专利名称：使用光子带间隙装置切换光信号的方法与设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及光信号通信，并特别涉及实现光信号切换的方法和设备。
本发明的背景远程通信是过去二十年迅速发展的一个领域，其部分原因是由于诸如蜂窝式电话，、传真机、使用因特网的计算机通信等技术的不断进步和普及。由于这些正在发展的新技术，对具有更大的信息携带容量的远程通信设备的需求正不断增长，这转而又促使不断增长对使用光信号实现通信的关注。
高带宽光纤远程通信系统正在全世界被采用。这产生了连接各大主要城市的骨干系统。当前，当这些现有的系统需要实现光信号切换时，它们一般把光信号转换为电信号，实现电信号的电切换，并然后将结果的电信号转回光信号。这大大延迟了信息通过系统的传播，且费用高，因为这增加了系统的复杂性。
为了避免这一问题，正努力试图发展直接切换光信号的光开关，而无需暂时转换为电信号。正在考虑的技术包括微-电-光-机开关，泡喷射，液晶阵列，移动光学-机械反射镜或棱镜，电-光控制耦合波导，热控耦合波导。虽然这些现有的方法对于它们的设定目标一般已经是令人满意，但它们还没有在所有方面令人满意。某种程度上，这些方法涉及到诸如不良的可靠性，高的插入和传输损失，难以提高这些切换方法为较大尺寸，及昂贵的制造技术等问题。此外，这些现有的方法切换速度相对慢，大约为几毫秒量级。
本发明的概述从以上所述可以看到，需要一种用于处理光信号的方法和设备，其至少可避免以上讨论的某些问题。根据本发明，针对这种需求提供一种用于操作光开关的方法与设备，这种光开关包括用于光辐射的输入，与输入隔开的输出，及光学配置在输入和输出之间的第一区域。该方法和设备涉及在第一区域内提供多个第二区域和一个第三区域，第二区域装设在第一区域内隔开的位置处，第三区域具有一折射率并且是与第二区域不同的第一区域的一部分；把第二区域细分为彼此排斥的第一和第二组，第二组的第二区域沿一个通路排布，该通路通过第一区域从输入向输出延伸且不在第一组的第二区域；以及可选择地以第一和第二操作方式操作开关，其中在第一模式下每一第二区域有一折射率不同于第三区域折射率，使得第三区域和第二区域配合以防止预定波长的光辐射在第一区域内传播，且其中在第二操作方式下第三组的每一第二区域的折射率不同于第三区域折射率的，使得第一组的第三区域和第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿该通路的第一区域的部分内传播，且其中第二组的第二区域的每一个具有与第三区域折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过第一区域沿该通路从输入向输出传播。
附图的简要说明从以下结合附图详细的说明，可实现对本发明更好的理解，其中
图1是实施本发明的光开关简化的顶视图；图2是沿图1线2-2所取的图1光开关简化的侧剖视图，并还简略示出光开关的控制电路；图3是沿图2线3-3所取的简化的顶剖视图，并示出光开关的第一操作方式；图4是类似于图3的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第二操作方式；图5是类似于图3-4的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第三操作方式；图6是类似于图3-5的简化的顶剖视图，但示出的是光开关的第四操作方式；图7是光开关的简化顶视图，这是图1的光开关替代的实施例；
图8是光开关的简化侧剖视图，这是图1的光开关另一替代的实施例；图9是类似于图8的简化侧剖视图，但示出的是图8光开关的不同的操作方式。
本发明的详细说明图1是实施本发明的设备10的一部分的光开关11的简化顶视图。图2是沿表示光开关11的图1中2-2线所取的简化侧剖视图，并还以虚线简略示出作为设备10的另一部分的控制电路。
