專利名稱：用于織物結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)顯示器和存儲(chǔ)器的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2004年2月12日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/544,591以及以下美國(guó)專利申請(qǐng)10/812,294，10/811,782和10/812,295(每個(gè)都在2004年3月29日申請(qǐng))；以及美國(guó)專利申請(qǐng)11/011,761，11/011,751，11/011,496，11/011,762和11/011,770(每個(gè)都在2004年12月14日申請(qǐng))；以及美國(guó)專利申請(qǐng)10/906,220，10/906,221，10/906,222，10/906,223，10/906,224，10/906,226和10/906,226(每個(gè)都在2005年2月9日申請(qǐng))；以及美國(guó)專利申請(qǐng)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(gè)都在2005年2月11日申請(qǐng))中每件申請(qǐng)的權(quán)益。在此將以上每件申請(qǐng)整體引入作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明整體涉及用于傳播輻射的傳送器，更具體地，涉及具有傳導(dǎo)通道的波導(dǎo)，所述傳導(dǎo)通道具有光學(xué)活性成分，光學(xué)活性成分提高了波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)外界影響的響應(yīng)性。
法拉第效應(yīng)是這樣一種現(xiàn)象其中當(dāng)光線通過放置在磁場(chǎng)中并與磁場(chǎng)平行的透明介質(zhì)進(jìn)行傳播時(shí)，線偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。偏振旋轉(zhuǎn)量的效果隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度、介質(zhì)固有的維爾德常數(shù)以及光路長(zhǎng)度而改變。旋轉(zhuǎn)的經(jīng)驗(yàn)角度由以下給出β＝BVd， (等式1)其中V稱為維爾德常數(shù)(并且具有弧度分cm-1高斯-1的單位)。B是磁場(chǎng)，d是在場(chǎng)中的傳播距離。在量子力學(xué)描述中，由于磁場(chǎng)的加入改變了能級(jí)而發(fā)生法拉第旋轉(zhuǎn)。
已知的是，使用具有高維爾德常數(shù)的離散材料(例如含鐵的石榴石晶體)來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)(例如作為評(píng)估電流強(qiáng)度的一種方法，而由電流所引發(fā)的那些磁場(chǎng))，或者作為在光學(xué)隔離器中使用的法拉第旋轉(zhuǎn)器。光學(xué)隔離器包括將偏振平面旋轉(zhuǎn)45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器，用于施加磁場(chǎng)的磁體，偏振器和檢偏器。常規(guī)的光學(xué)隔離器是其中沒有采用波導(dǎo)(例如，光纖)的體型。
在常規(guī)光學(xué)裝置中，已經(jīng)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(chǎn)出了磁光調(diào)制器。諸如此類的器件需要相當(dāng)大的磁控制場(chǎng)。磁光效應(yīng)還用于薄層技術(shù)，特別是用于生產(chǎn)非互易器件，例如非互易接點(diǎn)。諸如此類的器件是基于采用法拉第效應(yīng)或者科頓-穆頓效應(yīng)進(jìn)行的方式轉(zhuǎn)換。
在磁光器件中采用順磁性和鐵磁性材料的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，除了偏振角度之外，這些材料還對(duì)例如振幅、相位和/或者頻率的輻射的特性產(chǎn)生不利影響。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)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(yīng)用。這些現(xiàn)有技術(shù)的顯示器具有幾個(gè)缺點(diǎn)，包括每個(gè)圖像元素(像素)有著相對(duì)較高的成本，控制單個(gè)像素的高操作成本，控制復(fù)雜度的增加，控制復(fù)雜度的增加仍然不能夠?qū)ο鄬?duì)大的顯示器件進(jìn)行很好的縮放。
常規(guī)成像系統(tǒng)可以粗略地分為兩類(a)平板顯示器(FPD)和(b)投影系統(tǒng)(其包括作為發(fā)射顯示器的陰極射線管(CRT))。一般來(lái)講，兩種系統(tǒng)所采用的主要技術(shù)是不同的，盡管存在例外。對(duì)任何預(yù)期技術(shù)來(lái)說這兩類都具有明顯的困難，并且現(xiàn)有技術(shù)仍然需要圓滿地克服這些困難。
與主流的陰極射線管(CRT)技術(shù)相比(與CRT顯示器相比，“平板”意味著“平”或者“薄”，CRT顯示器的標(biāo)準(zhǔn)深度基本等于顯示區(qū)域的寬度)，現(xiàn)有FPD技術(shù)面臨的主要困難在于成本。
為了實(shí)現(xiàn)包括分辨率、亮度和對(duì)比度的給定的一組成像標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)PD技術(shù)大致比CRT技術(shù)昂貴三到四倍。然而，CRT技術(shù)的龐大體積和重量是主要缺點(diǎn)，特別是在顯示區(qū)域被按比例放得更大時(shí)。對(duì)薄顯示器的需求已經(jīng)驅(qū)使在FPD的領(lǐng)域開發(fā)出了多種技術(shù)。
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(shù)中，或者是在不太普及的氣體等離子技術(shù)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(guī)則性導(dǎo)致相對(duì)較高的缺陷率；其中單個(gè)單元有缺陷的LCD元件的陣列經(jīng)常導(dǎo)致整個(gè)顯示器的廢棄，或者對(duì)有缺陷的元件進(jìn)行昂貴的替換。
對(duì)于LCD和氣體-等離子顯示技術(shù)，在這種顯示器的制造中對(duì)液體或者氣體進(jìn)行控制的固有困難是基本技術(shù)和成本局限。
高成本的額外來(lái)源是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在每個(gè)光閥/發(fā)光元件上的相對(duì)高的開關(guān)電壓的需求。不管是對(duì)LCD顯示器的向列型材料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變通過液體單元而傳輸?shù)墓獾钠?，還是對(duì)在氣體等離子顯示器中氣體單元的激發(fā)，都需要相對(duì)高的電壓實(shí)現(xiàn)在成像元件上的高開關(guān)速度。對(duì)于LCD，“有源矩陣”是高成本方案，在其中，將單個(gè)晶體管元件分配給每個(gè)成像位置。
當(dāng)圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)增加時(shí)，對(duì)于高清晰度電視(HDTV)或者更高質(zhì)量的設(shè)備，現(xiàn)有FPD技術(shù)現(xiàn)在不能以與CRT可比擬的成本實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量。在質(zhì)量范圍的末端上的成本差異是最明顯的。并且，不管對(duì)電視還是對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器，盡管在技術(shù)具有可行性，實(shí)現(xiàn)35mm電影質(zhì)量的分辨率將必須承擔(dān)使其脫離消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的成本。
對(duì)于投影系統(tǒng)，存在兩種基本子類電視(或者計(jì)算機(jī))顯示器，和劇場(chǎng)電影投影系統(tǒng)。在與傳統(tǒng)的35mm電影投影設(shè)備進(jìn)行比較時(shí)，相對(duì)成本是主要議題。然而，對(duì)于HDTV來(lái)說，與常規(guī)的CRT、LCDFPD或者氣體-等離子FPD相比，投影系統(tǒng)是低成本解決方案。
當(dāng)前投影系統(tǒng)技術(shù)面臨著其他困難。HDTV投影系統(tǒng)面臨著使顯示器深度最小，同時(shí)在相對(duì)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(zhì)量的雙重困難。該平衡典型地導(dǎo)致在相對(duì)較低的成本價(jià)格下的較差滿意度的妥協(xié)。
然而，對(duì)于投影系統(tǒng)的技術(shù)需求的新領(lǐng)域是電影劇場(chǎng)領(lǐng)域。電影屏幕安裝是投影系統(tǒng)的新興應(yīng)用區(qū)域，在該應(yīng)用中，典型地不會(huì)涉及控制臺(tái)深度與一致的圖像質(zhì)量之間對(duì)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(dāng)于(至少)傳統(tǒng)35mm電影放映機(jī)的質(zhì)量。包括基于直接驅(qū)動(dòng)圖像光源放大器(“D-ILA”)，數(shù)字光處理技術(shù)(“DLP”)，和光柵光閥(“GLV”)的系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)在最近盡管質(zhì)量上相當(dāng)于傳統(tǒng)電影放映裝置，其與傳統(tǒng)電影放映機(jī)相比，具有明顯的成本差距。
直接驅(qū)動(dòng)圖像光源放大器是JVC投影儀公司開發(fā)的反射式液晶光閥器件。驅(qū)動(dòng)集成電路(“IC”)將圖像直接寫到基于CMOS的光閥上。液晶與信號(hào)電平成比例地改變反射率。這些垂直排列(垂面排列)晶體實(shí)現(xiàn)了上升時(shí)間加上下降時(shí)間小于16毫秒的非常快速的響應(yīng)時(shí)間。來(lái)自氙或者超高性能(“UHP”)金屬鹵素?zé)舻墓饨?jīng)過偏振光束分離器進(jìn)行傳輸，經(jīng)過D-ILA器件反射，并投影到屏幕上。
在DLPTM投影系統(tǒng)的中心是光學(xué)半導(dǎo)體，其被稱為數(shù)字微鏡器件，或者1987年由德州儀器公司的Dr.Larry Hornbeck發(fā)明的DMD芯片。DMD芯片是精密復(fù)雜的光開關(guān)。它包括高達(dá)一百三十萬(wàn)個(gè)鉸鏈放置的顯微鏡面的矩形陣列；這些微鏡中的每一個(gè)的尺寸都小于人頭發(fā)寬度的五分之一，并且對(duì)應(yīng)所投影圖像的一個(gè)像素。當(dāng)DMD芯片與數(shù)字視頻或圖形信號(hào)、光源和投影透鏡協(xié)調(diào)工作時(shí)，它的鏡面將全數(shù)字圖像反射到屏幕或者其他平面上。DMD及其周圍的精密復(fù)雜的電子器件被稱為數(shù)字光處理TM技術(shù)。
稱為GLV(光柵光閥)的工藝正在開發(fā)中。基于該技術(shù)的原型器件實(shí)現(xiàn)了3000∶1的對(duì)比度比率(目前典型的高端投影顯示器僅僅實(shí)現(xiàn)了1000∶1)。該器件使用了三個(gè)選定具有特定波長(zhǎng)的激光器以提供顏色。這三個(gè)激光器是紅色(642nm)，綠色(532nm)和藍(lán)色(457nm)。該工藝采用了MEMS技術(shù)(微機(jī)電系統(tǒng))并且包括在一條線上1,080個(gè)像素的微帶狀陣列。每個(gè)像素包括六個(gè)帶狀物，其中三個(gè)固定，三個(gè)上/下移動(dòng)。當(dāng)供電時(shí)，三個(gè)移動(dòng)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(shù)在較低成本下實(shí)現(xiàn)特定關(guān)鍵圖像質(zhì)量參數(shù)面臨的固有難題。對(duì)于微鏡DLP來(lái)說，對(duì)比度是難以實(shí)現(xiàn)的，特別是在“黑色”的質(zhì)量中。盡管GLV不必面臨該難點(diǎn)(通過光學(xué)光柵波干涉來(lái)實(shí)現(xiàn)像素?zé)o效，或者黑色)，取而代之的是面臨采用線陣列掃描源實(shí)現(xiàn)有效的類似電影的間歇圖像的難點(diǎn)。
基于LCD或者M(jìn)EMS的現(xiàn)有技術(shù)還受到生產(chǎn)具有至少1K×1K元件陣列(微鏡，硅基液晶(“LCoS”)等等)的器件的經(jīng)濟(jì)性的約束。當(dāng)包含這些數(shù)量的元件并在必要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下工作時(shí)，在基于芯片的系統(tǒng)中的缺陷率高。
已知將階躍型光纖協(xié)同法拉第效應(yīng)用于各種通信用途。光纖的通信應(yīng)用是公知的，然而，在將法拉第效應(yīng)應(yīng)用到光纖時(shí)存在固有沖突，這是因?yàn)榕c色散和其他性能規(guī)格有關(guān)的常規(guī)光纖的通信特性沒有進(jìn)行優(yōu)化以對(duì)法拉第效應(yīng)達(dá)到最優(yōu)化，在一些情況下通信特性甚至由于法拉第效應(yīng)的優(yōu)化而降低了。在一些傳統(tǒng)光纖應(yīng)用中，通過在54米的路徑長(zhǎng)度上使用100奧斯特的磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了90度偏振旋轉(zhuǎn)。通過將光纖放置在螺線管內(nèi)部，并通過導(dǎo)引電流流經(jīng)該螺線管產(chǎn)生所期望的磁場(chǎng)，來(lái)得到所期望的場(chǎng)。對(duì)于通信應(yīng)用，考慮到其設(shè)計(jì)用于具有以千米計(jì)算的總路徑長(zhǎng)度的系統(tǒng)中時(shí)，54米的路徑長(zhǎng)度是可以接受的。
在光纖環(huán)境中的法拉第效應(yīng)的另一種常規(guī)用途是用于覆蓋通過光纖的低速數(shù)據(jù)傳輸加上常規(guī)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。法拉第效應(yīng)用于緩慢地調(diào)制高速數(shù)據(jù)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(xiàng)而實(shí)現(xiàn)的。
在這些常規(guī)應(yīng)用中，光纖設(shè)計(jì)用于通信用途，并且對(duì)參與法拉第效應(yīng)的任何光纖特性的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(zhǎng)度光纖通道的衰減和色散性能規(guī)格。
