的頻率、位置和角度范圍內(nèi)，在這種結(jié)構(gòu)中沿軸向行進的光被導(dǎo)向，即沒有如普通的光束那樣，在徑向散開一定距離的趨勢。
在芯子折射率超過包層折射率的任何結(jié)構(gòu)件，至少有一個導(dǎo)向模態(tài)(如果考慮偏振，則為兩個模態(tài))。只有一個這種模態(tài)可以給定頻率傳播的波導(dǎo)管稱為單模態(tài)波導(dǎo)管。根據(jù)波導(dǎo)管尺寸和折射率的不同，可能有其他模態(tài)。在這種情況下，該波導(dǎo)管稱為多模態(tài)波導(dǎo)管。
在包層區(qū)域中，光學(xué)模態(tài)場隨著徑向距離增大而呈指數(shù)地縮小，其衰減常數(shù)取決于芯子和包層的折射率之差。為了使芯子較大(直徑為幾個波長)和減小由于在芯子和包層邊界上的粗糙度和折射率的不均勻造成的損失，通常選擇芯子和包層的折射率彼此接近(相差1％～5％)，這使得包層區(qū)域中的衰減常數(shù)為對折射率之差非常敏感的函數(shù)。這些導(dǎo)波的光學(xué)裝置有許多用途，其中最重要的應(yīng)用是長距離光纖通訊。
不論調(diào)制進行得如何快，調(diào)制的光束的行進路徑與沒有調(diào)制的光束的行進路徑幾乎精確地相同。另外，與金屬導(dǎo)線連接中的高頻相反，較高的調(diào)制頻率沒有丟失的趨勢。導(dǎo)波光學(xué)件是這種連接的自然的候選對象，但計算機內(nèi)的各種要求，與長距離通訊所通用的計算機要求頗為不同。所需要的硬件也不相同。在計算機內(nèi)部，需要許多并行連接，每一個并行連接帶有從每條線一個調(diào)制源至每條線一個檢測器的單向數(shù)據(jù)流。對于一個調(diào)制源驅(qū)動許多輸入的一對多連接，也是重要的應(yīng)用。因為需要許多的調(diào)制源和檢測器(一個典型的服務(wù)器處理器電路板需要幾百個)，因此調(diào)制源和檢測器必需價廉。另一方面，不需要非常低的纖維損失(0.15～0.5dB/km)，因此不需要按波長劃分的多路傳輸。這樣，計算機內(nèi)的光學(xué)互相連接可以依靠排列在帶條上的聚合物波導(dǎo)管，并可以進行大量生產(chǎn)。
另外，這些并行連接必需可重制，使得不需要移去光學(xué)連接，就可在維護時將電路板拔下，而將備用電路板插入。目前，多模態(tài)波導(dǎo)管和纖維是最普通的，因為它們較大的芯子，可允許以比普通用于遠距離通訊的單模態(tài)纖維較寬松的機械公差進行拼接和連接。公差寬松意味著成本低，和機械強度高。
單模態(tài)波導(dǎo)管比多模態(tài)波導(dǎo)管有可重制的優(yōu)點，特別是其直徑小，可以使互相連接的密度高。由于單模態(tài)波導(dǎo)管中的光具有確定的導(dǎo)波長，因此，單模態(tài)波導(dǎo)管可以使用長光柵，和依賴確定的導(dǎo)波長和場分布的定向耦合器結(jié)構(gòu)。這樣，可允許機械公差寬松的可重制的、單模態(tài)多波導(dǎo)管連接器是光學(xué)相互連接工藝的一個巨大的進步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了進行多個可重制的單模態(tài)波導(dǎo)管連接的一種裝置和方法。當(dāng)兩個相應(yīng)設(shè)計的波導(dǎo)管交叉成一個角度時，在芯子交叉的區(qū)域形成應(yīng)力集中。如果波導(dǎo)管的某些部分柔軟，則該部分在波導(dǎo)管芯子交叉的地方變形最大。本發(fā)明根據(jù)在應(yīng)力集中區(qū)域中包層的柔軟部分的實際變形，使芯子之間耦合，而在波導(dǎo)管的其他處沒有不可接受的損失。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，通過使變形波導(dǎo)管的芯子實際上接近，可達到耦合。這種耦合使波導(dǎo)管的模態(tài)場重疊，造成與熔融纖維耦合器中的連接相同的定向耦合。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，利用在每一個波導(dǎo)管中，在包圍內(nèi)部柔軟的包層的較硬的包層區(qū)域中形成的光柵結(jié)構(gòu)進行耦合，光柵的綜合作用可將從一個波導(dǎo)管輸出的光耦合至另一個波導(dǎo)管中。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，在較硬的包層區(qū)域中的光柵結(jié)構(gòu)，通過波導(dǎo)管的側(cè)面，將從激光源發(fā)出的光耦合至波導(dǎo)管中。