專利名稱：光信號(hào)傳輸換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及信號(hào)的傳輸。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及光信號(hào)傳輸換能器。
背景技術(shù)：
光通信系統(tǒng)可以包括通過(guò)光傳輸介質(zhì)傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)。圖1示出可以作為光信號(hào)傳輸介質(zhì)的光介質(zhì)110(通常為光纖)。通常，換能器120將信號(hào)源130所產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。信號(hào)源的電信號(hào)130可以由信息140調(diào)制。也就是說(shuō)，光信號(hào)由信息140調(diào)制。通過(guò)光介質(zhì)110傳輸之后，光信號(hào)可由另一換能器150接收。換能器150能將電信號(hào)反向轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
光通信系統(tǒng)通常要傳輸多個(gè)載波信號(hào)，其中每個(gè)載波信號(hào)以不同的發(fā)送頻率發(fā)送。各個(gè)傳輸信號(hào)通各個(gè)信息信號(hào)調(diào)制。每個(gè)傳輸信號(hào)可以單獨(dú)被接收，且信息信號(hào)可以被檢測(cè)。
圖2示出多個(gè)傳輸信號(hào)的頻譜。每個(gè)傳輸信號(hào)包括載波頻率FC1、FC2、FC3、FC4。分配給每個(gè)載波頻率的頻譜通常稱為傳輸信道。分配給每個(gè)傳輸信道的頻譜量通常決定了通過(guò)所述傳輸信道能傳輸?shù)男畔⒘?。最好能盡可能多地利用所分配的頻譜。
圖2的頻譜示出在載波頻率FC1、FC2、FC3、FC4的傳輸信號(hào)210、220、230、240。鄰近每個(gè)傳輸信號(hào)210、220、230、240的頻譜通常由調(diào)制在傳輸信號(hào)210、220、230、240上的信息所占用。一般來(lái)說(shuō)，信息的調(diào)制速率越大(通常調(diào)制速率與信息量成正比)，每個(gè)傳輸信號(hào)和關(guān)聯(lián)的調(diào)制信息所占用的頻譜量也越大。每個(gè)傳輸信號(hào)的調(diào)制速率不應(yīng)過(guò)大，以免一個(gè)傳輸信號(hào)的調(diào)制信息干擾了鄰近傳輸信號(hào)的調(diào)制信息。
圖3示出多傳輸信號(hào)310、320、330、340的頻譜，其中來(lái)自相鄰傳輸信道的信息相互重疊。也就是說(shuō)，應(yīng)在一個(gè)傳輸信道中傳輸?shù)男畔s并非故意地在另一傳輸信道中傳輸。例如，第一傳輸信號(hào)310的調(diào)制信息與第二傳輸信號(hào)320的調(diào)制信息重疊，如315所示。第二傳輸信號(hào)320的調(diào)制信息與第三傳輸信號(hào)330的調(diào)制信息重疊，如325所示。第三傳輸信號(hào)330的調(diào)制信息與第四傳輸信號(hào)340的調(diào)制信息重疊，如335所示。
重疊可能是由于傳輸系統(tǒng)中的元件不理想而使傳輸信號(hào)失真所致。所述失真可包括噪聲、寄生信號(hào)和與鄰近傳輸信號(hào)重疊的傳輸信號(hào)的諧波。
從一個(gè)傳輸信道到另一傳輸信道的信息信號(hào)信道頻率重疊引入了傳輸誤差。傳輸誤差降低了傳輸系統(tǒng)的有效性。此外，傳輸誤差也會(huì)降低通信的傳輸帶寬。
因此需要對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行濾波，以降低通信信號(hào)的傳輸信號(hào)之間的頻譜重疊量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行濾波、以降低通信信號(hào)的傳輸信號(hào)之間的頻譜重疊量的裝置和方法。
本發(fā)明的實(shí)施例包括光信號(hào)傳輸換能器。所述光信號(hào)傳輸換能器包括磁隧道結(jié)。所述磁隧道結(jié)可以調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率做出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)磁隧道結(jié)的狀態(tài)來(lái)調(diào)制光源。