一旦對(duì)于光纖的性能規(guī)格，實(shí)現(xiàn)了可接受的級(jí)別以允許在通信中使用，光纖制造技術(shù)就發(fā)展起來(lái)并進(jìn)行改善以允許光學(xué)上純凈的與均勻的光纖的超常長(zhǎng)度的有效的和節(jié)省成本的制造。概觀光纖的基本制造工藝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(cè)試所述光纖。典型地，采用改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)過程制成半成品，該過程通過硅溶液產(chǎn)生氧氣泡，硅溶液具有產(chǎn)生最終光纖所期望屬性(例如，折射率、膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)等)所必需的必不可少的化學(xué)成分。引導(dǎo)氣體蒸氣進(jìn)入在特定的車床中的合成硅石或者石英管(包層)的內(nèi)部。該機(jī)床打開，吹管(torch)沿著該管的外部移動(dòng)。來(lái)自吹管的熱量使得氣體中的化學(xué)成分與氧氣發(fā)生反應(yīng)，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(nèi)部并熔合在一起，形成玻璃。該過程的結(jié)果是產(chǎn)生半成品。
在制成半成品，并且對(duì)其進(jìn)行冷卻和測(cè)試之后，將其放置在光纖拉絲機(jī)內(nèi)，光纖拉絲機(jī)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(dāng)它下落時(shí)，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(jī)上，牽引機(jī)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控的速度對(duì)該線進(jìn)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(jīng)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(duì)該已經(jīng)完成的光纖進(jìn)行測(cè)試，包括對(duì)性能規(guī)格的測(cè)試。通信等級(jí)光纖的這些性能規(guī)格包括抗拉強(qiáng)度(每平方英寸100,000磅或者更大)，折射率分布圖(光學(xué)缺陷的數(shù)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(在距離上，各種波長(zhǎng)的光的減弱)、帶寬、色散、工作溫度/范圍、溫度與衰減的依存關(guān)系和在水下傳導(dǎo)光的能力。
在1996年，出現(xiàn)了上述光纖的變型，該變型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(jié)構(gòu)排列的光纖/導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。背景材料通常是未摻雜硅石，并且典型地通過沿著光纖長(zhǎng)度而連續(xù)的空氣空間設(shè)置低折射率區(qū)域。PCF分為兩類(1)高折射率傳導(dǎo)光纖，和(2)低折射率傳導(dǎo)光纖。
與以上所述的常規(guī)光纖類似，高折射率傳導(dǎo)光纖采用改進(jìn)的全內(nèi)反射(MTIR)規(guī)則，在固體芯中對(duì)光線進(jìn)行傳導(dǎo)。全內(nèi)反射是由在微結(jié)構(gòu)空氣填充區(qū)域中的較低的有效折射率造成的。
低折射率傳導(dǎo)光纖采用光子能帶隙(PBG)效應(yīng)對(duì)光線進(jìn)行傳導(dǎo)。在PBG效應(yīng)使得在微結(jié)構(gòu)包層區(qū)域中進(jìn)行傳播變得不可能時(shí)，光線被限制在低折射率芯。
盡管術(shù)語(yǔ)“常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)”用于包括廣大范圍的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)和方法，可以如這里所述，對(duì)這些結(jié)構(gòu)的范圍進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)于使用不同光纖類型的很多不同應(yīng)用采用不同的光纖類型輔助特征。正確操作光纖系統(tǒng)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(guī)系統(tǒng)包括單模的、多模的和PCF的波導(dǎo)，還包括很多亞變型(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(jié)構(gòu)。多模光纖最好設(shè)計(jì)用于較短的傳輸距離，并且適合用于LAN系統(tǒng)中和視頻監(jiān)控中。單模光纖最好設(shè)計(jì)用于較長(zhǎng)的傳輸距離，其適合于長(zhǎng)距離電話通訊和多通道電視廣播系統(tǒng)。“空氣包層”或者隱失耦合式波導(dǎo)包括光學(xué)導(dǎo)線(optical wire)和光學(xué)納米導(dǎo)線(optical nano-wire)。
階躍型通常指波導(dǎo)的折射率有著急劇改變的構(gòu)造-芯具有比包層更大的折射率。漸變型指提供在遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)。單模光纖已經(jīng)開發(fā)出設(shè)計(jì)用于特定的應(yīng)用(例如，長(zhǎng)度和輻射頻率，諸如無(wú)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(jīng)開發(fā)的單模光纖的重要變型稱為偏振保持(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(gè)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(yīng)力棒的縱向區(qū)域。正如它們的名字所暗示的那樣，這些應(yīng)力棒在光纖的芯中產(chǎn)生應(yīng)力，從而使得僅僅便于光的一個(gè)偏振平面的傳輸。
如上所述，常規(guī)磁光系統(tǒng)，特別是法拉第旋轉(zhuǎn)器和隔離器，已經(jīng)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-榴石(YIG)或者鉍-取代YIG。采用浮區(qū)(FZ)法使得YIG單晶體生長(zhǎng)。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(jié)。將所獲得的燒結(jié)物設(shè)置為FZ熔爐中的一個(gè)軸上的母棒，而YIG籽晶設(shè)置在剩余的軸上。指定配方的所燒結(jié)的材料放置在母棒與籽晶之間的中心區(qū)域，以便生成促進(jìn)YIG單晶體的沉積所需的流體。來(lái)自鹵素?zé)舻墓饩劢乖谠撝行膮^(qū)域，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軸。該中心在含氧的大氣中被加熱時(shí)，形成熔化區(qū)域。在該條件下，以恒定速度移動(dòng)母棒和籽晶，造成熔化區(qū)域沿著母棒移動(dòng)，從而使得從YIG燒結(jié)物中生長(zhǎng)單晶體。
由于FZ方法使得晶體從懸在空中的母棒生長(zhǎng)，排除了污染并生產(chǎn)出高純度晶體。FZ方法生產(chǎn)出尺寸為012×120mm的結(jié)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(zhǎng)。對(duì)晶體物質(zhì)和PbO-B2O3助熔劑進(jìn)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(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(zhǎng)。能夠生長(zhǎng)成直徑尺寸達(dá)到3英寸的厚膜。
為了獲得45°的法拉第旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)能力，必須使其按照100μm的量級(jí)變薄，因而需要更高精度的處理。
對(duì)于鉍-取代釔-鐵-榴石(Bi-YIG)材料、薄膜和納米粉末的生產(chǎn)和合成具有了更新的系統(tǒng)。亞特蘭大桃樹工業(yè)大道5313(GA30341)的nGimat公司采用燃燒化學(xué)氣相沉積(CCVD)法來(lái)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(biāo)的含金屬化學(xué)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(diǎn)燃。通過簡(jiǎn)單地將襯底(被涂覆的材料)拖到火焰前，而加上涂層。來(lái)自火焰的熱量提供了氣化液滴以及前體起反應(yīng)而沉積(凝結(jié))到襯底上所需的能量。
此外，已經(jīng)采用了外延揭開(epitaxial liftoff)來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)III-IV和基本半導(dǎo)體系統(tǒng)的不均勻集成。然而，采用一些過程對(duì)很多其他重要材料系統(tǒng)的器件進(jìn)行集成已經(jīng)是困難的了。該問題的好的示例是已經(jīng)在半導(dǎo)體平臺(tái)上的單晶體過渡金屬氧化物的集成，這是芯片上薄膜光學(xué)隔離器所需的系統(tǒng)。已經(jīng)報(bào)道過在磁性石榴石中外延揭開的實(shí)現(xiàn)。深度離子注入用于在釓鎵石榴石(GGG)上生長(zhǎng)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(chǎn)生的破壞引起犧牲層和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(jìn)行蝕刻，已經(jīng)從原始GGG襯底上揭開了10微米厚的膜。已經(jīng)將毫米尺寸的片轉(zhuǎn)換為硅和砷化鎵襯底。
此外，研究人員已經(jīng)報(bào)告了多層結(jié)構(gòu)，它們稱為磁光光子晶體，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(zhuǎn)。當(dāng)前法拉第旋轉(zhuǎn)器通常都是單晶體的或者外延膜的。然而，單晶體器件相當(dāng)大，使得它們?cè)谥T如集成光學(xué)中的應(yīng)用很困難。并且即使是膜顯示厚度在500μm的量級(jí)上，也期望有可替換的材料系統(tǒng)。已經(jīng)研究了鐵榴石，特別是鉍和釔鐵榴石的堆積式膜的應(yīng)用。設(shè)計(jì)用于750nm的光，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(gè)異質(zhì)外延層，279nm厚的BIG中心層，以及YIG上面的四個(gè)BIG層。為了制造該堆積，采用了使用LPX305i 248nm KrF受激準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行的脈沖激光沉積。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)在大部分磁光系統(tǒng)中采用了特殊的磁光材料，但是還已經(jīng)知道的是，通過生成必要的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)使用采用較少傳統(tǒng)磁光材料(例如非PCF光纖)的法拉第效應(yīng)-只要不危害通信規(guī)格。在一些情況中，采用制造后方法結(jié)合預(yù)先做的光纖，來(lái)提供特定的特殊涂層以用在特定磁光應(yīng)用中。對(duì)于特定磁光晶體和其他體型實(shí)現(xiàn)方式中也是一樣，因?yàn)轭A(yù)先做的材料的制造后處理有時(shí)需要達(dá)到期望的結(jié)果。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(guī)格。由于很多磁應(yīng)用裝置典型地包括很少數(shù)量(典型地為1個(gè)或者2個(gè))的磁光元件，因此每個(gè)單元的相對(duì)高的成本是可以容忍的。然而，隨著所期望磁光元件數(shù)量的增加，最終成本(按照金錢和時(shí)間計(jì))增多，并且在使用幾百或幾千這樣的元件的應(yīng)用裝置中，必需大幅度降低單元成本。
所需要的是可替換的波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單元成本并增加可制造性、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于單一顯示系統(tǒng)的裝置和方法。該單一顯示系統(tǒng)包括用于在第一多個(gè)波導(dǎo)通道中生成多個(gè)輸入波分量的照明系統(tǒng)；還包括與照明系統(tǒng)集成在一起的調(diào)制系統(tǒng)，其用于在第二多個(gè)波導(dǎo)通道中接收多個(gè)輸入波分量，并且生成共同地定義連續(xù)圖像集的多個(gè)輸出波分量。
也是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于單一顯示器的制造方法，該方法包括a)形成用于在第一多個(gè)波導(dǎo)通道中生成多個(gè)輸入波分量的照明系統(tǒng)；以及b)形成與照明系統(tǒng)集成在一起的調(diào)制系統(tǒng)，其用于在第二多個(gè)波導(dǎo)通道中接收多個(gè)輸入波分量，并且生成共同地定義連續(xù)圖像集的多個(gè)輸出波分量。
本發(fā)明的裝置、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及傳播信號(hào)提供了采用改進(jìn)的并且成熟的波導(dǎo)制造過程的優(yōu)點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該波導(dǎo)是一種光傳送器，優(yōu)選地是一種光纖或?qū)Рㄐ诺?，適于在保持輻射的所期望屬性的同時(shí)通過包含光學(xué)活性成分來(lái)增強(qiáng)影響器的短長(zhǎng)度特性影響特征。在優(yōu)選實(shí)施例中，將要受影響的輻射的特性包括輻射的偏振狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用可控的、可改變的并平行于光傳送器的傳輸軸傳播的磁場(chǎng)來(lái)控制偏振角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。最初控制輻射，以便產(chǎn)生具有一個(gè)特定偏振的波分量；該波分量的偏振受到影響，以便使第二偏振濾波器響應(yīng)于影響效應(yīng)來(lái)調(diào)制所發(fā)出的輻射的振幅。在優(yōu)選實(shí)施例中，這種調(diào)制包括熄滅(extinguishing)所發(fā)出的輻射。所引入的專利申請(qǐng)，優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)和相關(guān)申請(qǐng)，公開了法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)、法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器、顯示器以及其它的與本發(fā)明協(xié)同工作的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和方法。
