專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)開(kāi)關(guān)及采用該光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光激發(fā)開(kāi)關(guān)以及邏輯門(mén)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人Dr. Gary Neal Poovey認(rèn)為，發(fā)明人本人的、在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參 考的專(zhuān)利號(hào)為7，072，536和7，283，698的美國(guó)專(zhuān)利以及下面所列出的并且在此引入其全部 內(nèi)容作為參考的公開(kāi)文本代表了該技術(shù)領(lǐng)域的當(dāng)前狀態(tài)專(zhuān)利號(hào)為6，594，411,4, 961，618,5, 414，789,2, 936，380,3, 680，080,3, 965，388、 3，995，311,4，023，887,4，128，300,4，262，992,4，689，793,4，764，889,4，978，842, 5，078，464,5，109，156,5，146，078,5，168，382,6，005，791,6，609，840,7，263，262, 3，987，310,4，053，794,6，757，459,6，804，427,6，320，994,6，487，333,6，178，033, 5，425，115,6，075，512,6，697，548,6，594，411,5，703，975,6，320，994,5，134，946,7，283，695,5，414，789,4，961，618,2，936，380,3，680，080,3，965，388,3，995，311, 4，023，887,4，128，300,3，995，311,4，023，887,4，128，300,4，262，992,4，689，793, 4，764，889,4，961，618,4，978，842,5，078，464,5，109，156,5，146，078,5，168，382, 6，005，791,6，609，840,7，263，262,6，151，428,5，999，284,5，315，422,5，144，375, 5，101，456,4, 932，739,4, 701，030,4, 630，898,3, 987，310 和 4，053，794 的美國(guó)專(zhuān)利；以及公開(kāi)號(hào)為2005/0129351、2006/0045407、2004/0091201 以及 2004/0037708 的美國(guó) 專(zhuān)利申請(qǐng)。Alexei Grigoriev 等人在 Applied Physics Letters 89，021109，2006 上的標(biāo)題 為 ‘‘Subnanosecond Piezoeletric χ-ray switch，，的文章。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尋求提供改善的光學(xué)開(kāi)關(guān)、邏輯門(mén)以及邏輯功能。因而，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括具有可改變的截面面積的光通路；與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于 對(duì)入射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀；以及可操作地與所述壓電元件相關(guān)聯(lián)的傳導(dǎo)元件，用于增強(qiáng)所述壓電元件的激發(fā)光響
應(yīng)率，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元 件的形狀變化使所述光通路的所述可改變的截面面積產(chǎn)生足夠的變化以管理沿著所述光 通路的光的通過(guò)。優(yōu)選地，所述光通路、所述壓電元件以及所述傳導(dǎo)元件被配置并且可操作，以使得 第一閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所述光通路防止第一波長(zhǎng)范圍 的光通過(guò)其中，并且使得在所述第一閾值級(jí)別范圍之外的第二閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到 所述壓電元件上的入射使所述光通路允許第一波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述傳導(dǎo)元件包括沿著所述壓電元件的表面延伸的傳 導(dǎo)材料層。優(yōu)選地，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層壓電材料。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述至少兩層壓電材料具有不同的晶體取向。優(yōu)選地，所述傳導(dǎo)元件設(shè)置在所述壓電元件中的兩層之間。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供用于將所述激發(fā)光和信號(hào)光導(dǎo)向到所述光通路 中的光耦合器，所述激發(fā)光的至少一個(gè)特性管理所述信號(hào)光是否通過(guò)所述通路。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括具有可改變的截面面積的光通路；以及與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于對(duì)入射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層壓電材料，所述壓 電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元件的形狀變化使所述光通路的 所述可改變的截面面積發(fā)生足夠的變化以管理沿著所述光通路的光的通過(guò)。
優(yōu)選地，所述光通路和所述壓電元件被配置并且可操作，以使得第一閾值級(jí)別范 圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所述光通路防止第一波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中，并 且使得在所述第一閾值級(jí)別范圍之外的第二閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上 的入射使所述光通路允許第一波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中。此外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種包括至少一個(gè)門(mén)的邏輯門(mén)，所述至少一 個(gè)門(mén)具有非、與、或、與非以及或非功能的至少一種，所述邏輯門(mén)包括通過(guò)光致動(dòng)的至少一 個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，所述至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括具有可改變的截面面積的信號(hào)光通路；以及與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于 對(duì)入射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀；所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元 件的形狀變化使所述光的所述可改變的截面面積產(chǎn)生足夠的變化以管理沿著所述光通路 的光的通過(guò)。優(yōu)選地，所述邏輯門(mén)還包括將所述激發(fā)光提供到所述至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)并且承載 信號(hào)光的光導(dǎo)管，所述信號(hào)光帶有至所述至少一個(gè)光開(kāi)關(guān)或者來(lái)自所述至少一個(gè)光開(kāi)關(guān)的
數(shù)字信息。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)。優(yōu)選地，所述信號(hào)光具有大致為所述激發(fā)光的波長(zhǎng)兩倍的波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述信號(hào)光具有1500nm的波長(zhǎng)并且所述激發(fā)光具有 大致750nm的波長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供非功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大致是所述激發(fā)光波長(zhǎng)的兩倍。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供與功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所 述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光的第一和第二邏輯輸入端；用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分的第一光導(dǎo)管；用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分的第二光導(dǎo)管；用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分的第三光導(dǎo)管；用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分的第四光導(dǎo)管；用于將沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第一波 長(zhǎng)修正器；用于將沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第二波 長(zhǎng)修正器；用于使沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的第一相位匹配 器；用于使沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的第二相位匹配器； 以及
用于使沿著所述第二和第四光導(dǎo)管的波長(zhǎng)減小并且相位匹配的光互相異相180 度的移相器，沿著所述第一和第三光導(dǎo)管作為信號(hào)光輸入提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的光；以及沿著所述第二和第四光導(dǎo)管并連同附加的激發(fā)光被一起作為激發(fā)光提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的波長(zhǎng)減小和相位匹配的光。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供與非功能，并且其中所述第 一光學(xué)開(kāi)關(guān)包括第一光學(xué)開(kāi)關(guān)和第二光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā) 光的波長(zhǎng)，所述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；用于將所述第一輸入端的信號(hào)光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第一波長(zhǎng)修 正器；用于將所述第二輸入端的信號(hào)光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)修 正器；用于減小來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光的波長(zhǎng)的第三波長(zhǎng)修正器；用于將來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到第一光吸收器的第一 光導(dǎo)管；用于將來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的
第二光導(dǎo)管；用于將來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到第二光吸收器的第三 光導(dǎo)管；用于將來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的 第四光導(dǎo)管；用于將來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光提供到所述第三波長(zhǎng)修正器的第五光導(dǎo) 管；以及用于將來(lái)自所述第三波長(zhǎng)修正器的光波長(zhǎng)修正的光提供到所述第二光學(xué)開(kāi)關(guān)作 為激發(fā)光的第六光導(dǎo)管。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供或功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所 述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；用于將沿著所述第一光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第一 波長(zhǎng)修正器；用于將沿著所述第二光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第二 波長(zhǎng)修正器；用于使來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光的相位匹配激發(fā)光的相位的第 一相位匹配器；用于使來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的相位的第二 相位匹配器；用于將來(lái)自所述第一相位匹配器的所述光的一部分提供到第一光吸收器的第一光導(dǎo)管；
用于將來(lái)自所述第二相位匹配器的所述光的一部分提供到第二光吸收器的第二 光導(dǎo)管；第一移相器；第二移相器；用于將來(lái)自所述第一相位匹配器的所述光的一部分提供到所述第一移相器的第 三光導(dǎo)管，從而使來(lái)自所述第一相位匹配器的光與所述激發(fā)光異相；以及用于將來(lái)自所述第二相位匹配器的所述光的一部分提供到所述第二移相器的第 四光導(dǎo)管，從而使來(lái)自所述第一相位匹配器的光與所提供的激發(fā)光異相，用于將來(lái)自所述第一移相器的光提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的第五光導(dǎo)管；以及用于將來(lái)自所述第二移相器的光提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的第六光導(dǎo)管，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)從所述第五和第六光導(dǎo)管接收所述激發(fā)光和信號(hào)光。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供或功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括第一和第二光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波 長(zhǎng)大，所述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；用于將沿著所述第一光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第一 波長(zhǎng)修正器；用于將沿著所述第二光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第二 波長(zhǎng)修正器；用于提供來(lái)自所述第一和第二波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光的第一和第二光導(dǎo) 管；用于經(jīng)由各自的第一和第二光導(dǎo)管接收來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器和第二波長(zhǎng)修 正器的光并且將從其輸出的光保持在預(yù)定的功率級(jí)別的功率限制器；用于將來(lái)自所述功率限制器的功率限制的光提供到所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的第三光
導(dǎo)管；用于接收來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光并且將所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā) 光的波長(zhǎng)的第三波長(zhǎng)修正器；以及用于將來(lái)自所述第三波長(zhǎng)修正器的光提供到所述第二光學(xué)開(kāi)關(guān)的第四光導(dǎo)管。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其提供或功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所 述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光的第一和第二邏輯輸入端；用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分的第一光導(dǎo)管；用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分的第二光導(dǎo)管；用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分的第三光導(dǎo)管；用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分的第四光導(dǎo)管；用于將沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第一波 長(zhǎng)修正器；
