用于光学调制的可调谐纳米线谐振腔

申请号 CN200880130883.0 申请日 2008-08-26 公开(公告)号 CN102132190A 公开(公告)日 2011-07-20
申请人 惠普开发有限公司; 发明人 S·V·马泰; A·M·布拉特科夫斯基; W·张; S-Y·王;
摘要 一种具有可调谐 纳米线 的 谐振腔 。所述谐振腔包括衬底(114/116/230/330/430/530/630)。衬底能够耦合到光学 谐振器 结构(110/210/310/410/510/610)。谐振腔还包括形成在该衬底上的多个纳米线(120/220/320/420/520/620)。所述多个纳米线响应于 能量 的施加而被致动(122/222/322/422/522/623)。
权利要求

1.一种具有可调谐纳米线谐振腔,所述谐振腔包括:
衬底(114/116/230/330/430/530/630/640),所述衬底能够耦合到光学谐振器结构(110/210/310/410/510/610/611);以及
形成在所述衬底上的多个纳米线(120/220/320/420/520/620),其中,所述多个纳米线响应于能量的施加而被致动(122/222/322/422/522/623)。
2.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述多个纳米线(120/220/320/420/520/620)当被定向为相对于光学轴平行(121/221/321/421/521/621)时实现高透射状态(191/291/391/491/591)。
3.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述多个纳米线(120/320/420/520/620)当被定向为相对于光学轴不平行(122/322/422/522/623)时实现低透射状态(192/392/494/593)。
4.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述多个纳米线(220)当被定向为相对于光学轴不平行(222)时实现束分离(293)。
5.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述多个纳米线中的每个纳米线包括长度可调节性(670),其中,所述纳米线的长度为至少一个波长
6.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述衬底还包括:
位移可变性(431/432),用于实现所述多个纳米线的密度(422)的改变。
7.根据权利要求1所述的谐振腔,其中,所述衬底还包括:
位置可变性(545/640),用于实现所述多个纳米线的定向(522/623)的改变。
8.一种光学谐振器中的折射的方法,包括:
对多个纳米线(120/220/320/420/520/620)施加能量,所述多个纳米线形成于衬底(114/116/230/330/430/530/630/640)上,所述衬底能够耦合到光学谐振器的结构(110/210/310/410/510/610);
使所述多个纳米线响应于施加到其的所述能量而伸缩(122/222/322/422/522/623);
以及
在所述施加能量之后,相对于所述多个纳米线的所述伸缩的偏转来折射光(192/293/392/494/593)。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括:
所述多个纳米线(120/220/320/420/520/620)被形成为使得所述多个纳米线中的每个纳米线的长度相当于大于一个波长,其中,所述每个纳米线的所述长度是可变的(670)。
10.根据权利要求8所述的方法,还包括:
响应于所述施加能量而改变所述多个纳米线的密度(422)。
11.根据权利要求8所述的方法,其中,所述折射光还包括:
响应于所述施加能量在位置方面改变所述衬底(545/640)。
12.一种用于光学腔制造的方法,包括:
形成衬底(114/116/230/330/430/440/530/630/640);
在所述衬底上形成一个或多个纳米线(120/220/320/420/520/620);以及将所述一个或多个纳米线耦合到电极(116/214/216/314/316),所述电极耦合到所述衬底。