對(duì)成熟制造工藝與這里作為本發(fā)明的部分所公開的，用于低成本、一致的高效的磁光系統(tǒng)元件的生產(chǎn)的高效光纖光波導(dǎo)制造工藝進(jìn)行的杠桿式調(diào)節(jié)，提供了可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單元開支并增加制造能力、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。


圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖；圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的特定實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意性平面圖；圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)施例的端視圖；圖4是顯示器組件的優(yōu)選實(shí)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排列的視圖；圖6是對(duì)于圖2所示結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的一部分的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示；圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)的示意性方框圖，用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)的粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例；以及圖8是用于制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)的示意圖。
圖9是簡(jiǎn)化的單面板基于波導(dǎo)的顯示器的概括示意圖；圖10是圖9所示的顯示器的詳細(xì)示意圖；圖11根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的尋址網(wǎng)格1100的示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的“X”帶狀物結(jié)構(gòu)化光纖系統(tǒng)的示意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的“Y”帶狀物結(jié)構(gòu)化光纖系統(tǒng)的示意圖；圖14是一種優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣；圖15是第一種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣；圖16是第二種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣；圖17是第三種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣；圖18是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的橫向集成的調(diào)制器開關(guān)/連接系統(tǒng)的概括示意圖；圖19是用于圖18所示的橫向集成的調(diào)制器開關(guān)/連接系統(tǒng)的一系列制造步驟的概括示意圖；圖20是可用作顯示器、顯示元件、邏輯器件、邏輯元件或存儲(chǔ)器器件等等的織物矩陣的示意性三維表示。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單元成本并增加可制造性、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。以下描述是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且以下描述按照專利申請(qǐng)的上下文和其要求提供的。對(duì)于于此所描述的優(yōu)選實(shí)施例和通用原理以及特征所進(jìn)行的各種修改，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說將會(huì)是顯而易見的。因此，本發(fā)明并非旨在限制所示實(shí)施例，而是要按照與于此所描述的原理和特征一致的最大范圍。
在以下描述中，在本發(fā)明的環(huán)境中，三個(gè)術(shù)語(yǔ)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(fā)明的目的，光傳送器特別適合于提高影響器的影響特性的特征，同時(shí)保留輻射的所期望屬性的波導(dǎo)。在優(yōu)選實(shí)施例中，要受到影響的輻射特性包括其偏振旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用可控的、可改變的并平行于光傳送器的傳輸軸傳播的磁場(chǎng)來(lái)控制偏振角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。在一些特定實(shí)現(xiàn)方式中，光傳送器包括對(duì)于所傳輸輻射的波長(zhǎng)保留光纖的導(dǎo)波屬性的同時(shí)呈現(xiàn)高維爾德常數(shù)、并且另外提供該輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的有效構(gòu)造以及受特性影響器影響的輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的聯(lián)合影響(cooperative affectation)的光纖。
特性影響器是用于實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳送器所傳輸?shù)妮椛涞奶匦钥刂频慕Y(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器用于可操作地耦合到光傳送器，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，所述光傳送器是指由具有芯和一個(gè)或多個(gè)包層的光纖所形成的光傳送器，優(yōu)選地，所述影響器集成到一個(gè)或多個(gè)包層中或者在一個(gè)或多個(gè)包層上，而不會(huì)明顯地對(duì)光傳送器的導(dǎo)波屬性造成不利變動(dòng)。在使用所傳輸輻射的偏振特性的優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式是偏振影響結(jié)構(gòu)，例如線圈、線圈管或者采用一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)(所述一個(gè)或者多個(gè)磁場(chǎng)是可控的)在光傳送器中支持/產(chǎn)生法拉第效應(yīng)表現(xiàn)場(chǎng)(并因而影響所傳輸?shù)妮椛?的其他能夠集成的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)能夠用于一些實(shí)施例中，作為調(diào)制器中的光傳送器，所述調(diào)制器控制所傳播輻射的振幅。由調(diào)制器所發(fā)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(jiǎn)單地指在足夠低的電平(對(duì)于特定實(shí)施例來(lái)說適當(dāng)?shù)?上的最小輻射振幅，其特征是“關(guān)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(yīng)用中，當(dāng)電平滿足實(shí)現(xiàn)方式或者實(shí)施例的參數(shù)時(shí)，足夠低但是能夠檢測(cè)/能夠辨識(shí)的輻射振幅可以適當(dāng)?shù)乜醋鳌跋纭?。本發(fā)明通過使用在波導(dǎo)制造期間布置在傳導(dǎo)區(qū)域中的光學(xué)活性成分，改善了波導(dǎo)對(duì)于影響器的響應(yīng)。
圖1是用于法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖。調(diào)制器100包括光傳送器105、可操作地耦合到傳送器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(shù)的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。例如，傳送器105可以是具有傳導(dǎo)通道的經(jīng)過專門調(diào)整的光纖(常規(guī)的或者PCF)，其中傳導(dǎo)通道包括傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域(例如芯和芯的一個(gè)或多個(gè)包層)，或者傳送器105可以是體型器件或者具有一個(gè)或多個(gè)這種傳導(dǎo)通道的襯底的導(dǎo)波通道?；谝挥绊懙妮椛涮匦缘念愋秃陀绊懫?10的性質(zhì)對(duì)常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。
影響器110是用于表現(xiàn)對(duì)通過傳送器105和/或在傳送器105上傳輸?shù)妮椛涞奶匦杂绊?直接或者非直接地，例如通過所公開的效應(yīng))的結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)可以隨實(shí)現(xiàn)方式的不同而改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以用于依次控制輻射輸出振幅的特性是對(duì)于影響所期望的特性。例如，輻射偏振角度是可能受到影響的一個(gè)特性，并且是能夠用于控制所傳輸?shù)妮椛湔穹奶匦浴Ａ硪环N元件的使用，例如固定偏振器，會(huì)基于與偏振器的傳輸軸相比的輻射偏振角度來(lái)控制輻射振幅。在該示例中，對(duì)偏振角度的控制改變了所傳輸?shù)妮椛洹?br> 然而，應(yīng)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(diào)制器100一同使用，以基于特性的性質(zhì)和對(duì)特性的影響的類型和等級(jí)，控制輸出振幅。在一些實(shí)施例中，可能期望對(duì)除輸出振幅之外的輻射的另一種特征進(jìn)行控制，所述特征可能要求對(duì)除了已經(jīng)確定的那些特性之外的輻射特性進(jìn)行控制，或者可能要求對(duì)特性進(jìn)行不同的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所期望屬性的所期望控制。
法拉第效應(yīng)僅僅是在傳送器105中實(shí)現(xiàn)偏振控制的一種方法的一個(gè)示例。用于法拉第偏振旋轉(zhuǎn)影響的影響器110的優(yōu)選實(shí)施例使用了最接近或者在傳送器105中/上集成的可變和固定磁場(chǎng)的組合。期望生成這些磁場(chǎng)，從而控制磁場(chǎng)定向?yàn)槠叫杏谕ㄟ^傳送器105傳輸?shù)妮椛涞膫鞑シ较?。?duì)相對(duì)于傳送器的磁場(chǎng)的方向和振幅的適當(dāng)控制達(dá)到了對(duì)輻射偏振角度的影響的所期望等級(jí)。
在該特定示例中優(yōu)選為，將傳送器105構(gòu)造為提高/最大化影響器110對(duì)所選定特性的“可影響能力”。對(duì)于采用法拉第效應(yīng)的偏振旋轉(zhuǎn)特性，對(duì)傳送器105進(jìn)行摻雜、成形、處理和/或者加工，以增加/最大化維爾德常數(shù)。維爾德常數(shù)越大，影響器110越容易能夠在給定場(chǎng)強(qiáng)和傳送器長(zhǎng)度上影響偏振旋轉(zhuǎn)角度。在該實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)維爾德常數(shù)的關(guān)注是主要任務(wù)，傳送器105的波導(dǎo)方面的其他特征/屬性/特點(diǎn)是次要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，影響器110是與傳送器105集成的，或者是通過波導(dǎo)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“強(qiáng)相關(guān)”的，盡管一些實(shí)現(xiàn)方式可能提供其他方式。
元件120和元件125是用于選擇/過濾/操作要受到影響器110影響的所期望輻射特性的特性元件。元件120可以是濾波器，其被用做“選通”元件，以傳遞具有對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)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(gè)或多個(gè)波分量符合對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)。將來(lái)自元件120的選通/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的波分量。
元件125是與元件120的合作結(jié)構(gòu)，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(tài)、傳遞WAVE OUT并控制WAVE OUT的振幅的結(jié)構(gòu)。該控制的性質(zhì)和細(xì)節(jié)涉及來(lái)自元件120的受影響的特性和特性的狀態(tài)以及初始狀態(tài)如何受到影響器110影響的細(xì)節(jié)。
例如，當(dāng)要受到影響的特性是波分量的偏振特性/偏振旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，元件120和元件125可以是偏振濾波器。元件120選擇一種特定類型的偏振用于波分量，例如右旋圓偏振。影響器110在輻射通過傳送器105時(shí)，控制輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角度。元件125基于與元件125的傳輸角度相比的最終偏振旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)受到影響的波分量進(jìn)行濾波。換句話說，當(dāng)受到影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸匹配時(shí)，WAVE_OUT具有高振幅。當(dāng)受影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸“交叉”時(shí)，WAVE_OUT具有低振幅。在該上下文中的交叉指與常規(guī)偏振濾波器的傳輸軸相比，旋轉(zhuǎn)角度偏離了大約90度。
此外，可以建立元件120與元件125的相對(duì)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。缺省條件指沒有來(lái)自影響器110的影響的輸出振幅的量。例如，通過將元件125的傳輸軸設(shè)定為相對(duì)于元件120的傳輸軸成90度，對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例，缺省條件會(huì)是最小振幅。