用于將沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的第二波 長(zhǎng)修正器；用于使來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光與來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的 所述光異相180度的移相器，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)從所述第一和第三光導(dǎo)管、所述第二波長(zhǎng)修正器以及所述移相器接 收光。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種邏輯門(mén)，其中按照上述方式構(gòu)建所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，而且還提供一種采用上述一個(gè)或者多個(gè)邏輯門(mén)的邏輯功能。而且，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件；以及鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層；其中通過(guò)向所述壓電元件施加激發(fā)光來(lái)控制所述信號(hào)光通過(guò)所述信號(hào)通道，并且 其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所述激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。優(yōu)選地，所述傳導(dǎo)層粘結(jié)到所述壓電元件的表面。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，將所述激發(fā)光施加到所述壓電元件使所述壓電元件的 形狀改變，以使得所述信號(hào)光不能通過(guò)所述信號(hào)通道。優(yōu)選地，所述信號(hào)通道包括填充有可壓縮材料的腔。優(yōu)選地，所述壓電元件形成所述腔的一部分。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層。優(yōu)選地，將所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件中的兩層之間。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，還提供一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向光學(xué)開(kāi)關(guān)施加信號(hào)光，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)包括壓電元件以及鄰近所述壓電元件的至 少一個(gè)傳導(dǎo)層；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。優(yōu)選地，向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓電元件的形狀改變，以使得所 述信號(hào)光不能通過(guò)所述光學(xué)開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，施加所述激發(fā)光包括向所述壓電元件施加彼此異相的兩個(gè)光信號(hào)，并且 隨后去除所述光信號(hào)中的一個(gè)，保留剩余的光信號(hào)作為所述激發(fā)光。還提供一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向信號(hào)通道施加信號(hào)光，所述信號(hào)通道鄰近壓電元件，該壓電元件鄰近至少一個(gè) 傳導(dǎo)層；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，以使得防止所述信號(hào)光 通過(guò)所述信號(hào)通道，其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。此外，還提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件；
鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層；以及用于向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀從而防止所述信號(hào) 光通過(guò)所述信號(hào)通道的裝置；其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。還提供一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向光學(xué)開(kāi)關(guān)施加信號(hào)光，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)包括壓電元件，所述壓電元件包括具有不 同壓電特性的至少兩層壓電材料；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。優(yōu)選地，向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓電元件的形狀改變，以使所述 信號(hào)光不能通過(guò)所述光學(xué)開(kāi)關(guān)。優(yōu)選地，所述壓電元件的所述形狀變化使所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)通道的尺寸發(fā)生變 化。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，施加所述激發(fā)光包括向所述壓電元件施加彼此異相的 兩個(gè)光信號(hào)，并且隨后去除所述光信號(hào)中的一個(gè)，保留剩余的光信號(hào)作為所述激發(fā)光。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響 應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。還提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；以及鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層 壓電材料；其中通過(guò)向所述壓電元件施加激發(fā)光來(lái)控制所述信號(hào)光通過(guò)所述信號(hào)通道。優(yōu)選地，向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓電元件的形狀改變，以使得所 述信號(hào)光不能通過(guò)所述信號(hào)通道。還提供一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向信號(hào)通道施加信號(hào)光，所述信號(hào)通道鄰近壓電元件，所述壓電元件具有至少兩 層壓電材料，所述至少兩層壓電材料具有不同的壓電特性；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，以使得防止所述信號(hào)光 通過(guò)所述信號(hào)通道。還提供一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩個(gè) 不同的層；以及用于向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀從而防止所述信號(hào) 光通過(guò)所述信號(hào)通道的裝置。


通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以更加充分地理解和評(píng)價(jià)本發(fā)明。在附圖中圖IA描述了光學(xué)開(kāi)關(guān)，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道和壓電元件并且由激發(fā)光控制；圖IB說(shuō)明了圖IA的處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向該壓電元件施加激發(fā)光而產(chǎn)生；圖2A是沿著圖IA的IIA-IIA線提取的圖IA的信號(hào)通道和壓電元件的截面圖，其中該壓電元件處于非激發(fā)狀態(tài)；圖2B是沿著圖IB的IIB-IIB線提取的圖IB的信號(hào)通道和壓電元件的截面圖，其中該壓電元件處于激發(fā)狀態(tài)；圖3描述了光學(xué)信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)通道尺寸的曲線圖；圖4A和4B說(shuō)明了用于改變光學(xué)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的技術(shù)，其包括施加具有比信號(hào)光的波 長(zhǎng)短的波長(zhǎng)的激發(fā)光；圖5A和5B說(shuō)明了用于改變光學(xué)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的技術(shù)，其中施加激發(fā)光包括向壓電元 件提供彼此異相的兩個(gè)光信號(hào)并且然后去除其中一個(gè)光信號(hào)而保留剩余的光信號(hào)作為激 發(fā)光；圖6A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道、壓電元件以及 鄰近該壓電元件的傳導(dǎo)層；圖6B說(shuō)明了圖6A的處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電元件施加 激發(fā)光而產(chǎn)生；圖7說(shuō)明了光的電場(chǎng)對(duì)傳導(dǎo)層的電子的作用；圖8描述了一種光學(xué)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，其包括上面參照?qǐng)D1A-7描述的光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)；圖9描述了光學(xué)開(kāi)關(guān)和光學(xué)耦合器的實(shí)施例，該光學(xué)耦合器用于將信號(hào)光和激發(fā) 光耦合到相同的信號(hào)通道中；圖IOA描述了壓電元件的實(shí)施例，該壓電元件具有多于兩層的壓電材料，并且這 些壓電材料具有不同的壓電特性；圖IOB描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括夾置在壓電元件的兩個(gè) 層之間的傳導(dǎo)層；圖IOC描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括夾置在多層壓電元件之 間的多個(gè)傳導(dǎo)層；圖IOD描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括多層壓電元件以及位于 信號(hào)通道的兩個(gè)不同側(cè)上的傳導(dǎo)層；圖IOE描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括多層壓電元件以及位于 信號(hào)通道的兩側(cè)中的每一個(gè)上的傳導(dǎo)層；圖IlA描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道和壓電元件， 其中該信號(hào)通道的一部分包括填充有可壓縮材料的腔；圖IlB說(shuō)明了圖IlA的處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向該壓電元件 施加激發(fā)光而產(chǎn)生；圖12A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道、壓電元件以 及鄰近該壓電元件的傳導(dǎo)層，其中該信號(hào)通道是光纖并且該壓電元件和傳導(dǎo)層形成為完全 圍繞在該光纖周?chē)膸В粓D12B說(shuō)明了圖12A的處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向該壓電元件 施加激發(fā)光而產(chǎn)生；圖13A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道、透明的壓電元件以及鄰近該壓電元件的傳導(dǎo)層，其中該信號(hào)通道包括該透明的壓電元件；圖13B說(shuō)明了圖13A的處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向該壓電元件 施加激發(fā)光而產(chǎn)生；圖14A和14B是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化說(shuō)明；圖15A和15B是沿著圖14A的XVA-XVA線以及圖14B的XVB-XVB線提取的截面圖， 說(shuō)明圖14A和14B中的信號(hào)通道和壓電元件；圖16A和16B是根據(jù)本發(fā)明又一優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化說(shuō)明；圖17A和17B是沿著圖16A的XVIIA-XVIIA線以及圖16B的XVIIB-XVIIB線提取 的截面圖，說(shuō)明圖16A和16B中的信號(hào)通道和壓電元件；圖18A和18B是根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的光學(xué)開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)化說(shuō)明；圖19A和19B是沿著圖18A的XIXA-XIXA線以及圖18B的XIXB-XIXB線提取的截 面圖，說(shuō)明圖18A和18B中的信號(hào)通道和壓電元件；圖20是邏輯非門(mén)的示意圖；圖21是使用光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯與門(mén)的示意圖；圖22是使用光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯與門(mén)的第二示意圖；圖23是使用光學(xué)開(kāi)關(guān)和相位匹配器件的邏輯或門(mén)的示意圖；圖24是使用光學(xué)開(kāi)關(guān)和功率限制器的邏輯或門(mén)的示意圖；以及圖25是使用光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯或門(mén)的示意圖。
具體實(shí)施例方式光致動(dòng)光學(xué)開(kāi)關(guān)被用來(lái)構(gòu)建與、或以及或非邏輯門(mén)。處理進(jìn)入到邏輯門(mén)的光信號(hào) 以使得該邏輯門(mén)的輸出符合每一種類(lèi)型門(mén)的需求規(guī)范。光信號(hào)全部用于操作邏輯門(mén)，并且 使用光致動(dòng)光學(xué)開(kāi)關(guān)不需要外部電池，邏輯門(mén)的尺寸將適配于半導(dǎo)體邏輯設(shè)計(jì)尺寸。將能夠制造基于光信號(hào)而非電信號(hào)的作用的計(jì)算機(jī)?；诰w管的邏輯門(mén)中的晶 體管以10E-9秒進(jìn)行切換，這限制了基于晶體管的邏輯門(mén)的速度。光在10E-14秒內(nèi)能夠傳 播三微米?；诠庵聞?dòng)開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)可以比基于晶體管的邏輯門(mén)更快。光學(xué)開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道和鄰近該信號(hào)通道的壓電元件。壓電元件對(duì)激發(fā)光做出響 應(yīng)而改變形狀并且相對(duì)于該信號(hào)通道來(lái)配置該壓電元件，以使得壓電元件的形狀變化使信 號(hào)通道的尺寸發(fā)生變化。例如，壓電元件形狀的變化使信號(hào)通道的尺寸減小至足夠小，從而 信號(hào)光不再能夠通過(guò)該信號(hào)通道。利用這一現(xiàn)象，通過(guò)控制向壓電元件施加激發(fā)光，控制光 學(xué)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。按照一實(shí)施例，當(dāng)不向壓電元件施加激發(fā)光時(shí)，光學(xué)開(kāi)關(guān)允許信號(hào)光通過(guò)信 號(hào)通道，而當(dāng)向壓電元件施加激發(fā)光時(shí)，光學(xué)開(kāi)關(guān)阻擋信號(hào)光通過(guò)信號(hào)通道。由于壓電元件 的形狀決定光是否通過(guò)信號(hào)通道，光學(xué)開(kāi)關(guān)的功能取決于壓電元件改變形狀的能力。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，壓電元件具有至少兩層壓電材料，每一層具有不同的壓電 特性。選擇這些層的壓電特性以增強(qiáng)壓電元件的性能并且最終增強(qiáng)光學(xué)開(kāi)關(guān)的性能。按照 一實(shí)施例，選擇這些層的壓電特性以產(chǎn)生對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而具有充分形狀變化的壓電元 件，以阻擋信號(hào)光通過(guò)信號(hào)通道。圖IA描述了光學(xué)開(kāi)關(guān)100，其包括信號(hào)通道102和壓電元件104并且由激發(fā)光控 制。信號(hào)通道沿著定義的路徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的傳輸。通過(guò)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者通過(guò)能夠沿著定義的路徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)組合來(lái)形成信號(hào)通道。能夠形成信號(hào)通道的 結(jié)構(gòu)例如包括光纖，諸如鈮酸鋰或者包括信號(hào)通道，光波導(dǎo)以及用于保持可壓縮材料的腔 的其它透明壓電材料的襯底。在圖1A的實(shí)施例中，由單片光導(dǎo)元件形成信號(hào)通道。壓電元件104由壓電材料形成。能夠用于形成壓電元件的壓電材料的示例包括諸 如石英(Si02)、鈮酸鋰(LiNb03)、鋯酸鉛(PbZr03)、鈦酸鉛(PbTi03)和鋯鈦酸鉛的結(jié)晶壓電 材料。能夠在磁場(chǎng)中被取向的壓電材料的示例是鋯酸鉛、鈦酸鉛或者鋯鈦酸鉛。石英和鈮 酸鋰是透明壓電材料的示例。壓電元件104具有至少兩層壓電材料106和108，每一層具有不同的壓電特性。不 同層的不同壓電特性可以例如包括1)對(duì)相同電場(chǎng)做出響應(yīng)的不同膨脹和/或收縮程度； 2)對(duì)相同電場(chǎng)的不同響應(yīng)，例如具有第一取向的一層對(duì)電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹，具有垂直于 第一取向的第二取向的另一層對(duì)電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹；3)不同的極性；4)不同的應(yīng)變；5) 不同的滯后；6)不同的電容；7)不同的阻抗；8)不同的電阻系數(shù)；9)不同的熱史；以及10) 不同的電磁史。壓電材料的壓電特性例如與下述相關(guān)1)壓電材料的類(lèi)型；2)壓電材料的晶體取 向；3)壓電材料內(nèi)的摻雜級(jí)別；4)壓電材料的密度；5)壓電材料的空隙密度；6)壓電材料 的化學(xué)構(gòu)成；7)壓電材料的熱史；8)壓電材料的電磁史。壓電材料的每一層的期望壓電特 性可以例如通過(guò)控制上述參數(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照一實(shí)施例，將對(duì)相同電場(chǎng)做出響應(yīng)而表現(xiàn)出不同程度的膨脹和/或收縮的壓 電材料層集成到壓電元件中以使該壓電元件對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而改變形狀或者彎曲。例 如，如果彼此粘結(jié)為單個(gè)元件的壓電元件的兩個(gè)鄰近層對(duì)相同激發(fā)光做出響應(yīng)而膨脹不同 的量，則該壓電元件將彎曲。按照一實(shí)施例，壓電元件包括至少兩層壓電材料，它們具有不 同壓電特性并且形成為單個(gè)元件。例如，通過(guò)使用半導(dǎo)體處理技術(shù)在彼此的頂部上構(gòu)建壓 電材料層來(lái)形成壓電元件，該半導(dǎo)體處理技術(shù)例如是晶體生長(zhǎng)、沉積、濺射、離子植入等。按 照一實(shí)施例，壓電元件的這些層具有不同的晶體取向，以使得兩個(gè)層對(duì)相同電場(chǎng)做出不同 的響應(yīng)。例如，兩個(gè)層具有彼此垂直的晶體取向。按照另一實(shí)施例，壓電元件的至少一個(gè)層 由有機(jī)材料制成。使用具有包括不同壓電特性的壓電材料層的壓電元件，能夠選擇該壓電元件的響 應(yīng)以優(yōu)化開(kāi)/關(guān)切換。例如，可以選擇這些層的壓電特性以1)使壓電元件對(duì)激發(fā)光做出 響應(yīng)的形狀變化最大化；2)使滯后最小化；3)減小改變壓電元件形狀所需的功率量；以及 4)減小由切換技術(shù)產(chǎn)生的熱量。