光开关11具有一个输入和三个输出。具体来说，参见图1，能够在16处向作为输入的光开关11的一边缘提供光辐射，并然后这一光辐射能够在沿其另一边缘分布的三个位置任何之一离开光开关11，如三个箭头17-19所示它们是分别作为光输出。
图1-2的实施例是为与具有接近1.5μm波长的辐射使用而配置的，这是远程通信业光通信中常用的辐射形式。然而，本发明适用于其它波长广泛变化的辐射。此外，为方便起见这里描述的图1的开关11具有用于辐射16的单个的输入，以及对应于该辐射在17-19的三个输出。然而，应当认识到，输出可以是输入，而输入也可作为输出。实际上，通过光开关11的通信可以是双向的。
参见图2，光开关11包括普通板状部件26，它具有平行的平的顶面和底面。在顶视图中对应于如图1中所见开关11的外形，部件26具有近似矩形的形状。部件26由熔融的石英玻璃制成，但另外也可以由单晶硅，硫属化物玻璃，砷化镓或某些其它适当的材料制成。部件26的材料对相关波长的辐射是固有可传送的，虽然如稍后将讨论的，在开关11内还有其它结构，拟用来控制允许或不允许相关辐射通过部件26传播的程度。
未示出的携带输入辐射16的光纤能够以已知的方式，例如使用激光束，熔融到部件26的边缘。三个另外的也未示出光纤能够沿部件26的边缘熔融到各位置，以便分别接收在17-19指示的输出辐射。
部件26具有多个隔开的垂直通过它的圆柱形开口，其中十二个以标号31-42标识。这些开口以规则的周期性模式排布，其中每一行中相邻开口之间的间隔46与每一列中相邻开口之间的间隔47相同。在图1-2的实施例中，在46和47处的间隔大约为0.8到1.0μm，并且每一个开口的直径大约为0.5μm。每一行中的开口相对于相邻的行开口，在行的方向有位移48。类似地，每一列中的开口相对于相邻列中的开口，在列的方向有位移49。位移48和49相同，并且是在46或47的的间隔值的一半。
部件26中的开口能够以任何方便的方式形成。一种适用的技术是使用光刻术，全息照相术，激光刻写，或电子束刻写使部件26的顶面形成模式，以便定义图1中所示按周期位移模式排布的多个圆形区域。然后对部件26的顶面实施蚀刻工艺，以便通过每一圆形区域已经形成模式之处蚀刻出各开口。
在部件26的顶面装有七个电极51-57。在所公开的实施例中，电极51-57每一个是由铟锡氧化物(ITO)制成的，但是有其它替代的可制电极的适当的材料。电极51覆盖开口31-32，电极52覆盖开口33-34，电极53覆盖开口35-36，电极54覆盖开口37-38，电极55覆盖开口39-40，电极56覆盖开口41-42。其余的电极57覆盖部件26所有其它开口。在部件26的底面装有七个附加的电极，其配置是电极51-57的镜象。在图2中可以看到这些附加电极的四个，并由标号61-63和67标识。虽然所公开的实施例在部件26的底面有七个分开的电极，但另外在部件26基本上整个底面上可替代装设单个的共用电极，使得施加到底面上的七个电极51-57的电压都参照单个的底面电极。
部件26中每一开口填充已知类型的液晶材料，例如在图2中71处所指示的那样。在电极安装到部件26之前，例如通过向部件26旋压或沉积液晶材料，液晶材料被引入开口。虽然所公开的实施例使用液晶材料，也可以另外使用某些其它电-光活性材料，诸如硫族化物玻璃，或业内专业人员所知的其它氧化物液晶及聚合物。
如业内所知，当向液晶材料施加电压时，液晶材料将改变其折射率，或介电常数。液晶材料71对相关的辐射是可传送的。然而，如稍后将详细讨论的，取决于其当前的折射率，液晶材料及部件26的材料可允许或阻止辐射的传播。
控制电路12配置为能够向配置在部件26相对侧的每一对电极之间，有选择地施加各电压。例如，如图2中虚线所图示的，控制电路12能够在包括电极51和61的电极对之间有选择地施加电压。类似地，控制电路12能够在包括电极52和62的电极对之间有选择地施加电压，进而可在包括电极53和63的电极对之间施加电压，且还可在包括电极57和67的电极对之间施加另一电压。这些电压用来通过部件26控制开口内的液晶材料的状态，这转而有控制这种液晶材料折射率的效果。就此而言，图1-2的光开关11有四个不同的操作方式，其每一模式将在以下分别讨论。