13.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在所述衬底(330)与所述电极(314/316)之间设置绝缘体(340)。
14.根据权利要求12所述的方法,还包括:
在所述电极(214/314/414)和另一电极(216/316/416)之间定向所述一个或多个纳米线(220/320/420/520/620),所述另一电极耦合到所述衬底。
15.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将可移动部分(545/640)耦合到所述衬底(530/630),所述可移动部分影响所述一个或多个纳米线(520/620)的位置(522/623)。
16.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将可移动部分(640)耦合到所述衬底(630),所述可移动部分影响所述一个或多个纳米线(620)的长度(670)。

说明书全文

用于光学调制的可调谐纳米线谐振腔

背景技术

[0001] 光学谐振器,也称为谐振光学腔,是使得光在具有或不具有增益介质的情况下能够在特定路径内循环的光学部件的配置。附图说明
[0002] 被包括在本说明书中且形成本说明书的一部分的附图示出了本发明实施例,并且与说明一起用于解释本发明的原理:图1A是根据本发明一个实施例的、具有处于透射位置的一个或多个纳米线的光学腔的部件的一部分的框图
[0003] 图1B是图示处于非透射位置的所述一个或多个纳米线的图1A的光学腔的框图。
[0004] 图2A是根据本发明的另一实施例的、具有一个或多个纳米线的光学腔的部件的一部分的框图。
[0005] 图2B是图示处于分光位置的所述一个或多个纳米线的图2A的光学腔的框图。
[0006] 图3A是根据本发明的又一实施例的、具有一个或多个可调谐纳米线的光学腔的部件的一部分的框图。
[0007] 图3B是被示出为处于透射位置的图3A的所述一个或多个纳米线的框图。
[0008] 图3C是被示出为处于非透射位置的图3A的所述一个或多个纳米线的框图。
[0009] 图4A是根据本发明的又一实施例的、具有一个或多个可调谐纳米线的光学腔的部件的一部分的框图,所述一个或多个可调谐纳米线被配置用于可调谐过滤器颜色过滤并被示出为处于具有特定的有效折射率的反射位置。
[0010] 图4B是被示出为处于增大的有效折射率位置的被配置用于可调谐过滤器或颜色过滤的图4A的所述一个或多个可调谐纳米线的框图。
[0011] 图5A是根据本发明又一实施例的、具有被示出为处于透射位置的一个或多个可移动纳米线的光学腔的部件的一部分的框图。
[0012] 图5B是被示出为处于偏转位置的图5A的可移动纳米线之一的框图。
[0013] 图6A是本发明的一个实施例中的、用于颜色过滤且具有一个或多个可移动纳米线的光学腔的框图。
[0014] 图6B是本发明又一个实施例中的、处于偏离光轴位置的图6A的用于颜色过滤的光学腔的纳米线的框图。
[0015] 图7是根据本发明实施例的、用于制造具有一个或多个可调谐纳米线的光学腔的过程的流程图

具体实施方式

[0016] 现在将详细参考本发明的(一个或多个)实施例。虽然会结合(一个或多个)实施例描述本发明,但应当理解,它们并不意图将本发明限制于这些实施例。相反,本发明意图覆盖可以被包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代物、修改和等同物。
[0017] 此外,在对本发明的实施例的以下说明中,阐述了许多特定细节,以便提供对本发明的彻底理解。但是,本领域普通技术人员将认识到,可以在没有这些特定细节的情况下实施本发明。在其他实例中,没有详细描述公知的方法、过程和部件以避免不必要地模糊本发明的方面。
[0018] 图1A是根据本发明一个实施例的、配置有一个或多个纳米线的例示装置110的框图。装置110被示出为包括设置于其中的一个或多个单独的纳米线120(每个均用直线来指示)。装置110被示出为具有例如电极114的第一衬底以及例如电极116的第二衬底。在本实施例中,每个衬底被配置作为电极。在本实施例中,纳米线120可以生长在电极114或电极116上。在本发明的替代实施例中,纳米线120可以生长在衬底上并然后耦合到电极,如图2A-2B、3A-3C以及4A-4B中所示。在本发明的实施例中,电极114和116可以如在图1A中所示的那样偏置,或者如图1B中所示的那样偏置。根据本发明的实施例,纳米线120对例如通过电极114和116施加的能量进行响应,这也在图1B中示出。