元件120和元件125可以是分立部件，或者一個(gè)或兩個(gè)結(jié)構(gòu)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(yōu)選實(shí)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(shí)施例中，這些元件可以分布在傳送器105的特定區(qū)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(duì)適當(dāng)?shù)奶匦?例如右旋圓偏振(RCP)旋轉(zhuǎn)分量)進(jìn)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(gè)對(duì)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(tài)。元件120產(chǎn)生偏振旋轉(zhuǎn)特性的特定狀態(tài)(例如，傳遞正交狀態(tài)之一并阻塞/偏移其他狀態(tài)，從而僅僅傳遞一個(gè)狀態(tài))。影響器110響應(yīng)控制信號(hào)，影響所傳遞波分量的該特定的偏振旋轉(zhuǎn)，并可以按照控制信號(hào)指定的那樣對(duì)其進(jìn)行改變。優(yōu)選實(shí)施例中的影響器110能夠影響大約90度范圍上的偏振旋轉(zhuǎn)特性。然后，當(dāng)波分量已經(jīng)受到影響時(shí)，元件125與波分量交互，從而允許在波分量偏振旋轉(zhuǎn)與元件125的傳輸軸相匹配時(shí)將WAVE_IN的輻射振幅從最大值進(jìn)行調(diào)制，并且在波分量偏振與該傳輸軸“交叉”時(shí)從最小值進(jìn)行調(diào)制。通過使用元件120，優(yōu)選實(shí)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(yōu)選實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意性平面圖。盡管本發(fā)明并不局限于該特定示例，對(duì)該實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行特別描述以簡(jiǎn)化論述。圖1所示的法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100是圖2所示的法拉第光調(diào)制器200。
調(diào)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(jié)點(diǎn)225和第二控制節(jié)點(diǎn)230)，輸入元件235和輸出元件240。圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)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(shù)字具有相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)。
芯205可以包含通過標(biāo)準(zhǔn)光纖制造技術(shù)，例如通過真空沉積方法上的變形添加的一個(gè)或多個(gè)以下?lián)诫s物(a)顏色染料摻雜物(使得調(diào)制器200對(duì)來(lái)自源照明系統(tǒng)的光進(jìn)行有效地顏色濾波)，和(b)光學(xué)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(shù)，以在存在主動(dòng)磁場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)有效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在制造過程中對(duì)光纖加熱或者施加應(yīng)力，從而在芯205中添加孔或者不規(guī)則形狀，以進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)和/或者實(shí)現(xiàn)非線性效應(yīng)。為了簡(jiǎn)化于此的論述，本論述主要集中在非PCF波導(dǎo)上。然而，在本論述的上下文中，除非上下文清楚表明與此類替換相反，可以替換PCF變型用于非PCF波長(zhǎng)實(shí)施例。對(duì)于PCF波導(dǎo)，采用波長(zhǎng)可選擇的能帶隙耦合或可被填充并摻雜的縱向結(jié)構(gòu)/空間，而不是采用顏色染料摻雜物，執(zhí)行顏色濾波。因此，只要結(jié)合非PCF波導(dǎo)討論顏色濾波/染料摻雜，適當(dāng)時(shí)候，波長(zhǎng)可選擇的能帶隙耦合和/或?qū)CF波導(dǎo)的填充和摻雜也可以被替換。
很多硅石光纖制造為摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的(該等級(jí)大約是50％的摻雜物)。在其他類型光纖的硅石結(jié)構(gòu)中的當(dāng)前摻雜物濃度在數(shù)十微米距離上實(shí)現(xiàn)了大約90度旋轉(zhuǎn)。常規(guī)光纖制造在提高摻雜物濃度方面(例如可以通過市場(chǎng)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(chǎng)從Coming公司買到的光纖)持續(xù)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。芯205實(shí)現(xiàn)了光學(xué)活性摻雜物的足夠高并且受控的濃度，以提供在微米量級(jí)距離上具有低功率的必要的快速旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)時(shí)，這些功率/距離的值會(huì)持續(xù)降低。
采用鐵磁性單分子磁體對(duì)第一包層210(在優(yōu)選實(shí)施例中可選)進(jìn)行摻雜，當(dāng)?shù)谝话鼘?10曝露在強(qiáng)磁場(chǎng)下時(shí)被永久磁化。第一包層210的磁化可以在附到芯205上或者預(yù)成形之前進(jìn)行，或者在調(diào)制器200被拉制之后(完成芯、包層、涂層和/或元件)進(jìn)行。在該過程中，粗加工成品或者所拉制的光纖通過與芯205的傳輸軸有90度偏移的強(qiáng)永久磁場(chǎng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過布置為光纖牽引裝置的元件的電磁體實(shí)現(xiàn)該磁化。第一包層210(具有永久磁特性)用于使得光學(xué)活性芯205的磁疇飽和，但是并不改變通過光纖200的輻射的旋轉(zhuǎn)角度，這是由于來(lái)自層210的磁場(chǎng)方向是在傳播方向的直角上。所合并的臨時(shí)申請(qǐng)描述了通過對(duì)晶體結(jié)構(gòu)中的非最佳晶核進(jìn)行粉碎，來(lái)對(duì)摻雜鐵磁性包層的方向進(jìn)行優(yōu)化的方法。
由于發(fā)現(xiàn)單分子磁體(SMM)在相對(duì)高的溫度下可被磁化，所以這些SMM的使用優(yōu)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(chǎn)和摻雜分布的控制。市場(chǎng)上可以買到單分子磁體的示例和方法是來(lái)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(duì)第二包層215進(jìn)行摻雜，并且特征在于具有適當(dāng)?shù)拇艤€。在生成必要場(chǎng)時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例采用“短”曲線，并且該曲線也是“寬的”和“扁的”。當(dāng)通過由臨近的場(chǎng)生成元件(例如線圈220)所生成的磁場(chǎng)使得第二包層215飽和時(shí)，第二包層215很快達(dá)到對(duì)于調(diào)制器200所期望的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)說合適的磁化等級(jí)，其中所述場(chǎng)生成元件本身通過來(lái)自例如開關(guān)矩陣驅(qū)動(dòng)電路的控制器(未示出)的信號(hào)(例如控制脈沖)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，第二包層215將磁化保留在該等級(jí)上或者充分接近該等級(jí)，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(jí)別。被摻雜的第二包層215的該剩余磁通量隨著時(shí)間保持適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角度，而沒有恒定應(yīng)用受影響器110影響(例如線圈220)的場(chǎng)。
在適當(dāng)?shù)倪^程步驟上，對(duì)被摻雜的亞鐵/鐵磁性材料的適當(dāng)修改/優(yōu)化可以進(jìn)一步受到包層的離子轟擊的影響。參考題目為“MethodofDepositing a Ferromagnetic Film on a Waveguide and a Magneto-OpticComponent Comprising a Thin Ferromagnetic Film Deposited by TheMethod”并轉(zhuǎn)讓給法國(guó)巴黎的阿爾卡特(Alcatel)的美國(guó)專利No.6,103,010，其中，采用離子束在某一入射角度上對(duì)采用氣相方法在波導(dǎo)上沉積的鐵磁性薄膜進(jìn)行轟擊，對(duì)優(yōu)選晶體結(jié)構(gòu)中的非規(guī)則核進(jìn)行粉碎。晶體結(jié)構(gòu)的改變是現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法，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(fā)的并在相對(duì)高溫度上可被磁化的合適的單分子磁體(SMM)，將優(yōu)選地作為優(yōu)選實(shí)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(yōu)選實(shí)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(chǎng)。該來(lái)自線圈220的磁場(chǎng)使得通過芯205傳輸?shù)妮椛涞钠窠嵌刃D(zhuǎn)，并對(duì)第二包層215中的亞鐵/鐵磁性摻雜物進(jìn)行磁化。這些磁場(chǎng)的組合使得所期望的旋轉(zhuǎn)角度保持所期望的一段時(shí)間(如這里所合并的相關(guān)專利申請(qǐng)之一所述、當(dāng)光纖200的矩陣共同形成顯示器的圖像幀的時(shí)間)。為了描述本發(fā)明，將“線圈管”定義為類似線圈的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槎鄠€(gè)導(dǎo)電段相互平行放置，并且相對(duì)光纖軸為直角。當(dāng)材料性能提高時(shí)，-即，當(dāng)由于較高維爾德常數(shù)的摻雜物而使得被摻雜的芯的有效維爾德常數(shù)增大時(shí)(或者在增大的結(jié)構(gòu)修改時(shí)，包括引入非線性效應(yīng)的那些修改)-對(duì)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(jiǎn)單的單頻帶或者高斯圓柱體結(jié)構(gòu)會(huì)是實(shí)用的。這些結(jié)構(gòu)(包括圓柱體結(jié)構(gòu)和線圈以及其他類似結(jié)構(gòu))當(dāng)用作這里所述的線圈管的功能時(shí)，也包含在線圈管的定義中。上下文允許的時(shí)候，術(shù)語(yǔ)線圈和線圈管可以互換使用。
當(dāng)考慮確定法拉第效應(yīng)的等式的變量場(chǎng)強(qiáng)、施加場(chǎng)的距離和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的維爾德常數(shù)時(shí)，一個(gè)結(jié)果是使用調(diào)制器200的結(jié)構(gòu)、部件和/或者器件能夠補(bǔ)償產(chǎn)生較小強(qiáng)度磁場(chǎng)的材料所形成的線圈或者線圈管。通過使調(diào)制器更長(zhǎng)，或者通過進(jìn)一步增大/提高有效的維爾德常數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，線圈220采用的導(dǎo)電材料是比金屬線效率差的導(dǎo)電聚合體。在另外的實(shí)現(xiàn)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(dāng)通過合適的過程制造線圈220但是生產(chǎn)線圈220的工作效率較低時(shí)，采用其他參數(shù)進(jìn)行必要補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)合適的整體操作。
在設(shè)計(jì)參數(shù)-光纖長(zhǎng)度、芯的維爾德常數(shù)以及場(chǎng)生成元件的峰值場(chǎng)輸出和效率-之間存在折衷?？紤]到這些折衷，而生成完整成形的線圈管的四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，包括(1)扭絞光纖以實(shí)現(xiàn)線圈/線圈管，(2)用印有導(dǎo)電圖案的薄膜外延包裹光纖，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)繞組層，(3)通過浸蘸筆納米平板印刷術(shù)(dip-pen nanolithography)在光纖上印刷以制造線圈/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(dǎo)電聚合體，或者金屬線。在以上所參考的相關(guān)的和合并的臨時(shí)申請(qǐng)中描述了這些實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
節(jié)點(diǎn)225和節(jié)點(diǎn)230接收用于在芯205、包層215和線圈220中致使必要磁場(chǎng)的生成的信號(hào)。在簡(jiǎn)單實(shí)施例中，該信號(hào)是具有適當(dāng)大小和持續(xù)時(shí)間的DC(直流)信號(hào)，以生成所期望的磁場(chǎng)并對(duì)通過調(diào)制器200傳播的WAVE_IN輻射的偏振角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用調(diào)制器200時(shí)，控制器(未示出)可以提供該控制信號(hào)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入元件235和輸出元件240是偏振濾波器，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(shí)現(xiàn)?？梢圆捎迷试S單一偏振類型(特定圓形或者線性)的光通過而進(jìn)入到芯205中的各種偏振機(jī)制；優(yōu)選實(shí)施例采用了外延沉積到芯205的“輸入”端的薄膜。可替換的優(yōu)選實(shí)施例在波導(dǎo)200上采用了市場(chǎng)上可以買到的納米量級(jí)的微構(gòu)造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)偏振濾波(例如對(duì)芯205中的硅石或者所合并的臨時(shí)申請(qǐng)中所描述的包層的修改)。在用于來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)光源的光的有效輸入的一些實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)選照明系統(tǒng)可以包括空腔，其允許對(duì)“錯(cuò)誤的”初始偏振的光進(jìn)行重復(fù)反射；因此最終所有的光都成為有效的或者“正確的”偏振?？蛇x擇地，尤其是根據(jù)照明源到調(diào)制器200的距離，可以采用保持偏振的波導(dǎo)(光纖、半導(dǎo)體)。