更具体来说，在第一操作方式下，施加到各电极对的电压的值，以通过整个开关11建立光子带间隙的方式，引起每一开口中的液晶材料具有的折射率不同于部件26的材料的折射率。在这种第一操作方式中，部件26中开口的周期模式，与部件26及液晶材料不同的折射率配合，用于生成称为光子带间隙结构的光学结构。光子带间隙结构有时也称为光子液晶。
就此而言，图3是图2中沿3-3线所取的简化的剖面顶视图，并表示第一操作方式。部件26中的开口都以实线表示，指示以建立光带间隙结构的方式，这些开口中的液晶材料折射率不同于部件26材料的折射率。在16处向开关11的输入所提供的光辐射将不能进入部件26，或者说将被限制在输入区域中相对小的范围，例如由81处的虚线图示的那样。在所公开的实施例中，这一操作方式出现在当由控制电路12在每一电极对之间施加的电压为零伏特时，虽然将可以看到，开关11也能够被这样设置，使得第一操作方式通过在每一电极对之间施加某种其它电压而建立。
参见图1，在开关11的第二操作方式下，控制电路12在包括电极51的电极对之间，以及还有在包括电极54的电极对之间(图1)，施加正向电压。参见图1，这引起开口31-32及开口37-38中的液晶材料改变到具有不同折射率的状态。在所公开的实施例中，这一折射率与部件26的折射率相同，但是这也可以是某种其它的折射率。于是，开口31-32及37-38中的液晶材料，不再以在开口31-32及37-38区域中定义光子带间隙结构的方式与部件26的材料配合。这样，通过光开关11建立了一个通路，其中开口31-32及37-38沿这一通路就位。
就此而言，图4是类似于图3的简略的剖面顶视图，但表示这种第二操作方式。开口31-32及37-38在图4中以虚线表示而不是实线，以便图示出，这些开口中的液晶材料部分现在与部件26具有相同的折射率，于是呈现出对部件26部分的辐射。上述通过光开关11的通路是由一对L-形虚线86-87指示的，该通路是这两个虚线之间的区域。在16处向开关11的输入所提供的光辐射将沿这一通路行进，并将通过由箭头17指示的开关11的第一输出离开。虽然辐射必须有效地在开口32的区域中转一个直角，但配置在通路86-87之外的光子带间隙结构的性质，迫使辐射有效地转这个直角而没有明显的损失。实际上，该通路能够被构成包括大于90°的角，并由于周围光子带间隙结构的性质，辐射将有效而没有明显损失地转这一角。这样，开关11实际上是无损的。
如上所述，当适当的激发电压施加到所公开的实施例的液晶材料时，它变为与部件26的材料折射率相同的折射率。然而，液晶材料能够通过改变到不同于部件26的折射率的折射率响应激发电压，只要这两个不同的折射率允许辐射沿该通路传播，而不是在该通路中生成光子带间隙结构即可。
参见图1，在开关11的第三操作方式下，零伏特电压施加到包含电极53，54，56和57之一的每一电极对。正的激发电压施加到包含电极51，52和55之一的每一电极对。其结果是，每一开口31-34及39-40中的液晶材料呈现出一种状态，其中其折射率与部件26材料的折射率相同。
图5是类似于图3和4的简化的剖面顶视图，但示出的是这第三操作方式。从该输入到第二输出的通路由两个L-形虚线91和92图示出，其中通路位于这两条线之间，且其中开口31-34和39-40都沿这一通路就位。在16处向开关11的输入提供的光辐射将沿这一通路行进，并如箭头18所指，在第二输出离开开关11。