光信號(hào)傳輸換能器的另一實(shí)施例包括光換能器，所述光換能器根據(jù)已調(diào)制光信號(hào)的接收產(chǎn)生磁讀出信號(hào)。光換能器可以和磁隧道結(jié)結(jié)合成一個(gè)整體。磁隧道結(jié)可以調(diào)諧成對(duì)磁讀出信號(hào)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)從以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明可以一目了然，附圖用實(shí)例示明本發(fā)明的原理。


圖1示出可用作光信號(hào)傳輸通路的光纖。
圖2示出若干已調(diào)制載波信號(hào)的頻譜。
圖3示出相鄰信道之間有頻譜重疊的若干已調(diào)制載波信號(hào)的頻譜。
圖4示出磁隧道結(jié)傳感器。
圖5示出描繪當(dāng)不同脈沖寬度的磁轉(zhuǎn)換信號(hào)加到磁隧道結(jié)傳感器上時(shí)磁隧道結(jié)傳感器的轉(zhuǎn)換的波形。
圖6A示出磁偶極子和外加磁場(chǎng)。
圖6B示出磁隧道結(jié)的感測(cè)層。
圖6C示出磁隧道結(jié)的磁化矢量的進(jìn)動(dòng)。
圖7示出描繪當(dāng)不同脈沖寬度的磁轉(zhuǎn)換信號(hào)加到磁隧道結(jié)傳感器上時(shí)磁隧道結(jié)改變狀態(tài)的概率的曲線。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光發(fā)射器。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例光接收器。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁梳狀濾波器的頻率響應(yīng)。
圖11是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作的流程圖。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器的電路示意圖。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器的襯底配置。
具體實(shí)施例方式
如用于圖解說(shuō)明的附圖所示，本發(fā)明體現(xiàn)在對(duì)光通信信號(hào)進(jìn)行濾波、以降低通信信號(hào)的傳輸信號(hào)之間的頻譜重疊量的裝置和方法中。
圖4示出磁隧道結(jié)傳感器400的實(shí)施例，所述磁隧道結(jié)傳感器包括基準(zhǔn)層410、感測(cè)層420和絕緣層430。
磁隧道結(jié)傳感器400可用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的存在。基于隧道效應(yīng)磁-阻器件的磁隧道結(jié)傳感器可包括自旋相關(guān)隧道效應(yīng)結(jié)?；鶞?zhǔn)層410的磁化取向是固定的、因此在存在有所關(guān)心范圍的外加磁場(chǎng)時(shí)不會(huì)旋轉(zhuǎn)。感測(cè)層420的磁化可以按照兩個(gè)方向中的任一個(gè)方向取向。如果基準(zhǔn)層410與感測(cè)層420的磁化在同一方向，則稱自旋相關(guān)隧道效應(yīng)結(jié)的取向是平行的。如果基準(zhǔn)層410與感測(cè)層420的磁化在相反方向，則稱自旋相關(guān)隧道效應(yīng)結(jié)的取向是逆平行的。這兩種穩(wěn)定取向，平行和逆平行，可對(duì)應(yīng)于邏輯值“0”和“1”。
感測(cè)層420的磁性取向通常與對(duì)應(yīng)于感測(cè)層420附近最新的外部磁場(chǎng)的方向一致。外部磁場(chǎng)必需具有足夠的磁強(qiáng)度來(lái)改變感測(cè)層420的取向以便檢測(cè)所述磁場(chǎng)。
磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻大小可以根據(jù)感測(cè)層420的磁性取向相對(duì)于基準(zhǔn)層410的磁性取向的情況而變化。通常，如果感測(cè)層420的磁性取向在基準(zhǔn)層410的磁性取向的相反方向，則磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻就大。如果感測(cè)層420的磁性取向在基準(zhǔn)層410的磁性取向的相同方向，則磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻就較小。所以，磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻可以用來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的方向，因?yàn)榇艌?chǎng)的方向決定了感測(cè)層420相對(duì)于基準(zhǔn)層410的磁性取向，故而也決定了磁傳感器400的電阻。
基準(zhǔn)層410和感測(cè)層420可以用鐵磁材料制成?；鶞?zhǔn)層410可以用軟磁性基準(zhǔn)層或磁性固定層實(shí)現(xiàn)。
如果磁隧道結(jié)傳感器400的感測(cè)層420和基準(zhǔn)層410的磁化在同一方向，則磁隧道結(jié)傳感器400的取向可以稱為是“平行”的。如果磁隧道結(jié)傳感器400的感測(cè)層420和基準(zhǔn)層410的磁化在相反方向，則磁隧道結(jié)傳感器的取向可以稱為是逆平行的。這兩種取向，平行和逆平行，可對(duì)應(yīng)于低電阻或高電阻的磁性傳感器的狀態(tài)。
絕緣隧道勢(shì)壘層430可使基準(zhǔn)層410和感測(cè)層420之間發(fā)生量子力學(xué)隧道效應(yīng)。所述隧道效應(yīng)與電子自旋相關(guān)，導(dǎo)致磁隧道結(jié)傳感器的電阻隨基準(zhǔn)層410和感測(cè)層420的磁化方向的相對(duì)取向而變?？梢酝ㄟ^(guò)確定基準(zhǔn)層410和感測(cè)層420的磁化取向來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的存在。
如果磁隧道結(jié)傳感器400的磁化取向是平行的，則磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻為第一數(shù)值(R)。如果磁隧道結(jié)傳感器400的磁化取向是逆平行的，則磁隧道結(jié)傳感器400兩端的電阻為第二數(shù)值(R+Δ)。但本發(fā)明不限于所述兩層的磁化取向，即不限于僅僅兩層。
絕緣隧道勢(shì)壘層430可由氧化鋁、二氧化硅、氧化鉭、氮化硅、氮化鋁或氧化錳制成。但其它電介質(zhì)和某些半導(dǎo)體材料也可用作絕緣隧道勢(shì)壘層430。絕緣隧道勢(shì)壘層430的厚度可從大約0.5nm到大約3nm。但本發(fā)明不限于此范圍。
感測(cè)層420可由鐵磁材料制成。感測(cè)層420和基準(zhǔn)層410兩者都可以用合成鐵磁體(SF)、也稱為人工反鐵磁體來(lái)實(shí)現(xiàn)。
磁隧道結(jié)傳感器400的感測(cè)層420通常被調(diào)整在與外加磁場(chǎng)的方向相對(duì)應(yīng)的方向上。
圖5示出在不同脈沖寬度的磁轉(zhuǎn)換信號(hào)加到磁隧道結(jié)傳感器上時(shí)磁隧道結(jié)傳感器的轉(zhuǎn)換波形。第一波形510表示在加有脈沖寬度為125ps的磁場(chǎng)時(shí)磁隧道結(jié)傳感器的狀態(tài)。第二波形520表示在加有脈沖寬度為250ps的磁場(chǎng)時(shí)磁隧道結(jié)傳感器的狀態(tài)。第三波形530表示在加有脈沖寬度為350ps的磁場(chǎng)時(shí)磁隧道結(jié)傳感器的狀態(tài)。外加磁場(chǎng)的幅度對(duì)每個(gè)波形均為200奧斯特(Oe)。
這些波形表明磁隧道結(jié)傳感器對(duì)于特定的脈沖寬度比對(duì)其它脈沖寬度更易轉(zhuǎn)換狀態(tài)。例如，圖5的波形顯示了磁隧道結(jié)傳感器在脈沖寬度250ps時(shí)的轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
由于磁隧道結(jié)的轉(zhuǎn)換特性(通常稱為進(jìn)動(dòng)轉(zhuǎn)換)，磁隧道結(jié)對(duì)于特定脈沖寬度的脈沖將轉(zhuǎn)換狀態(tài)，而對(duì)其它寬度的脈沖則不轉(zhuǎn)換狀態(tài)。通常脈沖寬度有許多可選范圍，這些范圍導(dǎo)致磁隧道結(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。脈沖寬度可以等同于正弦波形的周期。含有相當(dāng)于所選脈沖寬度“on(通)”周期的正弦波形可使磁隧道結(jié)改變狀態(tài)。磁隧道結(jié)的這種時(shí)間/頻率選擇特性使磁隧道結(jié)能作為選擇開關(guān)或?yàn)V波器使用。