優(yōu)選實(shí)施例的輸出元件240是“偏振濾波器”元件，其對(duì)于缺省為“關(guān)閉”的調(diào)制器200的輸入元件235的方向，有著90度的偏移。(在一些實(shí)施例中，通過排列輸入元件和輸出元件的軸，可以將缺省設(shè)置為“打開”。類似地，通過輸入元件和輸出元件與來(lái)自影響器的合適控制的適當(dāng)?shù)南嗷リP(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)其他缺省情況，例如50％振幅。)元件240優(yōu)選地為外延沉積到芯205的輸出端的薄膜。可以將輸入元件235和輸出元件240配置為不同于這里所述的采用其他偏振濾波器/控制系統(tǒng)的配置。當(dāng)要影響的輻射特性包括除輻射偏振角度之外的特性時(shí)(例如相位或者頻率)，使用其他輸入和輸出功能以對(duì)如上所述的所期望特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x通/處理/濾波，以響應(yīng)影響器對(duì)WAVE OUT的振幅進(jìn)行調(diào)制。
圖4是顯示器組件400的優(yōu)選實(shí)施例的示意性方框圖。組件400包括多個(gè)圖像元件(像素)的集合，每個(gè)圖像元件都由例如圖2所示的波導(dǎo)調(diào)制器200i，j生成。用于控制調(diào)制器200i，j的每個(gè)影響器的控制信號(hào)由控制器405提供。輻射源410提供用于調(diào)制器200i，j進(jìn)行輸入/控制的源輻射，并且可以使用前面板將調(diào)制器200i，j排列為所期望的圖案和/或者可選擇地提供一個(gè)或多個(gè)像素的輸出后處理。
輻射源410可以是單色白平衡的或者獨(dú)立的RGB/CMY調(diào)諧源(一個(gè)或多個(gè))或者其他合適的輻射頻率。一個(gè)或多個(gè)輻射源410可以遠(yuǎn)離調(diào)制器200i，j的輸入端，臨近這些輸入端，或者集成到調(diào)制器200i，j上/中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，采用單一源，而其他實(shí)現(xiàn)方式可以采用幾個(gè)或者更多源(并且在一些情況下，每個(gè)調(diào)制器200i，j有一個(gè)源)。如上所述，調(diào)制器200i，j的光傳送器的優(yōu)選實(shí)施例包括特定光纖形式的光通道。但是半導(dǎo)體波導(dǎo)、導(dǎo)波孔或其他光導(dǎo)波通道，包括“在深度上”穿過材料而形成的通道或區(qū)域，也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些波導(dǎo)元件是顯示器的基本成像結(jié)構(gòu)，并且整體地合并了振幅調(diào)制機(jī)制和顏色選擇機(jī)制。在FPD實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光通道的長(zhǎng)度優(yōu)選地在大約數(shù)十微米級(jí)別上(盡管該長(zhǎng)度可能不同于這里所述的長(zhǎng)度)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，光傳送器的長(zhǎng)度短(在大約20mm的級(jí)別上以及更短)，并且在有效維爾德值增加和/或磁場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)能夠繼續(xù)縮短。顯示器的實(shí)際深度將會(huì)是通道長(zhǎng)度的函數(shù)，但是由于光傳送器是波導(dǎo)，因此從源到輸出的路徑(路徑長(zhǎng)度)不需要是線性的。換句話說，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，實(shí)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(zhǎng)度是維爾德常數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)，并且優(yōu)選實(shí)施例提供幾個(gè)毫米甚至更短的非常短的路徑長(zhǎng)度的同時(shí)，在一些實(shí)現(xiàn)方式中也可以采用較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。由影響器確定必要長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸入輻射的所期望的影響/控制的等級(jí)。在用于偏振的輻射的優(yōu)選實(shí)施例中，該控制能夠?qū)崿F(xiàn)大約90度的旋轉(zhuǎn)。在一些應(yīng)用中，當(dāng)熄滅電平較高(例如較亮)時(shí)，則可以采用較小的旋轉(zhuǎn)，其縮短了必要路徑長(zhǎng)度。因此，路徑長(zhǎng)度還受到對(duì)波分量的所期望影響等級(jí)的影響。
控制器405包括用于合適的開關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)造和組件的多個(gè)可選方案。優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式不僅包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制器，它還包括結(jié)構(gòu)性地合并和保持調(diào)制器200i，j的“矩陣”，并對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行電子尋址。在光纖的情況中，光纖部件的性質(zhì)中固有的是用于全光纖、紡織結(jié)構(gòu)和光纖元件的適當(dāng)尋址的電位?？勺冃尉W(wǎng)孔或者固體矩陣是利用附帶組裝方法的可替換結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，可以對(duì)一個(gè)或者多個(gè)調(diào)制器200i，j的輸出端進(jìn)行處理，以改善其應(yīng)用。例如，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端，尤其是在作為光纖實(shí)現(xiàn)時(shí)，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(duì)其進(jìn)行磨損、扭絞或者定形，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。可以采用類似的或者不類似的方法對(duì)一些和/或所有的調(diào)制器輸出端進(jìn)行處理，以共同地產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)所期望結(jié)果的所期望輸出結(jié)構(gòu)。例如，可以通過對(duì)一個(gè)或者多個(gè)輸出端/相應(yīng)面板位置的處理，控制或者影響來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)像素的WAVE_OUT的各種焦點(diǎn)、衰減、顏色或者其他屬性。
前面板415可以簡(jiǎn)單地是面向偏振部件的一塊光學(xué)玻璃或者其他透明光學(xué)材料，或者它可以包括額外的功能性和結(jié)構(gòu)性特征。例如，面板415可以包括導(dǎo)向裝置或者其他結(jié)構(gòu)，以將調(diào)制器200i，j的輸出端排列為相對(duì)于相鄰調(diào)制器200i，j的所期望的相對(duì)方向。圖5是圖4所示的前面板415的輸出端口500x，y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(guī)則/不規(guī)則幾何形狀)。當(dāng)應(yīng)用需要時(shí)，主動(dòng)顯示區(qū)不必一定是連續(xù)像素，因此在適當(dāng)時(shí)環(huán)形或者“圓環(huán)形”顯示器是可能的。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，輸出端口可以在一個(gè)或者多個(gè)像素上聚焦、散射、濾波或者執(zhí)行其他類型的輸出后處理。
顯示器或者投影機(jī)表面的光學(xué)幾何形狀可以自己改變，其中波導(dǎo)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(xué)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(yīng)用可能需要很多凹面區(qū)域、平面和/或者凸面區(qū)域，每個(gè)都具有不同的曲度和方向，并具有本發(fā)明提供的適當(dāng)?shù)妮敵鲂螤睢Ｔ谝恍?yīng)用中，特定的幾何形狀不需要固定，而是可以動(dòng)態(tài)變化的，以根據(jù)需要改變形狀/方向/維度。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式還可以生產(chǎn)各種類型觸摸顯示器系統(tǒng)。
在投射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式中，輻射源410、具有耦合到多個(gè)調(diào)制器200i，j的控制器405的“開關(guān)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(duì)于輻射源410，在一些實(shí)施例中，優(yōu)勢(shì)是將照明源與開關(guān)組件分離，這是由于典型地所需要的用于對(duì)巨大劇院屏幕進(jìn)行照明的高振幅光類型所產(chǎn)生的熱量。即使在使用多個(gè)照明源，對(duì)另外集中在例如單一氙氣燈上的熱量輸出分配時(shí)，熱量輸出仍然足夠大，最好將開關(guān)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(huì)將光從分離的或者單一的源傳遞到開關(guān)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(duì)適當(dāng)?shù)谋砻孢M(jìn)行照明之前使用面板415。
開關(guān)組件與投射/顯示表面的分離可以具有其自身的優(yōu)點(diǎn)。將照明和開關(guān)組件放置在投影系統(tǒng)底座中(對(duì)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(tǒng)采用反射織物屏幕。
除了別的潛在優(yōu)點(diǎn)和配置之外，對(duì)于劇院投影來(lái)說，依靠來(lái)自地板上單元的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將開關(guān)組件形成的圖像上行傳輸?shù)酵队按翱趨^(qū)域上的小型終端光學(xué)單元的可能性，要求空間利用策略以在相同的投影空間內(nèi)容納傳統(tǒng)電影放映機(jī)和優(yōu)選實(shí)施例的新投影機(jī)。
波導(dǎo)帶的整體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，其中每個(gè)波導(dǎo)帶都在帶上具有并排排列或者粘附的幾千個(gè)波導(dǎo)。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，“體型”光纖部件結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)必要的小投影表面區(qū)域。單模光纖(尤其是沒有對(duì)外部通信電纜的耐久性性能需求)具有足夠小的直徑，以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(xué)制造技術(shù)能夠在單片半導(dǎo)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(fā)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(shí)現(xiàn)用于將圖像聚焦在光學(xué)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(jié)合的光纖末端可以具有成形的頂端，并且如果必要，則可以成形矩陣的形式設(shè)置在它們的終點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)彎曲的表面。
對(duì)于投影電視或者其他非劇場(chǎng)投影應(yīng)用，將照明與開關(guān)模塊與投影機(jī)表面分離的選項(xiàng)提供了實(shí)現(xiàn)更小體型投影電視箱體結(jié)構(gòu)的新穎方法。
圖6是對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)205的部分600的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示。部分600是波導(dǎo)205的輻射傳播通道，典型地為傳導(dǎo)通道(例如光纖波導(dǎo)的芯)，但是其可以包括一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域(例如，光纖波導(dǎo)的包層)。其他波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有不同的特定機(jī)制，用于提高沿著波導(dǎo)的通道區(qū)域傳輸軸傳播的輻射的波導(dǎo)。波導(dǎo)包括光子晶體光纖，結(jié)構(gòu)材料的特定的薄膜疊層以及其他材料。波導(dǎo)的特定機(jī)制可以隨波導(dǎo)而改變，但是本發(fā)明可以適用不同的結(jié)構(gòu)。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)傳導(dǎo)區(qū)域或者傳導(dǎo)通道與邊界區(qū)域指用于提高沿著通道的傳輸軸的輻射傳播的協(xié)作結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)不同于緩沖器或者涂層或者波導(dǎo)的制造后加工。原理的不同在于，邊界區(qū)域典型地能夠傳播通過傳導(dǎo)區(qū)域傳播的波分量，而波導(dǎo)的其他部件則不行。例如，在多模光纖波導(dǎo)中，較高能級(jí)模式的主要能量是通過邊界區(qū)域傳播的。不同的一點(diǎn)在于，傳導(dǎo)區(qū)域/邊界區(qū)域?qū)τ谡趥鞑サ妮椛浠旧鲜峭该鞯?，而其他支持結(jié)構(gòu)通常是基本不透明的。