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，在較硬的包層區(qū)域中的光柵結(jié)構(gòu)，通過波導(dǎo)管的側(cè)面，將從導(dǎo)向模態(tài)出來的光，耦合至一個或多個光電二極管中。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，在較硬的包層區(qū)域中的棱鏡結(jié)構(gòu)，通過波導(dǎo)管的側(cè)面，將從導(dǎo)向模態(tài)出來的光，耦合至光電二極管中。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，將幾個波導(dǎo)管裝在一條帶條上，可實現(xiàn)可重制的波導(dǎo)管連接。這些波導(dǎo)管之間有間隔，兩個這種帶條的末端交叉成一個小角度，將帶條壓緊在一起，使柔軟的包層變形，并開始耦合。
根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，除了實際變形以外，通過使包層部分的折射率產(chǎn)生壓電光學(xué)偏移，可以改變應(yīng)力區(qū)域的光學(xué)性質(zhì)，使包層的模態(tài)場的衰減長度大大增加，以便該模態(tài)場與耦合結(jié)構(gòu)之間相互作用，如同第二個波導(dǎo)管，折射率更高的區(qū)域或光柵一樣。


本發(fā)明的這些和其他方面特點與優(yōu)點通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行的詳細說明將會清楚。其中圖1A為根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)管的放大的橫截面圖；圖1B為沿著圖1A中的1B-1B線所取的、根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的光波導(dǎo)管的橫截面圖；圖2A和2B為當(dāng)用第二個匹配的波導(dǎo)管反向凹進時的，與圖1A和1B所示相同的光波導(dǎo)管的同樣的視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的、兩個波導(dǎo)管壓緊在一起的橫截面圖；圖4A為根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的光波導(dǎo)管的放大橫截面圖；圖4B為沿著圖4A的4B-4B線所取的、根據(jù)本發(fā)明的光波導(dǎo)管的橫截面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)管帶條的可重制的連接器的平面圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的可重制的平行光學(xué)連接的平面圖；
圖7為根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的、兩個波導(dǎo)管壓緊在一起的橫截面圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，如下面所述，最好每一個波導(dǎo)管為單模態(tài)波導(dǎo)管，并包括一個由硬的聚合物制成的芯子。硬的聚合物可為例如PMMA、聚碳酸酯、氟化聚合物、苯環(huán)丁烷、環(huán)氧樹脂(例如SU-8)，或環(huán)烯共聚物(例如polynarbonene或氟化聚酰亞胺)。芯子被由柔軟的內(nèi)層和薄的外層組成的包層包圍。該柔軟內(nèi)層由彈性體(例如硅酮彈性體或硅酮共聚物彈性體)制成；而薄的外層則由彈性模量較大的，堅韌的可從重復(fù)變形中恢復(fù)的聚合物(例如，聚酰亞胺、polynarbonene、交聯(lián)硅酮)或氟化聚合物(例如氟化丙烯酸衍生物)制成。
希望硬的外包層的折射率比柔軟的包層包層的折射率大，這樣可使光柵結(jié)構(gòu)很好地發(fā)光，進行方向選擇。硬的外包層不需要有與芯子或內(nèi)包層同樣的光學(xué)質(zhì)量，因為它只在外耦合區(qū)才被照亮；這樣就大大地拓寬了材料的選擇。
