專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光學(xué)調(diào)制的可調(diào)諧納米線諧振腔的制作方法
用于光學(xué)調(diào)制的可調(diào)諧納米線諧振腔
背景技術(shù)：
光學(xué)諧振器，也稱(chēng)為諧振光學(xué)腔，是使得光在具有或不具有增益介質(zhì)的情況下能 夠在特定路徑內(nèi)循環(huán)的光學(xué)部件的配置。


被包括在本說(shuō)明書(shū)中且形成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并 且與說(shuō)明一起用于解釋本發(fā)明的原理
圖IA是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、具有處于透射位置的一個(gè)或多個(gè)納米線的光學(xué)腔 的部件的一部分的框圖。圖IB是圖示處于非透射位置的所述一個(gè)或多個(gè)納米線的圖IA的光學(xué)腔的框圖。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的、具有一個(gè)或多個(gè)納米線的光學(xué)腔的部件的 一部分的框圖。圖2B是圖示處于分光位置的所述一個(gè)或多個(gè)納米線的圖2A的光學(xué)腔的框圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的、具有一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧納米線的光學(xué)腔的 部件的一部分的框圖。圖;3B是被示出為處于透射位置的圖3A的所述一個(gè)或多個(gè)納米線的框圖。圖3C是被示出為處于非透射位置的圖3A的所述一個(gè)或多個(gè)納米線的框圖。圖4A是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的、具有一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧納米線的光學(xué)腔的 部件的一部分的框圖，所述一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧納米線被配置用于可調(diào)諧過(guò)濾器或顏色過(guò)濾 并被示出為處于具有特定的有效折射率的反射位置。圖4B是被示出為處于增大的有效折射率位置的被配置用于可調(diào)諧過(guò)濾器或顏色 過(guò)濾的圖4A的所述一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧納米線的框圖。圖5A是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的、具有被示出為處于透射位置的一個(gè)或多個(gè)可 移動(dòng)納米線的光學(xué)腔的部件的一部分的框圖。圖5B是被示出為處于偏轉(zhuǎn)位置的圖5A的可移動(dòng)納米線之一的框圖。圖6A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的、用于顏色過(guò)濾且具有一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)納米 線的光學(xué)腔的框圖。圖6B是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例中的、處于偏離光軸位置的圖6A的用于顏色過(guò)濾的 光學(xué)腔的納米線的框圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于制造具有一個(gè)或多個(gè)可調(diào)諧納米線的光學(xué)腔的 過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例。雖然會(huì)結(jié)合(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施 例描述本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，它們并不意圖將本發(fā)明限制于這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意圖 覆蓋可以被包括在如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代物、修改和等同物。此外，在對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的以下說(shuō)明中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本發(fā) 明的徹底理解。但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí) 施本發(fā)明。在其他實(shí)例中，沒(méi)有詳細(xì)描述公知的方法、過(guò)程和部件以避免不必要地模糊本發(fā) 明的方面。圖IA是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、配置有一個(gè)或多個(gè)納米線的例示裝置110的框 圖。裝置110被示出為包括設(shè)置于其中的一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的納米線120 (每個(gè)均用直線來(lái) 指示)。裝置110被示出為具有例如電極114的第一襯底以及例如電極116的第二襯底。在 本實(shí)施例中，每個(gè)襯底被配置作為電極。