如上所述，影響器110與波導(dǎo)205協(xié)同工作，以在波分量沿著傳輸軸傳輸時(shí)，影響正在傳播的波分量的特性。因此假設(shè)部分600具有影響器響應(yīng)屬性，并且在優(yōu)選實(shí)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(duì)于影響器110的響應(yīng)性。如任何特定實(shí)現(xiàn)方式需要的，部分600包括布置在傳導(dǎo)區(qū)域和/或者一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的多種成分(例如，稀土摻雜物605、孔610、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形狀615、微型泡620和/或者其他元件625)。在優(yōu)選實(shí)施例中，部分600的長(zhǎng)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(shí)比該長(zhǎng)度還要短很多。對(duì)通過這些成分而提高的影響器響應(yīng)屬性，針對(duì)短長(zhǎng)度的波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化(例如，與針對(duì)千米量級(jí)甚至更高量級(jí)的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化的通信光纖對(duì)比，包括衰減和波長(zhǎng)散射)。針對(duì)不同應(yīng)用而進(jìn)行優(yōu)化的部分600的成分，可能嚴(yán)重降低波導(dǎo)通信應(yīng)用的質(zhì)量。所述成分的存在目的不是要降低通信應(yīng)用的質(zhì)量，但是本優(yōu)選實(shí)施例的焦點(diǎn)在于通過通信屬性而提高影響器響應(yīng)屬性，這就可能發(fā)生這種質(zhì)量降低，并且這不是優(yōu)選實(shí)施例的缺點(diǎn)。
本發(fā)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(jié)構(gòu)的影響器110的影響；優(yōu)選實(shí)施例的目標(biāo)是部分600的與法拉第效應(yīng)相關(guān)的特性。如上所述，法拉第效應(yīng)使得偏振旋轉(zhuǎn)響應(yīng)平行于傳播方向的磁場(chǎng)而發(fā)生改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)影響器110生成平行于傳輸軸的磁場(chǎng)時(shí)，在部分600中，旋轉(zhuǎn)量取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度、部分600的長(zhǎng)度和部分600的維爾德常數(shù)。所述成分提高了部分600對(duì)于該磁場(chǎng)的響應(yīng)性，例如通過增加部分600的有效維爾德常數(shù)。
在本發(fā)明的波導(dǎo)制造與特征中的范例變化的一個(gè)重要意義在于，對(duì)制造千米長(zhǎng)度的光學(xué)上純凈的通信級(jí)波導(dǎo)所使用的制造方法的修改，使得能夠制造便宜的千米長(zhǎng)度的潛在光學(xué)上不純凈(但是光學(xué)活性的)的影響器響應(yīng)的波導(dǎo)。如上所述，優(yōu)選實(shí)施例的一些實(shí)現(xiàn)方式可以采用按照這里所公開的那樣進(jìn)行修改的無(wú)數(shù)的長(zhǎng)度非常短的波導(dǎo)。通過從由這里所述的較長(zhǎng)的已制備波導(dǎo)中(例如劈開)所生成的較短波導(dǎo)形成這些集合，來(lái)實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)省和其他功效/優(yōu)點(diǎn)。這些成本的節(jié)省和其他功效與優(yōu)點(diǎn)包括以下優(yōu)點(diǎn)采用成熟制造技術(shù)，并且采用的設(shè)備能夠克服采用離散的常規(guī)制備的磁光晶體作為系統(tǒng)元件的磁光系統(tǒng)的很多缺點(diǎn)。例如，這些缺點(diǎn)包括高生產(chǎn)成本、大量磁光晶體之間缺乏一致性和單個(gè)元件的相對(duì)較大的尺寸，所述尺寸限制了單個(gè)部件的集合的尺寸。
優(yōu)選實(shí)施例包括光纖波導(dǎo)和光纖波導(dǎo)制造方法的變型。最普通的是，光纖是透明(有感興趣波長(zhǎng))電介質(zhì)材料(典型地為玻璃或者塑料)的細(xì)絲，并且傳導(dǎo)光的截面通常是圓形的。對(duì)于早期的光纖來(lái)說，圓柱形芯被類似幾何形狀的包層圍繞著，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(lái)傳導(dǎo)光。其他光纖類型提供不同的傳導(dǎo)機(jī)制-在本發(fā)明的環(huán)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(jí)光纖的基本材料。硅石可以是結(jié)晶或者非結(jié)晶形，并且天然為非純凈態(tài)，例如石英和沙子。維爾德常數(shù)是描述特定材料的法拉第效應(yīng)強(qiáng)度的光學(xué)常數(shù)。包括硅石在內(nèi)的大多數(shù)材料的維爾德常數(shù)是非常小的，并是波長(zhǎng)相關(guān)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(shù)非常強(qiáng)。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(shù)。通常該材料具有優(yōu)良的透明特性，并且非?？辜す鈸p傷。盡管法拉第效應(yīng)不是彩色的(即它不取決于波長(zhǎng))，但是維爾德常數(shù)是非常徹底的波長(zhǎng)的函數(shù)。在632.8nm，TGG的維爾德常數(shù)為-134radT-1，而在1064nm，其下降到-40radT-1。該行為意味著，在一個(gè)波長(zhǎng)上以特定旋轉(zhuǎn)度制造的器件，在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)上會(huì)產(chǎn)生較小的旋轉(zhuǎn)。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，成分可以包括光學(xué)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(dǎo)的維爾德常數(shù)，以在存在主動(dòng)磁場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)高效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在以下所述的光纖制造過程中進(jìn)行加熱或者加壓，會(huì)通過在部分600中添加額外成分(例如孔或者不規(guī)則形狀)而進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)。在常規(guī)波導(dǎo)中所使用的稀土用作傳輸屬性元件的無(wú)源增強(qiáng)，并且其不用在光學(xué)活性應(yīng)用中。
由于硅石光纖的制造中，摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的，高達(dá)至少50％的摻雜物，并且由于必要的摻雜物濃度已經(jīng)在用于在幾十個(gè)微米或者更小中實(shí)現(xiàn)90度旋轉(zhuǎn)的其他類型的硅石結(jié)構(gòu)中示出；以及在提高摻雜物濃度方面給出改進(jìn)(例如可以通過市場(chǎng)從JDSUniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面給出改進(jìn)(例如可以通過市場(chǎng)從Corning公司買到的光纖)，因此可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)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(jí)的距離上引起旋轉(zhuǎn)。
圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)700的示意性方框圖，其用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例。系統(tǒng)700代表改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)過程，以產(chǎn)生稱為粗加工成品的玻璃棒。從常規(guī)過程得到的粗加工成品是超高純度的玻璃固體棒，精確復(fù)制所期望光纖的光學(xué)特性，但是具有放大兩個(gè)量級(jí)甚至更大的線性維度。然而，系統(tǒng)700產(chǎn)生的粗加工成品不強(qiáng)調(diào)光學(xué)純度而是對(duì)于影響器響應(yīng)的短長(zhǎng)度優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化。典型地采用以下化學(xué)氣相沉積(CVD)方法之一制造粗加工成品1.改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(MCVD)，2.等離子改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(PMCVD)，3.等離子化學(xué)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(xué)蒸氣反應(yīng)，氧化物在旋轉(zhuǎn)著的棒外部或者在玻璃管內(nèi)部沉積為稱為煙黑(soot)的若干層玻璃顆粒。在這些方法中發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)。
在氧氣、被加熱的起泡器705中每種液體和來(lái)自源710的氣體的存在的情況下，對(duì)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(tài)BCl3的溶液)進(jìn)行加熱。在由質(zhì)量流量計(jì)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(chǎn)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(fā)生稱為氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，如以下所示GeCl4+O2＝＞GeO2+2Cl2SiCl4+O2＝＞SiO2+2Cl24POCl3+3O2＝＞2P2O5+6Cl2 4BCl3+3O2＝＞2B2O3+6Cl2。
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(yīng)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(yīng)物蒸氣725吹入硅石管730，硅石管730包括在其中發(fā)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(zhì)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(lái)回移動(dòng)的H2O2噴燈750對(duì)管735進(jìn)行加熱，并對(duì)管735進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以使得煙黑745玻璃化為玻璃755。通過調(diào)節(jié)各種蒸汽725的相對(duì)流量，獲得具有不同折射率的幾個(gè)層，例如芯相對(duì)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(duì)管735加熱，將其皺縮成為具有圓形實(shí)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(jìn)行拉制，如將要結(jié)合圖8所描述的。
MCVD的主要優(yōu)點(diǎn)在于，反應(yīng)和沉積發(fā)生在密閉空間中，因此不希望的雜質(zhì)很難進(jìn)入。光纖的折射率分布容易控制，并且對(duì)于SM光纖所必需的精確性也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)備是容易構(gòu)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(zhì)上限制了棒的大小。因此，該技術(shù)所形成的光纖典型地長(zhǎng)度為35km，或者最大到20-40km。另外，在硅石管中的雜質(zhì)，主要為H2和OH-，容易擴(kuò)散進(jìn)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(shí)會(huì)造成芯中的折射率的降低，這就典型地導(dǎo)致光纖不適合于通信用途，但是這不是本發(fā)明的環(huán)境中通常關(guān)心的。在成本和費(fèi)用方面，所述方法的主要缺點(diǎn)在于沉積率相對(duì)較慢，這是因?yàn)樗捎昧朔侵苯蛹訜幔磳?duì)管735進(jìn)行加熱而不是對(duì)蒸汽直接加熱，以開始氧化反應(yīng)并使得煙黑玻璃化。沉積率典型地為0.5到2g/分。
上述過程的變型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(xué)包層沉積到襯底管的內(nèi)部。芯材料還可以包括鍺，然后在降低的溫度下對(duì)芯材料進(jìn)行沉積，以形成擴(kuò)散可滲透層，其稱為“玻璃料”。在玻璃料的沉積之后，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(shí)間周期內(nèi)，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(duì)其進(jìn)行干燥和加強(qiáng)。在加強(qiáng)過程中，在玻璃料中的空隙皺縮并且密封稀土。最后，將粗加工成品進(jìn)行可控的皺縮，在高溫下形成固體玻璃棒-使稀土結(jié)合在芯中。通常在光纖電纜中引入稀土不是光學(xué)活性的，即，對(duì)電或磁或其他干擾或場(chǎng)響應(yīng)，以影響通過被摻雜的介質(zhì)傳播的光的特征。常規(guī)系統(tǒng)是目前對(duì)于提高稀土摻雜物百分比的當(dāng)前需求的結(jié)果，其是由改善波導(dǎo)的“被動(dòng)”傳輸特征(包括通信屬性)的目的所驅(qū)動(dòng)的。但是在波導(dǎo)芯/邊界中的摻雜物百分比的提高對(duì)于影響優(yōu)選實(shí)施例的混合物介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的光學(xué)活性是有利的。如上所述，在優(yōu)選實(shí)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(tǒng)700中制造的一個(gè)粗加工成品中，制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)800的示意圖。系統(tǒng)800將粗加工成品805轉(zhuǎn)換為頭發(fā)絲細(xì)的細(xì)絲，典型地通過拉制來(lái)執(zhí)行。粗加工成品805放置在進(jìn)料裝置810中，進(jìn)料裝置810附著在靠近拉絲機(jī)815的頂部。裝置810放低粗加工成品805直到末端進(jìn)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(dǎo)電的大氣。在熔爐820中，嚴(yán)格控制的接近19000度的溫度軟化粗加工成品805末端。一旦到達(dá)粗加工成品的末端軟化點(diǎn)，重力就起作用并允許熔化的料塊“自由下落”直到已經(jīng)將其拉長(zhǎng)為細(xì)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。采用位于拉絲機(jī)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(duì)粗加工成品805進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)理想的拉制張力。在工業(yè)上每秒10-20米的拉制速度并非不常見。