圖1A和1B表示聚合物光波導(dǎo)管10，它包括一個芯子區(qū)域12，該區(qū)域被由柔順的聚合物制成的柔軟的包層區(qū)域14包圍，而該柔軟的包層區(qū)則由彈性模量較大的撓性聚合物制成的硬包層16包圍。兩個包層之間的界面的一部分上，最好是內(nèi)表面上，包含一個光柵結(jié)構(gòu)18。光柵18的空間頻率選擇得與導(dǎo)向模態(tài)的空間頻率相同。內(nèi)包層的厚度足夠大，可以在波導(dǎo)管的不變形區(qū)域中使光柵保持在模態(tài)場的外面，因此，正常情況下，不會產(chǎn)生光的外耦合，波導(dǎo)管的傳播損失可與其他聚合物波導(dǎo)管的傳播損失相比較(即大約為0.02～0.1dB/cm)。
圖2A和2B表示用成一個角度交叉的第二個匹配的波導(dǎo)管(圖中沒有示出)反向凹進以后的同一個聚合物光波導(dǎo)管。在變形區(qū)域中，光柵結(jié)構(gòu)18被迫使更接近芯子12，使得波導(dǎo)管中的光的外耦合大大加強，如標號19所示那樣。如圖所示，光柵的周期與光的導(dǎo)波長相等，因此，外耦合光的角度光譜的名義峰值與波導(dǎo)管的軸線垂直。
圖3表示聚合物波導(dǎo)管20，每一個波導(dǎo)管包括一個芯子區(qū)域22，它如同圖1A和1B的方法一樣，由一個環(huán)形的柔軟的包層24和一個硬的包覆蓋26包圍，但在界面上沒有光柵。兩個波導(dǎo)管壓緊在一起，結(jié)果是芯子的模態(tài)場重疊，并且芯子之間產(chǎn)生定向耦合。
圖4A和4B表示一個聚合物波導(dǎo)管30，它由一個芯子區(qū)域32組成，如同圖1A和1B的方法一樣，被一個環(huán)形的柔軟的包層34的一個硬的包層36包圍，但在界面上有一組棱鏡38代替光柵。這可允許使用多模態(tài)波導(dǎo)管，但要求棱鏡組38的材料的折射率，比柔軟的包層34的折射率大。圖4A和4B中的結(jié)構(gòu)，適合使用棱鏡的折射率比柔軟或硬的包層的材料折射率大的材料。
圖5表示一個用于連接兩個帶條42和44的可重制的波導(dǎo)管帶條連接。每一個帶條包括幾個平行的有柔軟的包層的波導(dǎo)管40，這些波導(dǎo)管隔開一個小的距離，并且根據(jù)每單位長度上的耦合強度不同，彼此交叉成一個0.5°～2.0°的小角度。兩個波導(dǎo)管由一個夾緊裝置46壓緊在一起，形成一個相互作用區(qū)48。由于耦合的自對準特點，對準公差等于波導(dǎo)管之間完全隔開。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，每一組波導(dǎo)管中的波導(dǎo)管彼此隔開波導(dǎo)管直徑幾倍的距離，并形成一個帶條。兩個帶條由機械導(dǎo)向裝置47固定，使它們固定在規(guī)定位置并釋放應(yīng)力。希望沿著波導(dǎo)管耦合表面的長度，有一些基本上與芯子平行的表面皺紋(如同在普通的導(dǎo)線帶狀電纜中一樣)，以便使柔軟的包層在應(yīng)力作用變形時，可以稍微進入。
這樣，通過使兩個這種帶條的末端附近交叉成一個小角度，并用夾緊裝置壓緊在一起，可以實現(xiàn)大量連接。角度和相互作用的長度最好選擇成使每一個單獨的波導(dǎo)管精確地與另一個帶條上的一個波導(dǎo)管交叉。因為在芯子附近表面有凹凸，因此壓力在兩個芯子彼此交叉的區(qū)域壓縮兩個波導(dǎo)管。這種壓縮使在交叉區(qū)域中的光柵接近芯子，并且使被照亮的波導(dǎo)管的芯子發(fā)出的光耦合。因為光柵周期與導(dǎo)波長相同，因此，外耦合的光的角度光譜的峰值基本與帶條的平面垂直，并且由于波導(dǎo)管在連接兩個芯子的方向被壓縮至最薄，因此在芯子重疊處，外耦合最大。這樣，內(nèi)耦合光柵相與外耦合光匹配，形成接收波導(dǎo)管的光柵，結(jié)果形成自對準的光學(xué)連接。外耦合的光與波導(dǎo)管軸線垂直傳播。這樣，交叉角的誤差引起的效率改變很小。因為包層系統(tǒng)彈性好，可以在變形后恢復(fù)，因此連接是可重制的。
圖6表示基于這些波導(dǎo)管的可重制的平行光學(xué)連接50的一個末端。靠近波導(dǎo)管帶條61的每一個柔順的波導(dǎo)管60的末端的區(qū)域，由夾緊裝置76夾緊在發(fā)射器70上。發(fā)射器70的波導(dǎo)管72的性質(zhì)與柔順的波導(dǎo)管60相同，但其一個末端的柔軟的包層由較硬的包層78代替，因此，波導(dǎo)管芯子的位置是精密地已知的。這樣，包層的模量為沿著波導(dǎo)管的位置的函數(shù)。如圖所示，硬的末端，在連接的一端與一組垂直腔表面發(fā)射激光(VCSELs)79而在另一端(沒有示出)，與一組光電二極管端射式耦合。VCSELs是光學(xué)連接的優(yōu)選的調(diào)制源，因為它們是單塊式的組，帶有由金屬版印刷形成的間隔；但技術(shù)上已知的其他結(jié)構(gòu)也可以(例如自由間隔的光柵耦合器或單個安裝的激光或檢測器)。