現(xiàn)在參照?qǐng)D1A和1B來(lái)描述圖1A所述光學(xué)開(kāi)關(guān)100的工作。圖1A說(shuō)明了處于非 激發(fā)狀態(tài)的壓電元件104。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件的形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變， 其中該壓電元件的正常狀態(tài)是沒(méi)有激發(fā)光時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖1A的實(shí)施例中，壓電元件 在非激發(fā)狀態(tài)下基本上是平整的。壓電元件的平整形狀允許信號(hào)光110通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi) 信號(hào)通道的信號(hào)光所表明的信號(hào)通道104。圖1B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件104，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電元件施加激發(fā) 光112而產(chǎn)生。在圖1B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光以與信號(hào)光110平行的方式導(dǎo)入到信號(hào) 通道102中而將該激發(fā)光施加到該壓電元件。激發(fā)光提供影響壓電材料的電場(chǎng)。在激發(fā)狀 態(tài)下，壓電元件的形狀改變得足夠大以阻擋信號(hào)光通過(guò)信號(hào)通道。通過(guò)沒(méi)有信號(hào)光離開(kāi)信號(hào)通道來(lái)表明信號(hào)光的阻擋。一旦從信號(hào)通道去除激發(fā)光，該壓電元件返回到其正常形狀 并且信號(hào)光能夠再次通過(guò)信號(hào)通道。如上所述，壓電元件104對(duì)激發(fā)光112做出響應(yīng)的激發(fā)使壓電元件的形狀改變，從 而使信號(hào)通道102的至少一個(gè)尺寸改變。圖2A是圖1A的信號(hào)通道和壓電元件的截面圖， 其中壓電元件處于非激發(fā)狀態(tài)。圖2B是圖1B的信號(hào)通 道和壓電元件的截面圖，其中壓電 元件處于激發(fā)狀態(tài)。在激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件延伸到信號(hào)通道中并且減小信號(hào)通道的至少 一個(gè)尺寸。如圖2A和2B所示，處于激發(fā)狀態(tài)下(圖2B)的信號(hào)通道的截面面積比處于非 激發(fā)狀態(tài)下(圖2A)的信號(hào)通道的截面面積小。從圖1A-2B的實(shí)施例可以看出，即使在壓電元件104處于激發(fā)狀態(tài)下時(shí)，信號(hào)通道 102中仍然存在開(kāi)口。盡管即使在壓電元件處于激發(fā)狀態(tài)下時(shí)信號(hào)通道中仍然存在開(kāi)口，但 是該信號(hào)通道中的開(kāi)口足夠小，從而阻擋信號(hào)光110通過(guò)信號(hào)通道。信號(hào)光通過(guò)信號(hào)通道 的能力與信號(hào)通道的尺寸以及信號(hào)光的波長(zhǎng)有關(guān)。通常，具有較短波長(zhǎng)的光比具有較長(zhǎng)波 長(zhǎng)的光能夠通過(guò)具有較小尺寸的信號(hào)通道。圖3描述了光學(xué)信號(hào)衰減對(duì)信號(hào)通道尺寸的曲線圖。如圖3所示，一旦信號(hào)通道 尺寸達(dá)到一定尺寸，這里將其稱(chēng)為截止尺寸，光學(xué)信號(hào)衰減就快速改變。例如，在比截止尺 寸(例如大約5埃)小的尺寸處，衰減快速升高，并且在比截止尺寸大的尺寸處，衰減快速 下降。如圖3所示，在截止尺寸附近對(duì)信號(hào)通道尺寸變化的快速響應(yīng)能夠通過(guò)接入激發(fā)光 而進(jìn)行快速的開(kāi)/關(guān)切換，以使得信號(hào)通道的尺寸在比截止尺寸更大或者更小之間進(jìn)行切 換。如上所述，通過(guò)向壓電元件104施加激發(fā)光112來(lái)激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)100的狀態(tài)?？?以使用不同的技術(shù)將激發(fā)光施加到壓電元件。參照?qǐng)D4A-5B來(lái)描述將激發(fā)光施加到壓電元 件的一些示例性技術(shù)。圖4A和4B說(shuō)明了用于改變光學(xué)開(kāi)關(guān)100的狀態(tài)的技術(shù)，其包括施加具有比信號(hào) 光110的波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)的激發(fā)光112。參照?qǐng)D4A，當(dāng)沒(méi)有激發(fā)光施加到壓電元件104時(shí)，光 學(xué)開(kāi)關(guān)100處于開(kāi)狀態(tài)并且信號(hào)光110通過(guò)信號(hào)通道102。如圖4B所示，將激發(fā)光112施 加到壓電元件104以將光學(xué)開(kāi)關(guān)100的狀態(tài)從開(kāi)改變至關(guān)。在關(guān)狀態(tài)下，激發(fā)光112使壓 電元件104改變形狀并且阻擋信號(hào)光110通過(guò)信號(hào)通道102。在該示例中，激發(fā)光112具有 比信號(hào)光110短的波長(zhǎng)。具體地說(shuō)，激發(fā)光112的波長(zhǎng)足夠短，以使得即使在光學(xué)開(kāi)關(guān)100 處于關(guān)狀態(tài)時(shí)該激發(fā)光112仍然能夠通過(guò)信號(hào)通道。圖4B說(shuō)明了即使在光學(xué)開(kāi)關(guān)100處 于關(guān)狀態(tài)時(shí)，具有比信號(hào)光110的波長(zhǎng)短的波長(zhǎng)的激發(fā)光112也能夠通過(guò)信號(hào)通道102的 情況。圖5A和5B說(shuō)明了用于改變光學(xué)開(kāi)關(guān)100狀態(tài)的技術(shù)，其中施加激發(fā)光包括向壓 電元件104提供彼此異相的兩個(gè)光信號(hào)112A和112B，并且然后去除所示實(shí)施例中的一個(gè)光 信號(hào)112A而保留所示實(shí)施例中剩余的光信號(hào)112B作為激發(fā)光。按照該實(shí)施例，兩個(gè)信號(hào) 112A和112B彼此異相，以使得它們的電場(chǎng)能夠有效地彼此抵消(例如180度異相)。由于 兩個(gè)異相信號(hào)彼此抵消，在將該兩個(gè)異相信號(hào)同時(shí)施加到壓電元件104時(shí)，壓電元件104不 被激發(fā)。一旦去除一個(gè)信號(hào)，則剩余光信號(hào)的電場(chǎng)不再被抵消并且該剩余的光信號(hào)激發(fā)壓 電元件。圖5A說(shuō)明了通過(guò)信號(hào)通道102的信號(hào)光110以及異相光信號(hào)112A和112B的兩 個(gè)分量。如上所述，在這種情況下，由于兩個(gè)異相光信號(hào)彼此抵消，壓電元件104不被激發(fā)。在圖5B中，去除其中一個(gè)異相光信號(hào)112A，保留剩余的光信號(hào)112B作為激發(fā)光。該激發(fā)光 激發(fā)壓電元件104并且阻擋信號(hào)光110(以及這種情況下的激發(fā)光)通過(guò)信號(hào)通道。按照 另一實(shí)施例，可以將這兩個(gè)光信號(hào)之一的功率增加以超過(guò)另一光信號(hào)來(lái)克服抵消效應(yīng)，從 而提供激發(fā)光。用于優(yōu)化光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)性能的另一技術(shù)是增強(qiáng)對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而施加到壓 電元件的電場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，將至少一個(gè)傳導(dǎo)層設(shè)置為鄰近光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的壓 電元件以增強(qiáng)對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而施加到壓電元件的電場(chǎng)。該傳導(dǎo)層具有自由電子或者電 子空穴，當(dāng)將激發(fā)光施加到壓電元件時(shí)，該自由電子或者電子空穴被吸引并聚集在鄰近該 壓電元件的表面處。自由電子在壓電元件附近的聚集增強(qiáng)了對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而施加到壓 電元件的電場(chǎng)。該增強(qiáng)的電場(chǎng)能夠用于增強(qiáng)壓電元件的性能并且最終增強(qiáng)該光學(xué)開(kāi)關(guān)的性 能。例如，由鄰近傳導(dǎo)層導(dǎo)致的增強(qiáng)電場(chǎng)能夠以比在鄰近壓電元件處不存在傳導(dǎo)層時(shí)更低 的功率和/或更快地激發(fā)該壓電元件。在不使用傳導(dǎo)層的情況下，激發(fā)光的電場(chǎng)單獨(dú)激發(fā)壓電元件。當(dāng)使用傳導(dǎo)層時(shí)，傳 導(dǎo)層提供通過(guò)激發(fā)光的電場(chǎng)聚合或者擴(kuò)散的電荷。該聚合電荷的電場(chǎng)增加了激發(fā)光的電 場(chǎng)。在這種情況下，通過(guò)激發(fā)光的電場(chǎng)和聚合電合的電場(chǎng)來(lái)對(duì)壓電元件進(jìn)行作用。在擴(kuò)散 電荷的情況下，物質(zhì)由正電荷和負(fù)電荷構(gòu)成，從而在一種電荷擴(kuò)散時(shí)，使用另一種電荷來(lái)表 示。在這種情況下，表示電荷的電場(chǎng)增加了激發(fā)光的電場(chǎng)并且增強(qiáng)了對(duì)壓電元件的作用。電 子在金屬導(dǎo)體中移動(dòng)，但是正的空穴可以在半導(dǎo)體中移動(dòng)。圖6A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)120的實(shí)施例，其包括信號(hào)通道122、壓電元件124和 鄰近該壓電元件124的傳導(dǎo)層126。信號(hào)通道122和壓電元件124與上述類(lèi)似，盡管壓電元 件124不必包括具有不同壓電特性的壓電材料的不同層。傳導(dǎo)層126是高傳導(dǎo)材料，例如 鉛、鎢、其它金屬、摻雜有硼的硅、摻雜有砷的硅、摻雜的鎵砷和/或其它半導(dǎo)體材料。按照 一實(shí)施例，將傳導(dǎo)層126粘結(jié)到壓電元件124的表面。例如，可以使用金屬沉積技術(shù)將傳導(dǎo) 層126沉積到壓電元件124的主要表面上。按照可選的實(shí)施例，傳導(dǎo)層126由具有能夠移 動(dòng)的正或者負(fù)電荷的半導(dǎo)體材料形成，而不是僅負(fù)電荷。現(xiàn)在參照?qǐng)D6A和6B描述圖6A的光學(xué)開(kāi)關(guān)120的工作。圖6A說(shuō)明了處于非激發(fā) 狀態(tài)下的壓電元件124。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件124的形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有變 化，其中壓電元件124的正常狀態(tài)是指沒(méi)有激發(fā)光時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖6A的實(shí)施例中， 壓電元件124在非激發(fā)狀態(tài)下基本上是平整的。壓電元件的平整形狀允許信號(hào)光128通過(guò) 由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道122的信號(hào)光128表明的信號(hào)通道122。圖6B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件124，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電元件124施 加激發(fā)光129而產(chǎn)生。在圖6B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光129以與信號(hào)光128平行的方式 導(dǎo)入到信號(hào)通道122中來(lái)將激發(fā)光129施加到壓電元件124。當(dāng)將激發(fā)光129施加到壓電 元件時(shí)，自由電子被吸引到距離壓電元件124最近的傳導(dǎo)層126的表面。在激發(fā)狀態(tài)下，壓 電元件124的形狀改變得足夠大，以阻擋信號(hào)光128通過(guò)信號(hào)通道122。信號(hào)光128的阻 擋通過(guò)沒(méi)有離開(kāi)信號(hào)通道122的信號(hào)光128來(lái)表明。與傳導(dǎo)層126相關(guān)聯(lián)的位于壓電材料 附近的額外電子使施加到壓電元件124的壓電材料的電場(chǎng)增加。該與傳導(dǎo)層126相關(guān)聯(lián)的 電場(chǎng)的增加提供如下優(yōu)點(diǎn)例如增加了壓電元件124形狀變化的幅度、增加了壓電元件124 改變形狀的速度、和/或減小實(shí)現(xiàn)期望的形狀變化所需的激發(fā)光的量。
圖7說(shuō)明了激發(fā)光129的電場(chǎng)130對(duì)圖6A和6B的傳導(dǎo)層126的電子的作用。在 圖7中，表面132是最接近激發(fā)光129的傳導(dǎo)層126的表面，而表面134是最遠(yuǎn)離激發(fā)光129 的傳導(dǎo)層126的表面。圖7中的梳狀結(jié)構(gòu)代表在傳導(dǎo)層126影響下的電場(chǎng)。該梳狀結(jié)構(gòu)的 每一個(gè)齒136代表一部分電場(chǎng)并且一些齒在其端部具有寬的延伸138。這些寬的延伸138 代表由在鄰近壓電元件124的傳導(dǎo)層126中移動(dòng)的電荷產(chǎn)生的較大場(chǎng)。由虛線140表示對(duì) 激發(fā)光129的電場(chǎng)做出響應(yīng)而移動(dòng)的電荷。當(dāng)電場(chǎng)是負(fù)的時(shí)，傳導(dǎo)層126中的電荷被驅(qū)動(dòng) 而遠(yuǎn)離傳導(dǎo)層的附近表面132并且增強(qiáng)該負(fù)場(chǎng)。當(dāng)電場(chǎng)是正的時(shí)，傳導(dǎo)層中的電荷來(lái)到傳 導(dǎo)層的附近表面132并且增強(qiáng)該電場(chǎng)。如果傳導(dǎo)層126不存在，則由于壓電材料不是導(dǎo)體 而是介電材料，將沒(méi)有電荷移動(dòng)。參照?qǐng)D7，如果去除傳導(dǎo)層126而僅留下壓電元件(未示 出)，則梳狀結(jié)構(gòu)上的齒136將不具有位于其上的延伸138。圖8描述了光學(xué)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)150，其包括如上面參照?qǐng)D1A-7描述的光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān) 152。圖8的光學(xué)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)150還包括激發(fā)光系統(tǒng)154，其包括激發(fā)光源156和激發(fā)光控制 器158。該光學(xué)開(kāi)關(guān)系統(tǒng)150被光學(xué)地連接到信號(hào)光源160以接收信號(hào)光161。在圖8的 實(shí)施例中，經(jīng)由信號(hào)光路徑162向光學(xué)開(kāi)關(guān)152提供信號(hào)光161，并且經(jīng)由激發(fā)光路徑164 和信號(hào)光路徑162向光學(xué)開(kāi)關(guān)152提供激發(fā)光163。在耦合器166處組合信號(hào)光161和激 發(fā)光163。光學(xué)開(kāi)關(guān)152的輸出通過(guò)輸出路徑168。激發(fā)光系統(tǒng)154控制激發(fā)光163到光學(xué)開(kāi)關(guān)152的壓電元件(未示出)的施加。 在圖8的實(shí)施例中，激發(fā)光源156是諸如產(chǎn)生具有期望特性的激發(fā)光的發(fā)光二極管(LED) 或激光器的光源，該期望特性例如是期望的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、激發(fā)光相對(duì)于信號(hào)通道中的其它光 的相位、以及極性，并且激發(fā)光控制器158控制來(lái)自激發(fā)光系統(tǒng)的激發(fā)光163的傳輸。按照 一實(shí)施例，激發(fā)光163的強(qiáng)度必須足夠大，以充分地改變光學(xué)開(kāi)關(guān)152的壓電元件的形狀， 并且按照一實(shí)施例，激發(fā)光163的強(qiáng)度大于信號(hào)光161的強(qiáng)度。激發(fā)光163的波長(zhǎng)可以比 信號(hào)光161的波長(zhǎng)更短或者更長(zhǎng)。如上所述，如果激發(fā)光163的波長(zhǎng)足夠短，則即使在激發(fā) 壓電元件并且阻擋信號(hào)光163的情況下，激發(fā)光163也可以通過(guò)信號(hào)通道?？梢耘渲眉ぐl(fā)光系統(tǒng)154以按照許多不同的方式向光學(xué)開(kāi)關(guān)152提供激發(fā)光163。 例如，按照一實(shí)施例，由第二光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)激發(fā)光163進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換，在另一實(shí)施例 中，改變鏡的角度來(lái)提供激發(fā)光163，在另一實(shí)施例中，打開(kāi)/關(guān)閉LED或者激光器，并且在 其它實(shí)施例中，可以采用其它開(kāi)關(guān)來(lái)控制激發(fā)光163。信號(hào)光源160產(chǎn)生通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)152 進(jìn)行開(kāi)關(guān)切換(即，允許通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)152和阻擋通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)152)的信號(hào)光161。按照 一實(shí)施例，信號(hào)光源160是光學(xué)發(fā)射機(jī)，其通過(guò)調(diào)制光學(xué)信號(hào)(例如，頻率和幅度調(diào)制)來(lái) 發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。按照一實(shí)施例，由信號(hào)光源160輸出的信號(hào)光161是按照某一方式(例如， 幅度或者頻率調(diào)制、邏輯等)傳輸數(shù)字信號(hào)的光學(xué)信號(hào)，而由激發(fā)光源156輸出的激發(fā)光 163不傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。例如，信號(hào)光161可以按照調(diào)制光格式承載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而激發(fā)光163 不被調(diào)制來(lái)承載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在工作中，經(jīng)由信號(hào)光源160將信號(hào)光161提供到光學(xué)開(kāi)關(guān)152，并且通過(guò)激發(fā)光 系統(tǒng)154控制激發(fā)光163到光學(xué)開(kāi)關(guān)152的壓電元件的施加。按照一實(shí)施例，當(dāng)激發(fā)光系 統(tǒng)154不向光學(xué)開(kāi)關(guān)152提供激發(fā)光163時(shí)，信號(hào)光161通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)152，而當(dāng)激發(fā)光系 統(tǒng)154向光學(xué)開(kāi)關(guān)152提供激發(fā)光163時(shí)，阻擋信號(hào)光161通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)152。在參照?qǐng)D1A-6B描述的光學(xué)開(kāi)關(guān)中，信號(hào)光和激發(fā)光在相同的信號(hào)通道中傳輸。