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(biāo)尺825監(jiān)視光纖的直徑。標(biāo)尺825以超過每秒750次的速率對(duì)光纖直徑進(jìn)行采樣。將直徑的實(shí)際值與125微米的目標(biāo)值進(jìn)行比較。與目標(biāo)之間輕微的偏差都會(huì)轉(zhuǎn)換為拉制速度的改變，并輸入牽引器840中進(jìn)行修正。
處理站830X典型地包括用于為光纖添加兩層保護(hù)涂層-柔軟的內(nèi)部涂層和堅(jiān)硬的外部涂層的模具。這兩部分保護(hù)套提供了機(jī)械保護(hù)，以便在保護(hù)光纖的干凈表面不受惡劣環(huán)境的影響的同時(shí)進(jìn)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(shí)，可以提供用于提高傳送器835的影響器響應(yīng)屬性的裝置/系統(tǒng)。例如，各種機(jī)械應(yīng)力器、離子轟擊或者其他用于引入影響器響應(yīng)屬性的機(jī)制增強(qiáng)了在拉制階段的成分。
在纏在線軸上之后，測(cè)試所拉制的光纖以得到合適的光學(xué)和幾何參數(shù)。對(duì)于傳輸光纖，通常首先測(cè)試抗張強(qiáng)度，以確保已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖的最小抗張強(qiáng)度。在第一次測(cè)試之后，執(zhí)行很多不同的測(cè)試，用于傳輸光纖的測(cè)試包括對(duì)傳輸屬性的測(cè)試，其包括衰減(在距離上信號(hào)強(qiáng)度的減小)、帶寬(信息運(yùn)載能力；多模光纖的重要測(cè)量)、數(shù)字孔徑(光纖的光可接受角度的測(cè)量)、截止波長(zhǎng)(在單模光纖中，在截止波長(zhǎng)之上的波長(zhǎng)時(shí)，僅能夠傳輸單模)、模場(chǎng)直徑(在單模光纖中，光纖中光脈沖的輻射寬度；對(duì)于互連來(lái)說重要)以及色散(由于不同波長(zhǎng)的射線采用不同速度通過芯而產(chǎn)生的光脈沖的散射；在單模光纖中，這是限制信息運(yùn)載能力的因素)。
正如在此所描述的那樣，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用光纖當(dāng)做傳送器并且主要是通過“線性”法拉第效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)振幅控制。盡管法拉第效應(yīng)是一種線性效應(yīng)，其中基于施加該場(chǎng)的長(zhǎng)度及傳播該輻射所穿過的材料的維爾德常數(shù)，傳播輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角變化直接與在傳播的方向上施加的磁場(chǎng)大小相關(guān)。然而，在建立所期望的磁場(chǎng)強(qiáng)度中，在傳送器中所使用的材料可以不具有對(duì)于感應(yīng)磁場(chǎng)的線性響應(yīng)，該磁場(chǎng)例如，諸如來(lái)自影響器。在這個(gè)意義上，響應(yīng)所施加的來(lái)自控制器和/或影響器磁場(chǎng)和/或偏振的信號(hào)和/或其它調(diào)制器或者WAVE_IN的屬性或特性，所傳播的輻射的實(shí)際輸出振幅可能是非線性。為了當(dāng)前的論述，根據(jù)一個(gè)或更多系統(tǒng)變量的調(diào)制器(或其元件)的特征被稱為調(diào)制器(或其元件)的衰減曲線。
光纖制造工藝持續(xù)發(fā)展，尤其是關(guān)于改善摻雜濃度以及改善摻雜物分布的處理、在生產(chǎn)運(yùn)行期間光纖的定期摻雜、以及相關(guān)的處理行為。美國(guó)專利6,532,774，Method of Providing a High Level of Rare EarthConcentrations in Glass Fiber Preforms，論證了改進(jìn)的多摻雜物的共摻工藝。在摻雜物濃度提高方面的成功被預(yù)期來(lái)直接改善摻雜的芯的線性維爾德常數(shù)、以及摻雜的芯的性能，以促進(jìn)非線性效應(yīng)。
任何給定的衰減分布都可以適合特定的實(shí)施例，諸如例如通過控制調(diào)制器或其元件的組成、定向、和/或排序此類的。例如，改變構(gòu)成傳送器的材料可以改變傳送器的“影響力”或改變影響器“影響”任何特定傳播波分量的程度。這只是組成衰減分布的一個(gè)例子。優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)制器能使衰減平滑，其中，不同的導(dǎo)波通道具有不同的衰減分布。例如在一些具有依賴偏振旋向性的衰減分布的實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)制器可以提供用于左旋偏振的波分量的具有不同的衰減分布的傳送器，而不是用于右旋偏振波分量的第二傳送器的互補(bǔ)導(dǎo)波通道的衰減分布。
除了以上描述用于傳送器的不同材料組成的供應(yīng)的論述之外，還存在用于調(diào)節(jié)衰減分布的附加機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，對(duì)從WAVE_IN橫穿到WAVE_OUT傳播輻射的調(diào)制器元件的排序響應(yīng)，波分量的生成/修改可能不是嚴(yán)格“可交換的”。在這些例子中，可以通過提供非交換元件的不同排序來(lái)改變衰減分布。這只是配置衰減分布的一個(gè)實(shí)例。在其它實(shí)施例中，建立用于每一導(dǎo)波通道的不同“旋轉(zhuǎn)偏置”產(chǎn)生了不同的衰減分布。如上所述，一些傳送器被配置為具有在輸入偏振器和輸出偏振器/檢波器之間的預(yù)定定向。例如，這個(gè)角可以是零度(典型定義“正常ON”通道)，或者它可以是九十度(典型定義“正常OFF”通道)。任何給定的通道都可以在不同角位移區(qū)(即，從零到三十度、從三十到六十度、以及從六十到九十度)內(nèi)具有不同的響應(yīng)。不同的通道可以用影響有關(guān)該偏置旋轉(zhuǎn)的傳播的波分量的影響器偏置到(例如使用默認(rèn)的“DC”影響器信號(hào))不同的位移區(qū)中。這只是工作衰減分布的一個(gè)實(shí)例。
存在幾個(gè)理由支持具有多個(gè)導(dǎo)波通道并適合/匹配/補(bǔ)充用于所述通道的衰減分布。這些理由包括節(jié)電、效率以及WAVE_OUT中的均一性。
由相對(duì)極性的偏振(選擇器)元件托著，可變法拉第旋轉(zhuǎn)器或法拉第“衰減器”在光路上施加了可變場(chǎng)，使得這種裝置能夠旋轉(zhuǎn)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穿過第二偏振器。當(dāng)沒有施加場(chǎng)的時(shí)候，穿過第一偏振器的光就完全被第二偏振器阻擋。當(dāng)施加適當(dāng)?shù)摹白畲蟆眻?chǎng)的時(shí)候，該光的100％就被旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)钠窠?，該光?00％穿過第二偏振元件。
圖9是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例簡(jiǎn)化的單面板基于波導(dǎo)的顯示器900的概括示意圖。顯示器900包括容納了照明源910、開關(guān)矩陣915以及顯示表面920的外殼905。源910提供白平衡光或多通道的不同顏色/頻率的多色模式(例如RGB源)。優(yōu)選的實(shí)施例為集成在一起的源910、矩陣915和表面920采用撓性的導(dǎo)波通道，如下所進(jìn)一步描述的。源910或者鄰近矩陣915或者面對(duì)矩陣915。當(dāng)為相鄰時(shí)，光纖束將輻射傳播給矩陣915的輸入側(cè)。源910可包括在合并的包括偏振控制的專利申請(qǐng)中闡明的任意的輻射產(chǎn)生和特征/屬性控制特征。
矩陣915包括多個(gè)波導(dǎo)通道，用于控制經(jīng)過其輸入的最近的源910和輸出的最近的顯示表面920的輻射的振幅。合并的專利申請(qǐng)中詳細(xì)地公開了矩陣915的構(gòu)成和功能的選擇。矩陣915可包括任選的可調(diào)諧的濾波器以及影響器元件，它們中的一些直列或成堆地集成。這些波導(dǎo)通道可以包括光纖、波導(dǎo)或其它通道化的材料，其中這些材料是由常規(guī)的材料或光子晶體制成的。任意必須的通道絕緣特征被使用，包括橫向偏移(例如在3維空間上交錯(cuò)通道以便有效地分隔單獨(dú)的通道或使用屏蔽的結(jié)構(gòu))。矩陣915可包括在合并的在輸出端包含偏振檢偏器專利申請(qǐng)中闡明的任意的輻射產(chǎn)生和特征/屬性控制特征。在某些實(shí)現(xiàn)方式中，使用了將薄片覆蓋周期偏振檢偏器的結(jié)構(gòu)。
顯示表面920可簡(jiǎn)單地作為矩陣915的波導(dǎo)通道的延續(xù)或分離的結(jié)構(gòu)。表面920具有在合并的專利申請(qǐng)中闡明的實(shí)現(xiàn)方式的范圍，例如，包括面板信息和使用以及通道終端變型。在表面920的輸入端和/或輸出端的結(jié)構(gòu)可包括在合并的專利申請(qǐng)中闡明的任意的輻射產(chǎn)生和特征/屬性控制特征，該專利申請(qǐng)包括薄膜、光學(xué)玻璃或其它光學(xué)材料或結(jié)構(gòu)。
圖10是圖9所示的顯示器900的詳細(xì)示意圖。照明源910包括光源1005和偏振系統(tǒng)1010。矩陣915包括衰減器/調(diào)制器結(jié)構(gòu)1015，其具有帶有輸入端1020和輸出1025的集成線圈管。顯示表面920包括檢偏器1030、任選改變的通道輸出端1035和任選的顯示表面/保護(hù)涂層。
圖11是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的尋址網(wǎng)格1100的示意圖。如這里以及所合并的專利申請(qǐng)中討論的，顯示器900的一個(gè)元件是用在調(diào)制模式中的影響器系統(tǒng)。優(yōu)選實(shí)施例提供法拉第效應(yīng)作為影響系統(tǒng)的至少一部分，并且為此目的，顯示器900采用線圈管來(lái)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)。隨著這里可以有幾百、幾千或更多的具有線圈管結(jié)構(gòu)的元件，有效的尋址系統(tǒng)改善了制造和操作需求。尋址網(wǎng)格1100是用于有效的尋址系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式。
尋址網(wǎng)格1100，其可構(gòu)造為無(wú)源或有源矩陣，在圖11的形式中示出。網(wǎng)格1100包括輸入觸點(diǎn)1105和輸出觸點(diǎn)1110，用于通過線圈管/影響器元件產(chǎn)生一個(gè)波導(dǎo)內(nèi)電路通道1115。包括任選的透明晶體管1120元件用于有源配置(在無(wú)源模式中沒有)。四象限圖解只是一種該方法的可能的實(shí)施例?？紤]到與輸入光纖的直徑相對(duì)的芯片電路維度的相對(duì)縮放比例。電路維度的大小應(yīng)當(dāng)足夠小，以便對(duì)每個(gè)光纖輸入端的單獨(dú)位置捆束足夠的導(dǎo)電線。隔離光纖可以保留所有通過光纖束的方式，以便當(dāng)必要時(shí)增加光纖的間隔，或者也可以采用較大直徑的光纖。優(yōu)選的選擇也依賴于顯示或投影表面的大小。
在所示的無(wú)源矩陣的方案中，“X”尋址線在光纖輸入端上接觸一個(gè)內(nèi)部導(dǎo)電環(huán)或點(diǎn)，而“Y”尋址線在相同的光纖輸入端接觸一個(gè)外部導(dǎo)電環(huán)或點(diǎn)。線圈管或線圈的結(jié)構(gòu)具有如圖11所示的常規(guī)原理，以便在內(nèi)部環(huán)或點(diǎn)上的接觸可用于線圈管。電流然后通過圍繞著芯的繞組或螺旋圖案來(lái)循環(huán)，然后以充分絕緣和足夠厚度的材料制造并纏繞著線圈管的外部薄膜帶用導(dǎo)電材料涂敷，作為線圈管頂邊的內(nèi)部接觸部分上的薄邊緣余量，這種涂敷繼續(xù)圍繞著薄膜帶的邊緣進(jìn)行到外部表面，順著表面作為條帶并終止于光纖輸入端。作為結(jié)果的外部環(huán)接觸點(diǎn)被絕緣并空間地與內(nèi)部環(huán)接觸點(diǎn)區(qū)別。
薄膜帶在合并的專利申請(qǐng)中所公開的大量制造過程中被纏繞在光纖上。為了提供從薄膜外部到內(nèi)部的所選的導(dǎo)電點(diǎn)，薄膜優(yōu)選地以微穿孔有選擇地打孔，通過在導(dǎo)電圖案上印刷或沉積之前，掩模蝕刻、激光、氣壓打孔或其它現(xiàn)有技術(shù)公知的方法來(lái)獲得。這樣，當(dāng)沉積導(dǎo)電材料時(shí)，在那些以適當(dāng)大小穿孔的區(qū)域中，導(dǎo)電材料可有選擇地通過穿孔被訪問或接觸。穿孔可以是圓形的或其它幾何形狀，包括直線、正方形和更多形狀和形狀大小的復(fù)雜組合。
可替換地，為了提供從光纖結(jié)構(gòu)的外部層到內(nèi)部的所選導(dǎo)電點(diǎn)，包層或涂層以微穿孔有選擇地打孔，在印刷或沉積導(dǎo)電圖案之前通過蝕刻或這里所公開的包含加熱和伸長(zhǎng)薄包層并皺縮腔而導(dǎo)致橢圓形孔的其它方法，或者其它本領(lǐng)域公知的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣，當(dāng)沉積導(dǎo)電材料時(shí)，在那些具有適當(dāng)大小穿孔的區(qū)域中，導(dǎo)電材料可以通過采用液體或粉末狀的導(dǎo)體來(lái)穿孔，從而有選擇地被訪問或接觸，該導(dǎo)電材料然后被固化或退火。
還有可選擇地采用印刷的薄膜，絕緣涂層在大批量制造過程中被應(yīng)用到光纖上，但這種涂層被掩模，或者該光纖只在光纖的輸入端“向上”地被浸在液體聚合體類型的材料中，以便線圈管的薄終止邊緣留下不涂敷。然后施加導(dǎo)電的第二涂層，在這種情況下它一直延伸到裸露的線圈管的導(dǎo)電終端。
這樣，連接到光纖束的網(wǎng)格區(qū)域的邏輯外表在尋址一個(gè)特定的子像素的特定的“X”線和特定的“Y”線上轉(zhuǎn)換電流。在“X”坐標(biāo)上轉(zhuǎn)換的電流，向光纖子像素元件發(fā)送適當(dāng)電流強(qiáng)度的脈沖；該脈沖“向上”流經(jīng)線圈管或線圈，并“向下”返回到外部導(dǎo)電條帶，通過電路繼續(xù)向下到“Y”導(dǎo)電線并完成電路。
在圖9和圖10所示的整體優(yōu)選實(shí)施例中，該優(yōu)選實(shí)施例提供了作為單一子元件的矩陣915。該合并的專利申請(qǐng)使用撓性的光波導(dǎo)編織技術(shù)，制造一個(gè)或多個(gè)上述集成部件。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了編織的“X”尋址帶和編織的“Y”尋址帶。