参见图1，在开关11的第四操作方式下，控制电路12向包含电极54，55和57之一的电极对每一个施加零伏特的电位。正激发电压施加到包含电极51，52，53和56的每一电极对。这引起每一开口31-36及41-42中的液晶材料变为其中的折射率与部件26材料相同。图6是类似于图3-5的简化的剖面顶视图，但示出的是这第四操作方式。图6包括界定了从输入到第四输出延伸的一通路的两个L-形虚线96和97，其中开口31-36及41-42都沿这一通路就位。在16处向输入提供的光辐射沿这一通路行进，并如箭头19所示在其第三输出离开光开关11。
参见图1-2，在这里已经说明在部件26中与电极51和61的对相关的开口，它们包含由施加在电极51和61的对之间的电压控制的液晶材料。然而从以上讨论明显可见，这些开口中的液晶材料在开关11的四个操作方式的每一个中有相同的状态和折射率。这样，能够省去电极51和61，并以不受电控并具有这些开口中所需的不变折射率的材料代替相关开口中的液晶材料。
图7是类似于图1的简略顶视图，但表示的是图1的开关11的替代的实施例。对等价的部件赋予相同的标号。主要区别在于，用于开关11的电极结构已经由不同的电极结构代替。具体来说，在部件26的顶面上装设多个小圆形电极，这些电极的四个由标号121-124标识。每一个圆形电极只与通过部件26的一个开口相关。在部件26的底部以类似的方式装设另外多个圆形电极。在光开关111中，相关的控制电路(图中未示出)能够独立于所有其它开口中的液晶材料，控制每一开口中的液晶材料。因而，控制电路的灵活性程度很宽，通过开关111可以许多不同的方式任何之一路由辐射。这样开关111允许以相当紧凑的尺寸对N的任何实际值实现1xN开关。
图8是一般对应于图2的简略的侧剖面视图，但表示图1-2的光开关的一可替代实施例的光开关211。主要区别在于，图8中，部件26的开口中材料的折射率变化是通过机械或液压方式，而不是通过电控液晶实现的。
更具体来说，部件26有一开口213，它是折射率在所有的操作方式下可以相同的开口之一。于是，这一开口以不同于部件26折射率的适当折射率的固体材料214填充，使得这些折射率配合在开口213的区域中提供一种光子带间隙结构。
壳体216安装在部件26的顶部，并包含与部件26中包括开口31-36每一开口流体连通的空气腔体217，这些开口对于不同的方式使用不同的折射率。在部件26之下侧安装三个壳体231-233，每一个其中分别有腔体236-238。各活塞241-243可运动地被支撑在每一壳体231-233中，以便改变其中相关腔体236-238的尺寸。活塞241-243能够由任何适当的控制机构被彼此独立地移动。开口31和32通过各自的流体通道与腔体236连通，这些通道的一个在246指示。类似地，开口33和34通过各自的流体通道与腔体237连通，且开口35和36通过各自的流体通道与腔体238连通。腔体236-238每一个包含对于其折射率所选择的流体251-253的量。
如上所述，活塞241-243都是可独立被控制的。然而为了方便，图8中它们都被表示为处于升高的位置，其中腔体236-238的尺寸已被有效地降低，降低的方式是迫使流体通过通道上升并进入开口31-36，同时迫使在这些开口中的空气进入壳体216。移动进入这些开口的流体其折射率与材料26的折射率相同，以消除在每一开口31-36的区域中光子带间隙结构。于是，辐射通过部件26沿与这些相关开口的通路传播。
图9示出开关211不同的操作方式，其中每一活塞241-243的位置已经向下移动，以便加大每一腔体236-238的有效尺寸，这又引起流体流出开口31-36，并由来自壳体216中空气腔体217的空气代替。这一空气的折射率不同于部件26的折射率，因而在每一开口31-36区域中生成光子带间隙结构，这阻止相关辐射在这些开口的区域中传播。
本发明提供了若干技术优点。一旦这种技术优点能够实现光信号的切换，就无需转换光信号为电信号，然后使用电信号实现必要的切换，并然后把被切换的电信号转回光信号。其结果是，能够快速而廉价并以非常高的速率实现光切换。光信号的数据流能够有效实时地被分开，其各部分被路由到不同的目标。
