CN116134357A - 用于阵列波导光栅（awg）模块的新的且改进的可变双向热补偿器 - Google Patents

用于阵列波导光栅（awg）模块的新的且改进的可变双向热补偿器 Download PDF

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Abstract

公开一种热补偿器，用于与阵列波导光栅(AWG)模块一起使用，进而阵列波导光栅模块在光网络内与波长复用和解复用一起使用。所述热补偿器包括一弓形框件和一中央杆件。所述弓形框件由比所述中央杆件的热膨胀系数高的一热膨胀系数表征，从而所述弓形框件能在某一温度条件下以与所述中央杆件的膨胀以及收缩相比可变的速率膨胀以及收缩。所述弓形框件适于附接于一非热阵列波导光栅(AAWG)模块的一可动部，从而所述弓形件的膨胀移动以及收缩移动影响所述AAWG模块的一可动部的移动，以横跨迥然不同的温度条件来维持所述AAWG模块的合适的聚焦。

Description

用于阵列波导光栅(AWG)模块的新的且改进的可变双向热补偿器
相关申请
本申请主张于2020年7月31日提交的美国临时专利申请US63/059204的优先权，该美国临时专利申请其整体上通过援引并入本文。
技术领域
本发明涉及热补偿器，且更特别地涉及一种新的且改进的热补偿器，其能与阵列波导光栅(AWG)模块一起使用，进而AWG模块与波长复用和解复用一起在光网络内使用。
背景技术
针对在光网络内与波长复用和解复用一起使用的AWG模块，已发现，随着温度变化，工作波长也变化，由此影响运行(performance)。当前存在有两种类型的AWG模块，第一种类型的AWG模块称为一热AWG模块，其中，一加热器和一热电偶被使用以维持模块的温度恒定。这明确地提高了波长的稳定性，然而，单位消耗功率以及连同引入系统的额外的构件使整个系统的可靠性稍有降低。第二种类型的AWG模块为一无热(non-heated)或非热(athermal)阵列波导光栅(AAWG)模块。一AAWG模块的一个优点是它因功率消耗为零而有效地是一无源(passive)结构。然而，一个显著的缺点是，一AAWG模块仅在一相当好地建立的工作温度范围内可靠地操作。例如，当前，尽管那个温度范围由-15℃延伸至70℃，然而许多应用已报道这种AAWG模块在-40℃到85℃的一温度范围内使用。然而，也已报道有在这样的温度范围内使用这样的AAWG模块的一显著的缺点已导致更大的波长不稳定性，如借助国际电信联盟(ITU)所建立的，该更大的波长不稳定性称为波长偏移。
在致力于补偿使用AAWG模块的这种波长不稳定性中，各种无热热补偿器已被使用。例如，参照图1A至图2C，看到的是，如在示出一常规的AWG模块10的图1A至图1C内示出地，随着温度在低的温度条件、经过中等的温度条件到高的温度条件之间变化，常规的AWG模块10的焦点变位(shifts)。于是，如在图2A至2C内示出地，一AAWG模块20示出设置有未示出的一热补偿器，热补偿器使AAWG模块20的一前部22物理地或机械地移动或位移以有效地重新聚焦AAWG模块20的焦点，从而所得到的输出焦点被有效地造成恒定，而不管在该无热或非热阵列波导光栅所处的温度如何。
AAWG模块20正被采用。然而，已知道的是，热诱导波长改变横跨操作的宽的可变的温度范围是非线性的，例如，这意味着，当AAWG模块20在一相对寒冷的环境内操作时而不是当AAWG模块20在一相对温暖的环境内操作时，AAWG模块20的前部22的机械移动或位移补偿是不同的。
一常规的可变双向热补偿器的一示例示出在图3内且由附图标记30标示。更特别地，看到的是，热补偿器30包括：一框件32，其适于连接于或接合于AAWG模块的可动部或可位移部且其有效地包括具有一长方体的构型的一三维实心块；以及一螺钉34，其适于连接于或接合于AAWG模块的非可动部或非可位移部。框件32和螺钉34由实质不同的热膨胀系数(CTE)性能表征的特别预定的不同的材料制备，从而随着AAWG模块操作所处的环境的温度，框件32将以相对螺钉的膨胀或收缩更大的一速率膨胀或收缩，以于是(accordingly)由寒冷的环境到温暖的环境按一非线性的方式使AAWG模块可动部或可位移部位移或移动。然而，不幸的是，已发现，尽管由呈现合适的不同的CTE性能的特别选择的材料制备这样的温度补偿器，这样的现有技术设计实际上已不能提供能使AAWG模块在显著不同的或更宽的温度范围内操作所要求的必须的热补偿。这是因为，当AAWG模块在由相对凉爽的或寒冷的温度表征的一环境内操作时AAWG模块可动部的所希望的移动或位移不同于当AAWG模块在由相对温暖的或炎热的温度表征的一环境内操作时AAWG模块的可动部所希望的移动或位移。针对AAWG模块在凉爽的环境和温暖的环境内操作或从凉爽的环境到温暖的环境操作，一热补偿器的该现有技术的设计不会产生膨胀与收缩之间的足够显著的差异以满足补偿要求。