在本實(shí)施例中，納米線120可以生長(zhǎng)在電極114或 電極116上。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，納米線120可以生長(zhǎng)在襯底上并然后耦合到電極， 如圖2A-2B、3A-3C以及4A-4B中所示。在本發(fā)明的實(shí)施例中，電極114和116可以如在圖 IA中所示的那樣偏置，或者如圖IB中所示的那樣偏置。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，納米線120 對(duì)例如通過(guò)電極114和116施加的能量進(jìn)行響應(yīng)，這也在圖IB中示出。在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線120可以生長(zhǎng)在例如電極114或116的電極上。根據(jù) 如在以下附圖中所示的本發(fā)明的各種實(shí)施例，每一單獨(dú)的納米線120、220、320、420和520 生長(zhǎng)在一個(gè)表面上，例如分別在電極襯底116以及圖2A、3A、4A和5A的襯底230、330、430 和530上。在本實(shí)施例中，納米線120已經(jīng)在電極160上生長(zhǎng)。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中， 納米線120可以在電極114上生長(zhǎng)。依然參考圖1A，在本發(fā)明的實(shí)施例中，電極114和/或116可以由下列材料構(gòu)成 硅，例如，GaAsUnP,或其他單晶材料或多晶硅，非晶硅，多晶金剛石和/或其他碳材料，和/ 或使用模制或生長(zhǎng)的微晶硅，以使得所有的納米線120都在相同的方向上定向。在本發(fā)明 的實(shí)施例中，每一單獨(dú)的納米線120從電極116生長(zhǎng)。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，鍺、磷化 銦或其他適當(dāng)?shù)牟牧匣蛘卟牧系慕M合可以用于電極114和116以及納米線120的制造中。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線120可被外包覆，例如被包裝在金或其他傳導(dǎo)性和/或光學(xué)反 射性材料中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，每一單獨(dú)的納米線120被配置為具有至少一個(gè)波長(zhǎng)的 長(zhǎng)度。到相鄰納米線的納米線間隔小于波長(zhǎng)，且可以隨機(jī)地分布或以周期性或非周期性的 方式分布。納米線120可以定向?yàn)榇怪庇谝r底116的表面或相對(duì)于襯底116的表面成一角 度。一旦制造后，裝置110的納米線120可以被配置為提供各種功能。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，納米線120可以被用作光學(xué)調(diào)制器，從而用來(lái)偏轉(zhuǎn)諧振器中的納米線，光學(xué)Q可被 降低?；蛘?，當(dāng)光穿過(guò)調(diào)制器或光學(xué)腔時(shí)，從光學(xué)軸偏轉(zhuǎn)的納米線會(huì)通過(guò)使光偏轉(zhuǎn)離開(kāi)光學(xué) 軸并進(jìn)入光學(xué)腔的壁中從而損失光而增大光學(xué)損失，如圖1A-1B以及圖3A-3C中所示。在 本發(fā)明的另一實(shí)施例中，納米線120可以被用作具有反射納米線的束分離器，如圖2A和2B 中所示。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，納米線120可以被配置用于光學(xué)調(diào)制，其中，可以在經(jīng) 受空間變化的襯底上形成多個(gè)納米線120，以便納米線120的密度是可變的，如圖4A和4B 中所示。如圖4A和4B中所示，當(dāng)納米線間隔小于光的波長(zhǎng)時(shí)，具有可變密度的納米線120 提供可調(diào)節(jié)的有效折射率。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，納米線120可以被配置用于光學(xué)調(diào) 制，其中，經(jīng)由機(jī)械裝置實(shí)施將納米線沿著垂直軸定向到調(diào)制位置，如圖5A和5B中所示。在 本發(fā)明的又一實(shí)施例中，納米線120可以被實(shí)現(xiàn)為顏色過(guò)濾裝置，如圖4A-4B以及6A-6B中所示。依然參考圖1A，電極114被示出為已被施加以能量，例如電壓，以便電極114包 括比電極116高的電壓，從而電極114有效地變成正電極，而電極116有效地變成接地電 極。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電極114是正電極時(shí)，響應(yīng)于所施加的能量，納米線120 被牽引向更具正極性的電極114，以便獲得對(duì)束191的高透射率。在本實(shí)施例中，納米線 120被定向在相對(duì)于電極116的水平軸的垂直位置121，以獲得對(duì)束191的高透射率。應(yīng)注 意，在單程(single pass)操作中，納米線的偏轉(zhuǎn)用作遮光器，而在例如在諧振器中的多程 (multi-pass)操作中，納米線偏轉(zhuǎn)用作諧振腔的Q-抑制器(Q-spoiler)，因此還調(diào)制信號(hào)。圖 1A-1B、2A-2B、3A-3C、4A-4B、5A-5B 的束 191、291、391、491 和 591 分別可以與或 可以不與結(jié)合裝置110實(shí)現(xiàn)的增益介質(zhì)交互。