另一优点是，根据本发明的光开关没有明显的插入或传输损失。能够易于并廉价地以高可靠性批量制造，并能够易于被分级为适合于各种不同的应用。对于开口中的材料实际被改变的实施例，其优点在于，折射率变化的程度能够大于单一材料折射率例如在电控的之下被改变的情形。
虽然已经详细图示并描述了若干所选的实施例，应当理解到，在不背离由以下权利要求所定义的本发明的精神和范围的之下，能够作出各种替代和改变。
权利要求
1.一种包括光开关的设备，该开关包括用于光辐射的输入；与所述输入隔开的输出；及光学配置在所述输入和所述输出之间的第一区域，所述第一区域包含多个第二区域和一个第三区域，所述第二区域装设在所述第一区域内隔开的位置处，且所述第三区域具有一折射率并且是与所述第二区域不同的所述第一区域的一部分；所述第二区域包含所述第二区域彼此排斥的第一和第二组，所述第二组的所述第二区域沿一个通路排布，该通路通过所述第一区域从所述输入向所述输出延伸且不在所述第一组的所述第二区域；所述开关具有第一操作方式，其中每一所述第二区域有一折射率不同于所述第三区域折射率，使得所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的光辐射在所述第一区域内传播；以及所述开关具有第二操作方式，其中所述第一组的所述每一第二区域的折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第一组的所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿所述通路的所述第一区域的部分内传播，且其中所述第二组的每一个所述第二区域具有与所述第三区域的所述折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过所述第一区域沿所述通路从所述输入向所述输出传播。
2.根据权利要求1的设备，其中所述第二区域按周期模式排布在所述第一区域内，使得所述第二和第三区域一同以第一操作方式定义光子带间隙结构。
3.根据权利要求1的设备，其中所述第二组的每一个所述第二区域在其中具有带不同操作状态的材料部分，其中所述材料具有各自不同的折射率；以及包含便于可选择控制所述材料的每一所述部分的结构，以引起每一所述部分处于第一和第二状态被选择的之一，其中当所述开关分别处于所述第一和第二操作方式时，所述部分分别具有第一和第二折射率，所述第一和第二折射率不同。
4.根据权利要求3的设备，其中所述材料是液晶材料。
5.根据权利要求3的设备，其中所述开关包括对应于所述第三区域的一个部件，该部件具有所述折射率并具有通过它的多个隔开和平行的开口，每一个各对应于所述第二区域之一；以及其中所述开口的子集对应于所述第二组，且所述子集中每一所述开口在其中各具有所述材料的所述部分。
6.根据权利要求5的设备，其中所述材料是液晶材料；其中所述结构包括配置在所述部件相对侧的第一和第二电极，且每一个电连接到每一所述液晶材料部分；以及其中所述结构包括用于有选择地在所述第一和第二电极之间施加电压的电路。
7.根据权利要求1的设备，包括具有一种折射率的材料；以及包括一种结构，用于在所述第一和第二操作方式之一期间引起所述第二组的每一所述第二区域在其中具有所述材料，并在所述第一和第二操作方式另一个期间没有所述材料。
8.根据权利要求7的设备，其中所述开关包括对应于所述第三区域的一部件，该部件具有所述折射率并具有通过其中的多个间隔开且平行的开口，每一开口各对应于所述第二区域之一；以及其中所述结构可操作以便对于所述操作方式所述之一，向对应于所述第二组的所述开口分别提供所述材料，并对于所述操作方式的所述另一个从对应于所述第二组的所述开口抽去所述材料。
9.根据权利要求8的设备，其中所述材料是流体；以及其中所述结构包括一可变尺寸的流体腔体，且流体通道从所述腔体向对应于所述第二组的每一开口延伸，所述腔体在其中具有所述流体。