于是，因此在工艺上存在对一新的且改进的AAWG模块的一需要，其中，改进的热补偿实际上能实现为AAWG模块能实际上使用在可呈现显著的不同的或迥然不同的温度的温度范围或温度环境内。换句话说，由于采用允许当AAWG模块在相对温暖的或炎热的温度环境内操作时AAWG模块以比当AAWG模块在相对凉爽的或寒冷的温度环境内操作时AAWG模块收缩的速率大的一速率膨胀的一热补偿器的结果，AAWG模块能实际上使用在可呈现显著的不同的或迥然不同的温度的温度范围或温度环境内。
发明内容
前述需要已借助本发明达成，其中，根据本发明的原理和教导，一种新的且改进的热补偿器已开发且在其基本形式下，看到为包括：一框件，其具有一可膨胀的以及可收缩的弓的构型，以替代所述常规的实心块长方体。一中央杆件内置在弓框件(或简称框件)内，其中，所述中央杆件的臂部固定地固持于所述弓框件的相反的部分(section)，而所述中央杆件的一远端与一螺钉接合，所述螺钉固定地安装在所述弓框件的一远端内。所述弓框件和所述中央杆件由具有不同的CTE性能的特别预定的不同的材料制备。在这种方式下，在高温(elevated temperature)条件下，所述弓框件能够以比所述中央杆件膨胀的速率明显大的一速率膨胀，然而，相反地，在相对低的温度条件下，所述弓框件被所述中央杆件有效地约束以仅能够以所述中央杆件收缩的速率收缩。这是所希望的精确热补偿的类型，因为，如已注意到的，所述AWG模块的所述热补偿器适于被连接的可动部需要以与其膨胀不同的一速率收缩，以维持所述AWG模块的合适的焦点。也注意到的是，为了实现所述AWG模块的可动部或可位移部的精确的移动或位移以维持所述AWG模块的合适的焦点，所述热补偿器的弓框件可具有各种不同的几何构型或形状，所述热补偿器的弓框件可由各种不同的材料制备，其中，这样的各种不同的材料全部呈现不同的热膨胀系数性能，且所述弓框件的各个部分的大小或厚度尺寸可变化。
附图说明
本发明的各种其它的特征和伴随的优点将从以下结合附图考虑时的详细说明中得到更充分的认识，在附图中，相似的附图标记在多个视图中表示相似或对应的部件，并且在附图中：
图1A是一常规的现有技术的AWG模块的一示意图，其中，由于AWG模块在一相对低的温度范围环境内使用的结果，AWG模块的焦点示意地示出为已变位在一第一特别的方向上；
图1B是在图1A内公开的常规的现有技术的AWG模块的一示意图，其中，由于AWG模块在一中等的温度范围环境内使用的结果，AWG模块的焦点示意地示出为根本未从其所希望的预定的焦点变位；
图1C是在图1B内公开的常规的现有技术的AWG模块的一示意图，其中，由于AWG模块在一相对高的温度范围环境内使用的结果，AWG模块的焦点示意地示出为已变位在相反的一第二方向上；
图2A是一常规的现有技术的AAWG模块的一示意图，其中，由于借助一热补偿器AAWG模块的一前部在一第一方向上移动或位移一预定的距离以有效地补偿因AAWG模块在一相对低的温度范围环境内使用的事实而会通常发生的在AAWG模块的焦点上的变位的结果，AAWG模块的焦点示意地示出为维持恒定；
图2B是在图2A内公开的常规的现有技术的AAWG模块的一示意图，其中，因AAWG模块在一中等的温度范围环境内使用的事实而无需移动AAWG模块的前部，AAWG模块的焦点示意地示出为维持恒定；
图2C是在图2A内所示的常规的现有技术的AAWG模块的一示意图，其中，由于借助一热补偿器AAWG模块的前部在相反的方向上移动或位移一预定的距离以有效地补偿因AAWG模块在一相对高的温度范围环境结果内使用的事实而会通常发生的在AAWG模块的焦点上的变位的结果，AAWG模块的焦点示意地示出为维持恒定；
图3是已与AAWG模块一起使用的一常规的现有技术的热补偿器的一立体图；
图4是已根据本发明的原理和教导开发的以有利地与AAWG模块一起使用的一第一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图；
图5A是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件和框件，其中，中央杆件在相反侧处固定于框件且中央杆件适于与一螺钉接合，螺钉将中央杆件连结于框件；