圖7表示一對波導(dǎo)管80，它們具有芯子82，和使用由壓電光學(xué)(或應(yīng)力光學(xué))系數(shù)大的聚合物制成的內(nèi)包層84和硬的外包層86。該內(nèi)包層的聚合物例如為聚丁二烯、聚苯乙烯-b-丁二烯、硅酮、或聚異戊二烯。在壓縮區(qū)域中，內(nèi)包層84的折射率增加很顯著，因為有應(yīng)力的材料通常是光學(xué)上各向異性的(為了說明它，需要多于一個折射率)。這種壓電光學(xué)偏移使芯子和內(nèi)包層的折射率值更接近，因此，衰減常數(shù)減小，并且模態(tài)場88的1/e輪廓延伸得較遠，進入包層中，與另一波導(dǎo)管互相作用；結(jié)果，從一個波導(dǎo)管出來的光可耦合到另一個波導(dǎo)管。沿著波導(dǎo)管80的圓周有一個平坦的部分，形成觸點90。為了保證波導(dǎo)管80之間的光耦合良好，可以使用小量的耦合凝膠。應(yīng)用區(qū)域近似地可用虛線92表示。
為了使耦合區(qū)域中的模態(tài)場直徑大大增加，以進行有效的耦合，壓電光學(xué)偏移應(yīng)為芯子和包層折射率之差的幾分之一。因此，具有壓電光學(xué)效應(yīng)的包層座具有足夠大的壓電光學(xué)系統(tǒng)，使其折射率在小壓力下偏移較大，不能產(chǎn)生永久變形。一般，壓電光學(xué)偏移只為1～2％的數(shù)量級。
可以利用與上述方法相同的方法，在包層中利用壓電光學(xué)效應(yīng)使芯子與光柵結(jié)構(gòu)耦合。
雖然以上結(jié)合光和光學(xué)元件說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，本發(fā)明不是僅限于利用可見光進行工作。適當(dāng)選擇波長和折射率的大小，本發(fā)明可以在具有適當(dāng)?shù)臋C械性質(zhì)的透明材料的任何波長上使用。這個波長范圍至少從極高的無線電頻率延伸至接近紫外線的頻率。
應(yīng)當(dāng)指出，以上說明了本發(fā)明一些有關(guān)的目的和實施例。本發(fā)明的概念可以在許多應(yīng)用場合中使用。雖然，已說明了一些具體的結(jié)構(gòu)和方法，但本發(fā)明的概念可以適用于其他的結(jié)構(gòu)和用途。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可對所述的實施例作一些改進。所述實施例只是本發(fā)明的特點和應(yīng)用的一些示例性的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過不同的方法使用本發(fā)明或?qū)Ρ景l(fā)明進行改進而得到其有有益的結(jié)果。因此，這些實施例只是一個例子，而不是限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書確定。
權(quán)利要求
1.一種可變形的光波導(dǎo)管，它包括一個芯子；和一個包圍該芯子的可變形的包層；可以通過給波導(dǎo)管施加應(yīng)力而改變該包層的厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括包圍該可變形的包層的一個彈性包層。
3.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征為，該可變形的包層包括一彈性體。
4.如權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括在該可變形的包層和彈性包層之間的界面的一部分上的一個光柵結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括在該彈性包層的外表面的一部分上的一個光柵結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括在該彈性包層內(nèi)部的一個光柵結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括在該可變形的包層內(nèi)部的一個光柵結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括將光從導(dǎo)向模態(tài)耦合成不導(dǎo)向傳播的一個棱鏡結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征為，可變形的包層為機械性質(zhì)上各向異性的。