10.根据权利要求9的设备，其中在所述第一和第二操作方式的所述另一个期间，所述开口在其中具有另一种流体。
11.根据权利要求10的设备，其中所述另一种流体是空气。
12.一种包括开关的设备，该开关包括用于光辐射的输入；与所述光输入并彼此隔开的第一和第二输出；光学配置在所述输入和每一所述输出之间的第一区域，所述第一区域包含多个第二区域和一个第三区域，所述第二区域装设在所述第一区域内隔开的位置处，且所述第三区域具有一折射率并且是与所述第二区域不同的所述第一区域的一部分；所述第二区域排布在所述第二区域彼此排斥的第一，第二，第三和第四组中，所述第二和第三组的所述第二区域沿一第一通路排布，该通路通过所述第一区域从所述输入向所述第一输出延伸且不在所述第一和第四组的所述第二区域，并且所述第二和第四组的所述第二区域沿第二通路排布，该通路通过所述第一区域从所述输入向所述第二输出延伸，且不在所述第一和第三组的所述第二区域；所述开关具有第一操作方式，其中每一所述第二区域有一折射率不同于所述第三区域折射率，使得所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的光辐射在所述第一区域内传播；所述开关具有第二操作方式，其中所述第一和第四组的每一所述第二区域的折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第一和第四组的所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿所述第一通路的所述第一区域的部分内传播，且其中所述第二和第三组的所述每一个第二区域具有与所述第三区域折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过所述第一区域沿所述第一通路从所述输入向所述第一输出传播；以及所述开关具有第三操作方式，其中所述第一和第三组的每一所述第二区域的折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第一和第三组的所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的辐射在不是沿所述第二通路的所述第一区域的部分内传播，且其中所述第二和第四组的所述每一个第二区域具有与所述第三区域折射率相关而选择的折射率，使得允许预定波长的辐射通过所述第一区域沿所述第二通路从所述输入向所述第二输出传播。
13.根据权利要求12的设备，其中所述第二区域按周期模式排布在所述第一区域内，使得所述第二和第三区域一同以第一操作方式定义光子带间隙结构。
14.根据权利要求12的设备，其中所述开关包括对应于所述第三区域的一个部件，该部件具有所述折射率并具有通过它的多个隔开和平行的开口，每一个各对应于所述第二区域之一；其中所述开口的子集对应于所述第二、第三和第四组，且所述子集中每一所述开口在其中各具有液晶材料的一部分；以及包含便于可选择控制所述材料的每一所述部分的结构，以引起每一所述部分处于第一和第二状态被选择的之一，其中所述部分具有各不同的折射率。
15.根据权利要求14的设备，其中所述结构包括分布在所述部件一侧的第一、第二和第三电极，以及分布在所述部件另一侧的第四、第五和第六电极，所述第一和第四电极每一个电连接到对应于所述第二组的液晶材料每一所述部分，所述第二和第五电极每一个电连接到对应于所述第三组的液晶材料每一所述部分，以及所述第三和第六电极每一个电连接到对应于所述第四组的液晶材料每一所述部分；以及其中所述结构包含一电路，用于有选择地在所述第一和第四电极之间施加第一电压，在所述第二与第五电极之间施加第二电压，在所述第三和第六电极之间施加第三电压。