图5B至图5C是图5A的框件和中央杆件的示出所述构件的细节的示意图；
图6A是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件，其中，中央杆件采用半搭接或横搭接联接(bonding)于框件而固定于框件；
图6B至图6C是图6A的框件和中央杆件的示出所述构件的细节的示意图；
图7A是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件，其中，中央杆件采用横联接于框件而固定于框件；
图7B至图7C是图7A的框件和中央杆件的示出所述构件的细节的示意图；
图8A是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件，其中，中央杆件采用横联接于框件而固定于框件(比如如图7A所示的框件)，其中，框件不包括用于中央杆件的槽；
图8B是图8A的中央杆件的示出该构件的细节的一示意图；
图9A是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的一示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件，其中，中央杆件采用横联接于框件而固定于框件(比如图5B的框件)，其中，框件不包括用于中央杆件的槽；以及
图9B至图9C是图9A的中央杆件和框件的示出所述构件的细节的一示意图。
图10A至图10B是另一实施例的一新的且改进的可变双向热补偿器的示意图，可变双向热补偿器包括一中央杆件，其中，中央杆件固定于框件(比如图5B的框件)，示出了中央杆件和框件之间的两个示例的联接构型；
图11是一热补偿器在光子芯片的两个段处连结(coupled)于一光子芯片的一示意图；
图12A至图12B是两玻璃附接件处于热补偿器的两端部处的热补偿器(12A)和带有用于连结于一光子芯片的一体的腿部的热补偿器(12B)的示意图。
图13A至图13C是带有面向顶的狭槽(图13A)的可调整张力器、带有面向底的狭槽(图13B)的可调整张力器的热补偿器以及张力器设计合并到一复合热补偿器中的设计的示意图。
具体实施方式
现在参照附图，且更特别地参照附图的图4，用于与AAWG模块一起使用的新的且改进的可变双向热补偿器的一说明性的示例公开且整体由附图标记400标示。更特别地，看到的是，新的且改进的可变双向热补偿器400包括一弓形框件402(也简称为“框件”)、一中央杆件404(也称为一“横(cross)杆件”)以及可选地一螺钉(未示出)。依然更特别地，看到的是，框件402具有一几何构型，该几何构型大体是包括以针对或关于一纵向定向的轴线408定义的一轴向细长的八角形的一弓的几何构型。在图4的示例中，所述中央杆件沿旁向(laterally)(或竖向(vertically))定向的轴线409定向。相同的轴线参照系可用于后续的图。在一些实施例中，所述旁向(lateral)或竖向(vertical)方向也可称为横向(transverse)方向。在纵向的轴线上，框件402看到为包括一第一端部410以及相反设置的一第二端部412。在一些实施例中，第一端部410适于是可动的，而相反设置的第二端部412适于是固定的。在旁向的轴线上，框件402包括一第一侧部414、一第二侧部416、将第一侧部414分别相互连接于第一、第二端部410、412的第一、第二腿部418、420以及将第二侧部416分别相互连接于第一、第二端部410、412的第三、第四腿部422、424，其中，框件402的所有的前述的部和腿部定义一中央中空部425。
如由此能认识到的，因框件402的独一无二的几何的结构的构型，如借助在第一侧部414、第二侧部416、将第一侧部414分别相互连接于第一、第二端部410、412的第一、第二腿部418、420以及将第二侧部416分别相互连接于第一、第二端部410、412的第三、第四腿部422、424之间定义的结构的相互连接所允许的，随着温度升高，框件402将针对纵向延伸的轴线408有效地轴向变长或膨胀。将还认识到的是，随着框件402有效地轴向变长或膨胀，再次地，如借助将第一侧部414分别相互连接于第一、第二端部410、412的第一、第二腿部418、420以及将第二侧部416分别相互连接于第一、第二端部410、412的第三、第四腿部422、424所允许的，第一、第二侧部414、416将有效地朝向彼此移动。将还认识到的是，当与热补偿器400一起将被使用的AAWG模块经受相对凉爽的或寒冷的温度或在相对凉爽的或寒冷的温度内操作时，框件402的相反的移动或位移发生，即，框件402将轴向收缩。因此看到的是，如后面将更全面地讨论的，表征框件402的所述结构的构型提供给框件402独一无二的柔性和弹性以精确地执行一AAWG模块的一可动部的所需的移动或位移。