[0019] 在本发明的实施例中,纳米线120可以生长在例如电极114或116的电极上。根据如在以下附图中所示的本发明的各种实施例,每一单独的纳米线120、220、320、420和520生长在一个表面上,例如分别在电极衬底116以及图2A、3A、4A和5A的衬底230、330、430和530上。在本实施例中,纳米线120已经在电极160上生长。在本发明的替换实施例中,纳米线120可以在电极114上生长。
[0020] 依然参考图1A,在本发明的实施例中,电极114和/或116可以由下列材料构成:,例如,GaAs、InP,或其他单晶材料或多晶硅,非晶硅,多晶金刚石和/或其他材料,和/或使用模制或生长的微晶硅,以使得所有的纳米线120都在相同的方向上定向。在本发明的实施例中,每一单独的纳米线120从电极116生长。在本发明的替代实施例中,锗、磷化铟或其他适当的材料或者材料的组合可以用于电极114和116以及纳米线120的制造中。
在本发明的实施例中,纳米线120可被外包覆,例如被包装在金或其他传导性和/或光学反射性材料中。根据本发明的实施例,每一单独的纳米线120被配置为具有至少一个波长的长度。到相邻纳米线的纳米线间隔小于波长,且可以随机地分布或以周期性或非周期性的方式分布。纳米线120可以定向为垂直于衬底116的表面或相对于衬底116的表面成一度。
[0021] 一旦制造后,装置110的纳米线120可以被配置为提供各种功能。在本发明的实施例中,纳米线120可以被用作光学调制器,从而用来偏转谐振器中的纳米线,光学Q可被降低。或者,当光穿过调制器或光学腔时,从光学轴偏转的纳米线会通过使光偏转离开光学轴并进入光学腔的壁中从而损失光而增大光学损失,如图1A-1B以及图3A-3C中所示。在本发明的另一实施例中,纳米线120可以被用作具有反射纳米线的束分离器,如图2A和2B中所示。在本发明的又一实施例中,纳米线120可以被配置用于光学调制,其中,可以在经受空间变化的衬底上形成多个纳米线120,以便纳米线120的密度是可变的,如图4A和4B中所示。如图4A和4B中所示,当纳米线间隔小于光的波长时,具有可变密度的纳米线120提供可调节的有效折射率。在本发明的再一实施例中,纳米线120可以被配置用于光学调制,其中,经由机械装置实施将纳米线沿着垂直轴定向到调制位置,如图5A和5B中所示。在本发明的又一实施例中,纳米线120可以被实现为颜色过滤装置,如图4A-4B以及6A-6B中所示。
[0022] 依然参考图1A,电极114被示出为已被施加以能量,例如电压,以便电极114包括比电极116高的电压,从而电极114有效地变成正电极,而电极116有效地变成接地电极。在本发明的一个实施例中,当电极114是正电极时,响应于所施加的能量,纳米线120被牵引向更具正极性的电极114,以便获得对束191的高透射率。在本实施例中,纳米线120被定向在相对于电极116的平轴的垂直位置121,以获得对束191的高透射率。应注意,在单程(single pass)操作中,纳米线的偏转用作遮光器,而在例如在谐振器中的多程(multi-pass)操作中,纳米线偏转用作谐振腔的Q-抑制器(Q-spoiler),因此还调制信号
[0023] 图1A-1B、2A-2B、3A-3C、4A-4B、5A-5B的束191、291、391、491和591分别可以与或可以不与结合装置110实现的增益介质交互。在装置110中实现的增益介质的类型可以包括但不局限于半导体,一种其中具有不同掺杂水平的材料的电子的移动可以导致激光作用的固体。应注意到,纳米线120在由III-V族的半导体材料制造时也可以具有增益,以便通过偏转纳米线而使得束经由在纳米线内光的多个弹跳以及捕获而与纳米线更多地交互。纳米线从光学轴的偏转因此改变光束所见到的增益,也导致了调制。在此种情况下,纳米线被光学地浦以获取增益,或纳米线的两端被电气地终止以通过纳米线泵送电流。可以利用pn结来掺杂纳米线,并且可以将纳米线制造成异质结几何结构以获得有效增益。
[0024] 图1B是本发明的实施例中的、图1A的装置110的框图,其中,纳米线120处于中立状态以便等量的能量或没有电压被施加到电极114和电极116。由于在电极114与电极116之间不存在电压差,纳米线120返回到放松状态。在放松状态下,如位置122所指示的,纳米线处于偏离光学轴的定向,从而使得纳米线120不是排布成与光束191平行以及/或者不是排布成相对于电极114的水平轴垂直。定向在对角位置122的纳米线120提供了束
191的透射率的降低,如束192所指示的。