10.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征為，可變形包層的機械模量為沿著波導(dǎo)管的位置的函數(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)管，其特征為，該可變形的包層包括正的壓電光學(xué)系數(shù)足夠大的材料，以便當(dāng)所述波導(dǎo)管受應(yīng)力作用時，可對從所述波導(dǎo)管出來的光進行外耦合。
12.如權(quán)利要求11所述的波導(dǎo)管，其特征為，由于應(yīng)力引起的壓電光學(xué)系數(shù)的變化范圍為1～2％。
13.如權(quán)利要求11所述的波導(dǎo)管，其特征為，所述壓電光學(xué)材料為聚合物。
14.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征為，該聚合物從由聚丁二烯、聚苯乙烯-b-丁二烯、硅酮和聚異戊二烯組成的組中選擇。
15.如權(quán)利要求13所述的波導(dǎo)管，其特征在于，所述的波導(dǎo)管還包括一個靠近該可變形的包層的一部分的耦合結(jié)構(gòu)，當(dāng)該可變形的包層的該一部分不受應(yīng)力作用時，該耦合結(jié)構(gòu)被波導(dǎo)管的模態(tài)場不顯著地照亮；而當(dāng)該可變形包層的該一部分受應(yīng)力作用時，所述耦合結(jié)構(gòu)被顯著照亮。
16.如權(quán)利要求15所述的波導(dǎo)管，其特征為，該耦合結(jié)構(gòu)為光柵。
17.如權(quán)利要求15所述的波導(dǎo)管，其特征為，該耦合結(jié)構(gòu)包括一棱鏡。
18.一種帶有彈性和可變形區(qū)域的波導(dǎo)管，它包括一個芯子；包圍該芯子的一個包層區(qū)域；該區(qū)域的一部分可以變形，而該區(qū)域的另一部分是彈性的，該兩個部分在沿著波導(dǎo)管的不同位置上。
19.一種波導(dǎo)管帶條，它包括排列成一組的多個波導(dǎo)管；每一個波導(dǎo)管包括一個芯子；一個包圍該芯子，可在給波導(dǎo)管加應(yīng)力時改變包層厚度的可變形包層；和波導(dǎo)管的一個撓性平面形載體，用于將波導(dǎo)管保持在規(guī)定位置上。
20.如權(quán)利要求19所述的波導(dǎo)管帶條，其特征為，該波導(dǎo)管組為一個線性組。
21.如權(quán)利要求19所述的波導(dǎo)管帶條，其特征為，耦合表面具有與芯子平行的皺紋，形成一個當(dāng)施加局部壓力時，該可變形的包層可以進入的空間。
22.一種用于連接對壓力敏感的波導(dǎo)管的可重制的光波導(dǎo)管連接器，該連接器包括第一和第二個機械導(dǎo)向裝置；用于將對壓力敏感的波導(dǎo)管夾持成一個角度；和一個可移去的夾緊裝置；用于將波導(dǎo)管壓緊在一起，壓力保持在預(yù)先確定的范圍內(nèi)，該壓力足夠大，可使波管導(dǎo)之間耦合，但又足夠小，以防止損壞波導(dǎo)管。
23.如權(quán)利要求22所述的光波導(dǎo)管的可重制連接器，其特征為，該機械導(dǎo)向裝置放置成可將對壓力敏感的波導(dǎo)管互相保持一個角度。
24.如權(quán)利要求23所述的光波導(dǎo)管的可重制連接器，其特征為，該角度在0.5°～2°范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求22所述的光波導(dǎo)管的可重制的連接器，其特征為，它與多個光波導(dǎo)管組合，每一個光波導(dǎo)管包括一個芯子；和一個包圍該芯子，可通過對波導(dǎo)管施加應(yīng)力而改變包層厚度的可變形包層。
26.一種光波導(dǎo)管的可重制的發(fā)射器，它用于使一組波導(dǎo)管耦合，該發(fā)射器包括一組光源；具有一組用于接收從所述光源發(fā)出的光的光波導(dǎo)管的耦合結(jié)構(gòu)；一個機械導(dǎo)向裝置；用于使波導(dǎo)管與所述耦合結(jié)構(gòu)成一個角度；一個可移去的夾緊裝置；用于將波導(dǎo)管和所述耦合結(jié)構(gòu)壓緊在一起，壓力保持在預(yù)先確定的范圍內(nèi)，該壓力足夠大，可使波導(dǎo)管和耦合結(jié)構(gòu)連接，但又足夠小，以防止損壞波導(dǎo)管。
27.如權(quán)利要求26所述的光波導(dǎo)管的可重制的發(fā)射器，其特征為，每一個光波導(dǎo)管包括一個芯子；和包圍該芯子，通過將所述壓力加在彼此導(dǎo)管上而改變包層厚度的一個可變形的包層。