22可以使用各種技術(shù)來(lái)將信號(hào)光和激發(fā)光組合到相同的信號(hào)信道中。圖9描述了光 學(xué)開(kāi)關(guān) 152以及用于將信號(hào)光161和激發(fā)光163耦合到相同信號(hào)通道122中的光學(xué)耦合器166的 實(shí)施例。在圖9的實(shí)施例中，信號(hào)光161在諸如信號(hào)纖維的信號(hào)光路徑162中傳輸，而激發(fā) 光163在諸如激發(fā)纖維的激發(fā)光路徑164中傳輸。通過(guò)光學(xué)耦合器166將信號(hào)光161和激 發(fā)光163耦合到信號(hào)通道122中。應(yīng)該意識(shí)到，盡管在圖9的實(shí)施例中示出了光學(xué)耦合器， 但是也可以使用將信號(hào)光161和激發(fā)光163耦合到相同信號(hào)信道122中的其它適合的技 術(shù)。圖10A-10E描述了上面參照?qǐng)D1A-9描述的光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的不同實(shí)施例。圖10A 描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)170的實(shí)施例，其中壓電元件172包括具有不同壓電特性的多于兩 層的壓電材料層174。在圖10所示的實(shí)施例中，壓電元件172具有四個(gè)壓電材料層174。按 照一實(shí)施例，不同層174的壓電材料各具有不同的壓電特性，并且按照另一實(shí)施例，不同層 的壓電材料具有交替的壓電特性。應(yīng)該理解，壓電層174的數(shù)量和排列可以包括許多不同 的變型。圖10B描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)176的實(shí)施例，其中傳導(dǎo)層178夾置在壓電元件182 的兩個(gè)層180之間。該實(shí)施例允許通過(guò)在傳導(dǎo)層178上放置電荷來(lái)取向壓電元件182，并且 由于壓電層180鄰近傳導(dǎo)層178，使壓電元件182的每一層的形狀變化增強(qiáng)。圖10C描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)184的實(shí)施例，其中多個(gè)傳導(dǎo)層185夾置在壓電元 件187的多個(gè)不同層186之間。在該示例中，在壓電元件187的不同層186之間交替粘結(jié) 傳導(dǎo)層185。通過(guò)向傳導(dǎo)層185施加電荷，位于壓電層186之間的傳導(dǎo)材料的多個(gè)層185允 許壓電材料的每一層186被單獨(dú)極化為不同的取向。這能夠使壓電層186彼此相反地工作 以加強(qiáng)壓電元件187的形狀變化。通常，多個(gè)傳導(dǎo)層可以管理壓電元件的滯后。多個(gè)傳導(dǎo)層可以使壓電元件為了改 變壓電材料取向而必須上升到的溫度減小。多個(gè)傳導(dǎo)層可以增強(qiáng)壓電元件的形狀變化。多 個(gè)傳導(dǎo)層允許管理光學(xué)開(kāi)關(guān)的許多機(jī)械、電、熱以及其它物理特性以使得該光學(xué)開(kāi)關(guān)更加 容易構(gòu)建、維護(hù)和使用。按照一實(shí)施例，將壓電材料的不同層以及導(dǎo)電層形成為單個(gè)疊置結(jié) 構(gòu)。該單個(gè)疊置結(jié)構(gòu)可以例如使用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)形成，該已知的半導(dǎo)體處理技術(shù) 例如是晶體生長(zhǎng)、金屬沉積、濺射、離子植入等。在一些情況下，壓電元件的滯后會(huì)限制由壓電元件制造的光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)如何快 速地從一種狀態(tài)改變到另一種狀態(tài)。按照一實(shí)施例，在襯底上沉積3000埃厚的鋯鈦酸鉛 (PZT)層。該P(yáng)ZT層具有給定百分比的鉛以及給定百分比的鋯和鈦。接下來(lái)，在該第一層上 沉積3000埃厚的PZT層，該層具有更多的鉛和鋯而減小位于其頂部的鈦的百分比。使用這 些層，與不包括類(lèi)似層的壓電元件相比，減小了所產(chǎn)生的壓電元件顯示的滯后。如果沉積更 多的交替層來(lái)構(gòu)建壓電元件，則可以制造快速響應(yīng)的壓電元件。如果將所有這些沉積在傳 導(dǎo)層上，則增強(qiáng)了激發(fā)光的電場(chǎng)以制造響應(yīng)更快的光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)。圖10D描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)188的實(shí)施例，其包括位于信號(hào)通道190的一側(cè)上 的多層壓電元件189以及位于信號(hào)通道190的兩側(cè)上的傳導(dǎo)層191。通過(guò)多個(gè)傳導(dǎo)層191 增強(qiáng)開(kāi)關(guān)的響應(yīng)。圖10E描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)192的實(shí)施例，其包括位于信號(hào)通道198兩側(cè)上的多 層壓電元件194和傳導(dǎo)層196。按照一實(shí)施例，圖10E代表光纖的截面圖，該光纖包括形成為完全圍繞該光纖周?chē)膸У膲弘娫蛡鲗?dǎo)層。按照該實(shí)施例，該纖維是可壓縮材料。圖11A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)200的實(shí)施例，其包括信號(hào)通道202、壓電元件204 以及傳導(dǎo)層206，其中信號(hào)通道的一部分包括填充有可壓縮材料的腔208。該可壓縮材料例 如可以是諸如氬和氮的氣體，或者是諸如石油餾出物或者硅橡膠的材料。填充有可壓縮材 料的腔208鄰近壓電元件204，使得在通過(guò)激發(fā)光激發(fā)該壓電元件204時(shí)，該壓電元件204 能夠膨脹到該腔208中。按照一實(shí)施例，壓電元件204形成腔208的一部分。按照一實(shí)施 例，腔204的至少一部分由透明材料形成?，F(xiàn)在參照?qǐng)D11A和11B來(lái)描述圖11A所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)200的工作。圖11A說(shuō)明了 處于非激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件204。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件204的形狀與其正常狀態(tài)相 比沒(méi)有改變，其中該壓電元件204的正常狀態(tài)是沒(méi)有激發(fā)光 存在時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖11A 的實(shí)施例中，壓電元件204在非激發(fā)狀態(tài)下基本上是平整的，并且不突出到腔208中。壓電 元件204的平整形狀允許信號(hào)光210通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道202的信號(hào)光210表明的 信號(hào)通道202 (包括腔208)。 圖11B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件204，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電元件204 施加激發(fā)光212而產(chǎn)生。在圖11B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光212以與信號(hào)光210平行的 方式導(dǎo)入到信號(hào)通道202中來(lái)向壓電元件204施加激發(fā)光212。當(dāng)將激發(fā)光212施加到壓 電元件204時(shí)，壓電元件204突出進(jìn)入到腔208，從而壓縮位于腔內(nèi)的可壓縮材料。在激發(fā) 狀態(tài)下，壓電元件204的形狀改變得足夠大，以阻擋信號(hào)光210通過(guò)信號(hào)通道202。信號(hào)光 210的阻擋通過(guò)不存在離開(kāi)信號(hào)通道202的信號(hào)光210來(lái)表明。當(dāng)從信號(hào)通道202去除激 發(fā)光212時(shí)，壓電元件204返回到允許信號(hào)光210通過(guò)的正常狀態(tài)。在沒(méi)有激發(fā)光212時(shí)， 腔208內(nèi)的壓縮材料的壓力有助于壓電元件204返回到其正常狀態(tài)。圖12A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)220的實(shí)施例，其包括信號(hào)通道222、壓電元件224 和鄰近壓電元件的傳導(dǎo)層226，其中信號(hào)通道222是光纖并且壓電元件224和傳導(dǎo)層226形 成為完全圍繞光纖周?chē)膸?。圖12A說(shuō)明了處于非激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件224。在非激發(fā) 狀態(tài)下，壓電元件224的形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變，其中該壓電元件224的正常狀態(tài) 是沒(méi)有激發(fā)光存在時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖12A的實(shí)施例中，壓電元件224在非激發(fā)狀態(tài)下基 本上是平整的。壓電元件224的平整形狀允許信號(hào)光230通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道222 的信號(hào)光230表明的信號(hào)通道222。圖12B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件224，該激發(fā) 狀態(tài)通過(guò)向壓電元件224施加激發(fā)光232而產(chǎn)生。在圖12B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光232 以與信號(hào)光230平行的方式導(dǎo)入到信號(hào)通道222中來(lái)向壓電元件224施加激發(fā)光232。在 激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件224的形狀改變得足夠大，以阻擋信號(hào)光230通過(guò)信號(hào)通道222。例 如，壓電元件224的形狀變化具有擠壓類(lèi)似于帶子的光纖的效果，以阻塞信號(hào)光230的通 路。信號(hào)光210的阻擋通過(guò)不存在離開(kāi)信號(hào)通道222的信號(hào)光230來(lái)表明。一旦從信號(hào)通 道222去除激發(fā)光232，壓電元件224返回到其正常狀態(tài)，并且信號(hào)光230能夠再次通過(guò)信 號(hào)通道222。圖13A描述了光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)240的實(shí)施例，其包括信號(hào)通道242、壓電元件244 和鄰近壓電元件244的傳導(dǎo)層246，其中壓電元件244由透明材料制成并且形成信號(hào)通道 242的至少一部分。圖13A說(shuō)明了處于非激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件244。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓 電元件244的形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變，其中該壓電元件244的正常狀態(tài)是沒(méi)有激發(fā)光存在時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖13A的實(shí)施例中，壓電元件244在非激發(fā)狀態(tài)下基本上是 平整的。壓電元件244的平整形狀允許信號(hào)光250通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道242的信號(hào) 光250表明的信號(hào)通道242。圖13B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件244，該激發(fā)狀態(tài)通 過(guò)向壓電元件244施加激發(fā)光252而產(chǎn)生。在圖13B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光252以與 信號(hào)光250平行的方式導(dǎo)入到信號(hào)通道242中來(lái)向壓電元件244施加激發(fā)光252。在激發(fā) 狀態(tài)下，壓電元件244的形狀改變得足夠大，以阻擋信號(hào)光250通過(guò)信號(hào)通道242。例如，壓 電元件244的形狀變化具有擠壓類(lèi)似于帶子的信號(hào)通道242的效果，以阻塞信號(hào)光250的 通路。信號(hào)光250的阻擋通過(guò)不存在離開(kāi)信號(hào)通道242的信號(hào)光250來(lái)表明。一旦從信號(hào) 通道242去除激發(fā)光252，壓電元件244返回到其正常狀態(tài)，并且信號(hào)光250能夠再次通過(guò) 信號(hào)通道242。按照一實(shí)施例，壓電元件和信號(hào)通道相對(duì)彼此配置，以使得激發(fā)光的施加改變光 學(xué)開(kāi)關(guān)從關(guān)(阻擋光)到開(kāi)(光通過(guò)信號(hào)通道)的狀態(tài)，而不是從開(kāi)到關(guān)的狀態(tài)。一些壓電材料具有晶體取向，其必須與要使其改變形狀的電場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)。其它壓電材 料可以被在磁場(chǎng)中加熱和取向以沿著將要施加的電場(chǎng)的期望方向做出響應(yīng)。在構(gòu)建光激發(fā) 光學(xué)開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)該導(dǎo)向壓電材料的晶體取向或者磁取向以在與信號(hào)通道中的信號(hào)光方向成 直角(即垂直)處具有最大的形狀變化。按照一實(shí)施例，觸發(fā)該切換的電場(chǎng)與光通道中的 光路徑成直角(即垂直)。下面描述期望的相互作用。使用通道中光的功率瓦數(shù)來(lái)計(jì)算激發(fā)光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān) 所需的電場(chǎng)伏特?cái)?shù)。使用坡印廷(Poynting)向量等式E = (2 y 1/2來(lái)進(jìn)行該計(jì)算。其 中是4 Ji X 10E-7韋伯/安培-米，c是3X 10E+8米/秒，E是電場(chǎng)伏特，并且P是功 率瓦。使用該關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，在四分之一微米通道中150毫瓦信號(hào)產(chǎn)生的電壓是10伏特。 按照一實(shí)施例，采用該電壓激發(fā)光觸發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)以打開(kāi)或者關(guān)閉該開(kāi)關(guān)(例如，允許信號(hào) 光通過(guò)該信號(hào)通道或者阻擋該信號(hào)光通過(guò)該信號(hào)通道)。10伏特能夠產(chǎn)生的尺寸變化的示 例如下在高度為2065埃的通道中，當(dāng)使用鋯鈦酸鉛時(shí)，10伏特將改變尺寸40埃。鋯鈦酸 鉛具有3.90X10E-10米/伏特的壓電應(yīng)變系數(shù)。通常用于光纖的818nm光(8180埃)將 能夠在比2045埃稍大的通道中傳播并且不會(huì)在更小的通道中傳播。當(dāng)2065埃通道改變到 2014埃時(shí)，將阻擋信號(hào)光。8056?；蛘吒滩ㄩL(zhǎng)的光將仍然能夠通過(guò)該信號(hào)通道?？梢园?照10E-11秒或者更快的速度打開(kāi)或者關(guān)閉該光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)。其利用光的電磁場(chǎng)對(duì)光從 其中經(jīng)過(guò)的介質(zhì)所具有的效果。用于波導(dǎo)內(nèi)側(cè)的信號(hào)衰減(A)的等式將給出對(duì)于該信號(hào)傳 播每米的衰減分貝，該等式為<formula>formula see original document page 25</formula>等式(1)K是制造該通道的壁所使用的材料的常數(shù)；對(duì)于鉛而言，K的值是821. 3。由于按照 一實(shí)施例，僅有光學(xué)開(kāi)關(guān)的一個(gè)壁幾乎是鉛，該光學(xué)開(kāi)關(guān)不會(huì)精確地符合圖3的曲線圖，但 是該曲線圖只是用于說(shuō)明目的。等式中的小寫(xiě)字母“a”是波導(dǎo)的側(cè)面長(zhǎng)度。所考慮的信號(hào) 頻率(f)與通道中的截止頻率成反比。該等式用于波傳播的TEu模式。按照一實(shí)施 例，選擇波導(dǎo)的尺寸以使得其是唯一的可能模式。由于該關(guān)系研究用于縮減對(duì)于給定信號(hào) 的波導(dǎo)尺寸，因此隨著信號(hào)通道尺寸的縮減，衰減增加并且在達(dá)到截止頻率時(shí)變?yōu)闊o(wú)窮大。 該等式在由Frederick Terman撰寫(xiě)并且由McGraw-Hill Book Company公司于1943年出 版的Radio Engineers' Handbook第263頁(yè)中有所描述。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14A，其說(shuō)明了光學(xué)開(kāi)關(guān)300，該開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道302以及多個(gè)壓電 元件，該多個(gè)壓電元件優(yōu)選沿著信號(hào)通道302的長(zhǎng)度不均勻地間隔開(kāi)。在所示的實(shí)施例中， 沿著信號(hào)通道302的長(zhǎng)度分布三個(gè)大致矩形的壓電元件304，305和306，并且這些元件之間 具有非均勻的間隔。通過(guò)激發(fā)光來(lái)控制壓電元件304，305和306的形狀。信號(hào)通道302沿 著定義的路徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的傳輸。