專利名稱：用于橫向波導化顯示系統的裝置、方法和計算機程序產品的制作方法
對照的相關申請本申請要求享有以下申請的權益2004年2月12日提交的美國臨時專利申請60/544,591，和以下各美國專利申請10/812,294，10/811,782和10/812,295(每個都在2004年3月29日提交)；以及美國專利申請11/011,761，11/011,751，11/011,496，11/011,762和11/011,770(每個都在2004年12月14日提交)；以及美國專利申請10/906,220，10/906,221，10/906,222，10/906,223，10/906,224，10/906,226和10/906,226(每個都在2005年2月9日提交)；以及美國專利申請10/906,255，10/906,256，10/906,257，10/906,258，10/906,259，10/906,260，10/906,261，10/906,262和10/906,263(每個都在2005年2月11日提交)。在此將以上申請整體引入作為參考。
背景技術：
本發明整體涉及用于傳播輻射的傳送器，更具體的，涉及具有傳導通道的波導，所述傳導通道具有光學活性成分，光學活性成分提高了波導的影響輻射的特性對外界影響的響應度。
法拉第效應是這樣一種現象其中當光線通過放置在磁場中并與磁場平行的透明介質進行傳播時，線偏振光的偏振面發生旋轉。偏振旋轉量的效果隨著磁場強度、介質固有的維爾德常數以及光路長度而改變。旋轉的經驗角度由以下給出β＝BVd， (等式1)其中V稱為維爾德常數(并且具有弧度分cm-1高斯-1的單位)。B是磁場，d是在場中的傳播距離。在量子力學描述中，由于磁場的加入改變了能級而發生法拉第旋轉。
已知的是，使用具有高維爾德常數的離散材料(例如含鐵的石榴石晶體)來測量磁場(例如作為評估電流強度的一種方法，而由電流所引發的那些磁場)，或者作為在光學隔離器中使用的法拉第旋轉器。光學隔離器包括將偏振平面旋轉45度的法拉第旋轉器，用于施加磁場的磁體，偏振器和檢偏器。常規的光學隔離器是其中沒有采用波導(例如，光纖)的體型。
在常規光學裝置中，已經由包含順磁性和鐵磁性材料的離散晶體，特別是石榴石(例如釔/鐵榴石)生產出了磁光調制器。諸如此類的器件需要相當大的磁控制場。磁光效應還用于薄層技術，特別是用于生產非互易器件，例如非互易接點。諸如此類的器件是基于采用法拉第效應或者科頓-穆頓效應進行的方式轉換。
在磁光器件中采用順磁性和鐵磁性材料的另一個缺點在于，除了偏振角度之外，這些材料還對例如振幅、相位和/或者頻率之類的輻射的特性產生不利影響。
現有技術已經知道了將離散磁光體型器件(例如晶體)用于共同地定義顯示器件的應用。這些現有技術的顯示器具有幾個缺點，包括每個圖像元素(像素)有著相對較高的成本，控制單個像素的高操作成本，控制復雜度的增加，控制復雜度的增加仍然不能夠對相對大的顯示器件進行很好的縮放。
常規成像系統可以粗略地分為兩類(a)平板顯示器(FPD)和(b)投影系統(其包括作為發射顯示器的陰極射線管(CRT))。一般來講，兩種系統所采用的主要技術是不同的，盡管存在例外。對任何預期技術而言這兩類都具有明顯的困難，并且現有技術仍然需要圓滿地克服這些困難。
與主流陰極射線管(CRT)技術相比(與標準深度基本等于顯示區域寬度的CRT顯示器相比，“平板”意味著“平”或者“薄”)，現有FPD技術面臨的主要困難在于成本。
為了實現給定的一組包括分辨率、亮度和對比度在內的成像標準，FPD技術大致比CRT技術昂貴三到四倍。然而，CRT技術的龐大體積和重量是主要缺點，特別是在顯示區域被按比例放得更大時。對薄顯示器的需求已經驅使在FPD的領域開發出了多種技術。
FPD的高成本很大程度上是由于在主流的液晶二極管(LCD)技術中，或者是在不太普及的氣體等離子技術中使用了精密的元件材料。LCD中所使用的向列型材料中的不規則性導致相對較高的缺陷率；其中單個單元有缺陷的LCD元件的陣列經常導致整個顯示器的廢棄，或者對有缺陷的元件進行昂貴的替換。
對于LCD和氣體-等離子顯示技術而言，在這種顯示器的制造中對液體或者氣體進行控制的固有困難是基本技術和成本局限。
高成本的額外來源是對現有技術中在每個光閥/發光元件上的相對高的開關電壓的需求。不管是對LCD顯示器的向列型材料進行旋轉，進而改變通過液體單元而傳輸的光的偏振，還是對在氣體等離子顯示器中氣體單元的激發，都需要相對高的電壓實現在成像元件上的高開關速度。對于LCD而言，“有源矩陣”是高成本方案，在其中，將單個晶體管元件分配給每個成像位置。
當圖像質量標準增加時，對于高清晰度電視(HDTV)或者更高質量的設備，現有FPD技術現在不能以與CRT可比擬的成本實現圖像質量。在質量范圍的末端上的成本差異是最明顯的。并且，不管對電視還是對計算機顯示器，盡管在技術具有可行性，實現35mm電影質量的分辨率將必須承擔使其脫離消費電子產品領域的成本。
對于投影系統而言，存在兩種基本子類電視(或者計算機)顯示器，和劇場電影投影系統。在與傳統的35mm電影投影設備進行比較時，相對成本是主要議題。然而，對于HDTV而言，與常規的CRT、LCD FPD或者氣體-等離子FPD相比，投影系統是低成本解決方案。
當前投影系統技術面臨著其他困難。HDTV投影系統面臨著使顯示器深度最小，同時在相對短的到顯示器表面的投射距離的局限下保持一致的圖像質量的雙重困難。該平衡典型地導致在相對較低的成本價格下的較差滿意度的妥協。
然而，對于投影系統的技術需求的新領域是電影劇場領域。電影屏幕安裝是投影系統的新興應用區域，在該應用中，典型地不會涉及控制臺深度與一致的圖像質量之間對立的議題。取而代之的是，困難是在具有可比成本情況下，要相當于(至少)傳統35mm電影放映機的質量。包括基于直接驅動圖像光源放大器(“D-ILA”)，數字光處理技術(“DLP”)，和光柵光閥(“GLV”)的系統在內的現有技術最近盡管在質量上相當于傳統電影放映裝置，但其與傳統電影放映機相比，具有明顯的成本差距。
直接驅動圖像光源放大器是JVC投影儀公司開發的反射式液晶光閥器件。驅動集成電路(“IC”)將圖像直接寫到基于CMOS的光閥上。液晶與信號電平成比例地改變反射率。這些垂直排列(垂面排列)晶體實現了上升時間加上下降時間小于16毫秒的非常快速的響應時間。來自氙或者超高性能(“UHP”)金屬鹵素燈的光經過偏振光束分離器進行傳輸，經過D-ILA器件反射，并投影到屏幕上。
在DLPTM投影系統的中心是光學半導體，其被稱為數字微鏡器件，或者DMD芯片，在1987年由德州儀器公司的Dr.Larry Hornbeck發明。DMD芯片是精密復雜的光開關。它包括高達一百三十萬個鉸鏈放置的顯微鏡面的矩形陣列；這些微鏡中的每一個的尺寸都小于人頭發寬度的五分之一，并且對應所投影圖像的一個像素。當DMD芯片與數字視頻或圖形信號、光源和投影透鏡協調工作時，它的鏡面將全數字圖像反射到屏幕或者其他平面上。DMD及其周圍的精密復雜的電子器件被稱為數字光處理TM技術。
稱為GLV(光柵光閥)的過程正在開發中。基于該技術的原型器件實現了3000∶1的對比度比率(目前典型的高端投影顯示器僅僅實現了1000∶1)。該器件使用了三個選定的具有特定波長的激光器來提供顏色。這三個激光器是紅色(642nm)，綠色(532nm)和藍色(457nm)。該過程采用了MEMS技術(微機電系統)并且包括在一條線上1,080個像素的微帶狀陣列。每個像素包括六個帶狀物，其中三個固定，三個上/下移動。當供電時，三個移動帶狀物形成一種衍射光柵，其“過濾”出光線。
部分成本差距是由于這些技術在較低成本下實現特定關鍵圖像質量參數面臨的固有難題。對于微鏡DLP而言，對比度，特別是在“黑色”的質量中的對比度是難以實現的。而GLV不必面臨該困難(通過光學光柵波干涉來實現像素無效，或者黑色)，取而代之的是其面臨采用線陣列掃描源實現有效的類似電影的間歇圖像的困難。
基于LCD或者MEMS的現有技術還受到生產具有至少1K×1K元件陣列(微鏡，硅基液晶(“LCoS”)等等)的器件的經濟性的約束。當包含這些數量的元件并在必要技術標準下工作時，在基于芯片的系統中的缺陷率高。
已知將階躍型光纖協同法拉第效應用于各種通信用途。光纖的通信應用是公知的，然而，在將法拉第效應應用到光纖時存在固有沖突，這是因為與色散和其他性能規格有關的常規光纖的通信特性沒有進行優化以對法拉第效應達到最優化，在一些情況下通信特性甚至由于法拉第效應的優化而降低了。在一些傳統光纖應用中，通過在54米的路徑長度上使用100奧斯特的磁場，實現了90度偏振旋轉。通過將光纖放置在螺線管內部，并通過導引電流流經該螺線管而產生所期望的磁場，來得到所期望的場。對于通信應用，考慮到其設計用于具有以千米計算的總路徑長度的系統中時，54米的路徑長度是可以接受的。
在光纖環境中的法拉第效應的另一種常規用途是用于覆蓋通過光纖的低速數據傳輸加上常規高速數據傳輸的系統。法拉第效應用于緩慢地調制高速數據以提供帶外信令或控制。此外，該用途是與通信用途一起作為主要考慮事項而實現的。
在這些常規應用中，光纖設計用于通信用途，并且對參與法拉第效應的光纖特性的任何修改都不允許降低通信性能，所述通信性能典型地包括用于公里+-長度光纖通道的衰減和色散性能規格。
一旦對于光纖的性能規格實現了可接受的級別以允許在通信中使用，光纖制造技術就發展起來并進行改善以允許超常長度的光學上純凈和均勻的光纖的有效的和節省成本的制造。概觀光纖的基本制造過程包括粗加工成品玻璃圓柱體的制造、從該粗加工成品中拉制光纖、以及測試所述光纖。典型地，采用改進化學氣相沉積法(MCVD)過程制成半成品，該過程通過硅溶液產生氧氣泡，該硅溶液具有產生最終光纖所期望屬性(例如，折射率、膨脹系數、熔點等)所必需的必不可少的化學成分。引導氣體蒸氣進入在特定的車床中的合成硅石或者石英管(包層)的內部。該機床打開，吹管(torch)沿著該管的外部移動。來自吹管的熱量使得氣體中的化學成分與氧氣發生反應，并形成二氧化硅和二氧化鍺，并且這些二氧化物沉積在該管的內部并熔合在一起，形成玻璃。該過程的結果是產生半成品。
在制成半成品，并且對其進行冷卻和測試之后，將其放置在光纖拉絲塔(fiber drawing tower)內，光纖拉絲塔將粗加工成品放置在接近石墨熔爐的頂部。該熔爐將粗加工成品的尖端融化，形成融化的“滴”，其由于重力的原因而開始下落。當它下落時，它冷卻并形成玻璃線。通過一系列處理站使該線形成絲，其上涂覆所期望的涂層并使所述涂層固化，將該線附著在牽引機上，牽引機以計算機監控的速度對該線進行拉絲，從而使該線具有期望的厚度。以大約33到66英尺/秒的速度拉出光纖，并將已經拉出的線纏繞在線軸上。這些線軸包含有多于1.4英里的光纖的情況并不罕見。
對該已經完成的光纖進行測試，包括對性能規格的測試。通信等級光纖的這些性能規格包括抗拉強度(每平方英寸100,000磅或者更大)，折射率分布圖(光學缺陷的數字孔徑和屏幕)、光纖幾何形狀(芯直徑、包層尺度和涂層直徑)、衰減(各種波長的光在距離上的減弱)、帶寬、色散、工作溫度/范圍、溫度與衰減的依存關系和在水下傳導光的能力。
在1996年，出現了上述光纖的變體，該變體從此稱為光子晶體光纖(PCF)。PCF是在較高折射率的背景材料中采用低折射率材料的微結構排列的光纖/導波結構。背景材料通常是未摻雜質的硅石，并且典型地通過沿著光纖長度而連續的空氣空間來設置低折射率區域。PCF分為兩類(1)高折射率傳導光纖，和(2)低折射率傳導光纖。
與以上所述的常規光纖類似，高折射率傳導光纖采用改進的全內反射(MTIR)規則，在固體芯中對光線進行傳導。全內反射是由在微結構空氣填充區域中的較低的有效折射率造成的。
低折射率傳導光纖采用光子能帶隙(PBG)效應對光線進行傳導。在PBG效應使得在微結構包層區域中進行傳播變得不可能時，光線被限制在低折射率芯。
盡管術語“常規波導結構”用于包括廣大范圍的導波結構和方法，但是可以如這里所述，對這些結構的范圍進行修改，以實現本發明的實施例。對于使用不同光纖類型的很多不同應用，采用不同的光纖類型的輔助特征。正確操作光纖系統依賴于知道使用了何種類型的光纖以及為什么使用該類型的光纖。
常規系統包括單模的、多模的和PCF的波導，還包括很多亞變種(sub-variety)。例如，多模光纖包括階躍型光纖和漸變型光纖，并且單模光纖包括階躍型、匹配包層型、下陷包層型和其他異常的結構。多模光纖最好設計用于較短的傳輸距離，并且適合用于LAN系統中和視頻監控中。單模光纖最好設計用于較長的傳輸距離，其適合于長距離電話通訊和多通道電視廣播系統。“空氣包層”或者隱失耦合式波導包括光學線(optical wire)和光學納米線(optical nano-wire)。
階躍型通常指波導的折射率有著急劇改變的構造一芯具有比包層更大的折射率。漸變型指提供在遠離芯的中心(例如，芯具有拋物線型剖面)過程中折射率分布逐漸減小的結構。單模光纖已經開發出設計用于特定的應用(例如，長度和輻射頻率，諸如無色散偏移光纖(NDSF)，色散偏移光纖(DSF)和非零色散偏移光纖(NZDSF))的多種不同分布。已經開發的單模光纖的重要變種稱為偏振保持(PM)光纖。迄今為止所討論的所有其他單模光纖都能夠隨意地承載偏振光。PM光纖僅僅傳播輸入光的一個偏振。PM光纖包含其他光纖類型所不曾見到的特征。除了芯之外，存在額外的(2)稱為應力棒的縱向區域。正如它們的名字所暗示的那樣，這些應力棒在光纖的芯中產生應力，從而使得僅僅便于光的一個偏振平面的傳輸。