28.一種在光波導(dǎo)管和不導(dǎo)向的傳播之間進行光耦合的方法，它包括提供一個波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管具有一個芯子；和一個包圍該芯子的可變形的包層；可以通過給波導(dǎo)管施加應(yīng)力而改變該包層的厚度；和壓縮波導(dǎo)管的一部分，使包層的折射率的值減小至不小于芯子的折射率的值。
29.一種在光波導(dǎo)管之間耦合光的方法，它包括提供第一和第二個波導(dǎo)管；每一個波導(dǎo)管具有一個芯子；和一個包圍該芯子的可變形的包層；可以通過給波導(dǎo)管施加應(yīng)力而改變該包層的厚度；將波導(dǎo)管一個放置在另一個上，使它們彼此交叉成一個角度；將波導(dǎo)管壓緊在一起，使可變形的包層區(qū)域在芯子交叉的區(qū)域中變薄，造成第一個波導(dǎo)管的模態(tài)與第二個波導(dǎo)管的模態(tài)耦合。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括將光發(fā)射至第一個波導(dǎo)管的所述模態(tài)中。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其特征為，每一個波導(dǎo)管在包層中有一個光柵結(jié)構(gòu)。
32.一種使波導(dǎo)管模態(tài)與不導(dǎo)向的傳播耦合的方法，它包括提供一個波導(dǎo)管，該波導(dǎo)管具有一個芯子；和一個包圍該芯子的可變形的包層；可以通過給波導(dǎo)管施加應(yīng)力而改變該包層的厚度；提供一個光學(xué)表面；將所述波導(dǎo)管的一部分壓緊在所述光學(xué)表面上，使可變形的包層在最大壓力區(qū)域中變薄，造成波導(dǎo)管的模態(tài)耦合成自由傳播。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征為，每一個波導(dǎo)管在包層中有一個光柵結(jié)構(gòu)。
34.一種光波導(dǎo)管帶條之間的耦合光的方法，它包括提供第一和第二個帶條；每一個光學(xué)帶條包括排列成一組的多個波導(dǎo)管；每一個波導(dǎo)管包括一個芯子；一個包圍該芯子，可在給波導(dǎo)管加應(yīng)力時改變包層厚度的可變形包層；和波導(dǎo)管的一個撓性平面形載體，用于將波導(dǎo)管保持在規(guī)定位置上；將帶條一個放在另一個上，使它們互相交叉一個角度；將帶條壓緊在一起，使可變形的包層在芯子交叉的區(qū)域變薄，造成第一個帶條上的每一個波導(dǎo)管的模態(tài)與第二個帶條上的一波導(dǎo)管的模態(tài)耦合。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括將光發(fā)射至第一個帶條上的波導(dǎo)管的所述模態(tài)中。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其特征為，每一個波導(dǎo)管在包層中有一個光柵結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了帶有一個芯子的單模態(tài)光波導(dǎo)管。該芯子被由柔軟的內(nèi)層和較硬的外層組成的包層包圍。外層的內(nèi)表面上有一個光柵結(jié)構(gòu)，光柵的空間頻率與導(dǎo)向模態(tài)的空間頻率相同。內(nèi)包層的厚度足以將光柵保持在波導(dǎo)管的不變形區(qū)域中的模態(tài)場外面。因此，正常情況下，沒有光的外耦合。將兩個這種波導(dǎo)管交叉成一個角度，并壓緊在一起，可實現(xiàn)連接。這樣造成兩個波導(dǎo)管變形，使光柵與芯子接近。在變形區(qū)域中，從一個波導(dǎo)管出來的光被耦合進入另一個波導(dǎo)管中，形成自行對準的光學(xué)連接。外耦合的光與波導(dǎo)管軸線垂直地傳播，因此交叉角度的誤差使效率改變較小。因為在變形后，包層系統(tǒng)有足夠的彈性恢復(fù)，因此連接是可重制的。
文檔編號G02B6/42GK1506703SQ0315262
公開日2004年6月23日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者克勞迪厄斯·菲格爾, 菲利普·C·D·霍布斯, 莫里斯·麥格拉申－鮑威爾, C D 霍布斯, 麥格拉申-鮑威爾, 克勞迪厄斯 菲格爾 申請人:國際商業(yè)機器公司