通過(guò)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者能夠沿著定義的路徑在限 定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)組合來(lái)形成該信號(hào)通道302。能夠形成信號(hào)通道的結(jié)構(gòu)例如包括 光纖、諸如鈮酸鋰或者包括信號(hào)通道，光波導(dǎo)和用于保持可壓縮材料的腔的其它透明壓電 材料的襯底。在圖14A的實(shí)施例中，優(yōu)選地通過(guò)單個(gè)光導(dǎo)元件來(lái)形成信號(hào)通道302。壓電元件304，305和306優(yōu)選由壓電材料形成。能夠用于形成壓電元件的壓電材料的示例包括諸如石英(SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)和鋯鈦 酸鉛的結(jié)晶壓電材料。能夠在磁場(chǎng)中被取向的壓電材料的示例是鋯酸鉛、鈦酸鉛或者鋯鈦 酸鉛。石英和鈮酸鋰是透明壓電材料的示例。優(yōu)選地，每一個(gè)壓電元件304，305和306至少包括兩個(gè)具有不同壓電特性的壓電 材料層307和308。不同層307和308的不同壓電特性可以例如包括1)對(duì)相同電場(chǎng)做出 響應(yīng)的不同膨脹和/或收縮程度；2)對(duì)相同電場(chǎng)的不同響應(yīng)，例如具有第一取向的一層對(duì) 電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹，具有垂直于第一取向的第二取向的另一層對(duì)電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹； 3)不同的極性；4)不同的應(yīng)變；5)不同的滯后；6)不同的電容；7)不同的阻抗；8)不同的 電阻系數(shù)；9)不同的熱史；以及10)不同的電磁史?，F(xiàn)在參照?qǐng)D14B描述圖14A所示的光學(xué)開(kāi)關(guān)300的工作。圖14A說(shuō)明了處于非激 發(fā)狀態(tài)下的壓電元件304，305和306。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件304，305和306的形狀與 其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變，其中該壓電元件304，305和306的正常狀態(tài)是沒(méi)有激發(fā)光時(shí)該 元件的狀態(tài)。在圖14A的實(shí)施例中，該壓電元件304，305和306在非激發(fā)狀態(tài)下基本上是 平整的。壓電元件304，305和306的平整形狀允許信號(hào)光310通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道 302的信號(hào)光310所表明的信號(hào)通道302。圖14B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件304，305和306，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電 元件304，305和306施加激發(fā)光312而產(chǎn)生。在圖14B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光312以 與信號(hào)光310平行的方式導(dǎo)入到信號(hào)通道302中來(lái)向壓電元件304，305和306施加激發(fā)光 312。激發(fā)光312提供影響壓電材料的電場(chǎng)。在激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件304，305和306的形 狀改變得足夠大，以阻擋信號(hào)光310通過(guò)信號(hào)通道302。信號(hào)光310的阻擋通過(guò)不存在離 開(kāi)信號(hào)通道302的信號(hào)光310來(lái)表明。一旦從信號(hào)通道302去除激發(fā)光312時(shí)，壓電元件 304,305和306返回到其正常狀態(tài)，并且信號(hào)光310能夠再次通過(guò)信號(hào)通道302。如上所述，壓電元件304，305和306對(duì)激發(fā)光312做出響應(yīng)的激發(fā)使壓電元件 304，305和306的形狀改變，從而使信號(hào)通道302的至少一個(gè)尺寸改變。圖15A是圖14A的 信號(hào)通道302和壓電元件305的截面圖，其中壓電元件305處于非激發(fā)狀態(tài)。圖15B是圖 14B的信號(hào)通道302和壓電元件305的截面圖，其中壓電元件305處于激發(fā)狀態(tài)。在激發(fā)狀 態(tài)下，壓電元件305延伸到信號(hào)通道302中并且減小信號(hào)通道302的至少一個(gè)尺寸。如圖 15A和15B所示，信號(hào)通道302的截面面積在激發(fā)狀態(tài)下(圖15B)比在非激發(fā)狀態(tài)下(圖 15A)小。從圖14A-15B的實(shí)施例可以看出，即使在壓電元件304，305和306處于激發(fā)狀態(tài)時(shí)，信號(hào)通道302中仍然存在開(kāi)口。盡管即使在壓電元件304，305和306處于激發(fā)狀態(tài)時(shí)信號(hào)通道302中仍然存在開(kāi)口，但是該信號(hào)通道302中的開(kāi)口足夠小，從而阻擋信號(hào)光310 通過(guò)信號(hào)通道302。信號(hào)光310通過(guò)信號(hào)通道302的能力與信號(hào)通道302的尺寸以及信號(hào) 光310的波長(zhǎng)有關(guān)。通常，具有較短波長(zhǎng)的光比具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光能夠通過(guò)具有更小尺寸 的信號(hào)通道302?，F(xiàn)在參照?qǐng)D16A，其說(shuō)明了光學(xué)開(kāi)關(guān)400，該開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道402以及多個(gè)壓電 元件，該多個(gè)壓電元件優(yōu)選沿著信號(hào)通道402的長(zhǎng)度不均勻地間隔開(kāi)。在所示的實(shí)施例中， 沿著信號(hào)通道402的長(zhǎng)度分布四個(gè)大致為圓柱形的壓電元件404，405，406和407，并且其 間具有非均勻的間隔。通過(guò)激發(fā)光來(lái)控制壓電元件404，405，406和407的形狀。信號(hào)通道 402沿著定義的路徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的傳輸。通過(guò)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者能夠沿著定義的路 徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)組合來(lái)形成該信號(hào)通道402。能夠形成信號(hào)通道的結(jié)構(gòu)例 如包括光纖、諸如鈮酸鋰或者包括信號(hào)通道，光波導(dǎo)和用于保持可壓縮材料的腔的其它透 明壓電材料的襯底。在圖16A的實(shí)施例中，優(yōu)選地通過(guò)單個(gè)光導(dǎo)元件來(lái)形成信號(hào)通道402。壓電元件404，405，406和407優(yōu)選由壓電材料形成。能夠用于形成壓電元件的壓 電材料的示例包括諸如石英(SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)和 鋯鈦酸鉛的結(jié)晶壓電材料。能夠在磁場(chǎng)中被取向的壓電材料的示例是鋯酸鉛、鈦酸鉛或者 鋯鈦酸鉛。石英和鈮酸鋰是透明壓電材料的示例。優(yōu)選地，每一個(gè)壓電元件404，405，406和407至少包括兩個(gè)具有不同壓電特性的 壓電材料層408和409。該不同層的不同壓電特性可以例如包括1)對(duì)相同電場(chǎng)做出響應(yīng) 的不同膨脹和/或收縮程度；2)對(duì)相同電場(chǎng)的不同響應(yīng)，例如具有第一取向的一層對(duì)電場(chǎng) 做出響應(yīng)而膨脹，具有垂直于第一取向的第二取向的另一層對(duì)電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹；3)不 同的極性；4)不同的應(yīng)變；5)不同的滯后；6)不同的電容；7)不同的阻抗；8)不同的電阻 系數(shù)；9)不同的熱史；以及10)不同的電磁史。現(xiàn)在參照?qǐng)D16B描述圖16A所示的光學(xué)開(kāi)關(guān)400的工作。圖16A說(shuō)明了處于非激 發(fā)狀態(tài)下的壓電元件404，405,406和407。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件404，405,406和407 的形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變，其中該壓電元件404，405，406和407的正常狀態(tài)是沒(méi) 有激發(fā)光時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖16A的實(shí)施例中，該壓電元件404，405，406和407在非激 發(fā)狀態(tài)下基本上是平整的。壓電元件404，405，406和407的平整形狀允許信號(hào)光410通過(guò) 由進(jìn)入和離開(kāi)信號(hào)通道402的信號(hào)光410所表明的信號(hào)通道402。圖16B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)下的壓電元件404，405，406和407，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò) 向壓電元件404，405，406和407施加激發(fā)光412而產(chǎn)生。在圖16B的實(shí)施例中，通過(guò)將激 發(fā)光412以與信號(hào)光410平行的方式導(dǎo)入到信號(hào)通道402中來(lái)向壓電元件404，405,406和 407施加激發(fā)光412。激發(fā)光412提供影響壓電材料的電場(chǎng)。在激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件404， 405，406和407的形狀改變得足夠大，從而阻擋信號(hào)光410通過(guò)信號(hào)通道402。信號(hào)光410 的阻擋通過(guò)不存在離開(kāi)信號(hào)通道402的信號(hào)光410來(lái)表明。一旦從信號(hào)通道402去除激發(fā) 光412時(shí)，壓電元件404，405,406和407返回到其正常狀態(tài)，并且信號(hào)光410能夠再次通過(guò) 信號(hào)通道402。如上所述，壓電元件404，405，406和407對(duì)激發(fā)光4312做出響應(yīng)的激發(fā)使壓電元 件404，405，406和407的形狀改變，從而使信號(hào)通道402的至少一個(gè)尺寸改變。圖17A是圖16A的信號(hào)通道402和壓電元件406的截面圖，其中壓電元件406處于非激發(fā)狀態(tài)。圖 17B是圖16B的信號(hào)通道402和壓電元件406的截面圖，其中壓電元件406處于激發(fā)狀態(tài)。 在激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件406延伸到信號(hào)通道402中并且減小信號(hào)通道402的至少一個(gè)尺 寸。如圖17A和17B所示，信號(hào)通道402的截面面積在激發(fā)狀態(tài)下(圖17B)比在非激發(fā)狀 態(tài)下(圖17A)小。從圖16A-17B的實(shí)施例可以看出，即使在壓電元件404，405，406和407處于激發(fā) 狀態(tài)下，信號(hào)通道402中仍然存在開(kāi)口。盡管即使在壓電元件404，405,406和407處于激 發(fā)狀態(tài)下信號(hào)通道402中仍然存在開(kāi)口，但是該信號(hào)通道402中的開(kāi)口足夠小，從而阻擋信 號(hào)光410通過(guò)信號(hào)通道402。信號(hào)光410通過(guò)信號(hào)通道402的能力與信號(hào)通道402的尺寸 以及信號(hào)光410的波長(zhǎng)有關(guān)。通常，具有較短波長(zhǎng)的光比具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光能夠通過(guò)具有 更小尺寸的信號(hào)通道402?，F(xiàn)在參照?qǐng)D18A，其說(shuō)明了光學(xué)開(kāi)關(guān)500，該開(kāi)關(guān)包括信號(hào)通道502以及多個(gè)壓電 元件，該多個(gè)壓電元件優(yōu)選沿著信號(hào)通道502的長(zhǎng)度不均勻地間隔開(kāi)。在所示的實(shí)施例中， 沿著信號(hào)通道502的長(zhǎng)度分布三個(gè)大致為橢圓柱形的壓電元件504，505和506，并且其間具 有非均勻的間隔。通過(guò)激發(fā)光來(lái)控制壓電元件504，505和506的形狀。信號(hào)通道502沿著 定義的路徑在限定的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的傳輸。通過(guò)光導(dǎo)結(jié)構(gòu)或者能夠沿著定義的路徑在限定 的區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)光的結(jié)構(gòu)組合來(lái)形成該信號(hào)通道502。能夠形成信號(hào)通道的結(jié)構(gòu)例如包括光 纖、諸如鈮酸鋰或者包括信號(hào)通道，光波導(dǎo)和用于保持可壓縮材料的腔的其它透明壓電材 料的襯底。在圖18A的實(shí)施例中，優(yōu)選通過(guò)單個(gè)光導(dǎo)元件來(lái)形成信號(hào)通道502。壓電元件504，505和506優(yōu)選由壓電材料形成。能夠用于形成壓電元件的壓電材 料的示例包括諸如石英(SiO2)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鋯酸鉛(PbZrO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)和鋯鈦 酸鉛的結(jié)晶壓電材料。能夠在磁場(chǎng)中被取向的壓電材料的示例是鋯酸鉛、鈦酸鉛或者鋯鈦 酸鉛。石英和鈮酸鋰是透明壓電材料的示例。優(yōu)選地，每一個(gè)壓電元件504，505和506至少包括兩個(gè)具有不同壓電特性的壓電 材料層507和508。不同層507和508的不同壓電特性可以例如包括1)對(duì)相同電場(chǎng)做出響 應(yīng)的不同程度的膨脹和/或收縮；2)對(duì)相同電場(chǎng)的不同響應(yīng)，例如具有第一取向的一層對(duì) 電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹，具有垂直于第一取向的第二取向的另一層對(duì)電場(chǎng)做出響應(yīng)而膨脹； 3)不同的極性；4)不同的應(yīng)變；5)不同的滯后；6)不同的電容；7)不同的阻抗；8)不同的 電阻系數(shù)；9)不同的熱史；以及10)不同的電磁史。壓電材料的壓電特性例如與下述相關(guān)1)壓電材料的類(lèi)型；2)壓電材料的晶體取 向；3)壓電材料內(nèi)的摻雜級(jí)別；4)壓電材料的密度；5)壓電材料的空隙密度；6)壓電材料 的化學(xué)構(gòu)成；7)壓電材料的熱史；8)壓電材料的電磁史。壓電材料的每一層的期望壓電特 性可以例如通過(guò)控制上述參數(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，將對(duì)相同電場(chǎng)做出響應(yīng)而表現(xiàn)出不同程度的膨脹和/或收縮的壓電材料 層集成到壓電元件中以使該壓電元件對(duì)激發(fā)光做出響應(yīng)而改變形狀或者彎曲。例如，如果 彼此粘結(jié)為單個(gè)元件的壓電元件的兩個(gè)鄰近層對(duì)相同激發(fā)光做出響應(yīng)而膨脹不同的量，則 該壓電元件將彎曲。按照一實(shí)施例，壓電元件包括具有不同壓電特性的壓電材料的形成為 單個(gè)元件的至少兩層。例如，通過(guò)使用半導(dǎo)體處理技術(shù)在彼此的頂部上構(gòu)建壓電材料層來(lái) 形成壓電元件，該半導(dǎo)體處理技術(shù)例如是晶體生長(zhǎng)、沉積、濺射、離子植入等。按照一實(shí)施例，壓電元件的層具有不同的晶體取向，以使得兩個(gè)層對(duì)相同的電場(chǎng)做出不同的響應(yīng)。例 如，兩個(gè)層具有彼此垂直的晶體取向。按照另一實(shí)施例，壓電元件的至少一個(gè)層由有機(jī)材料 制成。通過(guò)使用具有包括不同壓電特性的壓電材料層的壓電元件，能夠選擇該壓電元件 的響應(yīng)以優(yōu)化開(kāi)/關(guān)切換。例如，可以選擇該層的壓電特性以1)使壓電元件對(duì)激發(fā)光做 出響應(yīng)的形狀變化最大化；2)使滯后最小化；3)減小改變壓電元件形狀所需的功率量；以 及4)減小由切換技術(shù)產(chǎn)生的熱量。
現(xiàn)在附加參照?qǐng)D18B來(lái)描述圖18A所描述的光學(xué)開(kāi)關(guān)500的工作。圖18A說(shuō)明了 處于非激發(fā)狀態(tài)的壓電元件504，505和506。在非激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件504，505和506的 形狀與其正常狀態(tài)相比沒(méi)有改變，其中該壓電元件504，505和506的正常狀態(tài)是沒(méi)有激發(fā) 光時(shí)該元件的狀態(tài)。在圖18A的實(shí)施例中，該壓電元件504，505和506在非激發(fā)狀態(tài)下基 本上是平整的。壓電元件504，505和506的平整形狀允許信號(hào)光510通過(guò)由進(jìn)入和離開(kāi)信 號(hào)通道502的信號(hào)光510所表明的信號(hào)通道502。圖18B說(shuō)明了處于激發(fā)狀態(tài)的壓電元件504，505和506，該激發(fā)狀態(tài)通過(guò)向壓電元 件504，505和506施加激發(fā)光512而產(chǎn)生。在圖18B的實(shí)施例中，通過(guò)將激發(fā)光512以與 信號(hào)光510平行的方式導(dǎo)入到信號(hào)通道502中而將該激發(fā)光512施加到該壓電元件504， 505和506。該激發(fā)光512提供影響壓電材料的電場(chǎng)。在激發(fā)狀態(tài)下，壓電元件504，505和 506的形狀改變得足夠大以阻擋信號(hào)光510通過(guò)信號(hào)通道502。通過(guò)沒(méi)有信號(hào)光510離開(kāi) 信號(hào)通道502來(lái)表明信號(hào)光510的阻擋。一旦從信號(hào)通道502去除激發(fā)光512，該壓電元件 504,505和506返回到其正常形狀并且信號(hào)光510能夠再次通過(guò)信號(hào)通道502。如上所述，壓電元件504，505和506對(duì)激發(fā)光512做出響應(yīng)的激發(fā)使壓電元件 504，505和506的形狀改變，從而使信號(hào)通道502的至少一個(gè)尺寸改變。圖19A是在壓電元 件處于非激發(fā)狀態(tài)下時(shí)圖18A的信號(hào)通道502和壓電元件505的截面圖。圖19B是在壓電 元件處于激發(fā)狀態(tài)下時(shí)圖18B的信號(hào)通道502和壓電元件505的截面圖。在激發(fā)狀態(tài)下， 壓電元件505延伸到信號(hào)通道502中并且減小信號(hào)通道502的至少一個(gè)尺寸。如圖19A和 19B所示，處于激發(fā)狀態(tài)下(圖19B)的信號(hào)通道502的截面面積比處于非激發(fā)狀態(tài)下(圖 19A)的信號(hào)通道502的截面面積小。從圖18A-19B的實(shí)施例可以看出，即使在壓電元件504，505和506處于激發(fā)狀態(tài) 下時(shí)，信號(hào)通道502中仍然存在開(kāi)口。盡管即使在壓電元件504，505和506處于激發(fā)狀態(tài) 下時(shí)信號(hào)通道502中仍然存在開(kāi)口，但是該信號(hào)通道502中的開(kāi)口足夠小，從而阻擋信號(hào)光 510通過(guò)信號(hào)通道502。信號(hào)光510通過(guò)信號(hào)通道502的能力與信號(hào)通道502的尺寸以及 信號(hào)光510的波長(zhǎng)有關(guān)。通常，具有較短波長(zhǎng)的光比具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光能夠通過(guò)具有較小 尺寸的信號(hào)通道。應(yīng)該意識(shí)到，使用三個(gè)邏輯門(mén)可以實(shí)現(xiàn)所有的計(jì)算機(jī)邏輯。這三個(gè)邏輯門(mén)是與、或 以及或非邏輯門(mén)。這些按照使用真值表描述的具體方式來(lái)處理數(shù)字信號(hào)。當(dāng)將指定信號(hào)輸 入到門(mén)中時(shí)，真值表給出將要從該門(mén)輸出的信號(hào)。輸入A I輸入B I與輸出 ~~OOO