磁隧道結(jié)這種選擇性時(shí)間/頻率轉(zhuǎn)換特性可以用實(shí)驗(yàn)或計(jì)算方式確定。所以，可以將磁隧道結(jié)調(diào)諧成選擇性地通過(guò)含有特定頻率的信號(hào)。
有許多應(yīng)用可以利用本發(fā)明的選擇性信號(hào)頻率通帶。此處提供的對(duì)可利用本發(fā)明的頻率梳狀濾波器的信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器的說(shuō)明僅僅是本發(fā)明有效應(yīng)用的一些實(shí)例。本發(fā)明也可用在需要高頻選擇濾波的許多不同應(yīng)用中。
進(jìn)動(dòng)轉(zhuǎn)換進(jìn)動(dòng)轉(zhuǎn)換是一種可用來(lái)說(shuō)明圖5的轉(zhuǎn)換曲線過(guò)渡區(qū)的現(xiàn)象。首先對(duì)加在單個(gè)磁偶極子上時(shí)的進(jìn)動(dòng)轉(zhuǎn)換加以說(shuō)明，然后對(duì)加在本發(fā)明的磁隧道結(jié)上的情況加以說(shuō)明。
圖6A示出單個(gè)磁偶極子的磁矩m。如果將磁場(chǎng)Heff加在磁偶極子上，磁偶極子在努力與外加磁場(chǎng)Heff對(duì)準(zhǔn)時(shí)就會(huì)圍繞外加磁場(chǎng)Heff的軸進(jìn)動(dòng)。所述進(jìn)動(dòng)以圍繞外加磁場(chǎng)Heff的軸的圓形旋轉(zhuǎn)610來(lái)表示。
如圖6A所示，外加磁場(chǎng)Heff的軸與所示z軸構(gòu)成角A，而偶極子的磁矩與所示z軸構(gòu)成角B。
進(jìn)動(dòng)可以用以下運(yùn)動(dòng)方程來(lái)計(jì)算(1/γ)(dm/dt)＝m×Heff，式中m為偶極子的磁矩，γ為眾所周知的旋磁比。γ的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為1.76×107Oe-1s-1。
本發(fā)明的磁隧道結(jié)的估算進(jìn)動(dòng)還包括阻尼和為仿制磁隧道結(jié)感測(cè)層所用的大量偶極子之間的交換相互作用。將這些因素包括在內(nèi)，并將對(duì)磁隧道結(jié)一個(gè)小鐵磁體的全部偶極子所作的計(jì)算累加，就可用運(yùn)動(dòng)的最終方程，通常稱為L(zhǎng)andau-Lifshitz-Gilbert方程，來(lái)確定磁隧道結(jié)的進(jìn)動(dòng)。所述運(yùn)動(dòng)方程可以表示為(dM/dt)＝-γ(Mxδw/δM)-(α/M)(Mx(dM/dt))；式中M為磁化矢量，γ為回磁比，α為阻尼比，(δw/δM)為磁化Heff的能量密度的總導(dǎo)數(shù)。
圖6B示出磁隧道結(jié)的感測(cè)層和相應(yīng)的x軸、y軸和z軸。
圖6C示出用前述Landau-Lifshitz-Gilbert方程計(jì)算的感測(cè)層磁化M(也稱為凈磁矩)的進(jìn)動(dòng)實(shí)例。
如圖6C所示，起初，磁隧道結(jié)的磁化矢量M沿x軸取向。一旦加上磁場(chǎng)Heff，磁化矢量M開始旋轉(zhuǎn)并由于磁化矢量M努力與磁場(chǎng)Heff對(duì)準(zhǔn)而按線620改變方向。磁化矢量M改變方向的速度取決于運(yùn)動(dòng)的阻尼因素以及磁隧道結(jié)的幾何形狀和材料。在動(dòng)態(tài)域內(nèi)利用微磁模型(即時(shí)標(biāo)小于1ns)通過(guò)Landau-Lifshitz-Gilbert方程就可模擬此運(yùn)動(dòng)。
對(duì)本發(fā)明而言，模擬進(jìn)動(dòng)是為了對(duì)引起磁隧道結(jié)的磁化矢量發(fā)生轉(zhuǎn)換的磁脈沖的精確幅度和持續(xù)時(shí)間提供預(yù)測(cè)。所加磁脈沖的持續(xù)時(shí)間和幅度是改變的，以識(shí)別磁隧道結(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)換的具體頻率。這種選擇性的轉(zhuǎn)換頻率可用來(lái)提供本發(fā)明的濾波器效果。