[0025] 图2A是根据本发明的实施例的、实现为束分离器的装置210的截面框图。装置210被示出为包括与其相耦合的光学聚焦透镜212。在本发明的实施例中,聚焦透镜212被配置用于聚焦光束,例如束291。应注意到,虽然在图2A和2B中示出了聚焦透镜212,根据本发明的各种实施例,聚焦透镜212可以或可以不被类似地分别实现于图1A-1B、3A-3C、4A-4B、5A-5B和6A-6B的装置110、310、410、510、610和611中。装置210还包括衬底230,在衬底
230上形成有电极214和电极216。还示出了多个单独的纳米线220,每个纳米线用一条直线来指示。在本发明的实施例中,衬底230可以由下列材料构成:硅,例如,多晶硅、无定形硅,多晶金刚石和/或其他碳材料,和/或非单晶材料中的微晶硅。所有纳米线220被排布在相同方向上。纳米线220可以在衬底上生长或使用各种微制造技术来蚀刻。在本发明的替代实施例中,在衬底230的制造中,可以使用锗、磷化铟或其他适合的III-V族材料或者材料的组合。在本发明的实施例中,纳米线220可以在类似材料的衬底230上生长。在替代实施例中,纳米线220可以由不同的材料或材料组合构成。
[0026] 在本发明的实施例中,装置210的纳米线220被图示为处于中立状态,其中,电极214和电极216没有被激励,例如没有对电极214或电极216施加电压。由于没有施加能量,例如不存在电压差,纳米线220在通过位置221的通道中被排布为例如与束291的光学轴平行或垂直于衬底230的垂直轴,以便束291以最小的插入损失经过装置210。
[0027] 图2B是在本发明的实施例中的、在对电极216施加了能量之后的图2A的装置210的截面框图。当在电极216与纳米线220之间施加电压时,纳米线220被牵引向固定电极216。当在电极214与纳米线220之间施加电压时,纳米线220被牵引向电极214(未示出)。
[0028] 在本实施例中,衬底230和电极214被示出为表现出无电压差,例如,衬底230被示出为作为地以及电极214被示出为其被施加了零伏特。由于不管对象之间施加的电压极性如何静电都是吸引力,在本实施例中,电极214和衬底230被配置为表现出没有电压差。如果电极214具有与衬底230不同的电压,那些更接近电极214的纳米线220将感应到电磁力并会被吸引向电极214,而更接近电极216的那些纳米线220会被吸引向电极216。在本实施例中,电极216具有已被施加到其的一定量的能量,例如电压,从而使得纳米线220被牵引向电极216。在本实施例中,纳米线220被吸引向被施加有电压的电极216,从而使得可以配置有或可以不配置有例如电介质和/或金属的反射涂层的纳米线220处于束分离位置222。或者,当对电极214施加电压以及在衬底230与电极216之间不存在电压差时,纳米线214可以被吸引向电极214。当束291通过装置210时,处于束分离位置222的纳米线220分离束291,示出为作为束293从装置210出射。在本实施例中,当去除施加到电极216的电压时,纳米线220返回到它们的中立位置,如图2A中所示。
[0029] 图3A是在本发明的实施例中的、被配置用于光学调制的装置310的框图。装置310被示出为包括衬底330。在本发明的实施例中,衬底330可以是绝缘体上硅类型的衬底,通常被称为SOI。绝缘体上硅技术(SOI)是指分层的硅-绝缘体-硅衬底代替传统的硅衬底。基于SOI的装置与传统的硅制备装置的不同之处在于,硅结在电绝缘体之上,所述电绝缘体典型地为化硅。或者,提供与SOI衬底330的属性和特性类似的属性和特性的其他材料可被实现在衬底330内或实现为衬底330。在本实施例中,衬底330被示出为包括电极314和电极316,每个电极具有从其延伸的指状物。在电极314指状物与电极316指状物之间随机地以及均匀地插入有多个单独的纳米线320。在本发明的实施例中,纳米线320从衬底330生长。尤其应当注意,虽然图3A图示了略微插入在每个电极指状物之间的纳米线
320,但应当注意,在本发明的实施例中,纳米线320在每个电极314指状物和电极316指状物周围交错地(interwovenly)生长。
[0030] 在本发明的实施例中,纳米线320以及图1A-1B和2A-2B的纳米线120和220分别可以以随机的排布生长,如在图3A中具体地所示的。应当注意,图1A的纳米线120、图2A的纳米线220、图4A的纳米线420、图5A的纳米线520以及图6的纳米线620也可以以随机的排布生长。在本发明的替换实施例中,纳米线120、220、320、420、520和620可以以有序的图案生长。