~~o i ο ~i ο ο ~i i i表1表1是對(duì)于邏輯與門(mén)的真值表。A和B輸入欄中的1表明數(shù)字信號(hào)脈沖正在輸入 到該門(mén)中。輸入可以進(jìn)入到A輸入或者B輸入。只有當(dāng)在A輸入和B輸入上都存在輸入信 號(hào)時(shí)，才從與門(mén)產(chǎn)生輸出脈沖。
輸入A I輸入B I或輸出 ~~0 0 0 ““0 1 1 ~ ο i ~i i i表2表2是對(duì)于邏輯或門(mén)的真值表。當(dāng)在A輸入和B輸入的任意一個(gè)上或者在上述二 者上存在輸入信號(hào)時(shí)，從該或門(mén)產(chǎn)生輸出脈沖。
輸入A輸入B或非輸出 ~~0 0 ~~0 0 ~ 0 0 ~0表3表3是對(duì)于邏輯或非門(mén)的真值表。只有在A輸入和B輸入上都不存在輸入信號(hào)時(shí)， 才在該或非門(mén)上產(chǎn)生輸出脈沖?；蚍情T(mén)通常被解釋為或門(mén)以及位于其輸出上的非門(mén)。邏輯非門(mén)接收信號(hào)并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠浞吹男问健．?dāng)有信號(hào)進(jìn)入時(shí)，不發(fā)送出信號(hào)， 并且當(dāng)沒(méi)有信號(hào)進(jìn)入時(shí)，發(fā)送出信號(hào)。
在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)電路中，可以使用三個(gè)晶體管來(lái)形成用于電子數(shù)字信號(hào)的邏輯與門(mén)或者邏輯或門(mén)。在當(dāng)前的計(jì)算機(jī)電路中，可以使用四個(gè)晶體管來(lái)形成邏輯或非門(mén)。晶體 管按照10E-9秒進(jìn)行切換。這決定了可以使計(jì)算機(jī)運(yùn)行得多快。當(dāng)前的計(jì)算機(jī)通過(guò)電子數(shù) 字信號(hào)流而非光信號(hào)流進(jìn)行操作。光信號(hào)也被稱(chēng)為光學(xué)或者光子信號(hào)。本發(fā)明包括基于光纖開(kāi)關(guān)的與、或以及或非邏輯門(mén)，該光纖開(kāi)關(guān)通過(guò)光致動(dòng)并且 不通過(guò)電信號(hào)或者晶體管電路致動(dòng)。它們不需要電池，并且如果選擇了正確的開(kāi)關(guān)，可以使 門(mén)做得相對(duì)于半導(dǎo)體尺寸限制來(lái)說(shuō)足夠小。專(zhuān)利號(hào)為7，072，536的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了光致動(dòng) 光學(xué)開(kāi)關(guān)的一個(gè)示例，在此結(jié)合其全部?jī)?nèi)容作為參考。盡管說(shuō)明了光致動(dòng)光學(xué)開(kāi)關(guān)的一個(gè) 示例，但是可以使用其它類(lèi)型的光致動(dòng)光學(xué)開(kāi)關(guān)來(lái)形成邏輯門(mén)。按照本發(fā)明的實(shí)施例，承載用于該邏輯的數(shù)字信息的光是在當(dāng)前光纖通道中通常 使用的1500nm波長(zhǎng)信號(hào)。通過(guò)使用使該輸入信號(hào)的頻率成倍的周期性極化反轉(zhuǎn)鈮酸鋰 (PPLN)晶體可以將該信號(hào)改變?yōu)?50nm信號(hào)。該頻率成倍使該信號(hào)的波長(zhǎng)為初始波長(zhǎng)的一 半。這種到波長(zhǎng)一半的變化只是作為PPLN的一個(gè)示例。也可以使用其它波長(zhǎng)和方式。利用不同的配置，PPLN晶體也可以根據(jù)750nm光來(lái)產(chǎn)生1500nm波長(zhǎng)光。通常， PPLN元件僅用于特定波長(zhǎng)并且不同時(shí)用于其它波長(zhǎng)。在這些轉(zhuǎn)換期間會(huì)損失功率，但是可 以使用光學(xué)放大器來(lái)將該信號(hào)提升回到必要的級(jí)別。對(duì)于本公開(kāi)，所需要的功率提升將包 括在頻率成倍功能中。光可以與具有180異相的光位于光纖通道中，并且將不表示該光的電場(chǎng)。與其具 有180度異相的光抵消了該光的功率?，F(xiàn)在參照?qǐng)D20，其是用于光纖系統(tǒng)的邏輯非門(mén)600的示意圖。在圖20中，諸如光 纖的光學(xué)通道601引入邏輯門(mén)600所需的1500nm信號(hào)。諸如光纖的光學(xué)通道603引入將 通過(guò)邏輯非門(mén)600改變的1500nm信號(hào)。波長(zhǎng)減小器605使進(jìn)入信號(hào)的頻率成倍，以將其轉(zhuǎn) 換為750nm信號(hào)，并且在其中已經(jīng)結(jié)合了制備在完成頻率轉(zhuǎn)換之后有用的信號(hào)所需的任何 光學(xué)放大功能。光學(xué)通道601接合波長(zhǎng)減小器605的輸出并且進(jìn)入光學(xué)開(kāi)關(guān)607。光學(xué)開(kāi) 關(guān)607是上述的光致動(dòng)光學(xué)開(kāi)關(guān)。光學(xué)開(kāi)關(guān)607將允許1500nm信號(hào)輸出，直到750nm信號(hào) 來(lái)自波長(zhǎng)減小器605。當(dāng)750nm信號(hào)來(lái)自波長(zhǎng)減小器605時(shí)，沒(méi)有信號(hào)從光學(xué)開(kāi)關(guān)607輸 出。光學(xué)通道609提供來(lái)自該邏輯非門(mén)600的輸出信號(hào)。只要在沒(méi)有信號(hào)輸入到光學(xué)通道 603時(shí)，才提供輸出信號(hào)，因而提供邏輯非門(mén)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D21，其是邏輯與門(mén)610的示意圖。諸如光纖的光學(xué)通道611向光學(xué)開(kāi) 關(guān)612提供較高頻率波長(zhǎng)信號(hào)以致動(dòng)開(kāi)關(guān)612。光學(xué)通道611接合其它光纖通道，以在通過(guò) 相位匹配器616使光學(xué)通道611中的光的相位匹配進(jìn)入沿著光學(xué)通道614提供到邏輯與門(mén) 610的第一邏輯輸入端的光之后進(jìn)入光學(xué)開(kāi)關(guān)612。光學(xué)通道614進(jìn)行劃分，使一半的光進(jìn) 入波長(zhǎng)減小器618，然后到達(dá)相位匹配器616，并且與其它光學(xué)通道接合以提供輸入至光學(xué) 開(kāi)關(guān)612。將光學(xué)通道614中的光的另一半直接輸入到光學(xué)開(kāi)關(guān)612。第二邏輯輸入端沿著光學(xué)通道620提供到邏輯與門(mén)610。光學(xué)通道620進(jìn)行劃分， 使一半的光進(jìn)入波長(zhǎng)減小器622，然后到相位匹配器624，并且與其它光學(xué)通道接合以提供 到光學(xué)開(kāi)關(guān)612的輸入。將光學(xué)通道614中的光的另一半直接輸入到光學(xué)開(kāi)關(guān)612。光學(xué)通道626接合其它光纖通道以在通過(guò)相位匹配器624使光學(xué)通道626中的光 的相位匹配在光學(xué)通道620上的第二邏輯輸入端的光之后進(jìn)入光學(xué)開(kāi)關(guān)612。沿著光學(xué)通道628提供邏輯與門(mén)610的輸出，并且提供如表1所示的與功能。提供移相器629以使得來(lái)自光學(xué)通道614和620的輸入相互異相180度。因而，當(dāng)沿著兩個(gè)光學(xué)通道614和620輸入光時(shí)，光學(xué)開(kāi)關(guān)612將打開(kāi)并且提供輸出信號(hào)，而當(dāng)光 僅輸入到通道614和620中的一個(gè)時(shí)，光學(xué)開(kāi)關(guān)612將關(guān)閉并且不會(huì)提供輸出信號(hào)。應(yīng)該 意識(shí)到，當(dāng)沒(méi)有光輸入到通道614或者620時(shí)，不會(huì)提供輸出信號(hào)。因而，本發(fā)明提供一種邏輯與門(mén)，其中將進(jìn)入第一和第二數(shù)據(jù)輸入的數(shù)字信號(hào)光 劃分為兩個(gè)通道，其中一個(gè)通道的波長(zhǎng)被縮短并且相位被匹配到開(kāi)關(guān)激發(fā)信號(hào)。此外，在相 位匹配到進(jìn)入該光學(xué)開(kāi)關(guān)的較短波長(zhǎng)信號(hào)的激發(fā)光提供到邏輯與門(mén)，并且只有在兩個(gè)輸入 端都接收到數(shù)據(jù)信號(hào)從而滿足邏輯與門(mén)的需求時(shí)，該邏輯與門(mén)才打開(kāi)以使數(shù)據(jù)信號(hào)輸出該 與門(mén)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D22，其是使用兩個(gè)光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)632和634來(lái)處理數(shù)字光信號(hào)數(shù)據(jù) 的邏輯與門(mén)630的示意性說(shuō)明。沿著光學(xué)通道636將1500nm光的第一邏輯輸入端信號(hào)提 供到邏輯與門(mén)630，并且沿著光學(xué)通道638將1500nm光的第二邏輯輸入端信號(hào)提供到邏輯 與門(mén)630。諸如光纖的第一光學(xué)通道640向光學(xué)開(kāi)關(guān)632提供1500nm光的致動(dòng)信號(hào)，并且 第二光學(xué)通道642向光學(xué)開(kāi)關(guān)634提供1500nm光的致動(dòng)信號(hào)。第一和第二波長(zhǎng)減小器642和646使1500nm光的頻率成倍以使其變?yōu)?50nm光。 在將頻率成倍之后，也將功率提升到激發(fā)光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)所需的級(jí)別。設(shè)計(jì)光學(xué)開(kāi)關(guān)以利 用150毫瓦激發(fā)光功率進(jìn)行激發(fā)。沿著光學(xué)通道647將通過(guò)波長(zhǎng)減小器642和646輸出的 數(shù)字光信號(hào)的一半提供到光吸收器648。從波長(zhǎng)減小器642和646輸出的光信號(hào)的另一半 與輸入到光學(xué)通道640的光學(xué)信號(hào)接合，這是使邏輯與門(mén)630工作所需要的。光學(xué)開(kāi)關(guān)632 將允許光學(xué)通道640上的1500nm信號(hào)通過(guò)該光學(xué)開(kāi)關(guān)，直到足夠強(qiáng)以關(guān)閉其的750nm信號(hào) 輸入到光學(xué)通道650為止。這將在1500nm信號(hào)進(jìn)入到光學(xué)通道636和638上的門(mén)時(shí)發(fā)生。 光學(xué)通道652將來(lái)自開(kāi)關(guān)632的輸出信號(hào)提供到波長(zhǎng)減小器654。波長(zhǎng)減小器654使沿著 光學(xué)通道652通過(guò)光學(xué)開(kāi)關(guān)632輸出的1500nm信號(hào)的頻率成倍。光學(xué)通道642將1500nm信號(hào)提供到邏輯與門(mén)630并且將其與波長(zhǎng)減小器654的 輸出接合。只要沒(méi)有信號(hào)經(jīng)由波長(zhǎng)減小器654從光學(xué)開(kāi)關(guān)632輸出，光學(xué)開(kāi)關(guān)634就允許 來(lái)自光學(xué)通道642的1500nm信號(hào)離開(kāi)該開(kāi)關(guān)。當(dāng)僅存在進(jìn)入到光學(xué)通道636和638其中之一的信號(hào)時(shí)，輸入到光學(xué)開(kāi)關(guān)632的 750nm信號(hào)不足以使開(kāi)關(guān)632閉合并且停止來(lái)自光學(xué)通道640的1500nm光流。當(dāng)在光學(xué)通 道6326和638上都提供信號(hào)時(shí)，該信號(hào)足以截止來(lái)自光學(xué)通道640的1500nm信號(hào)。只要從開(kāi)關(guān)632輸出來(lái)自光學(xué)通道640的信號(hào)，就不會(huì)從光學(xué)開(kāi)關(guān)634提供信號(hào)。只有在光學(xué)通道636和638上都提供1500nm信號(hào)時(shí)，來(lái)自光學(xué)通道640的源光才 會(huì)被光學(xué)開(kāi)關(guān)632截止，并且只有這樣，由光學(xué)通道642提供的輸入才從開(kāi)關(guān)634輸出，因 而提供邏輯與門(mén)，只有在光學(xué)通道636和638上都提供1500nm信號(hào)時(shí)，才存在1500nm光的 輸出。該邏輯與門(mén)按照表1工作。應(yīng)該意識(shí)到，提供到一半波長(zhǎng)的變化只是一個(gè)示例。也可以使用其它波長(zhǎng)和方式。因而，本發(fā)明提供一種邏輯與門(mén)，其中直接縮短兩個(gè)輸入信號(hào)的波長(zhǎng)并且對(duì)其進(jìn) 行劃分以提供用于激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的光。還提供一種邏輯與門(mén)，其中一旦發(fā)送提供到第二光 學(xué)開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)波長(zhǎng)信號(hào)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入到該門(mén)的兩個(gè)輸入，具有被縮短波長(zhǎng)的光就致動(dòng)該開(kāi)關(guān)。將輸出信號(hào)的波長(zhǎng)增加為用于第二光學(xué)開(kāi)關(guān)的致動(dòng)信號(hào)，這確保了只有在兩個(gè)輸入 都進(jìn)入到該門(mén)的兩個(gè)數(shù)據(jù)端口時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)才離開(kāi)該邏輯與門(mén)，從而滿足了邏輯與門(mén)的需 求?，F(xiàn)在參照?qǐng)D23，其是邏輯或門(mén)700的示意性說(shuō)明。沿著光學(xué)通路702將1500nm光 的第一邏輯輸入端信號(hào)提供到邏輯或門(mén)700，并且沿著光學(xué)通路704將1500nm光的第二邏 輯輸入端信號(hào)提供到邏輯與門(mén)700。光學(xué)通道706提供饋入光學(xué)開(kāi)關(guān)708的750nm光源。光 學(xué)開(kāi)關(guān)708將保持閉合并且不提供輸入1500nm信號(hào)，直到取消來(lái)自光學(xué)通道706的750nm信號(hào)。第一和第二波長(zhǎng)減小器710和712使沿著光學(xué)通道702和704提供的1500nm信 號(hào)的頻率成倍以變?yōu)?50nm信號(hào)。集成到該器件中的光學(xué)放大器將該頻率變化中損失的功 率再次提升到有用級(jí)別。光學(xué)通道714承載從波長(zhǎng)減小器710輸出到相位匹配器716的750nm信號(hào)。相位 匹配器716使沿著光學(xué)通道714進(jìn)入的750nm信號(hào)的相位與沿著光學(xué)通道706的750nm光 的源信號(hào)同相。光學(xué)通道718提供從波長(zhǎng)減小器712到相位匹配器720的輸出。相位匹配器720 使沿著光學(xué)通道718的信號(hào)相位與沿著光學(xué)通道706的750nm光的源信號(hào)同相。光學(xué)通道722和724分別將來(lái)自相位匹配器716和720的光的一半提供到光吸收 器726和728。移相器730是半波長(zhǎng)路徑，其使來(lái)自光學(xué)通道702和704的信號(hào)與已經(jīng)專(zhuān)門(mén) 進(jìn)行了相位匹配的來(lái)自光學(xué)通道706的光異相180度。當(dāng)它們與沿著光學(xué)通道706的光混 合時(shí)，將抵消其一半。光學(xué)通道732承載來(lái)自相位匹配器720的750nm源光，并且將其與來(lái)自移相器730 和光學(xué)通道740的信號(hào)接合，其是將從開(kāi)關(guān)708流出的1500nm光源，直到具有足夠功率的 信號(hào)從光學(xué)通道706進(jìn)入以使其關(guān)掉。沿著光學(xué)通道742從開(kāi)關(guān)708輸出該信號(hào)，因而提 供邏輯或門(mén)。只要來(lái)自光學(xué)通道706的750nm光源饋入開(kāi)關(guān)708，來(lái)自光學(xué)通道740的1500nm 光源的信號(hào)就不會(huì)被允許流出邏輯或門(mén)，但是如果有信號(hào)進(jìn)入光學(xué)通道702或者704，來(lái)自 光學(xué)通道706的光就會(huì)被取消一半功率并且將允許1500nm信號(hào)流出邏輯非門(mén)。此外，如果在光學(xué)通道702和704上都提供信號(hào)，則它們將具有足夠的總功率來(lái)完 全抵消來(lái)自光學(xué)通道706的750nm光源，從而通過(guò)邏輯或門(mén)700提供輸出信號(hào)。最后一段解釋了在此公開(kāi)的邏輯或門(mén)如何滿足表2中的邏輯或門(mén)真值表的需求。 當(dāng)沿著光學(xué)通道702或者704或者上述二者提供信號(hào)時(shí)，1500nm信號(hào)就會(huì)流出邏輯或門(mén) 700。通過(guò)在圖23所描述的邏輯或門(mén)的輸出上提供如圖20所示的邏輯非門(mén)，可以實(shí)現(xiàn) 邏輯或非門(mén)，其將按照表3的真值表進(jìn)行工作。現(xiàn)在參照?qǐng)D24，其是可選的邏輯或門(mén)800。線路802和804是提供進(jìn)入該門(mén)中的 光學(xué)數(shù)字信號(hào)A和B的光學(xué)通道或者光纖。這些是1500nm光信號(hào)。線路806和807是用 作邏輯或門(mén)功能的1500nm光源。波長(zhǎng)減小器808和810是頻率成倍器，其也在頻率被成倍之后將該光的功率提升到能夠激發(fā)光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的級(jí)別。