圖7示出描繪當(dāng)不同脈沖寬度的磁轉(zhuǎn)換脈沖加到磁隧道結(jié)傳感器上時(shí)磁隧道結(jié)轉(zhuǎn)換狀態(tài)的概率的曲線。第一峰值710出現(xiàn)在脈沖寬度為150ps處。第二峰值720出現(xiàn)在脈沖寬度為290ps處。第三峰值730出現(xiàn)在脈沖寬度為430ps處。
所有這些脈沖都包括幅度200Oe。對(duì)于不同的脈沖幅度，脈沖寬度可各不相同。
按照所述曲線，脈沖寬度150ps、290ps和430ps更容易使磁隧道結(jié)改變狀態(tài)。所述曲線可以用來(lái)確定磁隧道結(jié)所形成的梳狀濾波器的通帶頻率。一般來(lái)說(shuō)，以下信號(hào)將被通過(guò)，即所述信號(hào)的頻率中含有的時(shí)間周期相當(dāng)于能導(dǎo)致磁隧道結(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)換的脈沖的脈沖寬度。
例如，如果一個(gè)信號(hào)在150ps的持續(xù)時(shí)間中所包括的幅度大于200Oe就會(huì)使磁隧道結(jié)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，且所述信號(hào)不被磁隧道結(jié)所濾除(即所述信號(hào)將通過(guò)磁隧道結(jié))。
可以調(diào)諧本發(fā)明的磁梳狀濾波器的通帶。即，可以調(diào)諧梳狀濾波器的通帶。可以通過(guò)控制MTJ中的材料或控制磁隧道結(jié)的物理特性來(lái)進(jìn)行所述調(diào)諧。實(shí)際的調(diào)諧頻率可以模擬并由實(shí)驗(yàn)確定。
此外，也可以快速地調(diào)諧本發(fā)明的梳狀濾波器的通帶。即，將磁場(chǎng)加到與基準(zhǔn)層和感測(cè)層的磁化方向正交的(或不同的)方向上。這種外加磁場(chǎng)改變著使磁隧道結(jié)轉(zhuǎn)換所需的脈沖寬度。所以，梳狀濾波器的通帶頻率也就改變。可以模擬以正交方向外加磁場(chǎng)的效應(yīng)并可用實(shí)驗(yàn)方式測(cè)定。磁隧道結(jié)的通帶頻率可以或通過(guò)實(shí)驗(yàn)、或通過(guò)模擬、或通過(guò)二者的結(jié)合來(lái)確定。
圖8示出按照本發(fā)明實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器800。光信號(hào)傳輸換能器800可接收電信號(hào)(電信號(hào)可包括數(shù)種不同的信號(hào)，其中每個(gè)信號(hào)有各自的載波頻率)，光源則由經(jīng)梳形濾波的電信號(hào)調(diào)制。
光信號(hào)傳輸換能器800的實(shí)施例包括換能器810，它可接收電信號(hào)并產(chǎn)生強(qiáng)度與所述電信號(hào)成正比的磁場(chǎng)。換能器應(yīng)能在電信號(hào)所包括的頻率下工作。
光信號(hào)傳輸換能器800的所述實(shí)施例還包括磁隧道結(jié)820。磁隧道結(jié)820可調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。磁隧道結(jié)820的材料和物理參數(shù)通常限定了磁隧道結(jié)820的頻率成分濾波、并從而限定了光信號(hào)傳輸換能器800的頻率成分濾波。
磁隧道結(jié)傳感器830可以檢測(cè)磁隧道結(jié)820的狀態(tài)。如前所述，磁隧道結(jié)820的狀態(tài)可通過(guò)檢測(cè)此磁隧道結(jié)820的電阻來(lái)確定。
如前所述，只有電信號(hào)的某些頻率成分可以通過(guò)磁隧道結(jié)820。此外，如前所述，通過(guò)磁隧道結(jié)820的頻率成分可以預(yù)先設(shè)定或在操作中進(jìn)行調(diào)整。
光源840可以用電子學(xué)方法連接到磁隧道結(jié)傳感器830?？梢愿鶕?jù)磁隧道結(jié)820的狀態(tài)來(lái)調(diào)制光源。光源840可以包括發(fā)光二極管或激光器，其中，可以用電子學(xué)方法控制由發(fā)光二極管或激光器發(fā)射的光亮度。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器900。通常情況下，光信號(hào)換能器接收光信號(hào)、對(duì)光信號(hào)進(jìn)行多通帶濾波、并產(chǎn)生所述接收的光信號(hào)的電子當(dāng)量。所述接收的光信號(hào)可以包括許多不同的信息信號(hào)，其中每個(gè)信息信號(hào)自身有各自的載波頻率。