[0031] 依然参考图3A,在本发明的实施例中,包括有区域319,该区域319包含纳米线320的随机排布,这里参考图3B和3C对其进行说明。应当注意,此处图示的纳米线120的位置和数量实际上是例示性的,并且因此其不应被解释为限制。在本发明的实施例中,图3A还包括截面AA,如这里参考图3B和3C说明的。
[0032] 图3B是在本发明的实施例中的、图3A的装置310的区域319的线AA的扩大视图截面框图。在本发明的实施例中,装置310的衬底330被示出为包括插入在绝缘体层340与衬底330之间的间隔物335层。传导层336被示出为插入在绝缘体层340与衬底330之间。从衬底330生长的纳米线320可以被耦合到电极314或电极316。在本实施例中,纳米线320被耦合到电极316。电极314和316具有已被施加到其的类似量的能量,例如电压,或者没有能量,从而使得中立状态生效。响应于等量施加的能量或不施加能量,纳米线320被示出为定向在透射位置321,从而束391基本上不受影响地被折射。
[0033] 图3C是根据本发明的实施例的、图3A的装置310的区域319的线AA的扩大视图截面框图,其中,纳米线320被定向在降低透射率位置322,从而使得束391经历透射方面的增大的光学损失(由束392指示)。电极316具有被施加到其的一定量的能量,例如电压,该一定量的能量是比等量施加到电极314和衬底330的能量量或者没有对电极314和衬底330施加能量的能量量更大量的能量。在本实施例中,以及响应于所施加的能量,纳米线320被吸引向具有被施加到其的较少量能量的电极。或者,纳米线320可以被配置为被吸引向具有被施加到其的较大量能量的电极。
[0034] 图4A是在本发明的实施例中的、被配置用于可变的有效折射率的装置410的框图。装置410被示出为包括衬底429、衬底430、多个单独的纳米线420和支持物451。在本发明的实施例中,如参考衬底114、116、230、330、530和630在此描述的,衬底429是尺寸稳定的衬底。在本发明的实施例中,衬底430被示出为具有已生长于其上的多个单独的纳米线420,如此处参考图1A-1B、2A-2B以及3A-3C所描述的。在本发明的实施例中,衬底430被配置为在尺寸方面是柔性的,以使得当衬底430是(但不局限于)PZT衬底时,衬底430可以响应于所施加的能量(例如电压)而扩展和收缩。例如,衬底430可以:响应于特定的施加电压而扩展,如由箭头431所指示的;或者响应于另一特定电压而收缩,如由箭头432所指示的。PZT衬底的扩展和收缩有效地改变纳米线(每单位面积)的密度,并因此改变光束所见到的有效折射率。这可以改变元件的颜色,从而使得如果光源是白光,则(从腔的)反射或透射可以具有不同的颜色。纳米线形成可调谐滤光器的一部分,所述可调谐滤光器由光学透明腔以及该腔内的可变折射率介质组成。
[0035] 如此,当发生衬底430的尺寸改变时,纳米线(每单位面积)的密度改变,并因此改变有效折射率。由于纳米线420生长在衬底430上,因此纳米线420的密度可以与衬底430的扩展或收缩相关地改变。图4A图示透射状态421下的纳米线420。
[0036] 图4B是装置410的框图,该图示出了衬底430响应于施加到其上、导致其如由箭头431指示的那样收缩的能量(例如电压)而发生的尺寸改变。根据本发明的实施例,响应于衬底430的收缩,纳米线420的密度增大了,例如纳米线间隔减小了。图4B图示出处于增大密度位置423的纳米线420,其导致折射率的改变。纳米线的密度的改变改变了有效折射率,并将过滤器/谐振器调谐到不同的颜色/波长。由于纳米线间隔小于波长,因此发生颜色过滤,从而使得束491被过滤(被指示为束494)。
[0037] 如图4B中图示的有效折射率大于如图4A中所示的折射率。纳米线与相邻纳米线的间隔小于波长。在腔内具有可调谐指数的光学腔可以被实现为可调谐滤光器。
[0038] 应当注意,在本发明的替代实施例中,装置110和/或210和/或310的功能和特征可以与装置410组合,从而使得纳米线的密度和折射量是可变的。
[0039] 图5A是本发明的实施例中的装置510的框图,该装置510被实现为波导调制器,并被配置为通过例如使用PZT衬底移动板来机械地移动纳米线。装置510包括多个纳米线520。在本发明的实施例中,纳米线520可以类似于如在此参考图1A-1B、2A-2B、3A-3C以及