根据本发明的进一步的教导和原理，框件402和中央杆件404由具有特定的、不同的、预定的或已知的CTE性能的材料制备，其中，框件402由呈现比中央杆件404的CTE大或高的一CTE的一材料制备。在这种方式下，由此能认识到的是，当AAWG模块在经历相对温暖的或炎热的温度条件的一环境内操作时，框件402根据其CTE性能而将有效地自由地轴向膨胀或变长，然而，相反地，当AAWG模块在经历相对凉爽的或寒冷的温度条件的一环境内操作时，鉴于框件402的端部在侧端414、416处固定地固持于中央杆件404的事实，框件402在其轴线(旁向409)收缩移动或位移将被有效地稍有约束或阻滞，且因为中央杆件404的CTE性能低于框件402的CTE性能，中央杆件404的轴线(旁向409)收缩以与框件402轴线(旁向409)收缩相比的一更小或更慢的速率进行，由此以比其轴线的热膨胀或变长更低的一速率实现框件402的整体的收缩。如前面注意到的，为了保持AAWG模块的合适的焦点，这些移动或位移是所希望的且被要求的。
在一个实施例中，也能从图5A至图5C看到是，中央杆件504设置在框件502的一中空的中央内部525内且具有一大体T形的构型，所述大体T形的构型看到的是包括带有固定地固持于框件502的两侧514、516的延伸的两臂的一第一端部或头部526，而相反的一第二端部或脚部528适于与螺钉506的一第一端部接合，螺钉506具有其相反设置的固定地安装在框件502的第二端部512内的第二端部。尽管看到中央杆件504定向更靠近框件502的第一端部511，但是在其它实施例中，中央杆件504可更靠近框件502的中间以及朝向第二端部512。在图5A的示例中，头部526在四个表面区域527a-d处被固持，从而头部526在两侧上受限制。在其它实施例中，例如针对采用一更短的中央杆件504的示例，头部526可仅固持于侧的表面区域527a、527c而不固持于表面区域527b、527d。头部526与框件502不仅旁向于而且纵向于框件502对接可提供抵抗在旁向轴线和纵向轴线上的变形的稳定性。螺钉506在框件502的固定端部512内螺接地调整以维持第一端部或头部526相对框件502的第一端部510的位置。
将注意的是，当AAWG模块可操作地设置在相对温暖的或炎热的温度条件内或暴露于相对温暖的或炎热的温度条件下时，框件502将轴向膨胀或变长到中央杆件504的相反的第二端部或脚部528将脱离螺钉506的第一端部的程度，然而且相反地，当AAWG模块可操作地设置在相对凉爽的或寒冷的温度条件内或暴露于相对凉爽的或寒冷的温度条件下时，如由中央杆件504根据它们的CTE之间的不同所允许的，框件502将轴向收缩，从而中央杆件504的相反的第二端部或脚部528将再次与螺钉506的第一端部接合。将仍注意的是，螺钉506通常由借助一相对大的杨氏模量和一小的CTE表征的一材料制备。于是，已发现，当中央杆件504的相反的第二端部或脚部528接合螺钉506的第一端部时，螺钉506的相对硬度或刚度可能对中央杆件504的相反的第二端或脚部528造成压痕或其它损伤(例如，在中央杆件504在两部位527b、527d处结合框件502的情况下)。在一些实施例中，一保护块(未示出)可被设置来防止这种状况发生。
参照图6A至图6C，可根据本发明的原理和教导开发的另一实施例的一框件602和中央杆件604提供并看到为包括在中央杆件604和框件602中的多个L形的延长部。中央杆件604在框件602的相反的侧614、616固持于框件602。腿部/腿段628(相对近端610)朝向框件612的远末端延伸，经由螺钉606连结于框件602。中央杆件604具有一大体T形的构型，其中，两L形的臂部629a-b在中央杆件604的两侧延伸。在框件602上的是对应的两L形的延长部630a-b，两L形的延长部630a-b对接于中央杆件604上的表面。因为中央杆件604和框件602在旁向面对的表面上连结，所以作用在彼此上的力(比如，因材料的收缩和膨胀的不同的速率)处于竖向方向上。于是，中央杆件604将抵抗框件602在竖向方向上的变形和膨胀。通过在向外面向方向和向内面向方向上的接触，提供与这两个方向相反的额外的稳定性。在一些实施例中，中央杆件604与框件602之间可存在小的间隙或间隔，所述小的间隙或间隔可允许在纵向方向上更多地膨胀以及收缩。