光信號(hào)傳輸換能器900包括換能器910，換能器910把所述接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，其中，所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度取決于此光信號(hào)。換能器910可以包括輔助換能器，所述輔助換能器把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，然后把電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁信號(hào)。
光信號(hào)傳輸換能器900還包括磁隧道結(jié)920。磁隧道結(jié)920可以調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。磁隧道結(jié)920的材料和物理特性通常限定了磁隧道結(jié)920的頻率成分濾波，因此也限定了光信號(hào)傳輸換能器900的頻率成分濾波。
磁隧道結(jié)傳感器930可以檢測(cè)磁隧道結(jié)920的狀態(tài)。如前所述，可以通過(guò)檢測(cè)磁隧道結(jié)920兩端的電阻來(lái)確定磁隧道結(jié)920的狀態(tài)。
如前所述，只有所述電子信號(hào)的某些頻率成分才能通過(guò)磁隧道結(jié)920。此外，如前所述，可以或者通過(guò)設(shè)計(jì)或者在操作時(shí)調(diào)諧通過(guò)磁隧道結(jié)920的頻率成分。
圖9的實(shí)施例還包括緩沖放大器940。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁梳狀濾波器的理想頻率響應(yīng)。所述頻率響應(yīng)可使特定的頻率成分通過(guò)梳狀濾波器，而濾掉或衰減其它頻率成分。更精確地說(shuō)，所述頻率響應(yīng)包括頻率通帶1010、1020、1030、1040。本發(fā)明提供電磁信號(hào)的選擇性濾波。如前所述，本發(fā)明提供的濾波通帶可以調(diào)諧。此外，對(duì)本發(fā)明的磁隧道結(jié)加附加磁場(chǎng)可對(duì)通帶進(jìn)行實(shí)時(shí)主動(dòng)的調(diào)諧。通常，附加磁場(chǎng)的施加方向與需濾波的外加信號(hào)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)正交。
如前所述，磁隧道結(jié)的選擇性時(shí)間/頻率轉(zhuǎn)換特性可以用實(shí)驗(yàn)或計(jì)算的方式確定。所以磁隧道結(jié)可以調(diào)諧成選擇性地通過(guò)含有特定頻率的信號(hào)。
有許多應(yīng)用可以利用本發(fā)明的選擇性信號(hào)頻率通帶。此處提供的對(duì)可利用本發(fā)明的頻率梳狀濾波器的信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器的說(shuō)明僅僅是本發(fā)明有效應(yīng)用的一些實(shí)例。本發(fā)明也可用在需要高頻選擇濾波的許多不同應(yīng)用中。
圖11A示出包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作的流程圖。所述實(shí)施例包括對(duì)多個(gè)有各自頻率的傳輸信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。
第一步1105包括用磁隧道結(jié)對(duì)多個(gè)信息傳遞信號(hào)進(jìn)行濾波，所述磁隧道結(jié)調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
第二步1110包括檢測(cè)磁隧道結(jié)的狀態(tài)。
第三步1115包括利用所述檢測(cè)的磁隧道結(jié)的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)光源。