線路812是光學(xué)通道或者光纖的網(wǎng)絡(luò)，其承載來(lái)自波長(zhǎng)減小器808和810的信號(hào)A和B，與來(lái)自線路806的信號(hào)組合，并且承載所有這些進(jìn)入到 功率限制器814。功率限制器814允許低于某個(gè)最大值的功率級(jí)別通過(guò)。標(biāo)記為818的線路是承載 從功率限制器814到開(kāi)關(guān)816到波長(zhǎng)減小器820的光學(xué)通道或者光纖。開(kāi)關(guān)816是光激發(fā) 光學(xué)開(kāi)關(guān)。波長(zhǎng)減小器820使從開(kāi)關(guān)816輸出的信號(hào)頻率成倍。開(kāi)關(guān)830是光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)。線路807是引入1500nm信號(hào)以與波長(zhǎng)減小器820 的輸出組合并且承載其到開(kāi)關(guān)830的光學(xué)通道或者光纖。只要存在來(lái)自波長(zhǎng)減小器820的 信號(hào)，就不會(huì)有信號(hào)從開(kāi)關(guān)830流出。當(dāng)1500nm信號(hào)從線路802進(jìn)入(A信號(hào))時(shí)，其在減小器808中被轉(zhuǎn)換為750nm 光并且通過(guò)功率限制器814不發(fā)生變化，并且在開(kāi)關(guān)816中截止來(lái)自線路806的1500nm信 號(hào)。因此，沒(méi)有信號(hào)繼續(xù)截止來(lái)自線路807的信號(hào)并且或門(mén)發(fā)送出信號(hào)。當(dāng)信號(hào)來(lái)自線路 804 (B信號(hào))通過(guò)減小器810 (使頻率成倍)，功率限制器814到開(kāi)關(guān)816，來(lái)自806的信號(hào) 不會(huì)繼續(xù)截止開(kāi)關(guān)830。這允許信號(hào)從線路807進(jìn)入并且通過(guò)開(kāi)關(guān)830流出該門(mén)。如果信號(hào)來(lái)自線路802和804 二者，則通過(guò)限制器814限制減小器808和810的 成倍輸出以適合在開(kāi)關(guān)816中截止來(lái)自線路806的信號(hào)。這將允許來(lái)自線路807的信號(hào)離 開(kāi)邏輯或門(mén)。當(dāng)信號(hào)進(jìn)入A或者B或者上述二者，則1500nm信號(hào)流出邏輯或門(mén)。這按照表 2所描述的真值表進(jìn)行工作，其描述了邏輯或門(mén)的功能。一種提供或功能的邏輯門(mén)，其中至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括第一和第二光學(xué)開(kāi)關(guān)，并 且其中信號(hào)光具有大于激發(fā)光的波長(zhǎng)，該邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二 邏輯輸入端，用于將沿著第一光輸入端的光波長(zhǎng)減小到激發(fā)光波長(zhǎng)的第一波長(zhǎng)修正器；用 于將沿著第二光輸入端的光波長(zhǎng)減小到激發(fā)光波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)修正器；用于提供來(lái)自第一 和第二波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光的第一和第二光導(dǎo)管；用于經(jīng)由各自的第一和第二光導(dǎo) 管接收來(lái)自第一波長(zhǎng)修正器和第二波長(zhǎng)修正器的光并且用于將從其輸出的光保持在預(yù)定 功率級(jí)別的功率限制器；用于將來(lái)自功率限制器的功率限制的光提供到第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的第 三光導(dǎo)管；用于接收來(lái)自第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光并且將該光的波長(zhǎng)減小到激發(fā)光波長(zhǎng)的第 三波長(zhǎng)修正器；以及用于將來(lái)自第三波長(zhǎng)修正器的光提供到第二光學(xué)開(kāi)關(guān)的第四光導(dǎo)管?，F(xiàn)在參照?qǐng)D25，其是邏輯或門(mén)900的示意圖。光學(xué)通道902提供到邏輯門(mén)900的 第一輸入。光學(xué)通道是將該光信號(hào)承載到該邏輯門(mén)的光纖通道，在該光纖通道中該光信號(hào) 被成半劃分。將該光的一半輸入到標(biāo)記為905的頻率增加設(shè)備。光從頻率增加設(shè)備905通 過(guò)標(biāo)記為906的半波路徑行進(jìn)，該半波路徑906使來(lái)自905的光與將要和其會(huì)合的來(lái)自頻 率增加設(shè)備908的光異相。然后，來(lái)自半波路徑906的光與邏輯門(mén)的光組合以進(jìn)入光學(xué)開(kāi) 關(guān)910。作為邏輯輸入A的來(lái)自線路902的光的另一半與邏輯門(mén)的另一個(gè)光接合以進(jìn)入光 學(xué)開(kāi)關(guān)910。線路904是到邏輯門(mén)的輸入B。線路904是將該光信號(hào)承載到邏輯門(mén)的光纖通 道，在該光纖通道中該光信號(hào)被成半劃分。將該光的一半輸入到標(biāo)記為908的頻率增加設(shè) 備。然后，來(lái)自標(biāo)記為908的頻率增加設(shè)備的光與邏輯門(mén)中的另一光組合以進(jìn)入標(biāo)記為910 的光學(xué)開(kāi)關(guān)。來(lái)自線路904的光的另一半與邏輯器件的另一光接合以進(jìn)入光學(xué)開(kāi)關(guān)910。 線路912是邏輯或器件的輸出。一種提供或功能的邏輯門(mén)，其中至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中 信號(hào)光具有比激發(fā)光大的波長(zhǎng)，該邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光的第一和第二邏輯輸入端，用于接收在第一邏輯輸入端接收的信號(hào)光的第一部分的第一光導(dǎo)管，用于接收在第一 邏輯輸入端接收的信號(hào)光的第二部分的第二光導(dǎo)管，用于接收在第二邏輯輸入端接收的信 號(hào)光的第一部分的第三光導(dǎo)管，用于接收在第二邏輯輸入端接收的信號(hào)光的第二部分的第 四光導(dǎo)管，用于將沿著第二光導(dǎo)管的光波長(zhǎng)減小到激發(fā)光波長(zhǎng)的第一波長(zhǎng)修正器，用于將 沿著第四光導(dǎo)管的光波長(zhǎng)減小到激發(fā)光波長(zhǎng)的第二波長(zhǎng)修正器，以及用于使來(lái)自第一波長(zhǎng) 修正器的波長(zhǎng)修正的光與來(lái)自第二波長(zhǎng)修正器的光異相180度的移相器，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)從 第一和第三光導(dǎo)管、第二波長(zhǎng)修正器以及移相器接收光。通過(guò)將圖20的邏輯非門(mén)放置在圖24或者25的邏輯或門(mén)的輸出上來(lái)實(shí)現(xiàn)按照表3 中的真值表工作的邏輯或非門(mén)。盡管描述了利用光激發(fā)光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)的示例，但是使 用光激發(fā)邏輯開(kāi)關(guān)也可以產(chǎn)生與、或、或非以及非邏輯門(mén)的其它實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明并非局限于這里描述和說(shuō)明的具體情 況。相反，本發(fā)明包括在此描述的各種特征的組合和子組合以及本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上 面描述之后所做出的修改或者非本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的修改。
權(quán)利要求
一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括具有可改變的截面面積的光通路；與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于對(duì)入射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀；以及可操作地與所述壓電元件相關(guān)聯(lián)的傳導(dǎo)元件，用于增強(qiáng)所述壓電元件的激發(fā)光響應(yīng)率，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，使得所述壓電元件的形狀變化使所述光通路的所述可改變的截面面積產(chǎn)生足夠的變化以管理沿著所述光通路的光的通過(guò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述光通路、所述壓電元件以及所述傳導(dǎo)元 件被配置并且可操作，以使得第一閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所 述光通路防止第一波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中，并且使得在所述第一閾值級(jí)別范圍之外的第二 閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所述光通路允許第一波長(zhǎng)范圍的光 通過(guò)其中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)元件包括沿著所述壓電元件 的表面延伸的傳導(dǎo)材料層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件包括具有不同壓 電特性的至少兩層壓電材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述至少兩層壓電材料具有不同的晶體取向。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或者5所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)元件設(shè)置在兩層所述壓電元 件之間。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括用于將所述激發(fā)光和信號(hào)光 導(dǎo)向到所述光通路中的光耦合器，所述激發(fā)光的至少一個(gè)特性管理所述信號(hào)光是否通過(guò)所 述通路。
8.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括具有可改變的截面面積的光通路；以及與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于對(duì)入 射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層壓電材料，所述壓電元 件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元件的形狀變化使所述光通路的所述 可改變的截面面積產(chǎn)生足夠的變化以管理沿著所述光通路的光的通過(guò)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述光通路和所述壓電元件被配置并且可操 作，以使得第一閾值級(jí)別范圍內(nèi)的激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所述光通路防止第一 波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中，并且使得在所述第一閾值級(jí)別范圍之外的第二閾值級(jí)別范圍內(nèi)的 激發(fā)光到所述壓電元件上的入射使所述光通路允許第一波長(zhǎng)范圍的光通過(guò)其中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述至少兩層壓電材料具有不同的晶 體取向。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述至少兩層的壓電元件中至少兩層具有相互垂直的晶體取向。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括用于將所述激發(fā)光和信號(hào) 光導(dǎo)向到所述光通路中的光耦合器，所述激發(fā)光的至少一個(gè)特性管理所述信號(hào)光是否通過(guò) 所述通路。
13.—種包括至少一個(gè)門(mén)的邏輯門(mén)，所述至少一個(gè)門(mén)具有非、與、或、與非以及或非功能 的至少一種，所述邏輯門(mén)包括通過(guò)光致動(dòng)的至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，所述至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包 括具有可改變的截面面積的信號(hào)光通路；以及與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于對(duì)入 射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀；所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元件的 形狀變化使所述光的所述可改變的截面面積產(chǎn)生足夠的變化以管理沿著所述光通路的信 號(hào)光的通過(guò)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的邏輯門(mén)，還包括將所述激發(fā)光提供到所述至少一個(gè)光學(xué)開(kāi) 關(guān)并且承載至所述至少一個(gè)光開(kāi)關(guān)或者來(lái)自所述至少一個(gè)光開(kāi)關(guān)的信號(hào)光的光導(dǎo)管，所述 信號(hào)光帶有數(shù)字信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的邏輯門(mén)，其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的邏輯門(mén)，其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大致是所述激發(fā)光的波長(zhǎng) 的兩倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的邏輯門(mén)，其中所述信號(hào)光具有1500nm的波長(zhǎng)并且所述激發(fā) 光具有大致750nm的波長(zhǎng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供非功能，并且其中所述至少一 個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大致是所述激發(fā)光的波長(zhǎng)的兩倍。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供與功能，并且其中所述至少一 個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所述 邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光的第一和第二邏輯輸入端；第一光導(dǎo)管，用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分； 第二光導(dǎo)管，用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分； 第三光導(dǎo)管，用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分； 第四光導(dǎo)管，用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分； 第一波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)；第二波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)；第一相位匹配器，用于使沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的相位；第二相位匹配器，用于使沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的相位；以及移相器，用于使沿著所述第二和第四光導(dǎo)管的波長(zhǎng)減小并且相位匹配的光互相異相 180 度，沿著所述第一和第三光導(dǎo)管作為信號(hào)光輸入提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的光；以及 沿著所述第二和第四光導(dǎo)管并連同附加的激發(fā)光一起作為激發(fā)光提供到所述光學(xué)開(kāi) 關(guān)的波長(zhǎng)減小和相位匹配的光。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供與非功能，并且其中所述第一 光學(xué)開(kāi)關(guān)包括第一光學(xué)開(kāi)關(guān)和第二光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光 的波長(zhǎng)，所述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；第一波長(zhǎng)修正器，用于將所述第一輸入端的信號(hào)光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)； 第二波長(zhǎng)修正器，用于將所述第二輸入端的信號(hào)光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)； 第三波長(zhǎng)修正器，用于減小來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光的波長(zhǎng)； 第一光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到第一光吸收器；第二光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到所述第一光學(xué) 開(kāi)關(guān)；第三光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到第二光吸收器；第四光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的一部分提供到所述第一光學(xué) 開(kāi)關(guān)；第五光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光提供到所述第三波長(zhǎng)修正器；以及第六光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第三波長(zhǎng)修正器的光波長(zhǎng)修正的光提供到所述第二光學(xué) 開(kāi)關(guān)作為激發(fā)光。