如上所述，常規磁光系統，特別是法拉第旋轉器和隔離器，已經采用了特殊的磁光材料，所述材料包括摻雜稀土的石榴石晶體和其他特殊材料，通常為釔鐵-石榴石(YIG)或者鉍-取代YIG。采用浮區(FZ)法使得YIG單晶體生長。在該方法中，將Y2O3和Fe2O3混合在一起以符合YIG的理想配比成分，然后將混合物燒結。將所獲得的燒結物設置為FZ熔爐中的一個軸上的母棒，而YIG籽晶設置在剩余的軸上。指定配方的所燒結的材料放置在母棒與籽晶之間的中心區域，以便生成促進YIG單晶體的沉積所需的流體。來自鹵素燈的光聚焦在該中心區域，同時轉動兩個軸。該中心在含氧的大氣中被加熱時，形成熔化區域。在該條件下，以恒定速度移動母棒和籽晶，造成熔化區域沿著母棒移動，從而使得從YIG燒結物中生長單晶體。
由于FZ方法使得晶體從懸在空中的母棒生長，排除了污染并生產出高純度晶體。FZ方法生產出尺寸為012×120mm的結晶塊。
采用包括LPE熔爐的液相外延(LPE)方法使得雙重取代(bi-substituted)鐵榴石厚膜生長。對晶體物質和PbO-B2O3助熔劑進行加熱并使其在鉑坩堝中熔化。將諸如(GdCa)2(GaMgZr)5O12的單晶體晶片在對其進行旋轉時，將其浸泡在熔化的表面上，這就使得雙重取代鐵榴石厚膜在晶片上生長。能夠生長成直徑尺寸達到3英寸的厚膜。
為了獲得45度的法拉第旋轉器，將這些膜研磨到特定厚度，涂覆抗反射涂層，然后切割為1-2mm的正方形以適合于隔離器。雙重取代鐵榴石厚膜比YIG單晶體具有更大的法拉第旋轉能力，必須使其按照100μm的量級變薄，因而需要更高精度的處理。
對于鉍-取代釔-鐵-石榴石(Bi-YIG)材料、薄膜和納米粉末的生產和合成具有了更新的系統。亞特蘭大桃樹工業大道5313(GA30341)的nGimat公司采用燃燒化學氣相沉積(CCVD)法來生成薄膜涂層。在CCVD過程中，將前體融解在溶液中，前體是用于涂覆目標的含金屬化學物，溶液典型的是易燃的燃料。采用特定的噴嘴將該溶液霧化，以形成微小的液滴。然后，氧氣流將這些液滴帶到火焰中，并在其中被點燃。通過簡單地將襯底(被涂覆的材料)拖到火焰前，而加上涂層。來自火焰的熱量提供了氣化液滴以及前體起反應而沉積(凝結)到襯底上所需的能量。
此外，已經采用了外延揭開(epitaxial liftoff)來實現多個III-IV和基本半導體系統的不均勻集成。然而，采用一些過程對很多其他重要材料系統的器件進行集成已經是困難的了。該問題的好的示例是已經在半導體平臺上的單晶體過渡金屬氧化物的集成，這是芯片上薄膜光學隔離器所需的系統。已經報道過在磁性石榴石中外延揭開的實現。深度離子注入用于在釓鎵石榴石(GGG)上生長的單晶體釔鐵榴石(YIG)和鉍-取代釔鐵榴石(Bi-YIG)外延層中生成埋入犧牲層(buriedsacrificial layer)。注入所產生的破壞引起犧牲層與石榴石其他部分之間的巨大的蝕刻選擇性。通過在磷酸中進行蝕刻，已經從原始GGG襯底上揭開了10微米厚的膜。已經將毫米尺寸的片轉換為硅和砷化鎵襯底。
此外，研究人員已經報告了多層結構，他們將其稱為磁光光子晶體，磁光光子晶體在748nm上顯示比相同厚度的單層鉍鐵榴石膜大(140％)的法拉第旋轉。當前法拉第旋轉器通常都是單晶體的或者外延膜的。然而，單晶體器件相當大，使得它們在諸如集成光學中的應用很困難。并且即使是膜顯示出厚度在500μm的量級上，也期望有可替換的材料系統。已經研究了鐵榴石，特別是鉍和釔鐵榴石的堆積式膜的應用。設計用于750mn的光的，堆積的特征在于70nm厚的鉍鐵榴石(BIG)上面的81nm厚的釔鐵榴石(YIG)的四個異質外延層，279nm厚的BIG中心層，以及該YIG上面的四個BIG層。為了制造該堆積，采用了使用LPX305i 248nm KrF受激準分子激光器進行的脈沖激光沉積。
如上所述，現有技術在大部分磁光系統中采用了特殊的磁光材料，但是還已經知道的是，通過生成必要的磁場強度來使用采用較少傳統磁光材料(例如非PCF光纖)的法拉第效應一只要不危害通信規格。在一些情況中，采用制造后方法結合預先做的光纖，來提供特定的特殊涂層以用在特定磁光應用中。對于特定磁光晶體和其他體型實現方式中也是一樣，因為預先做的材料的制造后處理有時對于達到期望的結果是必須的。這種額外的處理增加了特制光纖的最終成本，并引入了另外的情況，即，在這些情況中，光纖可能不滿足規格。由于很多磁應用裝置典型地包括很少數量(典型地為1個或者2個)的磁光部件，因此每個單元的相對高的成本是可以容忍的。然而，隨著所期望磁光部件數量的增加，最終成本(按照金錢和時間計)增多，并且在使用幾百或幾千這樣的部件的應用裝置中，就必須大幅度降低單元成本。
所需要的是可替換的波導技術，與現有技術相比，該技術的優勢在于提高波導的影響輻射的特性對于外部影響的響應度，同時降低單元成本并增加可制造性、可重現性、一致性和可靠性。

發明內容
公開了一種用于輻射信號的開關的裝置和方法。該開關包括第一導波通道，其具有傳導區域和耦聯到該傳導區域的一個或多個邊界區域，該第一導波通道包括在一部分邊界區域中的第一側面傳導端口，該側面傳導端口響應于通道中的輻射傳播屬性，以選擇性地由此傳送一部分輻射；該開關還包括影響器，該影響器耦聯到該第一傳導通道，用于控制輻射的屬性。該開關的操作方法包括a)在具有傳導區域和耦聯到該傳導區域的一個或多個邊界區域的第一導波通道中傳播輻射信號，該第一導波通道包括在一部分邊界區域中的第一側面傳導端口，該側面傳導端口響應于通道中的輻射傳播屬性，以選擇性地由此傳送一部分輻射；以及b)影響部分傳導區域中的輻射信號以控制屬性，其中屬性的第一值傳遞該輻射信號的第一振幅，而屬性的第二值傳遞該輻射信號的第二振幅。
本發明的又一個優選實施例是關于傳送器制作方法，該方法包括a)形成具有傳導區域和耦聯到該傳導區域的一個或多個邊界區域的第一導波通道，該第一導波通道包括在一部分邊界區域中的第一側面傳導端口，該側面傳導端口響應于通道中的輻射傳播屬性，以選擇性地由此傳送一部分輻射；以及將影響器貼近該第一導波通道放置，以響應于控制信號，控制該輻射的屬性。
本發明的裝置、方法、計算機程序產品和傳播信號具有的優勢在于，使用了改進的和成熟的波導制造過程。在優選實施例中，波導是光傳送器，優選地為光纖或者導波通道，其適合于通過包含光學活性成分來提高影響器的影響短長度特性的特征，而同時保持輻射的所期望屬性。在優選實施例中，要受到影響的輻射特性包括輻射的偏振狀態，并且影響器利用法拉第效應，使用平行于光傳送器的傳輸軸傳播的、可控的、可改變的磁場來控制偏振旋轉角度。光傳送器構造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場強度，對所述偏振進行快速控制。最初對輻射進行控制，以產生具有一個特定偏振的波分量；所述波分量的偏振受到影響，從而使得第二偏振濾波器響應于該影響的效果而對所發射輻射的振幅進行調制。在所述優選實施例中，所述調制包括熄滅(extinguishing)所發射輻射。所引入的專利申請，優先權申請和相關申請公開了與本發明共有的法拉第結構的波導、法拉第結構的波導調制器、顯示器和其他波導結構和方法。
對成熟制造過程與這里作為本發明的部分所公開的，用于低成本的、一致的以及高效的磁光系統元件的生產的高效光纖光波導制造過程進行的杠桿式調節提供了可替換波導技術，與現有技術相比，所述技術的優勢在于提高波導的影響輻射的特性對于外部影響的響應度，同時降低單元開支并提高制造能力、可重現性、一致性和可靠性。


圖1是本發明的優選實施例的總體示意性平面圖；圖2是圖1所示優選實施例的特定實現的詳細示意性平面圖；圖3是圖2所示優選實施例的側視圖；圖4是顯示器組件的優選實施例的示意性方框圖；圖5是圖4所示前面板的輸出端口的一種布置；圖6是對于圖2所示結構波導的一部分的本發明的優選實施例的示意性表示；圖7是用于制造本發明的波導的粗加工成品的優選實施例的代表性波導制造系統的示意性方框圖；圖8是用于制造本發明的優選實施例的代表性光纖拉制系統的示意圖；圖9是根據本發明優選實施例的橫向集成的調制器開關/連接元件的概括示意圖；以及圖10是用于圖9所示的橫向集成的調制器開關/連接元件的一系列制造步驟的概括示意圖。
具體實施例方式
本發明涉及可替換波導技術，與現有技術相比，所述技術的優勢在于提高波導的影響輻射的特性對于外部影響的響應度，同時降低單元成本并提高可制造性、可重現性、一致性和可靠性。以下描述是為了使本領域普通技術人員能夠制造和使用本發明，并且以下描述按照專利申請的上下文和其要求提供的。對于在此所述的優選實施例和通用原理以及特征所進行的各種修改，對于本領域技術人員而言將會是顯而易見的。因此，本發明并非旨在限定于所示實施例，而是要按照與在此所述的原理和特征一致的最大范圍。
在以下描述中，在本發明的環境中，三個術語具有特定的含義(1)光傳送器，(2)特性影響器，和(3)熄滅。為了本發明的目的，光傳送器是特別適合于提高影響器的影響特性的特征，同時保留輻射的所期望屬性的波導。在優選實施例中，要受到影響的輻射特性包括其偏振旋轉狀態，并且影響器利用法拉第效應，使用平行于光傳送器的傳輸軸傳播的、可控的、可改變的磁場來控制偏振角度。光傳送器構造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場強度，對所述偏振進行快速控制。在一些特定實現方式中，光傳送器包括這樣的光纖所述光纖在保留光纖的導波屬性的同時對于所傳輸輻射的波長呈現高維爾德常數，并且所述光纖另外提供該輻射特性(一個或多個)的有效構造以及受特性影響器影響的輻射特性(一個或多個)的聯合影響(cooperativeaffectation)。
特性影響器是用于實現對光傳送器所傳輸的輻射的特性控制的結構。在優選實施例中，特性影響器用于耦合到光傳送器，在一個實現方式中，所述光傳送器是指由具有芯和一個或多個包層的光纖所形成的光傳送器，優選地，所述影響器集成到一個或多個包層中或者在一個或多個包層上，而不會明顯地對光傳送器的導波屬性造成不利影響。在使用所傳輸輻射的偏振特性的優選實施例中，特性影響器的優選實現方式是偏振影響結構，例如線圈、線圈管或者采用一個或多個磁場(所述一個或者多個磁場是可控的)在光傳送器中支持/產生法拉第效應表現場(并因而影響所傳輸的輻射)的其他能夠集成的結構。
本發明的結構波導能夠用于一些實施例中，作為調制器中的光傳送器，所述調制器控制所傳播輻射的振幅。由調制器所發射的輻射將具有由光傳送器上的特性影響器的交互作用所控制的最大輻射振幅和最小輻射振幅。熄滅簡單地指在足夠低的電平(對于特定實施例而言適當的)上的最小輻射振幅，其特征是“關閉”或者“黑”或者其他指示輻射不存在的分類。換句話說，在一些應用中，當電平滿足實現方式或者實施例的參數時，足夠低但是能夠檢測/能夠辨識的輻射振幅可以適當地看作“熄滅”。本發明通過使用在波導制造期間布置在傳導區域中的光學活性成分，改善了波導對于影響器的響應。
圖1是用于法拉第結構波導調制器100的本發明的優選實施例的總體示意性平面圖。調制器100包括光傳送器105、可耦合到傳送器105的特性影響器110、第一特性元件120和第二特性元件125。
傳送器105可以基于很多已知技術的光波導結構實現。例如，傳送器105可以是具有傳導通道的經過專門調整的光纖(常規的或者PCF)，其中傳導通道包括傳導區域和一個或多個邊界區域(例如芯和芯的一個或多個包層)，或者傳送器105可以是體器件的波導通道或者具有一個或多個這種傳導通道的襯底的導波通道。基于要受到影響的輻射特性的類型和影響器110的性質對常規波導結構進行修改。
影響器110是用于表現對通過傳送器105和/或在傳送器105上傳輸的輻射的特性影響(直接或者非直接地，例如通過所公開的效應)的結構。很多不同類型的輻射特性可能受到影響，并且在很多情況下，用于影響任何給定特性的特定結構可以隨實現方式的不同而改變。在優選實施例中，可以用于進而控制輻射輸出振幅的特性是期望受到影響的特性。例如，輻射偏振角度是可能受到影響的一個特性，并且是能夠用于控制所傳輸的輻射振幅的特性。另一種元件的使用，例如固定偏振器，會基于與輻射相對于偏振器傳輸軸的偏振角度來控制輻射振幅。在該示例中，對偏振角度的控制改變了所傳輸的輻射。
然而，應該理解的是，其他類型的特性也可以受到影響，并可以用于控制輸出振幅，例如輻射相位或者輻射頻率。典型地，其他元件與調制器100一同使用，以基于特性的性質以及對特性的影響的類型和等級來控制輸出振幅。在一些實施例中，可能期望對除振幅之外的輻射的另一種特征進行控制，所述特征可能要求對除了已經確定的那些特性之外的其他輻射特性進行控制，或者可能需要對特性進行不同的控制，以實現對所期望屬性的所期望控制法拉第效應僅僅是在傳送器105中實現偏振控制的一種方法的一個示例。用于法拉第偏振旋轉影響的影響器110的優選實施例使用了貼近傳送器105的或者在傳送器105中/上集成的可變磁場和固定磁場的組合。期望生成這些磁場，以便將控制磁場定向為平行于通過傳送器105傳輸的輻射的傳播方向。對相對于傳送器的磁場的方向和大小的適當控制達到了對輻射偏振角度的影響的所期望等級。
在該特定示例中優選為，將傳送器105構造為提高/最大化影響器110對所選定特性的“可影響能力”。對于采用法拉第效應的偏振旋轉特性，對傳送器105進行摻雜、成形、處理和/或者加工，以增加/最大化維爾德常數。維爾德常數越大，影響器110能夠越容易地在給定場強和傳送器長度上影響偏振旋轉角度。在該實現方式的優選實施例中，對維爾德常數的關注是主要任務，傳送器105的波導方面的其他特征/屬性/特點是次要的。在優選實施例中，影響器110是通過波導制造過程(例如，粗加工成品制造和/或者拉制過程)與傳送器105集成的，或者是與傳送器105“強相關”的，盡管一些實現方式可能提供其他方式。