参照图7A至图7C，提供可根据本公开的原理和教导开发的另一实施例的一框件702和中央杆件704。与前面的图6A至图6C一样，中央杆件704在相反的两侧714、716固持于框件702。中央杆件704的腿部/腿段728(相对近端710)朝向框件712的远端延伸，经由一螺钉706连结于框件702。中央杆件704具有一大体T形的构型，其中，腿部728具有一V形状。中央杆件704的两臂部可延伸至框件702的全高度。中央杆件704与框件702之间在两侧714、716处的连接可描述成一半搭接(half-lap)、t半(t-halving)结合或一凹口和槽结合等。连接的细节下面进一步参照图7B至图7C说明。
图7B示出与图7A相同的立体图，其中没有螺钉706和中央杆件704，以示出由螺钉706和中央杆件704遮挡的框件702的细节。图7C是一立体图，示出中央杆件704的另一面。在图7C的视图中，框件702上的两槽720、721匹配中央杆件704上的两槽722、723。在图7A至图7C的示例中，对接的表面当它们连接时坐落成彼此齐平。例如，侧表面714、716在中央杆件704和框件702之间齐平。包括中央杆件704和框件702的所述构型的前面的表面和后面的表面也在所述构件连接时坐落成齐平。
参照图8A至图8C，提供另一实施例。该构型是基于图7A的框件702。中央杆件804类似图7C的中央杆件704，其中，材料在两臂部850、851的端部处增设。然而图7A所示的构型示出一齐平的侧缘的表面714、716，中央杆件804的臂部延伸超出框件702的缘。与图7A的构型对比，在中央杆件804的端部850、851处的增设的材料可增加对框件702的膨胀的抵抗，因为框件的侧814、816被中央杆件804的端部850、851约束向外膨胀。
参照图9A至图9C，提供另一实施例。该构型是基于图5A的框件502。中央杆件类似图8A的中央杆件804，其中，一大深度的材料905用于中央杆件904。然而图8A所示的构型示出在中央杆件804和框件702之间是面的表面齐平，在图9A的构型中，中央杆件904具有增设的深度的材料905，从而中央杆件904突出在框件502的面上。带有增设的深度的材料905的中央杆件904的形状能使用与图5A相同的框件502。框件502具有连续的侧的体积而无在图7B的框件中发现的槽区域720、721。
最后注意的是，框件(比如402、502等)、中央杆件(比如404、504等)以及螺钉(比如406、506等)可由呈现各种不同的热膨胀系数(CTE)的大量的不同的材料的任一种制备，以实现最佳的膨胀结果和收缩结果。这样的材料的示例为钢、铁、不锈钢、铜(cooper)、铝、镍、锌、钴、镁、可伐合金(kovar)、黄铜(brass)、铅、石墨、碳、橡胶、陶瓷、木材、环氧树脂，阳极氧化铝(anodized aluminum)、锡、金、钯、银、钼、铂、钛、铬、锰、各种塑料、合金、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、乙烯基塑料(vinyl)等。材料可针对它们的各种性能来选择，例如，它们的各种性能包括除了它们的热膨胀系数(CTE)外还有它们的强度、力、柔性、刚度、屈服强度、脆性等，以实现预定的所要求的移动、可靠性和/或其它运行特性。另外，所述热补偿器附接于AAWG模块可由任何合适的手段完成，例如，诸如螺钉、环氧树脂、粘接剂、螺栓、螺母、柱(posts)、孔、狭槽、舌和槽、凸轮、齿轮、棘齿、磁铁、焊锡(solders)、熔接(welds)、线接(wires)、摩擦配合、卡接(snap)配合、扣持(latch)配合等。
图10A至图10B是另一实施例的包括固定于框件(比如图5B的框件)的一中央杆件的一新的且改进的可变双向热补偿器的示意图，示出中央杆件1020和框件1010之间的两个示例的联接(bonding)构型。如所示出地，中央杆件1020可具有与框件1010接触的多个表面。针对这些接触区域，针对中央杆件1020联接于框件1010，存在各种选择。在一个示例中，多个顶侧(在三个接触区域1002、1004、1006处)可联接于框件1010。在一些情形下，联接可有助在纵向轴线(图中的上下)上的变形。例如，在图10B中，联接侧表面1012、1014可抵抗横变形和膨胀，从而框件具有在旁向方向上的大的膨胀。这是可能发生的，因为膨胀被约束在一个方向(侧向(sideways))且允许在旁向方向上自由，这提供额外的膨胀。在这种方式下，在需要一更大的热补偿程度的情况下，可采用一更小的封装或更小的框件。