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供或功能，并且其中所述至少一 個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所述 邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；第一波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第一光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的 波長(zhǎng)；第二波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第二光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的 波長(zhǎng)；第一相位匹配器，用于使來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光的相位匹配激發(fā)光 的相位；第二相位匹配器，用于使來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光的相位匹配所述激發(fā)光的 相位；第一光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一相位匹配器的所述光的一部分提供到第一光吸收器；第二光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第二相位匹配器的所述光的一部分提供到第二光吸收器；第一移相器； 第二移相器；第三光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一相位匹配器的所述光的一部分提供到所述第一移相 器，從而使來(lái)自所述第一相位匹配器的光與所述激發(fā)光異相；以及第四光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第二相位匹配器的所述光的一部分提供到第二移相器， 從而使來(lái)自所述第一相位匹配器的光與所提供的激發(fā)光異相，第五光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第一移相器的光提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)；以及 第六光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第二移相器的光提供到所述光學(xué)開(kāi)關(guān)， 所述光學(xué)開(kāi)關(guān)從所述第五和第六光導(dǎo)管接收所述激發(fā)光和信號(hào)光。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供或功能，并且其中所述至少 一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括第一和第二光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波 長(zhǎng)，所述邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光輸入的第一和第二邏輯輸入端；第一波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第一光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的 波長(zhǎng)；第二波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第二光輸入端的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的 波長(zhǎng)；第一和第二光導(dǎo)管，用于提供來(lái)自所述第一和第二波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光； 功率限制器，用于經(jīng)由所述各自的第一和第二光導(dǎo)管接收來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器和 第二波長(zhǎng)修正器的光并且將從其輸出的光保持在預(yù)定的功率級(jí)別；第三光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述功率限制器的功率限制的光提供到所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)； 第三波長(zhǎng)修正器，用于接收來(lái)自所述第一光學(xué)開(kāi)關(guān)的信號(hào)光并且將所述光的波長(zhǎng)減小 至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)；以及第四光導(dǎo)管，用于將來(lái)自所述第三波長(zhǎng)修正器的光提供到所述第二光學(xué)開(kāi)關(guān)。
23.根據(jù)權(quán)利要求14-17中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，提供或功能，并且其中所述至少一 個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)包括單個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)，并且其中所述信號(hào)光的波長(zhǎng)大于所述激發(fā)光的波長(zhǎng)，所述 邏輯門(mén)還包括用于接收信號(hào)光的第一和第二邏輯輸入端；第一光導(dǎo)管，用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分； 第二光導(dǎo)管，用于接收在所述第一邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分； 第三光導(dǎo)管，用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第一部分； 第四光導(dǎo)管，用于接收在所述第二邏輯輸入端接收的所述信號(hào)光的第二部分； 第一波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第二光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)；第二波長(zhǎng)修正器，用于將沿著所述第四光導(dǎo)管的所述光的波長(zhǎng)減小至所述激發(fā)光的波長(zhǎng)；移相器，用于使來(lái)自所述第一波長(zhǎng)修正器的波長(zhǎng)修正的光與來(lái)自所述第二波長(zhǎng)修正器的所述光異相180度，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)從所述第一和第三光導(dǎo)管、所述第二波長(zhǎng)修正器以及所述移相器接收光。
24.根據(jù)權(quán)利要求14-23中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)，其中根據(jù)權(quán)利要求1-13中的任一 項(xiàng)構(gòu)建所述至少一個(gè)光學(xué)開(kāi)關(guān)。
25.—種包括根據(jù)權(quán)利要求14-24中的任一項(xiàng)所述的邏輯門(mén)的邏輯功能。
26.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括 配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件；以及 鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層；其中通過(guò)向所述壓電元件施加激發(fā)光來(lái)控制所述信號(hào)光通過(guò)所述信號(hào)通道，并且其中 所述傳導(dǎo)層對(duì)所述激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中將所述傳導(dǎo)層粘結(jié)到所述壓電元件的表
28.根據(jù)權(quán)利要求26或者27所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中將所述激發(fā)光施加到所述壓電元件 使所述壓電元件的形狀改變，從而使得所述信號(hào)光不能通過(guò)所述信號(hào)通道。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述信號(hào)通道包括填充有可壓縮材料的腔。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件形成所述腔的一部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至 少兩層。
32.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件中的兩層具有不同的晶體取向。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中將所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件中的兩 層之間。
34.一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向光學(xué)開(kāi)關(guān)施加信號(hào)光，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)包括壓電元件以及鄰近所述壓電元件的至少一 個(gè)傳導(dǎo)層；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)；其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中將所述傳導(dǎo)層粘結(jié)到所述壓電元件的表面。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓電元 件的形狀改變，以使得所述信號(hào)光不能通過(guò)所述光學(xué)開(kāi)關(guān)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中施加所述激發(fā)光包括向所述壓電元件施加彼此 異相的兩個(gè)光信號(hào)，并且隨后去除所述光信號(hào)中的一個(gè)，保留剩余的光信號(hào)作為所述激發(fā) 光。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述壓電元件的兩層具有不同的晶體取向。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中將所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件的兩層之間。
41.一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向信號(hào)通道施加信號(hào)光，所述信號(hào)通道鄰近壓電元件，該壓電元件鄰近至少一個(gè)傳導(dǎo) 層；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，從而防止所述信號(hào)光通過(guò)所 述信號(hào)通道，其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)來(lái)增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件的兩層之間。
44.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括 配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道； 鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件； 鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層；以及用于向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，從而防止所述信號(hào)光通 過(guò)所述信號(hào)通道的裝置；其中所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括用于將所述信號(hào)光和激發(fā)光耦合到所述 信號(hào)通道中的裝置。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述用于施加激發(fā)光的裝置包括激發(fā)光源。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至 少兩層。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件的兩層之間。
49.一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向光學(xué)開(kāi)關(guān)施加信號(hào)光，所述光學(xué)開(kāi)關(guān)包括壓電元件，所述壓電元件包括具有不同壓 電特性的至少兩層壓電材料；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述光學(xué)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓電元 件的形狀改變，從而所述信號(hào)光不能通過(guò)所述光學(xué)開(kāi)關(guān)。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中所述壓電元件的所述形狀改變使所述光學(xué)開(kāi)關(guān) 的信號(hào)通道的尺寸發(fā)生變化。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中施加所述激發(fā)光包括向所述壓電元件施加彼此 異相的兩個(gè)光信號(hào)，并且隨后去除所述光信號(hào)中的一個(gè)，保留剩余的光信號(hào)作為所述激發(fā) 光。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述光學(xué)開(kāi)關(guān)還包括鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo) 層，該傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
54.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中所述壓電元件中的兩層具有不同的晶體取向。
55.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；以及鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩層壓電 材料；其中通過(guò)向所述壓電元件施加激發(fā)光來(lái)控制所述信號(hào)光通過(guò)所述信號(hào)通道。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件中的兩層具有不同的晶體取向。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件中的所述兩層具有垂直的晶 體取向。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層，其中所述 傳導(dǎo)層對(duì)所述激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)層粘結(jié)到所述壓電元件的表面。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)層粘結(jié)在所述壓電元件中的兩層 之間。
61.根據(jù)權(quán)利要求55所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中向所述壓電元件施加所述激發(fā)光使所述壓 電元件的形狀改變，以使得所述信號(hào)光不能通過(guò)所述信號(hào)通道。
62.根據(jù)權(quán)利要求55所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述信號(hào)通道包括填充有可壓縮材料的腔。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件形成所述腔的一部分。
64.一種操作光學(xué)開(kāi)關(guān)的方法，所述方法包括向信號(hào)通道提供信號(hào)光，所述信號(hào)通道鄰近壓電元件，所述壓電元件具有至少兩層壓 電材料，該至少兩層壓電材料具有不同的壓電特性；以及向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，從而防止所述信號(hào)光通過(guò)所 述信號(hào)通道。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述光學(xué)開(kāi)關(guān)包括鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo) 層，所述傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
66.一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，包括 配置為引導(dǎo)信號(hào)光的信號(hào)通道；鄰近所述信號(hào)通道的壓電元件，所述壓電元件包括具有不同壓電特性的至少兩個(gè)不同 的層；以及用于向所述壓電元件施加激發(fā)光以改變所述壓電元件的形狀，從而防止所述信號(hào)光通 過(guò)所述信號(hào)通道的裝置。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述壓電元件中的兩層具有不同的晶體取向。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括用于將所述信號(hào)光和所述激發(fā)光耦合到 所述信號(hào)通道中的裝置。
69.根據(jù)權(quán)利要求66所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述用于施加激發(fā)光的裝置包括激發(fā)光源。
70.根據(jù)權(quán)利要求66所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，還包括鄰近所述壓電元件的傳導(dǎo)層，其中所述 傳導(dǎo)層對(duì)所施加的激發(fā)光做出響應(yīng)而增強(qiáng)施加到所述壓電元件的電場(chǎng)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的光學(xué)開(kāi)關(guān)，其中所述傳導(dǎo)層粘結(jié)到所述壓電元件的主要表
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種光學(xué)開(kāi)關(guān)，該光學(xué)開(kāi)關(guān)包括具有可改變的截面面積的光通路，與所述光通路相關(guān)聯(lián)的激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件用于對(duì)入射到其上的激發(fā)光做出響應(yīng)而改變其形狀，以及可操作地與所述壓電元件相關(guān)聯(lián)以增強(qiáng)該壓電元件的激發(fā)光響應(yīng)率的傳導(dǎo)元件，所述激發(fā)光響應(yīng)型壓電元件與所述光通路相關(guān)聯(lián)并且可操作，以使得所述壓電元件的形狀變化使所述光通路的可改變的截面面積發(fā)生足夠的變化以管理沿著所述光通路的光的通過(guò)。本發(fā)明還公開(kāi)了采用光學(xué)開(kāi)關(guān)的邏輯門(mén)和邏輯功能。
文檔編號(hào)G02B6/26GK101836145SQ200880019511
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
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