在裝置110中實(shí)現(xiàn)的增益介質(zhì)的類(lèi)型可以包 括但不局限于半導(dǎo)體，一種其中具有不同摻雜水平的材料的電子的移動(dòng)可以導(dǎo)致激光作用 的固體。應(yīng)注意到，納米線120在由III-V族的半導(dǎo)體材料制造時(shí)也可以具有增益，以便通 過(guò)偏轉(zhuǎn)納米線而使得束經(jīng)由在納米線內(nèi)光的多個(gè)彈跳以及捕獲而與納米線更多地交互。納 米線從光學(xué)軸的偏轉(zhuǎn)因此改變光束所見(jiàn)到的增益，也導(dǎo)致了調(diào)制。在此種情況下，納米線被 光學(xué)地泵浦以獲取增益，或納米線的兩端被電氣地終止以通過(guò)納米線泵送電流?？梢岳?pn結(jié)來(lái)?yè)诫s納米線，并且可以將納米線制造成異質(zhì)結(jié)幾何結(jié)構(gòu)以獲得有效增益。圖IB是本發(fā)明的實(shí)施例中的、圖IA的裝置110的框圖，其中，納米線120處于中 立狀態(tài)以便等量的能量或沒(méi)有電壓被施加到電極114和電極116。由于在電極114與電極 116之間不存在電壓差，納米線120返回到放松狀態(tài)。在放松狀態(tài)下，如位置122所指示的， 納米線處于偏離光學(xué)軸的定向，從而使得納米線120不是排布成與光束191平行以及/或 者不是排布成相對(duì)于電極114的水平軸垂直。定向在對(duì)角位置122的納米線120提供了束 191的透射率的降低，如束192所指示的。圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、實(shí)現(xiàn)為束分離器的裝置210的截面框圖。裝置210 被示出為包括與其相耦合的光學(xué)聚焦透鏡212。在本發(fā)明的實(shí)施例中，聚焦透鏡212被配置 用于聚焦光束，例如束。應(yīng)注意到，雖然在圖2A和2B中示出了聚焦透鏡212，根據(jù)本發(fā) 明的各種實(shí)施例，聚焦透鏡212可以或可以不被類(lèi)似地分別實(shí)現(xiàn)于圖1A-1B、3A-3C、4A-4B、 5A-5B和6A-6B的裝置110、310、410、510、610和611中。裝置210還包括襯底230，在襯底 230上形成有電極214和電極216。還示出了多個(gè)單獨(dú)的納米線220，每個(gè)納米線用一條直 線來(lái)指示。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底230可以由下列材料構(gòu)成硅，例如，多晶硅、無(wú)定形 硅，多晶金剛石和/或其他碳材料，和/或非單晶材料中的微晶硅。所有納米線220被排布 在相同方向上。納米線220可以在襯底上生長(zhǎng)或使用各種微制造技術(shù)來(lái)蝕刻。在本發(fā)明的 替代實(shí)施例中，在襯底230的制造中，可以使用鍺、磷化銦或其他適合的III-V族材料或者 材料的組合。在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線220可以在類(lèi)似材料的襯底230上生長(zhǎng)。在替 代實(shí)施例中，納米線220可以由不同的材料或材料組合構(gòu)成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，裝置210的納米線220被圖示為處于中立狀態(tài)，其中，電極 214和電極216沒(méi)有被激勵(lì)，例如沒(méi)有對(duì)電極214或電極216施加電壓。由于沒(méi)有施加能 量，例如不存在電壓差，納米線220在通過(guò)位置221的通道中被排布為例如與束291的光學(xué) 軸平行或垂直于襯底230的垂直軸，以便束以最小的插入損失經(jīng)過(guò)裝置210。圖2B是在本發(fā)明的實(shí)施例中的、在對(duì)電極216施加了能量之后的圖2A的裝置210的截面框圖。當(dāng)在電極216與納米線220之間施加電壓時(shí)，納米線220被牽引向固定電極 216。當(dāng)在電極214與納米線220之間施加電壓時(shí)，納米線220被牽引向電極214(未示出)。在本實(shí)施例中，襯底230和電極214被示出為表現(xiàn)出無(wú)電壓差，例如，襯底230被 示出為作為地以及電極214被示出為其被施加了零伏特。由于不管對(duì)象之間施加的電壓 極性如何靜電力都是吸引力，在本實(shí)施例中，電極214和襯底230被配置為表現(xiàn)出沒(méi)有電 壓差。如果電極214具有與襯底230不同的電壓，那些更接近電極214的納米線220將感 應(yīng)到電磁力并會(huì)被吸引向電極214，而更接近電極216的那些納米線220會(huì)被吸引向電極 216。在本實(shí)施例中，電極216具有已被施加到其的一定量的能量，例如電壓，從而使得納米 線220被牽引向電極216。在本實(shí)施例中，納米線220被吸引向被施加有電壓的電極216， 從而使得可以配置有或可以不配置有例如電介質(zhì)和/或金屬的反射涂層的納米線220處于 束分離位置222?；蛘?，當(dāng)對(duì)電極214施加電壓以及在襯底230與電極216之間不存在電壓 差時(shí)，納米線214可以被吸引向電極214。當(dāng)束291通過(guò)裝置210時(shí)，處于束分離位置222 的納米線220分離束四1，示出為作為束四3從裝置210出射。在本實(shí)施例中，當(dāng)去除施加 到電極216的電壓時(shí)，納米線220返回到它們的中立位置，如圖2A中所示。圖3A是在本發(fā)明的實(shí)施例中的、被配置用于光學(xué)調(diào)制的裝置310的框圖。裝置 310被示出為包括襯底330。