图11是一热补偿器1110在光子芯片1102的两个段处连结于一光子芯片1102的一示意图。在所示出的实施例中，光子芯片1102包括阵列波导光栅的一可动段1106和一固定段1104。可动段1106允许热补偿。如所示出地且如前针对图1A至图1C所讨论的，温度会影响在穿过诸如一波导厚片(slab)(比如，1104、1106)的一介质的光束上的聚焦；可动段1106基于热补偿而允许在光束上的聚焦被变位(参见针对图2A至图2C的讨论)。
连结于光子芯片的是热补偿器1110，热补偿器1110可包括腿部1112、1114。腿部1112被附接于光子芯片1102的一固定的部分，而腿部1114附接于可动段1114。热补偿器1110可为上面说明的多个实施例中的任一个。在热应力下，热补偿器1110在长度方向(lengthwise)上膨胀。如图11所示，热补偿器1112必须装配到芯片，从而在所希望的偏移或膨胀被希望的情况下，更紧凑的且更小的热补偿器是所希望的。
图12A至图12B是玻璃附接件在热补偿器的两端的热补偿器的示意图(图12A)以及一体的腿部1252、1254用于连结于一光子芯片的热补偿器的示意图(图12B)。如图11所示，用于将热补偿器附接的表面或基材可具有一有限的表面积来附接。尽管图12A至图12B的两示例示出两特别的实施例，但是本领域技术人员将意识到任一热补偿器可以是上面说明的实施例中的任一个。
图12A示出一热补偿器，其中，两玻璃附接件1202、1204处于热补偿器1200的两端。两玻璃腿部1202、1204被附接在热补偿器1200的相反端。在热补偿器1200的一端处的是一螺孔1206，螺孔1206可用于连结于横杆的螺钉的调整。如所示出地，两玻璃腿部1202、1204在被附接在两端之后可增加热补偿器的总的长度尺寸；还有，玻璃腿部1202可能妨碍螺钉的调整。在这种情形下，螺钉必须在附接腿部1202之前被完全调整。
图12B示出一热补偿器1250，其中，一体的腿部1256、1254在热补偿器1200上。与图12A的实施例的热补偿器1200相比，热补偿器1250的长度不延伸超出两端。此外，螺孔1256随时被访问，因为无材料(诸如腿部1202)存在覆盖螺孔。一个益处可为调整可在热补偿器1250接附(affixed)于一光子芯片之后进行。因此，调整可在热补偿器接附于光子芯片之前或之后执行。
图13A至图13C是针对热补偿器的设计的示意图，其中，具有面向顶的狭槽的可调整张力器(图13A)、具有面向底的狭槽的可调整张力器(图13B)以及合并到一复合热补偿器中的张力器设计。图13A示出针对一预张力器的一个示例设计，包括在两端附近的两狭槽1310、312的预张力器可合并到一热补偿器1300中。狭槽1310、1312示出为带有朝向顶的开口，而图13B的狭槽1330、1332示出朝向底开口。图13C示出复合热补偿器1350(比如前面讨论的热补偿器中的任一个)包括一框件1360和中央杆件1362，其中，中央杆件1362连结于一螺钉1364。螺钉1364使中央杆件1362抱靠框件1360的对接的表面。螺钉1370、1372在热补偿器1350的腿部1378、1380处附接在热补偿器1350的相反端。尽管该实施例示出为带有示出针对张力器提供一凹入区域的狭槽1378、1380，但本领域技术人员将认识到的是，在其它应力或张力手段可以是可行的情况下，其它设计可采用而无需一狭槽机构。
显然，鉴于上述教导，本发明的许多变形和修改是可能的。因此，将理解的是，在随附权利要求书的范围内，本发明可以以不同于本文具体说明的方式来实践。

Claims (25)

1.一种热补偿器，用于与一非热阵列波导光栅(AAWG)模块一起使用，使用所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块来实现在光网络内波长复用和解复用，所述热补偿器包括：
一框件，具有一中空的内部，适于连接于一非热阵列波导光栅(AAWG)模块；
一中央杆件，设置在所述框件的中空的内部内，其中，所述中央杆件附接在所述框件的相反的部分处，用于增加所述框件在与定义所述相反的部分的一轴线垂直的一方向上的热膨胀；
其中，所述框件由具有一第一热膨胀系数(CTE)的一第一预定的材料制备，而所述中央杆件由具有一第二CTE的一第二预定的材料制备，所述第二CTE低于包括所述框件的所述第一预定的材料的第一CTE。
2.如权利要求1所述的热补偿器，其中，
所述中央杆件附接于所述框件包括采用一胶水、焊锡、环氧树脂或一熔接中的一种。
