TW200404406A - Piezoelectric tunable filter - Google Patents

Description

200404406

【發明所屬之技術領域] 本發明係關於一 (DWDM)系統中的可調 器。 種用於通訊系統如密集型波分復 濾波器’尤其係關於壓電可調濾 用 波 先前技術 DWDM係提高通訊系統容 技術中每一 D W D Μ通道至少需 及一單光纖準直器，通道越 此習知DWDM系統具有價格昂 於D W D Μ糸統中有複數個三蟑 穩定性受到限制。 應用不同的工作原理， 之可調濾波器可以解決上述 陣列波導光柵係基於聲 陣列波導光柵由於不能直接 調節速度低之缺點。 里所需之關鍵技術。習知DWDM 要一濾波器、一多光纖準直器 多需要之濾波器數量越多，因 貴、體積大等缺點。此外，由 裝置，因而系統的機械及光學 如聲光、電光或壓電效應製成 問題。 光效應而製成的瀘波器，然而 調節光波長因而具有高損耗、 ，馬赫一澤德干涉儀係基於聲光效應而製成的瀘波哭， 然而該類型干涉儀由於需相互平行之四個反射面因而^於 製造。 、： 請參閱第三圖，美國專利第5, 062, 684號揭示_種可 調濾波器。該可調濾波器20包括二個彼此分開且沿車由28才目 對排列之插針24。該插針24包括一内端面34、一田私a u 用黏性材 料31粘於内端面34上之晶片30，該晶片具一内端面38。鏡 子40嵌入於内端面34與晶片30間，該鏡子40由介電材料交

200404406 五、發明說明（2) 替層疊而成。於插針24及晶片30沿軸28所設的通道26中安· 置有光纖2 9。通過對壓電換能器4 4施加一定電壓，二晶片、 3 0之相對端面3 8之距離發生變化，從而可使設於支柱4 2上 之插針24沿軸28移動，施加的電壓越高，端面38之間的距 離則越大。然而，隨距離之變化，難於保持二插針2 4中之 光纖2 9精確對準’從而引起較高之插入損耗。 有鑒於此’提供一種可克服上述缺點之快速可調濾波 器實為必要。 【内容】 本發 壓電可調 本發 薄膜波導 器。該傳 力，由於 期性高頻 引起該薄 該晶格之 作用於圓 動，該相 此，薄膜 學相鄰二 二倍之特 與先 明之目的 濾波器。 明之壓電 由壓電材 動器可產 該圓環具 壓電訊號 膜波導晶 振動將引 環上之徑 應之振動 波導之每 向折射率 定光束可 前技術相 在於提供一種可調節預定通道之 可調濾波 料製成之 生聲波， 壓電效應 。該壓電 格之振動 起薄膜波 向力引起 為包括一薄膜 圓壤及一環繞 該聲波對該圓 ，於該聲波作 訊號可傳至該 ，由於該壓電 導之折射率變 薄膜波導中薄 將導致每一薄膜具一相 一薄膜之 層或光學 通過該薄 比，本發 光學厚度發生 相鄰二低折射 膜波導。 明之可調濾波 波導、 該圓環 壞施加 用下將 薄膜波 訊號之 化。也 膜發生 應之折 變化， 率層的 一環繞該 之傳動 一徑向外 產生一周 導，由此 調製作用 就是說， 相應之振 射率。由 波長為光 光學厚度 器可快速選擇性

200404406 五、發明說明（3) 力了出特定波長’具有處理多個不同通道之不同波長之能 由此’與該可調濾波器相結合之光學系統可進一步縮胃 【實施方式】 ★参閱第二圖’本發明之壓電可調濾波器丨〇包括一薄 膜波導14、一環繞該薄膜波導14之圓環12及一環繞該圓環 1 2之傳動器1 7。 ^ 4薄膜波導14包括一基底及形成於該基底上之多層薄 ^亥基底由壓電材料組成，如LiNb〇3、LiTa〇3或211〇。該 缚膜波導14可用習知之半導體製造方法，如氣相沈積、離 子束錢射沈積等方法形成。該薄膜波導丨4每一層薄膜之折 射率可在壓電效應的作用下改變。本發明中該薄膜波導14 $係陣列波導光柵或平面波導。該陣列波導光柵及平面波 導均由沈積於基底上之薄膜圖案形成。 該圓環1 2由均勻分佈之複數個彎曲部份組成，每二個 相鄰之彎曲部份由缺口 1 8分開，缺口丨8確保彎曲部份可向 该薄膜波導1 4之中心徑向壓縮。該圓環1 2由具有壓電性質 之光學壓電材料如LiNb〇3或YVO4製成，並用環氧膠19或其、 他黏性材料粘於該薄膜波導1 4之上。該壓電材料在經受壓 縮、拉伸或扭轉應力的變化時其表面將產生電壓，反之當 於該壓電材料上外加電壓時，該壓電材料產生應力從而該 壓電材料發生機械形變。該圓環1 2之彎曲部份可在由傳動 态17產生之徑向外力16作用下向薄膜波導14之方向壓縮。 該傳動為1 7舆圓環1 2彼此分開，其間可為空氣媒質