16.根据权利要求12的设备，包括具有一种折射率的材料；以及包括一种结构，用于在所述第一和第二操作方式之一期间引起所述第二和第三组的每一所述第二区域在其中具有所述材料，并在所述第一和第二操作方式另一个期间没有所述材料，以及用于在所述第一和第三操作方式之一期间引起所述第二和第四组的每一所述第二区域在其中具有所述材料，并在所述第一和第三操作方式另一个期间没有所述材料。
17.根据权利要求16的设备，其中所述开关包括对应于所述第三区域的一个部件，该部件具有所述折射率并具有通过它的多个隔开和平行的开口，每一个各对应于所述第二区域之一；其中所述结构可操作以便对于所述第一和第二操作方式所述之一，向对应于所述第二和第三组的所述开口，分别提供所述材料，并对于所述第一和第二操作方式的所述另一个，从对应于所述第二组的所述开口抽去所述材料；以及其中所述结构可操作以便对于所述第一和第三操作方式所述之一，向对应于所述第二和第四组的所述开口，分别提供所述材料，并对于所述第一和第三操作方式的所述另一个，从对应于所述第二组的所述开口抽去所述材料。
18.一种操作光开关的方法，所述光开关包含用于光辐射输入，与所述输入隔开的输出，以及在光学上分布在所述输入和所述输出之间的第一区域，所述方法包括在所述第一区域内提供多个第二区域和一个第三区域，所述第二区域设在所述第一区域内隔开的位置处，且所述第三区域具有一折射率并且是与所述第二区域不同的第一区域的一部分；把所述第二区域细分为彼此排斥的第一和第二组，所述第二组的第二区域沿一个通路排布，该通路通过第一区域从所述输入向所述输出延伸且不在所述第一组的所述第二区域；以及可选择地以第一和第二操作方式操作所述开关，其中在所述第一模式下每一所述第二区域有一折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第三区域和所述第二区域配合以防止预定波长的光辐射在所述第一区域内传播，且其中在所述第二操作方式下所述第一组的每一所述第二区域的折射率不同于所述第三区域的所述折射率，使得所述第一组的所述第三区域和所述第二区域配合以防止所述预定波长的辐射在不是沿所述通路的所述第一区域的部分内传播，且其中所述第二组的所述第二区域的每一个具有与所述第三区域折射率相关而选择的折射率，使得允许所述预定波长的辐射通过所述第一区域沿所述通路从所述输入向所述输出传播。
19.根据权利要求18的方法，包括将所述第二区域按周期模式排布在所述第一区域内，使得所述第二和第三区域一同以第一操作方式定义光子带间隙结构的步骤。
20.根据权利要求18的方法，包括以下步骤在所述第二组的每一个所述第二区域内提供具有不同操作状态的材料部分，其中所述材料具有各自不同的折射率；以及实现可选择控制所述材料的每一所述部分，以引起每一所述部分处于第一和第二状态被选择的之一，其中当所述开关分别处于所述第一和第二操作方式时，所述部分分别具有第一和第二折射率，所述第一和第二折射率不同。
21.根据权利要求20的方法，包括选择液晶材料用作所述材料的所述部分的步骤。
22.根据权利要求18的方法，包括以下步骤提供具有一种折射率的材料；以及在所述第一和第二操作方式之一期间引起所述第二组的每一所述第二区域在其中具有所述材料，并在所述第一和第二操作方式另一个期间没有所述材料。
全文摘要
一种光开关(11，111，211)包括具有通过其按周期模式排布的多个开口(31－42)的一部件。一通路(86－87，91－92，96－97)通过该部件从一输入向一输出延伸，开口的一子集沿该通路分布。在一种操作方式下，每一开口包含的材料折射率不同于该部件的折射率，从而定义了一种光子带间隙结构，该结构阻止预定波长的辐射通过该部件传播。在一不同的操作方式下，沿通路的开口子集的折射率具有不同值，这允许辐射沿该通路传播。
文档编号G02F1/313GK1457452SQ02800377
公开日2003年11月19日 申请日期2002年4月23日 优先权日2001年4月25日
发明者保罗·科劳克, 詹姆斯·M·弗洛伦斯 申请人:雷斯昂公司