3.如权利要求1所述的热补偿器，其中，
所述中央杆件具有附接于所述框件的所述相反的部分的横向延伸的臂部。
4.如权利要求3所述的热补偿器，其中，
所述中央杆件具有一大体T形的构型，其中，所述横向延伸的臂部处于所述大体T形的中央杆件的头部处。
5.如权利要求3所述的热补偿器，其中，
i)所述中央杆件的长度短于所述框件的所述相反的部分，且所述延伸的臂部的外侧表面联接于所述框件的内侧表面；
ii)所述中央杆件通过一半搭接或横搭联接而附接于所述框件；
iii)所述框件包括由所述中央杆件结合的两个部分；或
iv)所述中央杆件包括在所述延伸的臂部的两端的用于对接于所述框件的狭槽或孔。
6.如权利要求3所述的热补偿器，其中，
在相对高的温度条件下，所述框件将以比所述中央杆件大的一速率膨胀，然而在相对低的温度条件下，所述中央杆件的收缩将以比所述中央框件的收缩慢的一速率收缩，以有效地阻滞所述框件的收缩。
7.如权利要求6所述的热补偿器，
其中，在所述相对高的温度条件下，所述中央杆件配置成基于附接并抵抗在所述框件的所述相反的部分处的膨胀而阻滞所述框件在所述横向方向上的膨胀，
而且其中，在所述相对低的温度条件下，所述中央杆件配置成基于附接并抵抗在所述框件的所述相反的部分处的收缩而阻滞所述框件在所述横向方向上的收缩。
8.如权利要求7所述的热补偿器，其中，
在所述相对高的温度条件或相对低的温度条件下，
所述框件将膨胀以及收缩成使得进入到所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块中的光的入射光路径将经历一角度变位，所述角度变位低于在平均温度条件下相对所述入射光路径的一预定的范围或误差。
9.如权利要求3所述的热补偿器，还包括一螺钉，所述螺钉具有螺接接合在所述框件的一端部内的一第一端部以及与所述中央杆件的一端部接合的一第二端部，从而所述中央杆件的所述端部将设置成当所述热补偿器在寒冷的温度条件下具有完全收缩时与所述螺钉接合。
10.如权利要求9所述的热补偿器，其中，
所述螺钉由具有比所述中央杆件的杨氏模量大的一杨氏模量的一预定的材料制备；以及
由具有与所述螺钉的杨氏模量大体相同的一杨氏模量的一预定的材料制备的一保护块固定地固持于所述中央杆件的所述端部，从而当所述中央杆件的所述端部与所述螺钉的第二端部接合时所述螺钉不会损伤所述中央杆件。
11.如权利要求1所述的热补偿器，其中，
所述框件具有一大体六角形的构型或一大体菱形构型中的一种。
12.如权利要求1所述的热补偿器，
其中，所述中央杆件具有一构型，所述构型选自包括以下的组：
具有一圆形横截面的一圆柱棒；
形成一长方体的一棒；
包括一本体部以及一横向定向的头部的一大体T形的构型，其中，所述T形的中央杆件的头部具有仅为所述本体部的宽度尺寸的大约一半的一宽度尺寸；
包括一本体部以及一横向定向的头部的一大体T形的构型，其中，所述T形的中央杆件的头部使大约一个拐角或一个象限从所述头部去掉；以及
包括沿一纵向轴线延伸的一本体部以及一横向定向的头部的一大体T形的构型，其中，当沿所述本体部的纵向轴线考虑时，在所述T形的中央杆件的本体部上，所述本体部突出超出所述T形的中央杆件的头部的轴线位置一预定的距离。
13.如权利要求1所述的热补偿器，
其中，所述框件和所述中央杆件可由呈现预定的热膨胀系数(CTE)以实现最佳的膨胀和收缩结果的任何材料制备，
其中，所述材料选自包括钢、铁、不锈钢、铜、铝、镍、锌、钴、镁、可伐合金、黄铜、铅、石墨、碳、橡胶、陶瓷、木材、环氧树脂、阳极氧化铝、锡、金、钯、银、钼、铂、钛、铬、锰、各种塑料、合金、聚四氟乙烯、聚碳酸酯以及乙烯基塑料的组。
14.一种非热阵列波导光栅(AAWG)模块，用来实现在光网络下波长复用和解复用，包括：
一壳体；
一固定构件；
一可动构件；以及
一热补偿器，包括：
一框件，具有一固定端部以及一可动端部，所述可动端部适于连接于所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的可动构件，以当所述框件在炎热的温度条件以及寒冷的温度条件下膨胀以及收缩时移动或位移所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的可动构件，以及
一中央杆件，设置在所述框件的一中空的内部内，其中，所述中央杆件附接在所述框件的相反的部分处，