圖11A示出包括根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的操作的流程圖。所述實(shí)施例包括對(duì)多個(gè)有各自頻率的傳輸信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。
第一步1120包括檢測(cè)多個(gè)信息傳遞光信號(hào)。
第二步1125包括利用磁隧道結(jié)對(duì)多個(gè)信息傳遞信號(hào)進(jìn)行濾波，所述磁隧道結(jié)調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
第三步1130包括檢測(cè)磁隧道結(jié)的狀態(tài)。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器的電路示意圖。所述實(shí)施例包括發(fā)射光線的發(fā)光二極管(LED)1210。LED 1210發(fā)射的光量取決于流過(guò)LED 1210的偏流。
LED 1210發(fā)射的光亮度可以由磁隧道結(jié)1220的電阻來(lái)控制。如前所述，磁隧道結(jié)1220的電阻取決于磁隧道結(jié)1220的狀態(tài)。因此，磁隧道結(jié)1220的狀態(tài)控制著LED 1210發(fā)射的光亮度。通過(guò)施加磁場(chǎng)Happ來(lái)確定磁隧道結(jié)1220的狀態(tài)。
圖12所示的實(shí)施例還包括偏置晶體管1230和偏置控制器1240。可以這樣配置偏置控制器1240、使得流過(guò)LED 1210的偏置電流取決于磁隧道結(jié)220的電阻、因此也取決于磁隧道結(jié)1220的狀態(tài)。
圖12的實(shí)施例只是根據(jù)磁隧道結(jié)的狀態(tài)對(duì)光源強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制的電路實(shí)例。根據(jù)磁隧道結(jié)的電阻對(duì)光源提供調(diào)制的許多其它可能電路也可使用。
另一實(shí)施例包括發(fā)射光源為激光器二極管，例如垂直空腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。本發(fā)明也可使用其它的調(diào)制光源。
圖13示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光信號(hào)傳輸換能器的襯底1310的配置。所述襯底包括控制晶體管1320、磁隧道結(jié)1330和可控發(fā)光器件1340。
控制晶體管1320、磁隧道結(jié)1330和可控發(fā)光器件1340可通過(guò)導(dǎo)線1352、1354、1356作電連接。
控制晶體管1320可在襯底1310中形成，它包括源1312、漏1314和多晶硅柵1316。磁隧道結(jié)1330可以形成在控制晶體管1320上。控制晶體管1320可以電連接到發(fā)光器件1340上。
可以用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工步驟來(lái)形成控制晶體管1320。
發(fā)光器件1340可包括PIN二極管，所述PIN二極管包括p-觸點(diǎn)1342；p-AlGaAs層1343；i-GaAs層1344；n-AlGaAs層1445和n-觸點(diǎn)1346。
可以用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工步驟來(lái)形成發(fā)光器件1340。
可以用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體加工步驟來(lái)形成導(dǎo)線1352、1354、1356。類似的半導(dǎo)體加工步驟可用來(lái)形成MTJ1330的導(dǎo)電層。
圖13的實(shí)施例提供了能提供選擇性多通帶濾波的集成的MTJ1330和發(fā)光器件1340。如前所述，濾波取決于MTJ1330的材料和物理參數(shù)。
雖然對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了圖示和說(shuō)明，但本發(fā)明不限于圖示和說(shuō)明的具體形式和部件安排。本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求書的限制。