元件120和元件125是用于對要受到影響器110影響的所期望輻射特性進行選擇/過濾/操作的特性元件。元件120可以是濾波器，其被用做“選通”元件，以傳遞具有對于適當特性的所期望狀態的輸入輻射的波分量，或者它可以是“處理”元件，以使得輸入輻射的一個或多個波分量符合對于適當特性的所期望狀態。將來自元件120的被選通/被處理的波分量提供給光傳送器105，并且特性影響器110可控地影響如上所述的被傳送波分量。
元件125是與元件120的合作結構，并且作用在受影響的波分量上。元件125是基于波分量的特性狀態來傳遞WAVE_OUT并控制WAVE_OUT的振幅的結構。該控制的性質和細節涉及來自元件120的受影響特性和特性的狀態，并且涉及該初始狀態如何受到影響器110影響的細節。
例如，當要受到影響的特性是波分量的偏振特性/偏振旋轉角度時，元件120和元件125可以是偏振濾波器。元件120為波分量選擇一種特定類型的偏振，例如右旋圓偏振。影響器110在輻射通過傳送器105時，控制輻射的偏振旋轉角度。元件125基于相對于元件125的傳輸角度的最終偏振旋轉角度，對受到影響的波分量進行濾波。換句話說，當受到影響的波分量的偏振旋轉角度與元件125的傳輸軸匹配時，WAVE_OUT具有高振幅。當受影響的波分量的偏振旋轉角度與元件125的傳輸軸“交叉”時，WAVE_OUT具有低振幅。在該上下文中的交叉指與旋轉角度相對于常規偏振濾波器的傳輸軸偏離了大約90度。
此外，可以建立元件120與元件125的相對方向，以便缺省條件造成WAVE_OUT的最大振幅、WAVE_OUT的最小振幅或者這之間的其他值。缺省條件指沒有受到來自影響器110的影響的輸出振幅的大小。例如，通過將元件125的傳輸軸設定為相對于元件120的傳輸軸成90度，對于優選實施例而言，缺省條件會是最小振幅。
元件120和元件125可以是分立部件，或者其中一個或兩個結構可以集成到傳送器105上或者傳送器105中。在一些情況下，在優選實施例中，這些元件可以位于在傳送器105的“輸入端”和“輸出端”，而在其他實施例中，這些元件可以分布在傳送器105的特定區域中或者遍布傳送器105。
在操作中，輻射(顯示為WAVE_IN)入射到元件120，并且對適當的特性(例如右旋圓偏振(RCP)旋轉分量)進行選通/處理，以將RCP波分量傳遞到傳送器105。傳送器105傳輸RCP波分量，直到它與元件125交互并傳遞波分量(顯示為WAVE_OUT)。入射WAVE_IN典型地具有多個對于偏振特性(例如右旋圓偏振(RCP)和左旋圓偏振(LCP))的正交狀態。元件120產生偏振旋轉特性的特定狀態(例如，傳遞正交狀態之一并阻塞/偏移其他狀態，從而僅僅傳遞一個狀態)。影響器110響應控制信號，影響所傳遞波分量的該特定偏振旋轉，并可以按照控制信號指定的那樣對其進行改變。優選實施例中的影響器110能夠影響大約90度范圍上的偏振旋轉特性。然后，當波分量已經受到影響時，元件125與波分量交互，從而允許在波分量偏振旋轉與元件125的傳輸軸相匹配時將WAVE_IN的輻射振幅從最大值進行調制，并且在波分量偏振與該傳輸軸“交叉”時從最小值進行調制。通過使用元件120，優選實施例的WAVE_OUT的振幅可以從最大電平變化到熄滅電平。
圖2是圖1所示優選實施例的具體實現方式的詳細示意性平面圖。盡管本發明并不局限于該特定示例，但是對該實現方式進行特別描述以簡化論述。圖1所示的法拉第結構波導調制器100是圖2所示的法拉第光調制器200。
調制器200包括芯205、第一包層210、第二包層215、線圈或線圈管220(線圈220具有第一控制節點225和第二控制節點230)，輸入元件235和輸出元件240。圖3是圖2所示優選實施例中的元件235與元件240之間截取的剖面圖，其中相同的數字具有相同或對應的結構。
芯205可以包含通過標準光纖制造技術(例如通過真空沉積方法上的變體)添加的一個或多個以下摻雜物(a)顏色染料摻雜物(使得調制器200對來自源照明系統的光進行有效地顏色濾波)，和(b)光學活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他摻雜物，用于增加芯205的維爾德常數，以在存在主動磁場的情況下實現有效的法拉第旋轉。在制造過程中對光纖加熱或者施加應力，從而在芯205中添加孔或者不規則形狀，以進一步提高維爾德常數和/或者實現非線性效應。這里為了簡化論述，將論述主要集中在非PCF波導上。然而，在該論述的范圍內，PCF變體可以替代非PCF波長實施例，除非該范圍明顯與這種替代相反。對于PCF波導而言，使用可選擇波長的帶隙耦合或者可以填充與摻雜的縱向結構/空隙來實現顏色濾波，而不是使用顏色染料摻雜物。因此，無論何時結合非PCF波導對顏色濾波/染料摻雜進行論述，當合適的時候，可以替代對PCF波導使用可選擇波長的帶隙耦合和/或填充與摻雜。
很多硅石光纖制造為摻雜物相對硅石的百分比是高等級的(該等級大約是50％的摻雜物)。在其他類型光纖的硅石結構中的當前摻雜物濃度在數十微米距離上實現了大約90度旋轉。常規光纖制造在提高摻雜物濃度方面(例如可以通過市場從JDS Uniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面(例如可以通過市場從Corning公司買到的光纖)持續實現改進。芯205實現了光學活性摻雜物的足夠高并且受控的濃度，以提供在微米量級距離上具有低功率的必要的快速旋轉，并且當實現進一步改進時，這些功率/距離的值會持續降低。
采用鐵磁性單分子磁體對第一包層210(在優選實施例中可選)進行摻雜，當第一包層210曝露在強磁場下時被永久磁化。第一包層210的磁化可以在附到芯205上之前或者預成形之前進行，或者在調制器200被拉制之后(完成芯、包層、涂層和/或元件)進行。在該過程中，粗加工成品或者所拉制光纖通過與芯205的傳輸軸有90度偏移的強永久磁場。在優選實施例中，通過布置為光纖牽引裝置的元件的電磁體實現該磁化。第一包層210(具有永久磁特性)用于使得光學活性的芯205的磁疇飽和，但是并不改變通過光纖200的輻射的旋轉角度，這是由于來自層210的磁場方向是在傳播方向的直角上。所引入的臨時申請描述了通過對晶體結構中的非最佳晶核進行粉碎，來對摻雜鐵磁性包層的方向進行優化的方法。
由于發現單分子磁體(SMM)在相對高的溫度下可被磁化，所以這些SMM的使用優選地是作為摻雜物。這些SMM的使用允許較高摻雜濃度的生產和摻雜分布的控制。市場上可以買到單分子磁體的示例和方法是來自于科羅拉多州丹佛市的ZettaCore公司。
采用亞鐵磁性材料或者鐵磁性材料對第二包層215進行摻雜，并且其特征在于具有適當的磁滯曲線。在生成必要場時，優選實施例采用“短”曲線，并且該曲線也是“寬的”和“扁的”。當通過由臨近的場生成元件(例如線圈220)所生成的磁場使得第二包層215飽和時，第二包層215很快達到對于調制器200所期望的旋轉角度而言合適的磁化等級，其中所述場生成元件本身通過來自例如開關矩陣驅動電路的控制器(未示出)的信號(例如控制脈沖)進行驅動。此外，第二包層215將磁化保留在該等級上或者充分接近該等級，直到隨后的脈沖或者增加(相同方向的電流)、更新(沒有電流或者+/-維持電流)、或者降低(反向電流)該磁化級別。被摻雜的第二包層215的該剩余磁通量隨著時間保持適當的旋轉角度，而沒有恒定應用受影響器110影響(例如線圈220)的場。
在適當的過程步驟上，對被摻雜的亞鐵/鐵磁性材料的適當修改/優化可以進一步受到包層的離子轟擊的影響。參考題目為“METHODOF DEPOSITING A FERROMAGNETIC FILM ON A WAVEGUIDEAND A MEGNETO-OPTIC COMPONENT COMPRISING A THINFERROMAGNETIC FILM DEPOSITED BY THE METHOD”并轉讓給法國巴黎的阿爾卡特(Alcatel)的美國專利No.6,103,010，其中，采用離子束在某一入射角度上對采用氣相方法在波導上沉積的鐵磁性薄膜進行轟擊，對優選晶體結構中的非規則核進行粉碎。晶體結構的改變是現有技術中的公知方法，并且所述改變可以用于所加工的光纖中或者被摻雜的粗加工成品材料上的被摻雜硅石包層。該’010專利在此清楚地引入作為參考。
與第一包層210類似，已開發的在相對高溫度上可被磁化的合適的單分子磁體(SMM)，將優選地作為優選實施例中的用于第二包層215的摻雜物，以允許較高的摻雜濃度。
優選實施例的線圈220是在光纖200上或者光纖200中集成制造的，以生成初始磁場。該來自線圈220的磁場使得通過芯205傳輸的輻射的偏振角度旋轉，并對第二包層215中的亞鐵/鐵磁性摻雜物進行磁化。這些磁場的組合將所期望的旋轉角度保持所期望的一段時間(如這里所引入的相關專利申請之一所述、當光纖200的矩陣共同形成顯示器時，可以是例如圖像幀的時間)。為了描述本發明，將“線圈管”定義為類似線圈的結構，這是因為多個導電段相互平行放置，并且相對光纖軸為直角。當材料性能提高時，—即，當由于較高維爾德常數的摻雜物而使得被摻雜的芯的有效維爾德常數增大時(或者在擴大結構修改時，包括引入非線性效應的那些修改)—對圍繞光纖元件的線圈或者“線圈管”的需求就可以降低或者消除，較簡單的單帶或者高斯圓柱體結構會是實用的。這些結構(包括圓柱體結構和線圈以及其他類似結構)當用作這里所述的線圈管的功能時，也包含在線圈管的定義中。在上下文允許的情況下，術語線圈和線圈管可以互換。
當考慮確定法拉第效應的等式的變量場強、施加場的距離和旋轉介質的維爾德常數時，一個結果是使用調制器200的結構、部件和/或者器件能夠補償產生較小強度磁場的材料所形成的線圈或者線圈管。通過使調制器更長，或者通過進一步增大/提高有效的維爾德常數，可以實現該補償。例如，在一些實現方式中，線圈220采用的導電材料是比金屬線效率差的導電聚合體。在另外的實現方式中，線圈220采用更寬但是更少的繞組，否則就與更加有效的材料一起使用。在其他例子中，例如，當通過便利的過程制造線圈220但是生產線圈220的工作效率較低時，采用其他參數進行必要補償以實現合適的整體操作。
在設計參數一光纖長度、芯的維爾德常數以及場生成元件的峰值場輸出和效率一之間存在折衷。考慮到這些折衷，而生成完整成形的線圈管的四個優選實施例，包括(1)纏繞光纖以實現線圈/線圈管，(2)用印有導電圖案的薄膜外延包裹光纖，以實現多個繞組層，(3)通過浸蘸筆納米平板印刷術(dip-pen nanolithography)在光纖上印制以制造線圈/線圈管，以及(4)將線圈/線圈管纏繞上具有涂層/被摻雜的玻璃光纖，或者可以替換地具有金屬涂層或者沒有涂層的導電聚合體，或者金屬線。在以上所參考的相關的和引入的臨時申請中描述了這些實施例的進一步細節。
節點225和節點230接收用于在芯205、包層215和線圈220中導致必要磁場的生成的信號。在簡單實施例中，該信號是具有適當大小和持續時間的DC(直流)信號，以生成所期望的磁場并對通過調制器200傳播的WAVE_IN輻射的偏振角度進行旋轉。當使用調制器200時，控制器(未示出)可以提供該控制信號。
在優選實施例中，輸入元件235和輸出元件240是偏振濾波器，其作為分立部件或者集成到芯205中/上。輸入元件235作為偏振器可以采用很多不同的方法實現。可以采用允許單一偏振類型(特定圓形或者線性)的光通過而進入到芯205中的各種偏振機制；優選實施例采用了外延沉積到芯205的“輸入”端的薄膜。可替換的優選實施例在波導200上采用了市場上可以買到的納米量級的微構造技術，以實現偏振濾波(例如所引入的臨時申請中所描述的對芯205或者包層中的硅石修改)。在來自一個或者多個光源的光的有效輸入的一些實現中，優選照明系統可以包括空腔，其允許對“錯誤的”初始偏振的光進行重復反射；因此最終所有的光都成為有效的或者“正確的”偏振。可選擇地，尤其是根據照明源到調制器200的距離，可以采用保持偏振的波導(光纖、半導體)。
優選實施例的輸出元件240是“偏振濾波器”元件，其對于缺省為“關閉”的調制器200的輸入元件235的方向，有著90度的偏移。(在一些實施例中，通過排列輸入元件和輸出元件的軸，可以將缺省設置為“打開”。類似地，通過輸入元件和輸出元件與來自影響器的合適控制的適當的相互關系，可以實現其他缺省情況，例如50％振幅。)元件240優選地為外延沉積到芯205的輸出端的薄膜。可以采用其他偏振濾波器/控制系統，將輸入元件235和輸出元件240配置為不同于這里所述的的配置。當要受到影響的輻射特性包括除輻射偏振角度之外的特性時(例如相位或者頻率)，使用其他輸入和輸出功能以對如上所述的所期望特性進行適當的選通/處理/濾波，以響應于影響器而對WAVE_OUT的振幅進行調制。
圖4是顯示器組件400的優選實施例的示意性方框圖。組件400包括多個圖像元件(像素)的集合，每個圖像元件都由例如圖2所示的波導調制器200i，j生成。用于控制調制器200i，j的每個影響器的控制信號由控制器405提供。輻射源410提供用于調制器200i，j進行輸入/控制的源輻射，并且可以使用前面板將調制器200i，j排列為所期望的圖案和/或者可選擇地提供一個或多個像素的輸出后處理。
輻射源410可以是單色白平衡的或者獨立的RGB/CMY調諧源(一個或多個)或者其他合適的輻射頻率。一個(或多個)輻射源410可以遠離調制器200i，j的輸入端、臨近這些輸入端、或者集成到調制器200i，j上/中。在一些實現方式中，采用單一源，而其他實現方式可以采用幾個或者更多源(并且在一些情況下，每個調制器200i，j有一個源)。