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底330可以是絕緣體上硅類(lèi)型的襯底， 通常被稱(chēng)為S0I。絕緣體上硅技術(shù)(SOI)是指分層的硅-絕緣體-硅襯底代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅襯 底?；赟OI的裝置與傳統(tǒng)的硅制備裝置的不同之處在于，硅結(jié)在電絕緣體之上，所述電絕 緣體典型地為二氧化硅?；蛘?，提供與SOI襯底330的屬性和特性類(lèi)似的屬性和特性的其 他材料可被實(shí)現(xiàn)在襯底330內(nèi)或?qū)崿F(xiàn)為襯底330。在本實(shí)施例中，襯底330被示出為包括電 極314和電極316，每個(gè)電極具有從其延伸的指狀物。在電極314指狀物與電極316指狀物 之間隨機(jī)地以及均勻地插入有多個(gè)單獨(dú)的納米線320。在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線320從 襯底330生長(zhǎng)。尤其應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖3A圖示了略微插入在每個(gè)電極指狀物之間的納米線 320，但應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線320在每個(gè)電極314指狀物和電極316指狀 物周?chē)诲e(cuò)地(interwovenly)生長(zhǎng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線320以及圖1A-1B和2A-2B的納米線120和220分 別可以以隨機(jī)的排布生長(zhǎng)，如在圖3A中具體地所示的。應(yīng)當(dāng)注意，圖IA的納米線120、圖 2A的納米線220、圖4A的納米線420、圖5A的納米線520以及圖6的納米線620也可以以 隨機(jī)的排布生長(zhǎng)。在本發(fā)明的替換實(shí)施例中，納米線120、220、320、420、520和620可以以
有序的圖案生長(zhǎng)。依然參考圖3A，在本發(fā)明的實(shí)施例中，包括有區(qū)域319，該區(qū)域319包含納米線320 的隨機(jī)排布，這里參考圖3B和3C對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)注意，此處圖示的納米線120的位置 和數(shù)量實(shí)際上是例示性的，并且因此其不應(yīng)被解釋為限制。在本發(fā)明的實(shí)施例中，圖3A還 包括截面AA，如這里參考圖;3B和3C說(shuō)明的。圖;3B是在本發(fā)明的實(shí)施例中的、圖3A的裝置310的區(qū)域319的線AA的擴(kuò)大視圖 截面框圖。在本發(fā)明的實(shí)施例中，裝置310的襯底330被示出為包括插入在絕緣體層340 與襯底330之間的間隔物335層。傳導(dǎo)層336被示出為插入在絕緣體層340與襯底330之 間。從襯底330生長(zhǎng)的納米線320可以被耦合到電極314或電極316。在本實(shí)施例中，納米 線320被耦合到電極316。電極314和316具有已被施加到其的類(lèi)似量的能量，例如電壓，或者沒(méi)有能量，從而使得中立狀態(tài)生效。響應(yīng)于等量施加的能量或不施加能量，納米線320 被示出為定向在透射位置321，從而束391基本上不受影響地被折射。圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、圖3A的裝置310的區(qū)域319的線AA的擴(kuò)大視 圖截面框圖，其中，納米線320被定向在降低透射率位置322，從而使得束391經(jīng)歷透射方 面的增大的光學(xué)損失(由束392指示)。電極316具有被施加到其的一定量的能量，例如電 壓，該一定量的能量是比等量施加到電極314和襯底330的能量量或者沒(méi)有對(duì)電極314和 襯底330施加能量的能量量更大量的能量。在本實(shí)施例中，以及響應(yīng)于所施加的能量，納米 線320被吸引向具有被施加到其的較少量能量的電極。或者，納米線320可以被配置為被 吸引向具有被施加到其的較大量能量的電極。圖4A是在本發(fā)明的實(shí)施例中的、被配置用于可變的有效折射率的裝置410的框 圖。裝置410被示出為包括襯底429、襯底430、多個(gè)單獨(dú)的納米線420和支持物451。在本 發(fā)明的實(shí)施例中，如參考襯底114、116、230、330、530和630在此描述的，襯底似9是尺寸穩(wěn) 定的襯底。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底430被示出為具有已生長(zhǎng)于其上的多個(gè)單獨(dú)的納米 線420，如此處參考圖1A-1B、2A-2B以及3A-3C所描述的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底430 被配置為在尺寸方面是柔性的，以使得當(dāng)襯底430是(但不局限于)PZT襯底時(shí)，襯底430可 以響應(yīng)于所施加的能量(例如電壓)而擴(kuò)展和收縮。例如，襯底430可以響應(yīng)于特定的施 加電壓而擴(kuò)展，如由箭頭431所指示的；或者響應(yīng)于另一特定電壓而收縮，如由箭頭432所 指示的。PZT襯底的擴(kuò)展和收縮有效地改變納米線(每單位面積)的密度，并因此改變光束 所見(jiàn)到的有效折射率。這可以改變?cè)念伾?，從而使得如果光源是白光，則(從腔的)反射 或透射可以具有不同的顏色。