200404406 五、發明說明（4) (圖未標號）。可 傳動器1 7。當將 號激勵之下，弓丨 生特定波長之聲 玉衣1 2上的徑向外 作用下將產生_ 該薄膜波導1 4後 訊號之調製作用 薄膜之折射率變 性的徑向外力1 6 將導致 14之每 高折射 定光束 根 相鄰二 该可*調 波長可 而言， 50 GHz 之通道 每一薄膜 一薄膜之 率層或光 可通過該 據國際電 而折射率 濾波器1 0 提供亞納 該可調濾 之DWDM系 間距。 將電能轉化成機械能的交指換能器可作為 射頻訊號應用於交指換能器時，在射頻訊 起父指換能為之機械振動，該機械振動產 攻’該聲波壓縮該圓環丨2產生作用於該圓 力1 6。由於該圓環1 2之壓電效應於該聲波 周期性高頻壓電訊號，該壓電訊號被傳至 ^丨起薄膜波導1 4晶格之振動。由於該壓電 ’該晶格之振動將引起薄膜波導1 4之每一 化。也就是說’特定射頻訊號產生之周期 弓丨起薄膜波導14之薄膜產生振動，該振動 具1相應之折射率變化。由此，薄膜波導 ^學厚度亦發生變化，波長為光學相鄰二 +相鄰一低折射率層的光學厚度二倍之特 薄膜波導1 4。 ^聯盟之標準，相應於薄膜波導1 4之光學 層或光學相鄰二低折射率層之光學厚度， ^中〜波長可被調至一所需的值。該中心 米之通逼間距。對於1〇〇 GHz之㈣關系統 ;皮為1 0可被調至〇· 8 nm之通道間距，對於 、先而口 该可調濾波器1 〇可被調至0. 4 n m 請參閱第一圖 入光束60中濾過特 輸入通道傳出的不 ，該圖表明一光學系 定波長後之光路圖。 同波長之輪入光束60 統（圖未標號）從輸 當從相同或不同之 傳輸到可調濾波器

第10頁 200404406 五、發明說明（5) 1 0後，通過如 該薄膜波導1 4 射率層的光學 5 6。相對而言 之光學厚度不 過第一準直透 6 2經過第二準 50 0 綜上所述 利申請。推， 熟悉本案技藝 飾或變化，皆 前所述之方式 之光學相鄰二 厚度二倍之光 ，輸入光束6 0 匹配，故不能 鏡52後被準直 直透鏡54後直 ’本發明符合 以上所述者僅 之人士，在援 應包含於以下 操作該可調濾波器1 0，波長為 高折射率層或光學相鄰二^折 束可被選擇通過一普通波導 中之其他光束因其波長與前述 通過該薄膜波導丨4。該光束通 成為平行光束62，該平行光束 接匯聚進入至選定之輸出通道 發明專利要件，爰依法提出專 為本發明之較佳實施例，舉凡 依本案發明精神所作之等效修 之申請專利範圍内。 _

200404406 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖係裝置有本發明之可調濾波器之光學系統之光路示 意圖。 第二圖係本發明之可調濾波器沿第一圖中I I -1 I線之剖視 圖。 第三圖係習知之可調濾波器之剖視圖。 壓電可調濾波器 10 輸出通道 50 圓環 12 第一準直透鏡 52 薄膜波導 14 第二準直透鏡 54 徑向外力 16 普通波導 56 傳動器 17 輸入光束 60 缺口 18 平行光束 62 環氧膠 19

第12頁

Claims (1)

1. ‘明〇44〇6 /、、申凊專利範圍 1 · 一種壓電可調濾波器，包括·· 一薄膜波導； 一環繞該薄膜波導之廢電元件，及 一傳動器； 其中，當該傳動器對該壓電元件施加一徑向外力 時，該壓電元件將虞生可引起該薄膜波導之折 射率發生變化之周期性高頻壓電訊號。 2 · 如申請專利範圍第1項所述之壓電可調濾波器，其 中該薄膜波導包括—基底及複數層排列於該基底上 之薄膜。 土 3 · 如申請專利範圍第2項所述之壓電可調濾波器，其 中該薄膜波導係陣列波導光柵或平面光波導，該陣 列波導光栅及平面光波導均由複數層薄膜沈積於相 應基底上而成。 4·如申請專利範圍第丨項所述之壓電可調濾波器，其 中該壓電元件由LiNb%戒YV〇4組成。 八 5·，如申請專利範圍第1項3所述之壓電可調濾波器，其 中該壓電元件係圓環。 6·如申請專利範圍第5項所述之壓電可調濾波器，直 中該圓環中至少有一缺口。 7·如申請專利範圍第1項所述之壓電可調濾波器，豆 中該壓電元件由環氧膠威其他黏性材料°°雙、 波導上。 々、孩溥膜 8·如申請專利範圍第1項所述之壓電可調濾波哭，其

   200404406 六、申請專利範圍 中該傳動器包含有壓電材料。 9. 如申請專利範圍第8項所述之壓電可調濾波器，其 中該傳動器係交指換能器。 10. —種光學系統，包括： 壓電可調濾波器，該壓電可調濾波器包括： 一薄膜波導； 一環繞該薄膜波導之壓電元件；及 一傳動器； 一與該壓電可調濾波器相鄰排列之輸出裝置； 其中，當該傳動器對該壓電元件施加一徑向外力 時，該壓電元件將產生可引起該薄膜波導之折 射率發生變化之周期性高頻壓電訊號。 11. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該光 學系統係密集型波分復用系統。 12. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該其 中該薄膜波導係陣列波導光柵或平面光波導，該陣 ， 列波導光柵及平面光波導均由複數層薄膜沈積於相 應基底上而成。 13. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該壓 電元件由LiNb03 4YV04組成。 14. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該壓 電元件係至少有一缺口之圓環。 15. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該傳 動器包含有壓電材料。

   第14頁 200404406 六、申請專利範圍 16. 如申請專利範圍第1 5項所述之光學系統，其中該傳. 動器係交指換能器。 17. 如申請專利範圍第1 0項所述之光學系統，其中該輸’ 出裝置包括一第一準直透鏡、一第二準直透鏡及至 少一輸出通道。