4A-4B描述的纳米线120、220、320和420。装置510还包括衬底530。在本发明的实施例中,衬底530可以类似于如在此分别参考图1A-1B、2A-2B和3A-3C描述的衬底110、210或
310。衬底530被示出为具有形成于其上的基座构件535。在本发明的实施例中,基座构件
535可以由聚合物/硅构成。基座构件535被示出为具有设置于其中的、用于每个纳米线
520的开口536,以及通过其生长或插入以及支持纳米线520。
[0040] 在本发明的实施例中,示出在基座构件535上设有两个柔性间隔物540。柔性间隔物540响应于铰链构件545的移动而伸缩。柔性间隔物540被示出为插入在基座构件535和铰链构件545之间。铰链构件545被示出为具有设置于其中的、用于每个纳米线520的开口546。
[0041] 在本发明的实施例中,铰链构件545可以由聚合物构成。在本发明的实施例中,铰链构件545是能够移动的(如由箭头551和552所示),以使得由此影响纳米线520的位置排布。在本发明的实施例中,通过耦合到铰链构件545的MEMs(微机电)装置580驱动铰链构件545的移动。在本发明的替代实施例中,可以实现用于导致铰链构件545的移动的其他装置,例如PZT衬底。在本实施例中,纳米线520被示出处于被动位置521,从而使得束591基本上不受影响地流过装置510。图5A还包括如此处参考图5B描述的区域511。
[0042] 图5B是图5A的装置510的区域511的扩大视图框图。响应于来自MEMs 580的信号,铰链构件545横向地移动,如由箭头551所示的。根据本发明的实施例,铰链构件545的移动551导致运动在邻近开口546处被施加到纳米线520,导致纳米线520被定向在相对于束591的路径的非平行位置,所述非平行位置例如调制位置522。非平行位置(也称为偏离光学路径)实现了对束591的偏转(例如调制),被示出为束592。应注意到,在所示的实施例中,铰链构件545被定向在基座构件535附近。在本发明的替代实施例中,铰链构件545可以定向在沿着纳米线520的长轴的任何位置处,位于更接近或更远离基座构件535的地方。
[0043] 图6A是根据本发明的又一实施例的光学谐振器610的框图,所述光学谐振器610具有一个或多个纳米线,并被配置用于颜色过滤和/或被配置作为可调谐滤光器。在本实施例中,谐振器610是法布里-珀罗(Fabry Perot)谐振器。在本发明的实施例中,图6A包括衬底630和衬底640,一个或多个纳米线620从其生长。在一个实施例中,衬底630可以(但不局限于)以与衬底114、116、230、330和530类似的方式来制造。在本发明的实施例中,衬底640可以(但不局限于)以与图5A和5B的衬底545类似的方式来制造,以便衬底640可以是能够移动的衬底。在本发明的实施例中,衬底640可以是PZT衬底。在可替代实施例中,可以通过与衬底640耦合的MEMs来驱动衬底640的移动。在本发明的实施例中,衬底640可以利用与此处参考图4A和4B描述的衬底430的方式来制造,以便纳米线620的密度是可变的。在本实施例中,衬底630是固定的衬底,而衬底640是能够移动的衬底且被配置为具有横向移动,由箭头651和652指示。在本发明的替代实施例中,衬底640可以是固定的衬底,而衬底630可以是可移动的衬底。
[0044] 根据本发明的实施例,谐振器610发射有明显边界的小心的(discreet)光学频率,例如红、绿或蓝(RGB)。在本发明的实施例中,通过改变通过纳米线的光学路径来实现可变的有效折射率。通过改变纳米线的定向,通过纳米线的光学路径也被改变,由此改变有效反射率。如图6A中所示,光见到(被指示为位置621的)纳米线的全长,而在图6B中,光见到通过纳米线的不同路径,因此导致不同的折射率。到相邻纳米线的纳米线间隔比波长小得多。由此,当谐振器是可调谐滤光器时,可以对RGB频率进行调谐和/或过滤。可以使用纳米线620通过下述方式来调谐谐振频率:控制它们的材料组成;控制它们的密度,使得较高的密度会使谐振频率红移;和/或控制纳米线620的长度,如由箭头670所示。