納米線形成可調(diào)諧濾光器的一部分，所述可調(diào)諧濾光器由光 學(xué)透明腔以及該腔內(nèi)的可變折射率介質(zhì)組成。如此，當(dāng)發(fā)生襯底430的尺寸改變時(shí)，納米線(每單位面積)的密度改變，并因此改 變有效折射率。由于納米線420生長(zhǎng)在襯底430上，因此納米線420的密度可以與襯底430 的擴(kuò)展或收縮相關(guān)地改變。圖4Α圖示透射狀態(tài)421下的納米線420。圖4Β是裝置410的框圖，該圖示出了襯底430響應(yīng)于施加到其上、導(dǎo)致其如由箭 頭431指示的那樣收縮的能量(例如電壓)而發(fā)生的尺寸改變。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，響應(yīng) 于襯底430的收縮，納米線420的密度增大了，例如納米線間隔減小了。圖4Β圖示出處于 增大密度位置423的納米線420，其導(dǎo)致折射率的改變。納米線的密度的改變改變了有效折 射率，并將過(guò)濾器/諧振器調(diào)諧到不同的顏色/波長(zhǎng)。由于納米線間隔小于波長(zhǎng)，因此發(fā)生 顏色過(guò)濾，從而使得束491被過(guò)濾(被指示為束494)。如圖4Β中圖示的有效折射率大于如圖4Α中所示的折射率。納米線與相鄰納米線 的間隔小于波長(zhǎng)。在腔內(nèi)具有可調(diào)諧指數(shù)的光學(xué)腔可以被實(shí)現(xiàn)為可調(diào)諧濾光器。應(yīng)當(dāng)注意，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，裝置110和/或210和/或310的功能和特 征可以與裝置410組合，從而使得納米線的密度和折射量是可變的。圖5Α是本發(fā)明的實(shí)施例中的裝置510的框圖，該裝置510被實(shí)現(xiàn)為波導(dǎo)調(diào)制器， 并被配置為通過(guò)例如使用PZT襯底移動(dòng)板來(lái)機(jī)械地移動(dòng)納米線。裝置510包括多個(gè)納米線 520。在本發(fā)明的實(shí)施例中，納米線520可以類(lèi)似于如在此參考圖1A-1B、2A-2B、3A-3C以及 4A-4B描述的納米線120、220、320和420。裝置510還包括襯底530。在本發(fā)明的實(shí)施例 中，襯底530可以類(lèi)似于如在此分別參考圖1A-1B、2A-2B和3A-3C描述的襯底110、210或310。襯底530被示出為具有形成于其上的基座構(gòu)件535。在本發(fā)明的實(shí)施例中，基座構(gòu)件 535可以由聚合物/硅構(gòu)成?；鶚?gòu)件535被示出為具有設(shè)置于其中的、用于每個(gè)納米線 520的開(kāi)口 536，以及通過(guò)其生長(zhǎng)或插入以及支持納米線520。在本發(fā)明的實(shí)施例中，示出在基座構(gòu)件535上設(shè)有兩個(gè)柔性間隔物M0。柔性間隔 物540響應(yīng)于鉸鏈構(gòu)件M5的移動(dòng)而伸縮。柔性間隔物540被示出為插入在基座構(gòu)件535 和鉸鏈構(gòu)件545之間。鉸鏈構(gòu)件545被示出為具有設(shè)置于其中的、用于每個(gè)納米線520的 開(kāi)口 546。在本發(fā)明的實(shí)施例中，鉸鏈構(gòu)件545可以由聚合物構(gòu)成。在本發(fā)明的實(shí)施例中，鉸 鏈構(gòu)件545是能夠移動(dòng)的(如由箭頭551和552所示)，以使得由此影響納米線520的位置 排布。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)耦合到鉸鏈構(gòu)件545的MEMs (微機(jī)電)裝置580驅(qū)動(dòng)鉸 鏈構(gòu)件M5的移動(dòng)。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)用于導(dǎo)致鉸鏈構(gòu)件M5的移動(dòng)的 其他裝置，例如PZT襯底。在本實(shí)施例中，納米線520被示出處于被動(dòng)位置521，從而使得束 591基本上不受影響地流過(guò)裝置510。圖5A還包括如此處參考圖5B描述的區(qū)域511。圖5B是圖5A的裝置510的區(qū)域511的擴(kuò)大視圖框圖。響應(yīng)于來(lái)自MEMs 580的 信號(hào)，鉸鏈構(gòu)件545橫向地移動(dòng)，如由箭頭551所示的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鉸鏈構(gòu)件M5 的移動(dòng)551導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)在鄰近開(kāi)口 546處被施加到納米線520，導(dǎo)致納米線520被定向在相對(duì) 于束591的路徑的非平行位置，所述非平行位置例如調(diào)制位置522。非平行位置(也稱(chēng)為偏 離光學(xué)路徑)實(shí)現(xiàn)了對(duì)束591的偏轉(zhuǎn)(例如調(diào)制)，被示出為束592。應(yīng)注意到，在所示的實(shí)施 例中，鉸鏈構(gòu)件545被定向在基座構(gòu)件535附近。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，鉸鏈構(gòu)件545 可以定向在沿著納米線520的長(zhǎng)軸的任何位置處，位于更接近或更遠(yuǎn)離基座構(gòu)件535的地 方。圖6A是根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的光學(xué)諧振器610的框圖，所述光學(xué)諧振器610 具有一個(gè)或多個(gè)納米線，并被配置用于顏色過(guò)濾和/或被配置作為可調(diào)諧濾光器。