如上所述，調制器200i，j的光傳送器的優選實施例包括特定光纖形式的光通道。但是半導體波導、導波孔或其他光導波通道，包括“在深度上”穿過材料而形成的通道或區域，也包含在本發明的范圍內。這些導波元件是顯示器的基本成像結構，并且整體地并入振幅調制機制和顏色選擇機制。在FPD實現方式的優選實施例中，每個光通道的長度優選地在大約數十微米量級上(盡管該長度可能不同于這里所述的長度)。
優選實施例的一個特征在于，光傳送器的長度短(在大約20mm的量級上以及更短)，并且在有效維爾德值增加和/或磁場強度增加時能夠繼續縮短。顯示器的實際深度將會是通道長度的函數，但是由于光傳送器是波導，因此從源到輸出的路徑(路徑長度)不需要是直線的。換句話說，在一些實現方式中，實際路徑可以彎曲，以提供甚至更淺的有效深度。如上所述，路徑長度是維爾德常數和磁場強度的函數，并且優選實施例提供幾個毫米甚至更短的非常短的路徑長度的同時，在一些實現方式中也可以采用較長的長度。由影響器確定必要長度，以實現對于輸入輻射的所期望的影響/控制的等級。在用于偏振的輻射的優選實施例中，該控制能夠實現大約90度的旋轉。在一些應用中，當熄滅電平較高(例如較亮)時，則可以采用較小的旋轉，其縮短了必要路徑長度。因此，路徑長度還受到對波分量的所期望影響等級的影響。
控制器405包括用于合適的開關系統的構造和組件的多個可選方案。優選實現方式不僅包括點對點控制器，它還包括結構性地合并和保持調制器200i，j的“矩陣”，并對每個像素進行電子尋址。在光纖的情況中，光纖部件的性質中固有的是用于光纖元件的全光纖、織物結構和適當尋址的可能性。可變形網孔或者固體矩陣是利用附帶組裝方法的可替換結構。
優選實施例的一個特征在于，可以對一個或者多個調制器200i，j的輸出端進行處理，以改善其應用。例如，波導結構的輸出端，尤其是在波導結構作為光纖實現時，可以被加熱處理，并被牽引以形成錐形末端，或以其它方式對其進行磨損、絞合或者定形，以提高在輸出端的光散射，從而改善在顯示器表面的可視角度。可以采用相類似的或者不相類似的方法對一些和/或所有的調制器輸出端進行處理，以共同地產生實現所期望結果的所期望輸出結構。例如，可以通過對一個或者多個輸出端/相應面板位置的處理，控制或者影響來自一個或者多個像素的WAVE_OUT的各種焦點、衰減、顏色或者其他屬性。
前面板415可以簡單地是面向偏振部件的一塊光學玻璃或者其他透明光學材料，或者它可以包括額外的功能性和結構性特征。例如，面板415可以包括傳導裝置或者其他結構，以將調制器200i，j的輸出端排列為相對于相鄰調制器200i，j的所期望的相對方向。圖5是圖4所示的前面板415的輸出端口500的一種排列的示圖。其他排列也是可能的，取決于所期望的顯示器(例如，圓形、橢圓形或者其他規則/不規則幾何形狀)。當應用需要時，主動顯示區不必一定是連續像素，因此在適當時是環形或者“圓環形”顯示器也是可能的。在其他實現方式中，輸出端口可以在一個或者多個像素上聚焦、散射、濾波或者執行其他類型的輸出后處理。
顯示器或者投影機表面的光學幾何形狀可以自己改變，其中波導末端被端接在所期望的三維平面(例如曲線平面)上，所述平面允許依次采用額外的光學元件和透鏡(可以包含其中的一些作為面板415的部分)的額外聚焦能力。一些應用可能需要很多凹面區域、平面和/或者凸面區域，每個都具有不同的曲度和方向，并具有本發明提供的適當的輸出形狀。在一些應用中，特定的幾何形狀不需要固定，而是可以動態變化的，以根據需要改變形狀/方向/維度。本發明的實現方式還可以生產各種類型觸摸顯示器系統。
在投射系統實現方式中，輻射源410、具有耦合到多個調制器200i，j的控制器405的“開關組件”和前面板415可以受益于以下情況將其容納在截然不同的模塊或者單元中，并且相互之間存在一定距離。對于輻射源410而言，在一些實施例中，優勢是將照明源與開關組件分離，這是由于對巨大劇院屏幕進行照明通常所必需的高振幅類型的光所產生的熱量。即使在使用多個照明源，對另外集中在例如單一氙氣燈上的熱量輸出進行分配時，熱量輸出仍然足夠大，最好將開關和顯示元件分離。因此，將照明源容納在具有吸熱和冷卻元件的隔熱容器中。然后，光纖會將光從分離的或者單一的源傳遞到開關組件，并且然后將其投射到屏幕上。屏幕可以包括前面板415的一些特征，或者在對適當的表面進行照明之前使用面板415。
開關組件與投射/顯示表面的分離可以具有其自身的優點。將照明和開關組件放置在投影系統底座中(對于FPD也是一樣)能夠減小投影TV箱體的深度。或者，可以將投影表面包含在薄燈形桿的頂部的緊湊球形物中，或者從天花板依靠電纜懸掛著，在前面的投影系統采用反射紡織物屏幕。
除了其他潛在優點和配置之外，對于劇院投影而言，依靠來自地板上單元的波導結構，將開關組件形成的圖像上行傳輸到投影窗口區域上的小型終端光學單元的可能性，要求空間利用策略以在相同的投影空間內容納傳統電影放映機和優選實施例的新投影機。
波導帶的整體式結構可以實現高分辨率成像，其中每個波導帶都在帶上具有并排排列或者粘附的幾千個波導。然而，在優選實施例中，“體型”光纖部件結構也可以實現必要的小投影表面區域。單模光纖(尤其是沒有外部通信電纜的耐久性性能需求)具有足夠小的直徑，從而使得光纖的截面面積非常小并且適合于作為顯示像素或者子像素。
此外，期望集成光學制造技術能夠在單片半導體襯底或者芯片(大塊單片的或者表面的)的制造中完成本發明的衰減器陣列。
在熔融光纖投影表面，熔融光纖表面可以被研磨，以實現用于將圖像聚焦在光學陣列上的曲度；可以替換的是，采用粘合劑連接或以其它方式結合的光纖末端可以具有成形的頂端，并且如果必要，則可以將它們的終點設置在成形矩陣中，以實現彎曲的表面。
對于投影電視或者其他非劇場投影應用，將照明和開關模塊與投影機表面分離的選項提供了實現更小體型投影電視箱體結構的新穎方法。
圖6是對于圖2所示的結構波導205的部分600的本發明的優選實施例的示意性表示。部分600是波導205的輻射傳播通道，典型地為傳導通道(例如光纖波導的芯)，但是其可以包括一個或者多個邊界區域(例如，所述光纖波導的包層)。其他導波結構具有不同的特定機制，用于提高沿著波導的通道區域傳輸軸傳播的輻射的波導。波導包括光子晶體光纖，結構材料的特定的薄膜疊層以及其他材料。波導的特定機制可以隨波導的不同而改變，但是本發明可以適用不同的結構。
為了本發明的目的，術語傳導區域或者傳導通道與邊界區域指用于提高沿著通道的傳輸軸的輻射傳播的協作結構。這些結構不同于緩沖器或者涂層或者波導的制造后加工。原理的不同在于，邊界區域典型地能夠傳播通過傳導區域傳播的波分量，而波導的其他部件則不行。例如，在多模光纖波導中，較高能級模式的主要能量是通過邊界區域傳播的。不同的一點在于，傳導區域/邊界區域對于正在傳播的輻射基本上是透明的，而其他支撐結構通常是基本不透明的。
如上所述，影響器110與波導205協同工作，以在波分量沿著傳輸軸傳輸時，影響正在傳播的波分量的特性。因此假設部分600具有影響器響應屬性，并且在優選實施例中，該屬性特別被配置用于提高正在傳播的波的特性對于影響器110的響應度。如任何特定實現方式需要的，部分600包括布置在傳導區域和/或者一個或多個邊緣區域的多種成分(例如，稀土摻雜物605、孔610、結構的不規則形狀615、微型泡620和/或者其他元件625)。在優選實施例中，部分600的長度可以非常短，在很多情況下小于大約25毫米，并且如上所述，有時比該長度還要短很多。對通過這些成分而提高的影響器響應屬性，針對短長度的波導進行優化(例如，與針對千米量級甚至更高量級的長度進行優化的通信光纖對比，包括衰減和波長散射)。針對不同應用而進行優化的部分600的成分，可能嚴重降低波導通信應用的質量。所述成分的存在目的不是要降低通信應用的質量，但是本優選實施例的焦點在于跳過通信屬性而提高影響器響應屬性，這就可能發生這種質量降低，并且這不是優選實施例的缺點。
本發明考慮到存在很多不同的波特性，這些波特性可能受到不同結構的影響器110的影響；優選實施例的目標是部分600的與法拉第效應相關的特性。如上所述，法拉第效應使得偏振旋轉響應平行于傳播方向的磁場而發生改變。在優選實施例中，當影響器110生成平行于傳輸軸的磁場時，在部分600中，旋轉量取決于磁場強度、部分600的長度和部分600的維爾德常數。所述成分提高了部分600對于該磁場的響應度，例如通過增加部分600的有效維爾德常數。
在本發明的波導制造與特征中的范例變化的一個重要意義在于，對制造千米長度的光學上純凈的通信級波導所使用的制造方法的修改，使得能夠制造便宜的千米長度的潛在光學上不純凈(但是光學活性的)的響應于影響器的波導。如上所述，優選實施例的一些實現方式可以采用按照這里所公開的那樣進行修改的無數的長度非常短的波導。通過從由這里所述的較長的已制備波導中(例如劈開)所生成的較短波導形成這些集合，來實現成本的節省和其他功效/優點。這些成本的節省和其他功效與優點包括以下優點采用成熟制造技術和設備，其能夠克服采用離散的常規制備的磁光晶體作為系統元件的磁光系統的很多缺點。例如，這些缺點包括高生產成本、大量磁光晶體之間缺乏一致性和單個元件的相對較大的尺寸，所述尺寸限制了單個部件的集合的尺寸。
優選實施例包括光纖波導和光纖波導制造方法的變型。最普通的是，光纖是透明(有感興趣波長)電介質材料(典型地為玻璃或者塑料)的細絲，并且傳導光的截面通常是圓形的。對于早期的光纖而言，圓柱形芯被幾何形狀類似的包層圍繞著，并且與其緊密接觸。這些光纖通過為芯提供比包層略大的折射率來傳導光。其他光纖類型提供不同的傳導機制—在本發明的環境中，感興趣的光纖類型包括如上所述的光子晶體光纖(PCF)。
硅石(二氧化硅(SiO2))是制備最普通的通信等級光纖的基本材料。硅石可以是結晶或者非結晶形，并且天然為非純凈態，例如石英和沙子。維爾德常數是描述特定材料的法拉第效應強度的光學常數。包括硅石在內的大多數材料的維爾德常數是非常小的，并是波長相關的。在含有諸如鋱(Tb)之類的順磁性離子的材料中維爾德常數非常強。在鋱摻雜重火石玻璃中或者在鋱鎵石榴石(TGG)晶體中具有高維爾德常數。通常該材料具有優良的透明特性，并且非常抗激光損傷。盡管法拉第效應不是彩色的(即它不取決于波長)，但是維爾德常數是非常徹底的波長的函數。在632.8nm，TGG的維爾德常數為-134radT-1，而在1064nm，其下降到-40radT-1。該行為意味著，在一個波長上以特定旋轉度制造的器件，在較長的波長上會產生較小的旋轉。
在一些實現方式中，成分可以包括光學活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他性能最佳的摻雜物，其提高波導的維爾德常數，以在存在主動磁場的情況下實現高效的法拉第旋轉。在以下所述的光纖制造過程中進行加熱或者加壓，會通過在部分600中添加額外成分(例如孔或者不規則形狀)而進一步提高維爾德常數。在常規波導中所使用的稀土用作傳輸屬性元件的被動增強，并且其不用在光學活性應用中。
由于硅石光纖的制造中，摻雜物相對硅石的百分比是高等級的，高達至少50％的摻雜物，并且由于必要的摻雜物濃度已經在用于在幾十個微米或者更小距離中實現90度旋轉的其他類型的硅石結構中示出；以及在提高摻雜物濃度方面給出改進(例如可以通過市場從JDSUniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面給出改進(例如可以通過市場從Corning公司買到的光纖)，因此可以實現光學活性摻雜物的足夠高和可控的濃度，以采用低功率在微米量級的距離上引起旋轉。
圖7是代表性波導制造系統700的示意性方框圖，其用于制造本發明的波導粗加工成品的優選實施例。系統700代表改進化學氣相沉積法(MCVD)過程，以產生稱為粗加工成品的玻璃棒。從常規過程得到的粗加工成品是超高純度的玻璃固體棒，精確復制了所期望光纖的光學特性，但是具有放大兩個量級甚至更大的線性尺寸。然而，系統700產生的粗加工成品不強調光學純度而是對于影響器響應的短長度優化進行優化。典型地采用以下化學氣相沉積(CVD)方法之一制造粗加工成品1.改進化學氣相沉積(MCVD)，2.等離子改進化學氣相沉積(PMCVD)，3.等離子化學氣相沉積(PCVD)，4.外部氣相沉積(OVD)，5.軸向氣相沉積(AVD)。所有這些方法都基于形成氧化物的熱化學蒸氣反應，氧化物在旋轉著的棒外部或者在玻璃管內部沉積為稱為煙黑(soot)的若干層玻璃顆粒。在這些方法中發生相同的化學反應。
在氧氣、被加熱的起泡器705中每種液體和來自源710的氣體的存在的情況下，對為Si和摻雜物提供源的各種液體(例如，原材料是SiCl4，GeCl4，POCl3和氣態BCl3的溶液)進行加熱。在由質量流量計715控制的氧氣流中使這些液體汽化，并且采用所述氣體，從硅石車床720中的生產玻璃的鹵化物的燃燒中，形成硅石和其他氧化物。在氣相中發生稱為氧化反應的化學反應，如以下所示。
二氧化鍺和五氧化二磷提高了玻璃的折射率，氧化硼—降低玻璃的折射率。這些氧化物已知作為摻雜物。除了所示的這些之外，可以使用包括用于提高粗加工成品的影響器響應屬性的合適成分的其他起泡器705。
在過程中改變混合物的組成影響粗加工成品的折射率分布和成分分布。通過混合閥715控制氧氣流量，并且將反應物蒸氣725吹入硅石管730，硅石管730包括在其中發生氧化的加熱管735。氯氣740從管735中吹出，但是氧化物混合物以煙黑745的形式沉積在管中。鐵和銅雜質的濃度從原始液體中的大約10ppb降低到煙黑745中的小于1ppb。