其中，所述框件由具有一第一热膨胀系数(CTE)的一第一预定的材料制备，而所述中央杆件由具有比包括所述框件的所述第一预定的材料的第一热膨胀系数(CTE)低的一第二热膨胀系数(CTE)的一第二预定的材料制备，由此，在炎热的温度条件下，所述框件将以比所述中央杆件大的一速率膨胀，然而在寒冷的温度条件下，所述中央杆件以比所述框件的收缩慢的一速率收缩将有效地阻滞所述框件的收缩，从而所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块能维持进入到所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块中的光的合适的聚焦以实现在所述光网络内的合适的波长复用和解复用。
15.如权利要求14所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的可动构件包括所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的一少量部分。
16.如权利要求14所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块被有效地分成一半的部分，从而所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的可动构件包括所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的一第一半部，而所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的固定构件包括所述非热阵列波导光栅(AAWG)模块的一第二半部。
17.如权利要求14所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
所述中央杆件具有附接于所述框件的所述相反的部分的横向延伸的臂部。
18.如权利要求17所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
所述中央杆件具有一大体T形的构型，其中，所述横向延伸的臂部处于所述大体T形的中央杆件的头部处。
19.如权利要求17所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
i)所述中央杆件的长度短于所述框件的所述相反的部分，且所述延伸的臂部的外侧表面联接于所述框件的内侧表面；
ii)所述中央杆件通过一半搭接或横搭联接而附接于所述框件；
iii)所述框件包括由所述中央杆件结合的两个部分；或
iv)所述中央杆件包括在所述延伸的臂部的两端的用于对接于所述框件的狭槽或孔。
20.如权利要求17所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，其中，
i)所述中央杆件的长度短于所述框件的所述相反的部分，且所述延伸的臂部的外侧表面联接于所述框件的内侧表面；
ii)所述中央杆件通过一半搭接或横搭联接而附接于所述框件；
iii)所述框件包括由所述中央杆件结合的两个部分；或
iv)所述中央杆件包括在所述延伸的臂部的两端的用于对接于所述框件的狭槽或孔。
21.如权利要求17所述的非热阵列波导光栅(AAWG)模块，
还包括一螺钉，所述螺钉具有螺接接合在所述框件的一端部内的一第一端部以及与所述中央杆件的一端部接合的一第二端部，从而所述中央杆件的所述端部将设置成当所述热补偿器在寒冷的温度条件下具有完全收缩时与所述螺钉接合。
22.一种用于组装包括一热补偿器的一非热阵列波导光栅(AAWG)模块的方法，所述方法包括：
制备具有一中空的内部的一框件，所述框件适于连接于一非热阵列波导光栅(AAWG)模块，所述框件由具有一第一热膨胀系数(CTE)的一第一预定的材料制备；
由具有比包括所述框件的所述第一预定的材料的第一CTE低的一第二CTE的一第二预定的材料制备中央杆件；
将所述中央杆件放置在所述框件的中空的内部内；以及
在所述框件的相反的部分处附接所述中央杆件，以用于在与定义所述相反的部分的一轴线垂直的一方向上增加所述框件的热膨胀。
23.如权利要求22所述的方法，其中，
附接所述中央杆件包括胶水粘、锡焊、采用一环氧树脂粘接或焊接所述中央杆件于所述框件。
24.如权利要求22所述的方法，还包括：通过调整处于所述AAWG模块的端部的一螺钉，调节所述AAWG模块。
25.如权利要求22所述的方法，还包括：采用从所述框件指向出的腿部附接件将所述框件附接于所述AAWG模块。
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