在本實(shí) 施例中，諧振器610是法布里-珀羅(Fabry Perot)諧振器。在本發(fā)明的實(shí)施例中，圖6A 包括襯底630和襯底640，一個(gè)或多個(gè)納米線620從其生長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，襯底630可 以(但不局限于)以與襯底114、116、230、330和530類(lèi)似的方式來(lái)制造。在本發(fā)明的實(shí)施 例中，襯底640可以(但不局限于)以與圖5A和5B的襯底545類(lèi)似的方式來(lái)制造，以便襯底 640可以是能夠移動(dòng)的襯底。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底640可以是PZT襯底。在可替代實(shí) 施例中，可以通過(guò)與襯底640耦合的MEMs來(lái)驅(qū)動(dòng)襯底640的移動(dòng)。在本發(fā)明的實(shí)施例中， 襯底640可以利用與此處參考圖4A和4B描述的襯底430的方式來(lái)制造，以便納米線620 的密度是可變的。在本實(shí)施例中，襯底630是固定的襯底，而襯底640是能夠移動(dòng)的襯底且 被配置為具有橫向移動(dòng)，由箭頭651和652指示。在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，襯底640可以 是固定的襯底，而襯底630可以是可移動(dòng)的襯底。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，諧振器610發(fā)射有明顯邊界的小心的(discreet)光學(xué)頻 率，例如紅、綠或藍(lán)(RGB)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)改變通過(guò)納米線的光學(xué)路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)可 變的有效折射率。通過(guò)改變納米線的定向，通過(guò)納米線的光學(xué)路徑也被改變，由此改變有效 反射率。如圖6A中所示，光見(jiàn)到(被指示為位置621的)納米線的全長(zhǎng)，而在圖6B中，光見(jiàn) 到通過(guò)納米線的不同路徑，因此導(dǎo)致不同的折射率。到相鄰納米線的納米線間隔比波長(zhǎng)小 得多。由此，當(dāng)諧振器是可調(diào)諧濾光器時(shí)，可以對(duì)RGB頻率進(jìn)行調(diào)諧和/或過(guò)濾。可以使用納米線620通過(guò)下述方式來(lái)調(diào)諧諧振頻率控制它們的材料組成；控制它們的密度，使得較 高的密度會(huì)使諧振頻率紅移；和/或控制納米線620的長(zhǎng)度，如由箭頭670所示。依然參考圖6A，通過(guò)提供可變的折射率，本發(fā)明的實(shí)施例可以使得RGB過(guò)濾器的 陣列形成在相同的襯底上。這使得光學(xué)腔610可以連續(xù)地從紅色調(diào)諧到綠色再調(diào)諧到藍(lán) 色，從而使得與其中例如RGB的每個(gè)顏色過(guò)濾器與相應(yīng)的圖像傳感器像素配準(zhǔn)的當(dāng)前顏色 過(guò)濾器相比，單個(gè)圖像傳感器像素可以區(qū)分紅、綠和藍(lán)光。圖6A中的納米線可以在例如襯 底630和襯底640的兩端上被附著，或者可以在襯底630或襯底640的單端上被附著。在 所示的實(shí)施例中，納米線620在襯底630和襯底640兩者上被附著。在相同襯底上形成RGB 過(guò)濾器的陣列，其通過(guò)調(diào)節(jié)密度提供RGB顏色過(guò)濾，如此處參考圖4A-4B所示和所描述的。 通過(guò)經(jīng)由可移動(dòng)的襯底640機(jī)械地致動(dòng)光學(xué)腔610中的納米線620，例如拉長(zhǎng)納米線620、 彎曲納米線620、傾斜納米線620或增大納米線620的密度，可以將諧振頻率動(dòng)態(tài)地從紅色 偏移到綠色再到藍(lán)色。在替代實(shí)施例中，納米線可以被配置為錨固到襯底630的致動(dòng)器，在 此種情況下，納米線被致動(dòng)以移動(dòng)附著到納米線的物質(zhì)，例如襯底640。圖6B是圖6A的光學(xué)諧振器610的框圖，其中，納米線620被定向在相對(duì)于光學(xué)路 徑的非平行位置623。納米線620相對(duì)于光學(xué)路徑的非平行導(dǎo)致通過(guò)納米線填充的光學(xué)腔 的光學(xué)路徑的改變，從而導(dǎo)致有效折射率的改變。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在由箭頭652指示的橫向方向上施加電壓或襯底640的滑 動(dòng)，這導(dǎo)致納米線620被定向在偏離光學(xué)軸(非平行)的位置623。納米線620的偏離光學(xué) 軸的定向提供了顏色過(guò)濾，從而使得偏離光學(xué)軸的定向的量的變化提供對(duì)RGB諧振頻率的 過(guò)濾ο圖7是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的、用于制造包括一個(gè)或多個(gè)納米線的裝置的過(guò) 程700的流程圖。圖7是過(guò)程700的流程圖，在過(guò)程700中，根據(jù)用于裝置制造的本發(fā)明的 實(shí)施例執(zhí)行特定的操作。雖然在過(guò)程700中公開(kāi)了具體的操作，但這樣的操作是例示性的。 