采用來回移動的H2O2噴燈750對管735進行加熱，并對管735進行旋轉以使得煙黑745玻璃化為玻璃755。通過調節各種蒸汽725的相對流量，獲得具有不同折射率的幾個層，例如芯相對于包層，或者用于GI光纖的可變芯折射率分布。在完成層形成之后，對管735加熱，將其皺縮成為具有圓形實體截面的棒，稱為粗加工成品棒。在該步驟中，必要的是，棒的中心要完全填滿材料并且沒有空洞。然后將粗加工成品棒放到熔爐中以進行拉制，如將要結合圖8所描述的。
MCVD的主要優點在于，反應和沉積發生在密閉空間中，因此不希望的雜質很難進入。光纖的折射率分布容易控制，并且對于SM光纖所必需的精確性也相對容易實現。設備是容易構建和控制的。所述方法的潛在的重要局限性在于管的尺寸從本質上限制了棒的大小。因此，該技術所形成的光纖典型地長度為35km，或者最大到20-40km。另外，在硅石管中的雜質，主要為H2和OH-，容易擴散進入光纖。而且，熔化沉積物以消除粗加工成品棒的空洞中心的過程，有時會造成芯中的折射率的降低，這就典型地導致光纖不適合于通信用途，但是這不是本發明的環境中通常關心的。在成本和費用方面，所述方法的主要缺點在于沉積率相對較慢，這是因為它采用了非直接加熱，即對管735進行加熱而不是對蒸汽直接加熱，以開始氧化反應并使得煙黑玻璃化。沉積率典型地為0.5到2g/分。
上述過程的變體制造摻雜稀土的光纖。為了制造摻雜稀土的光纖，過程開始于摻雜稀土的粗加工成品—典型地采用溶液摻雜過程制造。最初，主要由熔融硅石組成的光學包層沉積到襯底管的內部。芯材料還可以包括鍺，然后在降低的溫度下對芯材料進行沉積，以形成擴散可滲透層，其稱為“玻璃料”。在玻璃料的沉積之后，將該部分完成的粗加工成品在一端封閉，從車床移出并且引入所期望稀土摻雜物(例如釹、鉺、釔等)的合適的鹽的溶液。在固定時間周期內，保留該溶液以滲透玻璃料。在去掉任何多余溶液之后，將粗加工成品返回車床以對其進行干燥和加強。在加強過程中，在玻璃料中的空隙坍塌并且密封稀土。最后，將粗加工成品進行可控的坍塌，在高溫下形成固體玻璃棒—使稀土結合在芯中。通常在光纖電纜中引入稀土不是光學活性的，即，響應于電或磁或其他干擾或場，以影響通過被摻雜的介質傳播的光的特征。常規系統是目前對于提高稀土摻雜物百分比的當前需求的結果，其是由改善波導的“被動”傳輸特征(包括通信屬性)的目的所驅動的。但是在波導芯/邊界中的摻雜物百分比的提高對于影響優選實施例的混合物介質/結構的光學活性而言是有利的。如上所述，在優選實施例中，摻雜物與硅石之間的百分比比例至少為50％。
圖8是用于從粗加工成品805中，例如從圖7所示系統700中制造的一個粗加工成品中，制造本發明的優選實施例的代表性光纖拉制系統800的示意圖。系統800將粗加工成品805轉換為頭發絲細的細絲，典型地通過拉制來執行。粗加工成品805放置在進料裝置810中，進料裝置810附著在靠近塔815的頂部。裝置810放低粗加工成品805直到末端進入高純度石墨熔爐820中。將純凈的氣體噴入熔爐，以提供清潔并且導電的大氣。在熔爐820中，嚴格控制的接近1900攝氏度的溫度軟化粗加工成品805末端。一旦到達粗加工成品的末端軟化點，重力就起作用并允許熔化的料塊“自由下落”直到已經將其拉長為細線。
操作人員通過激光千分尺825和一系列用于制造傳送器835的處理站830x(例如用于涂層和緩沖器)使該光纖線形成絲，傳送器835通過牽引器840纏繞在線軸上，并且開始拉制過程。采用位于拉絲塔815底部的牽引器840拉出光纖，然后纏繞在卷筒上。在拉制過程中，采用最適宜溫度對粗加工成品805進行加熱以實現理想的拉制張力。在工業上每秒10-20米的拉制速度并不罕見。
在拉制過程中，所拉制光纖的直徑控制在125微米，公差僅1微米。基于激光的直徑標尺825監視光纖的直徑。標尺825以超過每秒750次的速率對光纖直徑進行采樣。將直徑的實際值與125微米的目標值進行比較。與目標之間輕微的偏差都會轉換為拉制速度的改變，并輸入牽引器840中進行修正。
處理站830x典型地包括用于為光纖添加兩層保護涂層—柔軟的內部涂層和堅硬的外部涂層的模具。這兩部分保護套提供了機械保護，以便在保護光纖的干凈表面不受惡劣環境的影響的同時進行處理。這些涂層采用紫外燈固化，其作為相同的處理站830x或者其他處理站830x的部分。其他站830x在傳送器835通過該站時，可以提供用于提高傳送器835的影響器響應屬性的裝置/系統。例如，各種機械應力器、離子轟擊或者其他用于在拉制階段引入影響器響應屬性的機制增強成分。
在纏在線軸上之后，測試所拉制的光纖以得到合適的光學和幾何參數。對于傳輸光纖，通常首先測試抗張強度，以確保已經實現了光纖的最小抗張強度。在第一次測試之后，執行很多不同的測試，用于傳輸光纖的測試包括對傳輸屬性的測試，其包括衰減(在距離上信號強度的減小)、帶寬(信息運載能力；多模光纖的重要測量)、數字孔徑(光纖的光可接受角度的測量)、截止波長(在單模光纖中，在截止波長之上的波長時，僅能夠傳輸單模)、模場直徑(在單模光纖中，光纖中光脈沖的輻射寬度；對于互連而言重要)以及色散(由于不同波長的射線采用不同速度通過芯而產生的光脈沖的散射；在單模光纖中，這是信息運載能力的限制因素)。
正如在此所描述的，本發明的優選實施例使用光纖作為傳送器，并且主要通過采用“線性”法拉第效應實現振幅控制。雖然法拉第效應是線性效應，其中傳播輻射的偏振旋轉角度變化是基于對其施加磁場的長度和通過其傳播輻射的材料的維爾德常數而直接與在傳播方向上施加的磁場大小相關。然而，傳送器中使用的材料在建立所期望的磁場強度時可以不必對例如來自影響器的感應磁場具有線性響應。在這方面，響應于來自控制器和/或影響器磁場和/或偏振和/或調制器或WAVE_IN的其他屬性或特征的應用信號，所傳播輻射的實際輸出振幅可以是非線性的。為了當前論述的目的，采用一個或多個系統變量表示的調制器(或其元件)的特征被稱作調制器(或其元件)的衰減分布。
光纖制造處理持續進步，特別是對于提高摻雜濃度以及對摻雜劑分布的操作，在生產流水作業中周期性地摻雜光纖，以及相關的處理活動進行改善。題目為“Method of Providing a High Level of Rare EarthConcentrations in Glass Fiber Preforms”的美國專利6,532,774，其示出了對多摻雜劑共同摻雜的改進過程。提高摻雜劑濃度的成功預期能直接提高摻雜芯的線性維爾德常數，以及摻雜芯的性能，以利于非線性效應。
任何給定的衰減分布都可以適合特定的實施例，例如通過控制調制器或其元件的組成、方向和/或排序。例如，改變構成傳送器的材料可以改變傳送器的“受影響能力”或改變影響器“影響”任何特定的傳播波分量的程度。這僅僅是合成衰減分布的一個例子。優選實施例的調制器使得衰減平滑，其中不同的導波通道具有不同的衰減分布。例如，在一些具有取決于偏振旋向性(handedness)的衰減分布的實現中，調制器可以為用于左旋圓偏振波分量的傳送器提供與用于右旋圓偏振波分量的第二傳送器的補充導波通道的衰減分布相比不同的衰減分布。
除了上述為傳送器提供的不同材料構成之外，還存在其他用于調節衰減分布的機制。在一些實施例中波分量的生成/修改響應于傳播輻射從WAVE_IN到WAVE_OUT經過的調制器元件的順序，可以不是嚴格“可交換的”。在這些情況下，可以通過提供不同順序的不可交換元件來改變衰減分布。這僅僅是配置衰減分布的一個例子。在其他實施例中，為每一個導波通道建立不同的“旋轉偏置”，從而產生不同的衰減分布。如上所述，某些傳送器配置有在輸入偏振器與輸出偏振器/檢偏器之間的預定義方向。例如，該角度可以是0度(典型地定義“常開(ON)”通道)，或者其可以是90度(典型地定義“常關(OFF)”通道)。任何給定的通道在各個角位移區域中都可以具有不同的響應(即從0到90度，從30到60度，以及從60到90度)。不同的通道可以偏置(例如缺省“DC”影響信號)到不同位移區域中，并且同時影響器對傳播波分量的該偏置旋轉產生影響。這僅僅是操作衰減分布的一個例子。支撐具有多個導波通道以及為通道設計/匹配/補充衰減分布是有幾個理由的。這些理由包括在WAVE_OUT中的節能、效率以及一致性。
用對立偏振元件(選擇器)托著的，可變法拉第旋轉器或法拉第“衰減器”在光路方向上施加了可變場，使得這種裝置能夠旋轉偏振的向量(例如，從0到90度)，允許穿過第一偏振器的入射光的增加的部分通過第二偏振器。當沒有施加場的時候，則穿過第一偏振器的光就完全被第二偏振器阻塞了。當施加適當的“最大”場時，就被旋轉至適當的偏振角度，并且100％的光穿過第二偏振元件。
在前公開的這些本發明優選的實施例，通過系統的功效，其部件、制造與組裝方法、以及操作模式的優點，使得所述實施例非常薄及緊湊，在結構上是剛性的或撓性的，具有非常低的制造成本，并擁有較好的視角、分辨率、亮度、對比度和通常較好的性能特征。
對于精確織物制造技術領域的技術人員而言顯而易見的是，所公開的結構和方法不是在盡述本發明該實施例的范圍，而是其包括了三維編織開關矩陣的織物制造中的各種變體，該矩陣對于以織物的形式對基于光纖的，并在光纖元件中結合了集成法拉第衰減和顏色選擇的磁光顯示器的部件進行組裝而言是必需的。
這里所公開的和引入的專利申請中所公開的結構、部件和技術已經在本發明的優選實施例的范圍內作了初步描述，并提供了用于顯示器等的系統和過程。然而，所述結構、部件和技術具有其他適用范圍，其中的某些已經在引入的專利申請中標明。為了對先前對于本發明所公開的集成光纖光電子部件器件的創造性意義所作出的觀察進行擴展，重要的是，這種集成部件的三維織物組件提出用于集成的光電子或電光子計算的一個可選擇的范例。它作為一個切換矩陣直接用于波分多路復用(WDM)系統，更廣泛地，作為LSI和VLSI規模的可選擇的IC范例，最佳地組合光電子和半導體電子元件。
同樣地，優選實施例的裝置和其制造方法的公開內在地廣泛的應用。當然，該優選實施例可采用另一種方式重新敘述，其具有有力的含意。用于考慮引入的臨時申請的編織波導結構的另一種方法是“‘three-dimensional fiber-optic textile-structured integrated circuitdevice’configured to form a display-output surface array”。在顯示器的明確領域之外的本發明的應用的實例可以是被配置為場可編程門陣列的織物光纖矩陣。三維織物幾何形狀的組合優點提供了對平面半導體晶片范例的重要的可選擇方案，其中所述組合優點是用于對元件進行集成；光子和電子的最佳組合，其中每一個都是根據其長度實現的；光纖的IC電勢，其中光纖作為半導體元件和光子元件的高抗張強度自襯底，并且其具有用于在深度上實現“單片電路”結構的、圍繞光子芯進行彎曲并形成連續的表面結構的多層包層和涂層；所有的那些效率，以及用于形成電光子織物塊的織物編織的制造成本和光纖的大批量制造的成本優點。
通過本發明的優選波導通道(例如，光纖)實施例引入的新范例，允許在三維微織物矩陣中對光纖和其它導電的IC結構的光纖和細絲進行組合。較大直徑的光纖，如在此另一處所公開的，可以具有集成制造的包層之間和包層內部的完整微處理器設備；較小的光纖可以具有較小的IC器件；并且作為光子晶體光纖和其它光纖結構，特別地是單模光纖，并具有接近納米級的直徑的單獨的光纖可以沿它們的圓柱形的長度只集成少量IC特征/元件。這樣，復雜的微織物矩陣可以用各種直徑的光纖來編織，并與導電的或結構化的其它細絲(包括納米光纖)進行組合，其也可以用包層之間或包層內部的周期性的IC元件來制造。光纖可以是較大光子循環器結構的元件，可以被熔融或接合回到微光學網絡中。
這種微織物矩陣的光纖也可以用具有相同折射率的芯和包層來制造，包括透明的IC結構，包括線圈管/場產生元件、電極、晶體管、電容器等等，以便使編織的織物結構可以用溶膠來注入，當采用UV對其進行固化時，所述溶膠具有必需的微分折射率，從而當其凝固時，光纖間/細絲間溶膠代替單獨的包層。
這個過程可通過采用用納米粒子的靜電子自組裝的浴池對微織物結構進行連續浸泡來進一步進行。用于分離細絲線的編織動作便于光纖和細絲形成所期望圖案，盡管在一些實施例中，在編織之前或當光纖或細絲處于半平行組合時形成圖案可能更加靈活。通過這些方法和材料處理技術中的其它公知方法，控制光纖間溶膠的結構的電勢應當是廣泛的內涵的，所述電勢使得光纖接點之間的光接口(light tap)和光子帶間隙開關(參見1999年1月25日申請的題目為“TransistorUtilizing Photonic Band-Gap Material And Integrated Circuit DeviceComprising Same”的美國專利6,278,105，為全部用途特別將其整體合并在此作為參考)將會非常便利。集成法拉第衰減器光纖也作為在這種IC結構中的存儲器元件，其暗示實現了LSI和VLSI規模結構的緩沖器。現場可編程門陣列(FPGA)額外提供了實現這種IC體系結構范例的廣泛應用的領域。
使用光纖和其它微細絲所編織的微織物結構的復雜度將隨著彎曲的最大角而增加，但不破壞光纖導波的改善；近來針對由深海生物體生長的薄毛細光纖的屬性的調查報告揭示出的光學傳導結構，可以被扭絞和彎曲到對折點。因此，這里所引入的臨時專利申請中所公開的微織物IC系統類型的三維編織將包括非直線編織一例如混合曲線的三維機織，如現有技術公知的復雜編織渦輪結構所示范的一并且通常這里所公開的微織物器件種類和制造方法包含公知的和已發展的精確的三維編織幾何形狀的全部范圍。