權(quán)利要求
1.一種光信號(hào)傳輸換能器(800)，它包括磁隧道結(jié)(820)，所述磁隧道結(jié)(820)調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)(815)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)；以及光源(840)，根據(jù)所述磁隧道結(jié)(820)的狀態(tài)調(diào)制所述光源(840)。
2.如權(quán)利要求1所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于所述磁隧道結(jié)(820)和所述光源(840)集成在一個(gè)共用的襯底(1310)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于還包括磁換能器(810)，所述磁換能器(810)接收電信號(hào)并對(duì)所述電信號(hào)做出響應(yīng)而產(chǎn)生磁場(chǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于可以調(diào)節(jié)所述磁隧道結(jié)(820)的所述調(diào)諧。
5.如權(quán)利要求4所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于可以通過(guò)適當(dāng)選擇所述磁隧道結(jié)(820)的材料來(lái)調(diào)節(jié)所述磁隧道結(jié)(820)的所述調(diào)諧。
6.如權(quán)利要求4所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于可以通過(guò)適當(dāng)選擇所述磁隧道結(jié)(820)的物理尺寸來(lái)調(diào)節(jié)所述磁隧道結(jié)(820)的所述調(diào)諧。
7.如權(quán)利要求4所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于可以通過(guò)對(duì)所述磁隧道結(jié)(820)施加第二磁場(chǎng)偏置來(lái)附加調(diào)節(jié)所述磁隧道結(jié)(820)的所述調(diào)諧。
8.如權(quán)利要求3所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于所述磁換能器(810)足夠敏感、以便能以所述磁隧道結(jié)(820)改變狀態(tài)的速率產(chǎn)生所述磁場(chǎng)。
9.如權(quán)利要求3所述的光信號(hào)傳輸換能器(800)，其特征在于所述磁換能器包括電感線圈。
10.一種光信號(hào)傳輸換能器(900)，它包括光換能器(910)，所述光換能器(910)根據(jù)對(duì)已調(diào)制的光信號(hào)的接收產(chǎn)生磁讀出信號(hào)；磁隧道結(jié)(920)，所述磁隧道結(jié)(920)調(diào)諧成對(duì)所述磁讀出信號(hào)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明包括光信號(hào)傳輸換能器。所述光信號(hào)傳輸換能器包括磁隧道結(jié)。所述磁隧道結(jié)可以調(diào)諧成對(duì)磁場(chǎng)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)磁隧道結(jié)的狀態(tài)來(lái)調(diào)制光源。光信號(hào)傳輸換能器的另一實(shí)施例包括光換能器，所述光換能器根據(jù)對(duì)已調(diào)制的光信號(hào)的接收而產(chǎn)生磁讀出信號(hào)。光換能器可以與磁隧道結(jié)結(jié)合成整體。磁隧道結(jié)可以調(diào)諧成對(duì)所述磁讀出信號(hào)的所選頻率作出響應(yīng)而轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
文檔編號(hào)G02F1/09GK1538641SQ200310123380
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月16日
發(fā)明者M·沙馬, M·K·巴塔查里亞, M 沙馬, 巴塔查里亞 申請(qǐng)人:惠普開發(fā)有限公司