也就是說(shuō)，本發(fā)明很適于執(zhí)行各種其他操作或圖7中所示的操作的變體。在本實(shí)施例中，應(yīng) 該認(rèn)識(shí)到，過(guò)程700的操作可以通過(guò)軟件，通過(guò)硬件，通過(guò)組件機(jī)構(gòu)，通過(guò)人類(lèi)交互，或通過(guò) 軟件、硬件、組件機(jī)構(gòu)以及人類(lèi)交互的任何組合，來(lái)執(zhí)行。將參考根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在圖1A-1B、2A-2B、3A-3C、4A-4B、5A-5B以及 6A-6B中所示的部件和裝置來(lái)描述用于裝置制造的過(guò)程700。在過(guò)程700的操作710中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在例如電極襯底114和116以及 襯底230、330、430、530和630及640的襯底上形成一個(gè)或多個(gè)納米線120、220、320、420、 520和620。在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖3A中圖示，納米線可以以隨機(jī)的布置生長(zhǎng)在襯底上。 在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，納米線可以以有序的圖案生長(zhǎng)?？梢詫⒀b置110、210、310、410、 510和610制造為包括根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)納米線。操作710可以以類(lèi)似 于此處描述的方式的任何方式來(lái)執(zhí)行，但不局限于此。在過(guò)程700的操作720中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，如圖3中所示，可以在襯底上設(shè) 置例如絕緣體340的絕緣材料。操作720可以以類(lèi)似于此處描述的方式的任何方式來(lái)執(zhí)行， 但不局限于此。在過(guò)程700的操作730中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以在襯底與絕緣體之間形成間 隔物層，例如間隔物層335。操作730可以以類(lèi)似于此處描述的方式的任何方式來(lái)執(zhí)行，但不局限于此。在過(guò)程700的操作740中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可以在絕緣體上形成電極，所述 絕緣體例如圖3B-3C的絕緣體340，而所述電極例如電極214、216、314、316、414或416。操 作740可以以類(lèi)似于此處描述的方式的任何方式來(lái)執(zhí)行，但不局限于此。在過(guò)程700的操作750中，在本發(fā)明的實(shí)施例中，將所述一個(gè)或多個(gè)納米線耦合到 電極之一，所述電極例如分別如圖1A-1B、2A-2B、3A-3B中所示的電極襯底116和電極216、 316和416。操作750可以以類(lèi)似于此處描述的方式的任何方式來(lái)執(zhí)行，但不局限于此。應(yīng)當(dāng)注意，在完成操作750之后，過(guò)程700可以終止，或過(guò)程700可以重新開(kāi)始，例 如返回到操作710并被重復(fù)。在各個(gè)所提出的實(shí)施例中，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于具有一個(gè)或多個(gè)納米線的 光學(xué)諧振腔的設(shè)備和方法。對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例的前述描述是為了例示和說(shuō)明目的而提出的。它們不意圖 是窮舉的或?qū)⒈景l(fā)明的實(shí)施例限制為所公開(kāi)的精確形式，并且在以上教導(dǎo)的指引下可以進(jìn) 行很多修改和變體。此處描述的實(shí)施例被選擇和描述以便最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí) 際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域其他技術(shù)人員能夠在進(jìn)行適合于預(yù)期的特定使用的各種修改的情 況下最佳地使用本發(fā)明以及各種實(shí)施例。意圖是由所附的權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定本發(fā) 明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有可調(diào)諧納米線的諧振腔，所述諧振腔包括襯底(114/116/230/330/430/530/630/640 )，所述襯底能夠耦合到光學(xué)諧振器結(jié)構(gòu) (110/210/310/410/510/610/611)；以及形成在所述襯底上的多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620)，其中，所述多個(gè)納米線 響應(yīng)于能量的施加而被致動(dòng)(122/222/322/422/522/623)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620) 當(dāng)被定向?yàn)橄鄬?duì)于光學(xué)軸平行(121/221/321/421/521/621)時(shí)實(shí)現(xiàn)高透射狀態(tài) (191/291/391/491/591)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述多個(gè)納米線(120/320/420/520/620) 