希望具有小直徑光纖和細絲的微織物范例的進一步發展是通過使用市場上可以買到的納米組裝方法來發展，例如所述方法可以是來自德克薩斯州理查森市北普萊諾路1321的Zyvex公司，其納米操作技術可以使用本發明修改來提供這里所描述的用于編織撓性波導通道的“納米織機”系統。除了Zyvex公司之外，還有伊利諾斯州芝加哥市CL20區北密歇根大道316的Arryx公司，其納米級的光學鑷子也非常適于這里描述的微編織的制造處理，其在有效的機械/光學編織范例中與Zyvex納米操作可選擇地結合，其操作被仿制在新漢普郡機場路112的Albany International Techniweave公司所例示的某些方法和設備的微小的或納米級實施方案上。
在光學透明介質中傳播的光與在導電介質中傳播的電子之間的公知的1000∶1的速度差，意味著在構成電子和光子元件時的自由度，對單獨集中于降低半導體特征的大小上的某些約束的放寬可以通過這種微織物IC體系結構實現—最后允許電子開關和光子開關和電路通道元件的最適宜的混合。這樣，某些光纖可以制造為更大的直徑，以便支撐較大數量的包層之間和包層內部的半導體元件，而其它光纖可以具有非常小的直徑，并且只具有少量電子部件，并且某些光纖只具有“完全光學”的部件。最大化光子的“通路元件”的數量，從而允許在通過光子路徑連接的最佳規模的光纖中制造較小的微處理器結構，這是可能的最優化的邏輯結果。
這樣，所謂的微織物IC“立方體”(或其它三維微織物結構)可以包含較大和較小的光纖與其它導電、微毛細管狀并以循環液體填充以對結構進行冷卻的以及完全結構性的細絲的任意數量的組合(或者由具有半導體元件構建的，并且導電的(或者導電的—涂覆有微結構的內部涂層)、電子的和光子的微結構光纖構成的)結構。
圖9是根據本發明的優選實施例的橫向集成調制器開關/連接系統900的總體示意性平面圖。系統900提供了一種機制，用于在以下將要進一步描述的波導中使用一對側面端口(通道905中的端口915和通道910中的端口920)將一個波導通道905中的輻射傳播重新定向到另一個側向波導通道910。第一通道905配置為具有如上所述的和在所引入專利申請中所述的影響器部分925(例如集成線圈管)以及可選擇的第一可選擇的邊界區域930和第二可選擇的邊界區域935。此外，第一通道905包括偏振器940和對應的檢偏器945(并且可以包括可選擇的第二影響器(為了簡明的原因未示出))。第一通道包括在部分第一邊界區域930中的橫向檢偏振器端口950，其貼近第二邊界區域930中的端口915。在連接處具有圍繞著通道905和通道910的光學材料955，以改善通過該連接處的任何損耗。材料955可以是凝固溶膠、納米自組裝特殊材料或類似的具有期望折射率的材料，以降低信號損失同時有助于確保端口915和端口920的所期望排列。影響器925根據與檢偏器端口950的傳輸軸相比較的相對偏振角度，控制經過第一通道905傳播的輻射偏振和穿過端口915的輻射量。系統900進一步的結構和操作如下所述。
端口915和端口920是在通過后面描述的熔融光纖起動器方法等等實現的邊界區域(一個或者多個)中的傳導結構，并且可以包括GRIN透鏡結構。這些端口可以布置在邊界區域中精確位置處，或者所述端口可以沿著通道的長度(或長度部分)周期性地布置。在某些實施例中，在連接位置處，邊界區域之一的完整部分可以具有期望的屬性(偏振或端口)結構，并且在其他邊界區域中具有一個或更多個相應的結構。
偏振器940和檢偏器945是控制沿著通道905進一步向下傳播的輻射的振幅的可選結構。偏振器940和檢偏器，包括用于該部分的任何可選影響器元件，協同影響器925控制通道905和910之間的輻射。
用下列方式，通過在在此其他地方公開的集成微法拉第衰減器光纖元件的“橫向的”(對比“軸向的”)變體，可能促進這種微織物結構中光纖間開關。織物矩陣中正交布置的光纖之間的連接點/接觸點是光纖之間的新型“光接口”的位置。根據本發明優選實施例的光纖微法拉第衰減器的第一包層中，該包層(在該光纖的多個法拉第衰減器部分以外光纖軸線上)是具有周期性的折射率變化的微結構，由此進行偏振濾波(參見此處先前公開的光纖-集成偏振濾波，以及新澤西州薩默塞特Cottontail大道1600的NanoOpto公司的子波長納米柵格(sub-wavelength nano grid))并且偏振非對稱性(在引入的專利申請中涉及并公開)。在這些部分中，折射率已經改變(通過電學上離子注入法，光致反應地(photoreactively)加熱或其他現有技術的公知方式)為等于所述芯的折射率(可替換地，所述整個第一包層是如此的微觀結構而且相等的折射率)。除通過微分折射率實現的傳導和偏振邊界區域之外，結構上的幾何配置(例如，光子耦合并使用子波長空腔/柵格系統)也包括在本發明范疇內。為了簡化此處的討論，采用微分折射率描述傳導和邊界，然而在其情況，利用結構上的幾何配置可能也是有效的(除非上下文清楚地指出相反情況)。
此處公開的集成法拉第衰減器的該變體基本上與全部其他的現有技術“光接口”相區別的，包括加利福尼亞弗里蒙特的Page大道1220的Gemfire公司的那些技術，在那些技術中，波導本身被坍陷，以耦合半導體光波導。在所述Gemfire實現中的導波結構的坍陷意味著在所有光子的或電光子的開關范例或網絡當中的有效部件的破壞，這就保證了在通道之間的光信號的有效傳輸。“光接口”不需要同其他的常規類型“光接口”一樣進行額外的和復雜的補償以控制芯區域之間的非制導的信號，通過定義使得所述“光接口”更加簡單且更有效率。
因此，與現有技術中的其他“光接口”相比，優選實施例的開關機制沒有極化區域的激活，或電極陣列的激活來完成柵格結構。相反地，在優選實施例中，軸向的法拉第衰減開關旋轉通過芯傳播的光的偏振角度，并且借助于用包層部分聯合該開關，來實現經過輸出和輸入光纖(或波導)的包層中的橫向傳導結構的信號的精密控制部分的轉向，所述包層是有效的偏振光濾器。所述開關的速度是所述法拉第衰減器的速度，該速度與改變被陰極和陽極覆蓋的相對廣大區域的化學特征的速度相對比的。
第二包層具有完全不同于所述芯(并且可選擇性地還有第一包層)的折射率從而在所述芯(并且可選擇性地第一包層)中實現全內反射(在集成法拉第衰減器部分外部的光纖的軸線上)，制造兩個結構中的任意一個。
首先漸變折射率(GRIN)透鏡結構在第二包層中并且其光軸與光纖的軸線成直角或接近于直角，而且其是根據在此其他地方或者所引入的專利申請中所涉及的方法制造。焦點路徑在方向上或者與光纖軸成直角，或輕微地偏移，以便使來自第一通道905并通過GRIN透鏡的光將在接觸點處與第二通道910耦合，而且還以直角插入第二通道910的軸線，或者將在優先方向上以一定角度插入第二通道910。
第二通過離子注入法，通過在制造過程中在電極之間施加電壓，通過光致反應地加熱或現有技術中公知的其它方式，制造具有與所述芯(以及可選擇地第一包層)具有相同折射率的更簡單的光信道。這種簡單的導波通道的軸可以是成直角或輕微地偏移，如上述的其他選擇中。
當通過經過激活的集成微法拉第衰減器部分對偏振角進行旋轉時，完成該基于微法拉第衰減器的″光接口″的操作，或更精確而言，是完成″橫向光纖到光纖(或波導到波導)法拉第衰減器開關″，并且其″滲漏″(根據已知的光纖″光接口″的操作)，或者更精確而言，其被傳導通過第一包層并進入第二包層中的GRIN透鏡結構或更簡單的光通道，并從任一輸出通道耦合到第二通道910。
制造第二通道910以便將從第一通道905接收的光通過并行結構(第二包層中的GRIN透鏡或包層波導)最佳地耦合到偏振濾波的或不對稱的第一包層中，而且從該處進入第二通道910的芯。如前面所指出的，圍繞該光纖-到-光纖矩陣的是凝固的溶膠，其滲透了該織物結構，并且其具有微分折射率，該折光率限制光纖(或波導)之間的所傳導的光，并且保證耦合有效。
對包層進行微結構化的有利的可替換的并且新穎的方法可以是通過對MCVD/PMCVD/PCVD/OVD粗加工成品制作方法的新穎的修改的規范來完成，下面描述其的優選的實例。
圖10是圖9所示橫向集成調制器開關/連接900的一系列制作步驟的全面的示意圖。制作系統1000包括具有許多導波通道的一塊材料1005的形成(例如，如引入的臨時專利申請等等中所描述的熔融光纖面板)，并且刪除了塊1005的薄截面1010。將截面1010軟化并且準備形成啟動器壁薄板1015。輾軋薄板1015以形成硅石啟動器管1020，用于生產期望的用于拉制的粗加工成品。
依據這種新穎的方法，在該石英管上沉積煙灰以生長成為圓筒形式的粗加工成品，該加工成品是從一塊轉動的并且熔融熔融-光纖截面的薄板中制造的。即，由于在包層和芯中適當的摻雜特征而可選擇性地具有不同特征的光纖改變這種不同地進行最優化的光纖以實現具有不同的折射率和不同的電光屬性的薄光纖截面的柵格，熔融所述光纖，并且將熔融的光纖矩陣的截面切割成薄板。
然后依據已公知的粗加工產品制造工藝，均勻地加熱和軟化這些薄板并將其圍繞被加熱的成形針而彎曲，以完成適合作為啟動器的薄壁圓筒，以制造薄粗加工成品。
選擇在熔融光纖薄板中使用的光纖的尺寸，以得到從用于其中進行光纖拉制的包層中的所獲得的橫向結構的最佳尺寸。但是通常，用于該目的光纖具有最小的可能制造尺寸(芯和包層)，因為在從由此制造的粗加工成品進行拉制期間，結構直徑將顯著地增加。事實上即使對于用作單根光纖的單模模式，這種光纖規格可能在橫截面方面太小。但是與熔融光纖截面或薄片的適當的厚度選擇相結合，可以控制在所得到的拉制光纖包層中連續圖案化的橫向導波結構的尺寸，從而使得該橫向結構具有所期望的(單模、多模)“芯”和“包層”尺寸。
為了進一步保證適合該微結構的尺寸，可以熔融和軟化并拉制更小的光纖組合，然后在最后的光纖陣列在長度上熔融之前，再次將其與其他光纖熔融，然后分割成薄板以形成圓筒。
為了促進在本發明的集成法拉第衰減器器件的該光纖到光纖變體的實現中的撓性，在第一通道的芯和第一包層中位于相對的“輸入”端和相對的“輸出”端(其在此是可逆的)的偏振截面，可以根據在引入的專利申請中涉及和公開的方法，通過在包層之上或包層之間/包層內部制造的電極結構可轉換地導出，或根據已知方法，通過UV激勵而可轉換地導出，所述UV信號可以根據在引入的專利申請中的其他地方公開和涉及的樣式和方法，通過在包層之間或包層內部制造的器件而生成。當通過電極結構導出時，該偏振濾波的或不均勻的狀態的切換可以描述為電-光的，或如果通過UV信號導出，其可被描述為“全光學的”。
如通過集成法拉第衰減器的新穎的橫向變體與現有的“光接口”的在先對比可推知的，該UV激活的變體是優選的實施方案。
因而芯和包層的偏振濾波的或不均勻的截面可以稱為“短暫的”，參見美國專利5,126,874(″Method and apparatus for creating transientoptical elements and circuits″1999年11月7日申請，于此為所有用途特別將其整體引入作為參考)，從而使得該濾波器或不對稱元件可能被激活或停用，轉換成“開”或“關”，連同該操作一起作為集成法拉第衰減器的可變強度開關元件。
第一包層可以具有與芯相同的折射率，如所指出的，以及第二包層具有微分折射率，從而使得單獨通過包層的偏振濾波或不均勻結構，實現對“錯誤的”偏振的芯的限制。因此，第一包層的默認設置可以是“開”，其通過偏振濾波器/不均勻性將光限制到芯中，或者可以是“關”，其允許將光傳導芯和第一包層內，并且僅僅由第二包層進行限制，然后其可以是在構造電極或UV激活元件的截面中，其可轉換到該默認設置的相反設置。
表征該-微織物三維IC的操作一個方法是，用包層內部和包層之間的微傳導結構，集成在這些通道的包層內部和包層之間的IC元件和晶體管，以及制造成該結構的周期性元件的集成的軸向的以及橫向的法拉第衰減器器件，橫向地構造波導通道，該波導通道可以在作為總線的芯中傳送波分多路復用(WDM)類型的多模式的脈沖信號，將該脈沖信號經過該包層中的橫向導向結構，傳送到該包層中的半導體和光子結構，并且還在光纖之間傳送該脈沖信號，光纖的作用是充當總線或其他電光學組件，該脈沖信號是通過集成法拉第衰減器裝置轉換的某些或所有任意信號脈沖。
某些通道可能是納米級的和單模的，并且具有在包層內部或包層之間制造的單個元件，或者可能是更大直徑的而且是多模的或單模式的，并制造為在包層之間、包層之中或包層之上明顯地具有很大數量(接近微處理器)的半導體(電子和光子的)元件。通道可以以任意數量的尺寸和任意數量的與光纖自身中微結構IC元件的組合，，用作總線或單個開關或存儲器元件，并組合在整體微織物體系結構中。因而開關等等可以發生在纖維芯中，發生在芯和包層之間，發生在包層中的元件之間，發生在光纖之間。
哈佛大學的Eric Mazur，Limin Tong等的50nm“光學納米線路”示出了非常適于在微織物結構中實現，其是通過在藍寶石錐形周圍纏繞和加熱玻璃纖維，然后以相對高的速度牽引的簡單過程制造的，具有原子級的表面光潔度和二到五倍于蜘蛛絲的張力。在上述光纖波導類型的子波長直徑變體中已經可以傳導從可見光到近紅外光的波長，但是并不是限制在芯中，而是大約一半的傳導光在內部傳送，而一半沿著表面漸漸消失。很明顯，可以通過光纖之間漸近于零的耦合來低損耗地對光進行耦合。
如引入專利申請中所公開的方法或者通過任何其他方法，通過所注入的溶膠或包層以及偏振邊界/濾波器的涂層，在所述光學納米線路之間進行插入，然后通過所述法拉第衰減器器件的橫向變體進行操作，從而在路徑之間提供更加簡單的開關/連接裝置。由于線路的撓性，通過光學納米線路的屬性促進了該微織物IC結構，線路的撓性允許所述線路彎成直角，并且實際上纏繞或打結成結點。