[0045] 依然参考图6A,通过提供可变的折射率,本发明的实施例可以使得RGB过滤器的阵列形成在相同的衬底上。这使得光学腔610可以连续地从红色调谐到绿色再调谐到蓝色,从而使得与其中例如RGB的每个颜色过滤器与相应的图像传感器像素配准的当前颜色过滤器相比,单个图像传感器像素可以区分红、绿和蓝光。图6A中的纳米线可以在例如衬底630和衬底640的两端上被附着,或者可以在衬底630或衬底640的单端上被附着。在所示的实施例中,纳米线620在衬底630和衬底640两者上被附着。在相同衬底上形成RGB过滤器的阵列,其通过调节密度提供RGB颜色过滤,如此处参考图4A-4B所示和所描述的。通过经由可移动的衬底640机械地致动光学腔610中的纳米线620,例如拉长纳米线620、弯曲纳米线620、倾斜纳米线620或增大纳米线620的密度,可以将谐振频率动态地从红色偏移到绿色再到蓝色。在替代实施例中,纳米线可以被配置为锚固到衬底630的致动器,在此种情况下,纳米线被致动以移动附着到纳米线的物质,例如衬底640。
[0046] 图6B是图6A的光学谐振器610的框图,其中,纳米线620被定向在相对于光学路径的非平行位置623。纳米线620相对于光学路径的非平行导致通过纳米线填充的光学腔的光学路径的改变,从而导致有效折射率的改变。
[0047] 在本发明的实施例中,在由箭头652指示的横向方向上施加电压或衬底640的滑动,这导致纳米线620被定向在偏离光学轴(非平行)的位置623。纳米线620的偏离光学轴的定向提供了颜色过滤,从而使得偏离光学轴的定向的量的变化提供对RGB谐振频率的过滤。
[0048] 图7是根据本发明的各种实施例的、用于制造包括一个或多个纳米线的装置的过程700的流程图。图7是过程700的流程图,在过程700中,根据用于装置制造的本发明的实施例执行特定的操作。虽然在过程700中公开了具体的操作,但这样的操作是例示性的。也就是说,本发明很适于执行各种其他操作或图7中所示的操作的变体。在本实施例中,应该认识到,过程700的操作可以通过软件,通过硬件,通过组件机构,通过人类交互,或通过软件、硬件、组件机构以及人类交互的任何组合,来执行。
[0049] 将参考根据本发明的实施例的、在图1A-1B、2A-2B、3A-3C、4A-4B、5A-5B以及6A-6B中所示的部件和装置来描述用于装置制造的过程700。
[0050] 在过程700的操作710中,根据本发明的实施例,在例如电极衬底114和116以及衬底230、330、430、530和630及640的衬底上形成一个或多个纳米线120、220、320、420、520和620。在本发明的实施例中,如图3A中图示,纳米线可以以随机的布置生长在衬底上。
在本发明的替代实施例中,纳米线可以以有序的图案生长。可以将装置110、210、310、410、
510和610制造为包括根据本发明各种实施例的一个或多个纳米线。操作710可以以类似于此处描述的方式的任何方式来执行,但不局限于此。
[0051] 在过程700的操作720中,在本发明的实施例中,如图3中所示,可以在衬底上设置例如绝缘体340的绝缘材料。操作720可以以类似于此处描述的方式的任何方式来执行,但不局限于此。
[0052] 在过程700的操作730中,在本发明的实施例中,可以在衬底与绝缘体之间形成间隔物层,例如间隔物层335。操作730可以以类似于此处描述的方式的任何方式来执行,但不局限于此。
[0053] 在过程700的操作740中,在本发明的实施例中,可以在绝缘体上形成电极,所述绝缘体例如图3B-3C的绝缘体340,而所述电极例如电极214、216、314、316、414或416。操作740可以以类似于此处描述的方式的任何方式来执行,但不局限于此。
[0054] 在过程700的操作750中,在本发明的实施例中,将所述一个或多个纳米线耦合到电极之一,所述电极例如分别如图1A-1B、2A-2B、3A-3B中所示的电极衬底116和电极216、316和416。操作750可以以类似于此处描述的方式的任何方式来执行,但不局限于此。
[0055] 应当注意,在完成操作750之后,过程700可以终止,或过程700可以重新开始,例如返回到操作710并被重复。
[0056] 在各个所提出的实施例中,本发明的实施例提供了用于具有一个或多个纳米线的光学谐振腔的设备和方法。
[0057] 对本发明的具体实施例的前述描述是为了例示和说明目的而提出的。它们不意图是穷举的或将本发明的实施例限制为所公开的精确形式,并且在以上教导的指引下可以进行很多修改和变体。此处描述的实施例被选择和描述以便最好地解释本发明的原理及其实际应用,从而使得本领域其他技术人员能够在进行适合于预期的特定使用的各种修改的情况下最佳地使用本发明以及各种实施例。意图是由所附的权利要求及其等同物来限定本发明的范围。
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