當(dāng)被定向?yàn)橄鄬?duì)于光學(xué)軸不平行(122/322/422/522/623)時(shí)實(shí)現(xiàn)低透射狀態(tài) (192/392/494/593)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述多個(gè)納米線(220)當(dāng)被定向?yàn)橄鄬?duì)于光學(xué) 軸不平行(222)時(shí)實(shí)現(xiàn)束分離(293)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述多個(gè)納米線中的每個(gè)納米線包括長(zhǎng)度可 調(diào)節(jié)性(670)，其中，所述納米線的長(zhǎng)度為至少一個(gè)波長(zhǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述襯底還包括位移可變性(431/432)，用于實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)納米線的密度(422 )的改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振腔，其中，所述襯底還包括位置可變性(545/640)，用于實(shí)現(xiàn)所述多個(gè)納米線的定向(522/623)的改變。
8.一種光學(xué)諧振器中的折射的方法，包括對(duì)多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620 )施加能量，所述多個(gè)納米線形成于襯 底(114/116/230/330/430/530/630/640 )上，所述襯底能夠耦合到光學(xué)諧振器的結(jié)構(gòu) (110/210/310/410/510/610)；使所述多個(gè)納米線響應(yīng)于施加到其的所述能量而伸縮(122/222/322/422/522/623)；以及在所述施加能量之后，相對(duì)于所述多個(gè)納米線的所述伸縮的偏轉(zhuǎn)角來(lái)折射光 (192/293/392/494/593)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括所述多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620)被形成為使得所述多個(gè)納米線中的每個(gè) 納米線的長(zhǎng)度相當(dāng)于大于一個(gè)波長(zhǎng)，其中，所述每個(gè)納米線的所述長(zhǎng)度是可變的(670 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括響應(yīng)于所述施加能量而改變所述多個(gè)納米線的密度(422 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述折射光還包括響應(yīng)于所述施加能量在位置方面改變所述襯底(545/640 )。
12.一種用于光學(xué)腔制造的方法，包括形成襯底(114/116/230/330/430/440/530/630/640)；在所述襯底上形成一個(gè)或多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620)；以及將所述一個(gè)或多個(gè)納米線耦合到電極(116/214/216/314/316)，所述電極耦合到所述 襯底。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述襯底(330)與所述電極(314/316)之間設(shè)置絕緣體(340)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括在所述電極(214/314/414)和另一電極(216/316/416)之間定向所述一個(gè)或多個(gè)納米 線(220/320/420/520/620 )，所述另一電極耦合到所述襯底。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將可移動(dòng)部分(545/640)耦合到所述襯底(530/630)，所述可移動(dòng)部分影響所述一個(gè) 或多個(gè)納米線(520/620)的位置(522/623)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將可移動(dòng)部分(640)耦合到所述襯底(630)，所述可移動(dòng)部分影響所述一個(gè)或多個(gè)納 米線(620)的長(zhǎng)度(670)。
全文摘要
一種具有可調(diào)諧納米線的諧振腔。所述諧振腔包括襯底(114/116/230/330/430/530/630)。襯底能夠耦合到光學(xué)諧振器結(jié)構(gòu)(110/210/310/410/510/610)。諧振腔還包括形成在該襯底上的多個(gè)納米線(120/220/320/420/520/620)。所述多個(gè)納米線響應(yīng)于能量的施加而被致動(dòng)(122/222/322/422/522/623)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK102132190SQ200880130883
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者A·M·布拉特科夫斯基, S·V·馬泰, S-Y·王, W·張 申請(qǐng)人:惠普開(kāi)發(fā)有限公司