加州理工學院的Keny Vahala補充工作，包括直徑為數十微米的“光學線路”的制造，以及在Vahala領導下的相關工作，示出了由硅石微顆粒和微米量級的光學線路所組成的極小的、極低閾值的拉曼激光器對于該微織物結構而言也是非常有用的。通過微織物結構元件可以將點綴在該微織物結構中的微顆粒保持在其位置處，并且將其耦合到光學線路，在該三維IC體系結構中實現對信號生成和操作的進一步選擇。
與光開關元件和電開關元件的最佳混合、光纖之間的、包層之間等等相結合的軸向以及橫向的法拉第衰減器開關/連接的性質，產生了實現二進制邏輯的新穎方法，該方法是借助于恒定的光信號但是相對于光脈沖方式而僅僅改變偏振狀態。該二進制邏輯系統從而結合“永遠開”的光程，僅僅借助于該信號的偏振角來操作和檢測其邏輯狀態，該狀態可以以非常高的速度進行變化。混合電子—光子微織物IC體系結構中采用的集成法拉第衰減器器件的公開變體可以實現所述的二進制邏輯方案，為增加微處理器和光通信操作的速度和效率引入了眾多可能性。
上述示例性描述是為了實現本顯示器發明的新穎的織物結構和開關結構的廣泛適用，包括波分多路復用開關矩陣和LSI和VLSIIC設計，其對光和半導體電子元件進行最優化，而且本領域技術人員將意識到所述新穎方法、部件、系統和體系結構不是僅限于詳細地公開的例子。
總之，體現本發明的方面的傳送器、調制器、和系統的性能性質包括以下內容。子像素的直徑(包括與光學活性材料相鄰的場生成元件)優選的是＜100微米，更優選的是＜50微米。(在以上論述的可替換實施例中，多染料摻雜的光通道是以一種復合波導結構來實現的，影響了RGB像素尺度中的網絡縮小(net reduction))。子像素元件的長度優選的是＜100微米，更優選的是＜50微米。驅動電流，用于達到有效的90°旋轉，對于單個子像素是0-50m.Amp。響應時間一般而言對于法拉第旋轉器而言非常高(即，已經證明的1ns)。
作為整個顯示器的功率需求的基礎理解，重要的是要指出，優選實施例的實際功率需求不必基于子像素的總數乘以90度旋轉所需的最大電流的線性乘法來計算。實際的平均功率和峰值功率需求的計算必須考慮到下面的因素伽馬值和平均顏色子像素使用兩者都顯著低于100％因此平均旋轉顯著小于90度伽馬值即使計算機監視器正顯示白色背景并使用了所有子像素，也不要求每個子像素的最大伽馬值，或就此而言，不要求任何子像素的最大伽馬值。在此的空間不允許對人類視覺感知的科學的詳細回顧。但是，對于適當的圖像顯示而言，全部顯示器、像素和子像素的相對強度(為了在變化的環境光級別中進行觀看，給出了所必需的基本顯示器亮度)是必要的。最大伽馬值(或接近最大伽馬值)，以及全旋轉(越過無論哪一個工作范圍，90度或它的某部分)將會僅僅在某些情況下需要，包括需要最極端的對比度的情況，例如對明亮光源的直接拍攝，例如在直接拍攝太陽的時候。因此顯示器的平均伽馬值在統計學上將會在可能的最大伽馬值的某部分上。那就是為什么為了計算機監視器的穩定“白色”背景的舒適觀看，法拉第旋轉也將不會在最大值上。總之，驅動任何給定子像素的任何給定法拉第衰減器會很少需要處于全旋轉，因此很少要求全功率。顏色由于只有純白色需要簇中RGB子像素的相等強度的組合，應當指出，對于彩色圖像或灰度圖像中的任何一個而言，在任何一時刻都是將是對顯示器的子像素的某些部分尋址。由RGB組合加性地形成的顏色暗示了以下一些彩色像素會要求僅僅一個(R、G、或B)子像素(變化的強度)是“開”，一些像素會要求兩個子像素(變化的強度)是“開”，而一些像素會要求三個子像素(變化的強度)是“開”。純白像素會要求所有三個子像素是“開”，使它們的法拉第衰減器旋轉以達到相等的強度。(彩色和白色像素可以并置來稀釋顏色；在本發明的一個可替換實施例中，“簇”中的附加子像素可以是平衡的白光，以達到對飽和度的更加有效的控制)。
考慮到有關子像素簇的彩色成像命令和灰度成像命令，顯然，對于平均幀而言，所有顯示器子像素中的某部分會確實需要進行尋址，而對于那些“開”到某種程度的那些子像素而言，平均強度會顯著地小于最大值。這僅僅由于RGB加性的配色方案中的子像素的功能，這是除了要考慮絕對伽馬之外的一個因素。
統計分析能夠確定FLAT有源矩陣/連續編址器件的功率需求曲線，這歸功于這些考慮。無論如何，它都明顯小于同時處于全法拉第旋轉的顯示器每一子像素的虛數(imaginary)最大值。對于任何給定的幀而言，絕對不是所有子像素“開”，并且由于各種原因，這些“開”的子像素的強度典型的是最大強度的某一相對小的部分。就當前的需求而論，對于0-90°的旋轉而言，0-50m.amp被視為最小規格。還很重要的是要指出，根據現有法拉第衰減器器件的性能規格，已經給出了對于0-90°旋轉的作為示例性的當前范圍(0-50.amp)，但是這性能規格是作為最小值來提供的，明顯已正被用于光通信的參考器件的現有技術取代和勝過。最重要的是它沒有反映本發明中所列舉的新穎實施例，包括來自改進的方法和材料技術的好處。由于所引用的規格的實現，性能的改善已正在發生，任何已經加速并且將會持續加速的事物都會進一步縮小這個范圍。
在該申請中所描述的系統、方法、計算機程序產品和所傳播的信號當然也可以用硬件實現；例如在中央處理器(“CPU”)、微處理器、微控制器、系統整合芯片(“SOC”)或者其他可編程器件中或者與之連接。此外，系統、方法、計算機程序產品和所傳播的信號可以用軟件(例如，計算機可讀代碼、程序代碼、指令和/或者以任何形式布置的數據，例如源、目標或者機器語言)實現，例如置于用于存儲軟件的計算機可用(例如可讀)介質中。這種軟件實現在此描述的裝置和過程的功能、制造、建模、仿真、描述和/或者測試。例如，其能夠通過普通編程語言(例如C，C++)、GDSII數據庫、包括Verilog HDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等等的硬件描述語言(HDL)或者其他可用程序、數據塊、納米處理和/或者電路(即布圖)捕獲工具的使用來實現。這種軟件能夠置于任何已知計算機可用介質中，包括半導體、磁盤、光盤(例如CD-ROM，DVD-ROM等等)，并且能夠作為在計算機可用(例如可讀)傳輸介質(例如，載波或者其他介質，包括數字介質、光學介質、或者基于模擬的介質)中實現的計算機數據信號。同樣，所述軟件可以通過包括因特網和企業內部互聯網的通信網絡進行傳輸。采用軟件體現的系統、方法、計算機程序產品和所傳播的信號可以包含在半導體知識產權核心中(例如在HDL中體現)并在集成電路生產中轉化為硬件。此外，在此所述的系統、方法、計算機程序產品和所傳播的信號可以作為硬件和軟件的組合體現。
本發明的優選實現之一，例如用于開關控制，是作為在計算機工作過程中由駐留在計算系統存儲器中的指令或者編程步驟組成的操作系統中的例行程序。在計算機系統需要之前，所述程序指令可以存儲在另一可讀介質中，例如磁盤驅動器中，或者可移動存儲器中，例如在CD-ROM計算機輸入中使用的光盤或者在軟盤驅動器計算機輸入中使用的軟盤。此外，所述程序指令在本發明的系統中使用之前可以存儲在另一計算機的存儲器中，并在本發明的用戶需要時通過LAN或者WAN(例如因特網)進行傳輸。本領域技術人員應該理解控制本發明的過程能夠以多種形式的計算機可讀介質的形式發布。
任何合適的編程語言都能夠用于實現本發明的例行程序，包括C，C++，Java，匯編語言等等。能夠采用不同的編程技術，例如程序上的或者特定目的對象。例行程序能夠在單一處理器件或者多處理器上執行。盡管步驟、操作或者計算可以采用特定順序，但是在不同實施例中，該順序是可改變的。在一些實施例中，在本說明書中順序示出的多個步驟能夠同時執行。在此所述的操作順序能夠中斷、暫停、或者進行由另外進程(例如操作系統、核等等)控制的其他動作。例行程序能夠工作在操作系統環境中，或者作為占用系統處理的全部或者主要部分的單機例行程序。
在此所述中，提供了多個具體細節，例如部件和/或者方法的示例，以便于對本發明的徹底理解。本領域技術人員會知道在沒有一個或多個明確細節時，或者采用其他裝置、系統、組件、方法、部件、材料、部分和/或者類似時，如何實現本發明。在其他例子中，已知的結構、材料或者操作沒有特別地詳細示出或描述，以避免混淆本發明的實施例的方面。
用于本發明的實施例的“計算機可讀介質”可以是能夠通過使用指令執行系統、裝置、系統或器件或者與之連接而包括、存儲、通信、傳播或者傳送所使用程序的媒介。例如，計算機可讀介質可以是但不局限于電子、磁性、光學、電磁、紅外或者半導體系統、裝置、系統、器件、傳播介質或者計算機存儲器。
“處理器”或者“程序”包括處理數據、信號或其他信息的任何人、硬件和/或者軟件系統、機制或者部件。處理器能夠包括具有通用中央處理器、多個處理單元、功能性專用電路的系統或者其他系統。處理不需要限定在地理位置上，或者具有時間限制。例如，處理器能夠采用“實時”、“離線”，采用“成批模式”等等實現其功能。處理中的組成部分能夠在不同時間和不同地點采用不同(或者相同)處理系統執行。
整個說明書中所提到的“一個實施例”、“實施例”、“優選實施例”、“特定實施例”表示，結合實施例所描述的特定的特點、結構或者特征包含在本發明的至少一個實施例中，而不必包含在所有實施例中。因此，在整個說明書中的各個地方分別出現的語句“在一個實施例中”、“在實施例中”或者“在特定實施例中”不是必須指相同的實施例。此外，本發明的任意特定實施例的特定的特點、結構或者特征可以以適當的方式與一個或多個其他實施例合并。應該理解的是，在此所描述和圖示的本發明的實施例的其他變化和修改也可以是根據在此的講述，并且是作為本發明的思想和范圍的組成部分。
可以通過使用已編程通用數字計算機，通過使用特定用途集成電路、可編程邏輯器件、場可編程門陣列、光學的、化學的、生物的、量子的或者納米技術的系統、部件和機制實現本發明的實施例。通常，本發明的功能能夠通過現有技術中的任何方式實現。能夠使用分布式或者網絡系統、部件和電路。數據通信或者傳送可以是有線的、無線的，或者采用任何其他方式。
還應該認識到，附圖/表中所描述的一個或者多個元件還能夠采用更加分離或者集成的方式實現，或者甚至在特定情況下去掉或設為不工作，只要其根據特定應用能夠使用。實現能夠存儲在機器可讀介質中的程序或者代碼以允許計算機執行上述任何方法，也在本發明的思想和范圍內。
另外，在附圖/表中的任何信號箭頭都應該僅作為示例，而不應該進行限定，除非有特殊的標注。此外，在此所用的術語“或者”通常是為了指“和/或者”，除非另有所指。部件或者步驟的組合也將看作是進行了標注，并不清楚在何處將術語預先看作提供分離或者合并的能力。
如在此的描述中和以下權利要求中所使用的，“一個”，“該”包括復數含義，除非上下文明確的規定其他情況。此外，如在此的描述中和以下權利要求中所使用的，“在…之中”的意思包括“在…之中”和“在…之上”，除非上下文明確的規定其他情況。
之前對本發明的已圖示實施例的描述，包括摘要中所描述的內容，并非窮舉或者將本發明限制在在此所公開的精確形式中。在此所描述的本發明的特定實施例，示例僅僅是為了說明的目的，本領域技術人員應該理解，在本發明的思想和范圍內可以進行各種等同修改。如所示，對本發明所作出的這些修改是在根據在之前的本發明的已圖示說明的實施例，并且要包括在本發明的思想和范圍內。
因此，這里已經參考其特定實施例描述了本發明，修改的范圍、各種變化和置換的都在之前的公開中，并且應該理解的是，在一些例子中，將會采用本發明的實施例的一些特點，而不使用其他相應的特點，這不會脫離所公開的本發明的思想和范圍。因此，在本發明的實質的思想和范圍內，可以進行各種修改以適應特定情況或者材料。本發明目的不是要限定在以下權利要求中所使用的特定術語和/或者限定于作為用于實現本發明的最佳模式而公開的特定實施例，而是本發明將包括在所附權利要求的范圍內的任何和所有實施例和等同物。因此，本發明的范圍僅由所附權利要求決定。
權利要求
1.一種裝置，包括第一導波通道，具有傳導區域和耦合到所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第一導波通道包括在一部分所述邊界區域中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及影響器，耦合到所述第一導波通道，用于控制所述輻射的所述屬性。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
3.如權利要求2所述的裝置，其中，所述側面傳導端口包括在所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
4.如權利要求3所述的裝置，其中，所述側面傳導端口包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述導波通道是撓性的導波通道。
6.如權利要求2所述的裝置，其中，所述影響器包括用于控制所述偏振方向的磁場生成系統。
7.如權利要求1所述的裝置，還包括第二導波通道，其具有傳導區域和耦聯到所述第二導波通道的所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第二導波通道包括所述第二導波通道的一部分所述邊界區域中的第二側面傳導端口，其貼近所述第一側面傳導端口，所述第二側面傳導端口響應于在所述第一導波通道中傳播的所述輻射的所述屬性，有選擇地將一部分所述輻射通過所述第二側面傳導端口從所述第一通道傳輸到所述第二通道。
8.如權利要求7所述的裝置，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
9.如權利要求8所述的裝置，其中，所述側面傳導端口包括每個所述通道的所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
10.如權利要求9所述的裝置，其中，每個所述側面傳導端口包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
11.如權利要求7所述的裝置，其中，每個所述導波通道都包括撓性導波通道。
12.如權利要求8所述的裝置，其中，所述影響器包括用于控制所述偏振方向的磁場生成系統。
13.如權利要求7所述的裝置，還包括降低損耗的材料，布置在所述第一導波通道和所述第二導波通道周圍，并且貼近所述第一側面傳導端口和所述第二側面傳導端口的所述貼近的位置。
14.如權利要求1所述的裝置，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述裝置還包括偏振器區域和偏振器檢偏器區域，布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述傳導區域中；以及第二影響器，用于控制所述偏振器區域和所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
15.如權利要求7所述的裝置，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述裝置還包括偏振器區域和偏振器檢偏器區域，布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述第一導波通道的所述傳導區域中；以及第二影響器，用于控制在所述偏振器區域與所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
16.一種制作方法，所述方法包括a)形成第一導波通道，其具有傳導區域和耦合到所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第一導波通道包括在一部分所述邊界區域中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及b)將影響器布置在貼近所述第一導波通道處，用于響應于控制信號，控制所述輻射的所述屬性。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述側面傳導端口包括在所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
19.如權利要求18所述的方法，其中，所述側面傳導端口包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
20.如權利要求16所述的方法，其中，所述導波通道是撓性的導波通道。
21.如權利要求17所述的方法，其中，所述影響器包括用于控制所述偏振方向的磁場生成系統。
22.如權利要求16所述的方法，還包括c)形成第二導波通道，其具有傳導區域和耦聯到所述第二導波通道的所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第二導波通道包括在所述第二導波通道的一部分所述邊界區域中的第二側面傳導端口，所述第二側面傳導端口響應于在所述第一導波通道中傳播的所述輻射的所述屬性，有選擇地將一部分所述輻射經過所述第二側面傳導端口從所述第一通道傳輸到所述第二通道；以及d)將所述第二導波通道布置在貼近所述第一導波通道處以便使所述側面傳導端口彼此連通，允許在所述第一導波通道中傳播的所述輻射響應于所述屬性，進入所述第二導波通道。
23.權利要求22所述的方法，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
24.如權利要求23所述的方法，其中，所述側面傳導端口包括每個所述通道的所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
25.如權利要求24所述的方法，其中，每個所述側面傳導端口都包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
26.如權利要求22所述的方法，其中，每個所述導波通道都包括撓性的導波通道。
27.如權利要求23所述的方法，其中，所述影響器包括用于控制所述偏振方向的磁場生成系統。
28.如權利要求22所述的方法，還包括降低損耗的材料布置在所述第一導波通道和所述第二導波通道周圍，并且貼近所述第一側面傳導端口和所述第二側面傳導端口的所述貼近的位置。
29.如權利要求16所述的方法，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述方法還包括c)將偏振器區域和偏振器檢偏器區域布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述傳導區域中；以及d)布置第二影響器，用于控制在所述偏振器區域與所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
30.如權利要求22所述的方法，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述方法還包括e)將偏振器區域和偏振器檢偏器區域布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述第一導波通道的所述傳導區域中；以及f)布置第二影響器，用于控制在所述偏振器區域與所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
31.一種傳播信號，所述信號載有由計算機系統運行的計算機可執行指令，所述指令執行一種方法，所述方法包括a)形成第一導波通道，其具有傳導區域和耦合到所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第一導波通道包括在所述邊界區域的一部分中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及b)將影響器布置在所述第一導波通道附近，用于響應于控制信號，控制所述輻射的所述屬性。
32.如權利要求31所述的信號，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
33.如權利要求32所述的信號，其中，所述側面傳導端口包括在所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
34.如權利要求33所述的信號，其中，所述側面傳導端口包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
35.如權利要求31所述的信號，其中，所述導波通道是撓性的導波通道。
36.如權利要求32所述的信號，其中，所述影響器包括磁場生成系統，用于控制所述偏振方向。
37.如權利要求31所述的信號，還包括c)形成第二導波通道，其具有傳導區域和耦聯到所述第二導波通道的所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第二導波通道包括在所述第二導波通道的一部分所述邊界區域中的第二側面傳導端口，所述第二側面傳導端口響應于所述第一導波通道中的所述輻射傳播的所述屬性，有選擇地將一部分所述輻射經過其從所述第一通道傳輸到所述第二通道；而且d)將所述第二導波通道布置在所述第一導波通道附近以便使所述側面傳導端口彼此連通，允許所述第一導波通道中傳播的所述輻射響應于所述屬性，進入所述第二導波通道。
38.如權利要求37所述的信號，其中，所述屬性是所述輻射的偏振方向。
39.如權利要求38所述的信號，其中，所述側面傳導端口包括每個所述通道的所述一個或多個邊界區域中的檢偏振器。
40.如權利要求39所述的信號，其中，每個所述側面傳導端口都包括漸變折射率(GRIN)透鏡。
41.如權利要求37所述的信號，其中，每個所述導波通道都包括撓性的導波通道。
42.如權利要求38所述的信號，其中，所述影響器包括用于控制所述偏振方向的磁場生成系統。
43.如權利要求37所述的信號，還包括降低損耗的材料，布置在所述第一導波通道和所述第二導波通道周圍，并且貼近所述第一側面傳導端口和所述第二側面傳導端口的所述貼近的位置。
44.如權利要求31所述的信號，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述方法還包括c)將偏振器區域和偏振器檢偏器區域布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述傳導區域中；以及d)布置第二影響器，用于控制在所述偏振器區域與所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
45.如權利要求37所述的信號，其中，所述輻射沿著所述傳導區域的傳輸軸從所述影響器傳播到所述第一側面傳導端口，所述方法還包括e)將偏振器區域和偏振器檢偏器區域布置在越過所述第一側面傳導端口之后的所述第一導波通道的所述傳導區域中；以及f)布置第二影響器，用于控制在所述偏振器區域與所述偏振器檢偏器區域之間的所述傳導區域中的所述輻射的所述屬性。
46.一種開關輻射信號的方法，所述方法包括a)在具有傳導區域和耦聯到所述傳導區域的一個或多個邊界區域的第一導波通道中傳播所述輻射信號，所述第一導波通道包括在所述邊界區域的端口中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及b)影響一部分所述傳導區域中的輻射信號以控制所述屬性，其中所述屬性的第一值傳遞所述輻射信號的第一振幅，而所述屬性的第二值傳遞所述輻射信號的第二振幅。
47.如權利要求46所述的方法，其中，所述屬性是所述輻射信號的偏振屬性。
48.如權利要求46所述的方法，其中，所述第一振幅符合或低于熄滅閾值級別，并且其中所述第二振幅符合或高于“ON”閾值級別。
49.如權利要求46所述的方法，還包括c)響應于所述屬性，有選擇地在所述第一側面端口與一部分所述第一導波通道之間傳導所述受影響的輻射信號，所述一部分第一導波通道相對于所述導波區域的所述部分而言遠離所述第一側面端口，其中所述輻射信號的開關部分通過所述第一側面端口，并且所述受影響的輻射信號的連續部分在所述第一導波通道中持續傳播。
50.如權利要求49所述的方法，還包括d)在具有傳導區域和耦聯到所述第二導波通道的所述傳導區域的一個或多個邊界區域的第二導波通道中，接收所述受影響的輻射信號的所述開關部分，所述第二導波通道包括在所述第二導波通道的一部分所述邊界區域中的第二側面傳導端口，所述第二側面傳導端口響應于所述輻射信號的所述開關部分的所述屬性，有選擇地經過所述第二側面傳導端口從所述第一通道傳輸到所述第二通道。
51.如權利要求49所述的方法，還包括d)影響所述傳導區域的第二部分中的所述受影響的輻射信號的連續部分，以控制所述連續輻射信號的所述屬性，其中所述連續輻射信號的所述屬性的第一值傳遞所述連續輻射信號的第一振幅，而且所述連續輻射信號的所述屬性的第二值傳遞所述連續輻射信號的第二振幅。
52.一種裝置，包括用于形成第一導波通道的單元，所述第一導波通道具有傳導區域和耦合到所述傳導區域的一個或多個邊界區域，所述第一導波通道包括在一部分所述邊界區域中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及用于將影響器布置在貼近所述第一導波通道處以響應于控制信號，控制所述輻射的所述屬性的單元。
53.一種計算機程序產品，包括載有程序指令的計算機可讀介質，當使用計算機系統運行所述程序指令時，所述程序指令開關輻射信號，所運行的程序指令執行一種方法，所述方法包括a)在具有傳導區域和耦聯到所述傳導區域的一個或多個邊界區域的第一導波通道中傳播所述輻射信號，所述第一導波通道包括在所述邊界區域的一部分中的第一側面傳導端口，所述側面傳導端口響應于在所述通道中傳播的輻射的屬性，有選擇地由此傳輸一部分所述輻射；以及b)影響一部分所述傳導區域中的輻射信號以控制所述屬性，其中所述屬性的第一值傳遞所述輻射信號的第一振幅，而所述屬性的第二值傳遞所述輻射信號的第二振幅。
全文摘要
公開了一種用于輻射信號的開關的裝置和方法。該開關包括第一導波通道，其具有傳導區域和耦聯到該傳導區域的一個或多個邊界區域，該第一導波通道包括在一部分邊界區域中的第一側面傳導端口，該側面傳導端口響應于在通道中傳播的輻射的屬性，選擇性地由此傳輸一部分輻射；該開關還包括影響器，該影響器耦聯到該第一傳導通道，用于控制輻射的屬性。該開關的操作方法包括a)在具有傳導區域和耦聯到該傳導區域的一個或多個邊界區域的第一傳導通道中傳播輻射信號，該第一導波通道包括在一部分邊界區域中的第一側面傳導端口，該側面傳導端口響應于在通道中傳播的輻射的屬性，選擇性地由此傳輸一部分輻射；以及b)影響在一部分傳導區域中的輻射信號以控制屬性，其中屬性的第一值傳遞該輻射信號的第一振幅，而屬性的第二值傳遞該輻射信號的第二振幅。
文檔編號G02F1/295GK1977195SQ200580011032
公開日2007年6月6日 申請日期2005年2月12日 優先權日2004年2月12日
發明者薩瑟蘭·埃爾伍德 申請人:帕諾拉馬實驗室有限公司