圖12是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的“X”帶狀物結(jié)構(gòu)化光纖系統(tǒng)1200的示意圖。光纖系統(tǒng)1200包括多個(gè)調(diào)制器段1205，每個(gè)段具有一個(gè)集成的影響器元件1210，用于控制單個(gè)通道的振幅，如這里及合并的專利申請(qǐng)中所描述的。另外，系統(tǒng)1200包括多個(gè)結(jié)構(gòu)化元件1215，以及/或者隔離器元件1220，如下所進(jìn)一步描述的。系統(tǒng)1200還包括導(dǎo)電“X”尋址細(xì)絲1225和導(dǎo)電“Y”尋址細(xì)絲1230，以用于X/Y矩陣尋址系統(tǒng)。導(dǎo)體元件可以是金屬的或?qū)щ娋酆象w等等。
具有精確準(zhǔn)備的光纖和細(xì)絲，三維提花織機(jī)裝置，對(duì)帶狀物進(jìn)行編織，如圖12所示。在色批量和根據(jù)合并的專利申請(qǐng)中所公開的方法進(jìn)行大批量制造中，(連同任選的“隔離”細(xì)絲，還有垂直的)，“垂直的”光纖被設(shè)置為以結(jié)構(gòu)化的光纖交織，依賴于結(jié)構(gòu)化強(qiáng)度需要，大約4微光纖的最小值，在兩個(gè)中其中一個(gè)在頂部另一個(gè)在底部-較低的一個(gè)是導(dǎo)電聚合體微光纖，其實(shí)現(xiàn)每個(gè)光纖的“X”尋址。其它的導(dǎo)電細(xì)絲或?qū)Ь€也是可以的；Nanosonic的特殊細(xì)絲中，可以期待在商業(yè)中引入Inc的“橡膠金屬”材料或相同的涂敷或纏繞的其他材料；以及在織物制造中提供抗張強(qiáng)度、彈性、導(dǎo)電性和其他所期望的特性的最佳組合的材料或復(fù)合材料，該材料在上述用途方面優(yōu)于傳統(tǒng)金屬線?？蛇x地，除兩個(gè)完全結(jié)構(gòu)化的光纖之外還可以提供導(dǎo)電細(xì)絲或光纖。
任選的“隔離”細(xì)絲的需要是通過與子像素的直徑相比光纖段的相對(duì)直徑來(lái)確定的，這是按順序由顯示器的大小及其分辨率來(lái)確定的。顯著小于子像素直徑的光纖直徑將需要至少一個(gè)或多個(gè)隔離細(xì)絲，除非，如下所描述的，對(duì)每個(gè)子像素采用多個(gè)光纖，或采用其它的方法，這也在下面描述了。織物制造范例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鄰近的法拉第衰減器/子像素/像素元件可以“垂直地”相互偏移，被隔離元件隔離，該隔離元件作為附加裝置，在電學(xué)上和磁性上將元件相互隔離，這樣的隔離是應(yīng)該期望的。
在“X”和“Y”尋址光纖的情況下，在光纖的相對(duì)“頂部”和“底部”(接近輸出和輸入端)具有良好的接觸，如所示。線圈管或線圈或其它場(chǎng)產(chǎn)生元件具有在光纖上所提供的表面接觸。由于每個(gè)光纖的作用是作為子像素，而且每個(gè)帶是用僅僅一個(gè)顏色的染色光纖編織的，垂直光纖的數(shù)量可以通過其指定的顯示器的分辨率需求而確定，并且可以是從成百到幾千的范圍。
在結(jié)構(gòu)化光纖和尋址光纖的編織之后，在帶狀物的上部和下部固定點(diǎn)上留下間隔，可在切割之前對(duì)帶狀物施加一種固定粘合。結(jié)構(gòu)化和尋址的光纖被鉤在到任一邊的框架中的可移動(dòng)的薄片上。帶狀物然后被適當(dāng)?shù)乩o。在帶狀物行之間留下間隔，處理然后重復(fù)，導(dǎo)致長(zhǎng)的編織織物操作，其隨后能夠在最佳長(zhǎng)度上從織機(jī)上分離，這是由織物制造標(biāo)準(zhǔn)所決定的。所產(chǎn)生的織物以標(biāo)準(zhǔn)織物制造方式卷在主軸上。一旦卷在主軸上或保持框架上，機(jī)織的織物然后就移動(dòng)到另一織物處理裝置中，在該裝置里帶狀物從長(zhǎng)織物卷上切下。垂直的光纖和隔離光纖在上面和下面被分開。分離裝置也可以先對(duì)要成為光纖元件輸出端的部分加熱，隨著光纖的加熱和變軟受到影響，通過織機(jī)裝置結(jié)合光纖上的張力，這可獲得光纖端有效的伸長(zhǎng)和形狀的調(diào)制。這樣，當(dāng)分離裝置具有以滾筒構(gòu)成的作為接觸點(diǎn)的第一加熱條時(shí)的圓錐或壓縮，旋轉(zhuǎn)到與光纖軸呈直角，然后分離裝置可以平行于光纖軸移動(dòng)并因此還獲得光纖端的扭絞或磨損。其它相似的機(jī)械壓力、加熱和形成方法可顯而易見地應(yīng)用，以在分離之前改變光纖端的形狀和結(jié)構(gòu)，以獲得改進(jìn)的分散和色散特征。一經(jīng)分離，所得到的帶狀物被卷在卷軸上。
圖13是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的“Y”帶狀物結(jié)構(gòu)化光纖系統(tǒng)1300的示意圖。光纖系統(tǒng)1300包括多個(gè)調(diào)制器1305，其具有一個(gè)或多個(gè)插入的第一結(jié)構(gòu)化細(xì)絲1310和一個(gè)或多個(gè)插入的結(jié)構(gòu)化細(xì)絲/隔離器1315。一個(gè)或多個(gè)“X”尋址帶狀物1320，如圖12所示在調(diào)制器1305和細(xì)絲/隔離器1315之間被編織，以便為調(diào)制器1305提供“X”尋址輸入。導(dǎo)電的“Y”細(xì)絲1325完成X/Y矩陣尋址。光纖系統(tǒng)1200和光纖系統(tǒng)1300的組合產(chǎn)生了一個(gè)編織開關(guān)矩陣。
“X”帶狀物，由“縱長(zhǎng)的”結(jié)構(gòu)化細(xì)絲和“X”尋址細(xì)絲，以及成百上千的“垂直”單色染料摻雜并制造的光纖法拉第衰減器元件所構(gòu)成，接下來(lái)被設(shè)置在另一精確的提花織機(jī)機(jī)器中，其具有最終機(jī)織為完成的織物編織開關(guān)矩陣的成百上千的帶狀物?，F(xiàn)在以平行的帶狀物進(jìn)行交織的是“Y”結(jié)構(gòu)化細(xì)絲和“Y”尋址細(xì)絲，如所示，其隨著編織成“X”帶狀物，形成等價(jià)物“Y”帶狀物。帶狀物的光纖軸(它們的寬度)垂直于“Y”細(xì)絲的平面來(lái)設(shè)置。精確的提花織機(jī)允許穿過“X”帶狀物的上部和下部增強(qiáng)結(jié)構(gòu)化細(xì)絲之間的間隙，以便使薄“X”帶狀物形成織物“層”的深度，其表面包括光纖法拉第衰減器元件的投影“輸出”端。平行于該“表面”是“X”帶狀物的結(jié)構(gòu)化和“底部”尋址細(xì)絲，以及“Y”網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)化和“頂部”尋址細(xì)絲。
來(lái)自適用于本發(fā)明的提花織機(jī)的可移除“顯示框架”，其變?yōu)轱@示器的結(jié)構(gòu)框架，并將尋址細(xì)絲固定在驅(qū)動(dòng)電路上，其保持了開關(guān)矩陣的整個(gè)編織結(jié)構(gòu)。通過在側(cè)邊編織的自固定也可在織物層的每個(gè)“X”和“Y”行的末端實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的鉤住或扣緊裝置。
一旦編織并被拉緊，用于織物層的可移除框架就從織機(jī)上移走。該框架將用于將織物開關(guān)矩陣層固定在最后的顯示器外殼上?？蚣芸梢允莿傂曰驌闲缘?，固體或織物，但是其由每個(gè)和“X”和“Y”行和列相接觸的尋址邏輯(例如，晶體管)或?qū)щ娫?lái)制造。另外，在層邊緣的編織通過織物制造的標(biāo)準(zhǔn)方式來(lái)自固定該層，由此采用固定在每個(gè)“X”帶狀物和“Y”帶狀物的側(cè)邊上的鉤子或扣緊元件，使層可選地從織機(jī)未改變地移走。然后用這些鉤子或扣緊裝置將該層鉤住或扣緊在顯示器外殼結(jié)構(gòu)上，用于“X”和“Y”尋址細(xì)絲的鉤住或接觸點(diǎn)與用于顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電路相接觸。一經(jīng)移走，或者象織物制造中許多選項(xiàng)中方便的那樣仍在織機(jī)內(nèi)，所得的織物層可以用溶膠來(lái)飽和，這種溶膠被染黑，以便實(shí)現(xiàn)一個(gè)黑色的矩陣，并且UV固化。然后溶膠密封織物晶格。可以選擇溶膠來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性但密封的織物層，或者剛性或半剛性結(jié)構(gòu)，并具有適當(dāng)?shù)母綦x和/或屏蔽特性。
一經(jīng)固化，額外的溶膠或液體聚合體可以覆蓋在固化的、密封的織物層/開關(guān)矩陣表面上，如果必要的話按依次覆蓋上部和下部。因?yàn)檩敵龊洼斎攵说墓饫w元件將在固定和尋址他們的水平細(xì)絲之上延伸，可能需要額外的柔性或剛性或半剛性材料，用于填滿光纖的投影端之間的間隔。平坦、齊平的輸出和輸入表面的形成可在光纖法拉第衰減器元件的輸入端之前、輸出端之后沉積偏振薄膜，盡管這種膜或薄片可以粘著或固定在輸入端和照明源之間的位置上，以及在外部顯示光學(xué)玻璃上，或者輸出端和任意最終的光學(xué)元件，包括光學(xué)玻璃之間的位置上，等等。
實(shí)現(xiàn)開關(guān)網(wǎng)格的可替換的方法是不進(jìn)行尋址細(xì)絲、以溶膠飽和和固化，對(duì)頂層進(jìn)行額外的液體聚合體平滑、以及通過標(biāo)準(zhǔn)FPD尋址網(wǎng)格印刷的薄膜的外延來(lái)沉積、或其它標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體平版印刷方法來(lái)制造織物層結(jié)構(gòu)。
開關(guān)矩陣作為編織織物結(jié)構(gòu)的范例，適用于任何規(guī)模的織物制造機(jī)械，從示例性的商用的Albandy International Techniweave的設(shè)備和工藝，到微米和納米級(jí)的織物類型制造上，該類型的制造使用Zyvex的商用的微組合(micro-assembly)工藝裝置和方法，特別用于以納米操作系統(tǒng)進(jìn)行微米和納米光纖和細(xì)絲的織物類型的制造，以及Arryx光學(xué)鑷子鉗的方法。這種方法將織物范例，單獨(dú)地或有利地組合，變?yōu)樽钚】赡芤?guī)模的組件及部件，以實(shí)現(xiàn)“納米編織”系統(tǒng)的各種形式。
雖然優(yōu)選的“全光纖”織物編織光纖實(shí)施例示出了本發(fā)明的基于光纖的磁光顯示器的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)波優(yōu)點(diǎn)的最高杠桿調(diào)節(jié)，在組合、固定位置和尋址光纖法拉第衰減器元件方法上還存在另外的變形，該變形提供其自身的若干優(yōu)點(diǎn)。
圖14是一種優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣1400。矩陣1400包括一個(gè)或多個(gè)“抓具層”1405，其保持并排列多個(gè)調(diào)制器1410，優(yōu)選地兩個(gè)或多個(gè)相對(duì)層一起結(jié)合或鎖定以便形成抓具塊1415。抓具塊1415包括抓具形螺栓連接器1420，用于與也位于在抓具塊1415上的互補(bǔ)的插孔相配對(duì)。通過堆疊層1405以形成塊1415并且排列/鎖定多個(gè)塊1415來(lái)形成整個(gè)矩陣915，如下進(jìn)一步解釋的。塊1415包括嵌入的X/Y尋址矩陣用于耦合到多個(gè)調(diào)制器1410上。除了螺栓/插孔安裝系統(tǒng)之外，也可以采用其它的層間/塊間連接系統(tǒng)，例如槽面法蘭等等。
在該實(shí)施例中，對(duì)商業(yè)上可用的Corning抓具技術(shù)進(jìn)行這樣的修改，包括以下闡述的變化。Corning在2002年3月的Optical FiberConference中介紹了其聚合體抓具(Polymer Gripper)技術(shù)，它是一種用于保持器件的解決方案，允許光纖在具有近乎微米的精確度扣咬到位。Corning擴(kuò)展了器件的能力，以包括保持并定位較大部件，例如金屬環(huán)、GRIN透鏡和其它具有各種幾何形狀的光學(xué)器件。根據(jù)之前公開的新方法中的一種制造的光纖被切割為便利的多個(gè)元件(例如，在批處理中制造的多摻雜、線圈管型的段)長(zhǎng)度。
可選地，制造Corning抓具的層，在固化之前通過包括放置在與槽方向呈直角的方向的液體聚合體上的導(dǎo)電細(xì)絲(優(yōu)選地是導(dǎo)線或硬聚合體)進(jìn)行修改，并懸掛，以便暴露在每個(gè)槽的底部的高度。而且，它們的位置是這樣的，使得當(dāng)光纖放置在槽中時(shí)，細(xì)絲在法拉第衰減器元件的輸入端或輸出端接觸線圈管或線圈。細(xì)絲放置在Corning抓具層上正好相應(yīng)于在光纖中的集成的法拉第衰減器結(jié)構(gòu)的周期形式的距離上。在抓具上也通過導(dǎo)線留下孔，該導(dǎo)線在固化后移走；這種孔定向?yàn)榕c法拉第衰減器光纖元件的相對(duì)終端呈直角。另外，在抓具層的背面，在與槽相對(duì)的一面，在抓具材料中與每個(gè)法拉第衰減器光纖元件的長(zhǎng)度相應(yīng)，周期性地形成微對(duì)齊抽頭。另外在每個(gè)抓具層的側(cè)邊上，在與通道相同的平面上，將是交替的微隆起/凹槽或抽頭/缺口，因此當(dāng)這種層彼此并列放置它們就能一起鎖定。
多個(gè)光纖裝載到Corning抓具層上，并通過橡膠化的卷曲陣列，將其卷曲為抓具通道，直至通道全部都被填充。一個(gè)鏡象Corning抓具層放置在填充層的頂部并通過橡膠化的卷曲陣列扣到光纖上。這些抓具層具有在背面周期地形成的缺口，以容納在底層的背面制造的抽頭結(jié)構(gòu)。
制造多個(gè)這種Corning抓具層的夾層?！暗住睂拥谋趁娴某轭^插入到“頂層”的背面的缺口中，以實(shí)現(xiàn)通過光纖自身上的槽結(jié)構(gòu)所造成的相同鎖定工藝。這些多個(gè)Corning抓具層進(jìn)一步層疊起來(lái)并用粘著劑結(jié)合，補(bǔ)充抽頭和缺口鎖定，形成每邊具有數(shù)百或數(shù)千光纖元件的兩個(gè)相等維度的塊，以及與光纖軸相應(yīng)的較長(zhǎng)的維度。一旦這種層的便利的堆疊組合到所述塊中，優(yōu)選地其中放置在層中的光纖數(shù)量等于堆疊并粘著的層的數(shù)量，然后對(duì)應(yīng)于批量制造的光纖中的周期性法拉第衰減器結(jié)構(gòu)之間的空間周期性地切割堆疊。這樣，切片的段是“片”的形式，其在切片的時(shí)候機(jī)械地收集然后運(yùn)送并存儲(chǔ)，以結(jié)合使用來(lái)結(jié)構(gòu)化地形成顯示器。
可選地，在導(dǎo)電細(xì)絲已經(jīng)嵌入在抓具層中的情況下，在切開每個(gè)“片”之前，形成“X”尋址，必要時(shí)以潤(rùn)滑劑薄膜涂敷的非常薄且中空的針，將以高速穿孔到并通過在制造抓具層時(shí)在每個(gè)抓具層中留下的導(dǎo)線所最初形成的連續(xù)孔。導(dǎo)電細(xì)絲已經(jīng)插入在非常薄的針中并攜帶它。針從孔中移走，而細(xì)絲保持在針的外部，并與縮回長(zhǎng)度而且沒有抓具“塊”的針保持在一起。通過對(duì)抓具材料的些微壓力，在針下面切開細(xì)絲，以便彈性的抓具材料回彈，使切割與該點(diǎn)上的抓具表面恰好平齊。對(duì)下一通道重復(fù)該過程；另外，在一次穿孔和填充結(jié)構(gòu)中可以采用多個(gè)這種針，同時(shí)在多個(gè)通道中插入細(xì)絲。這些導(dǎo)電細(xì)絲在該可選的實(shí)現(xiàn)方式中形成“Y”尋址。
最終的開關(guān)矩陣結(jié)構(gòu)通過放置并對(duì)齊足夠數(shù)量的正方形片來(lái)完成，以形成所需的顯示器大小。位于透明封存面板之下的激光傳感器陣列可用于確保片的精確對(duì)齊，但在每個(gè)原始的、預(yù)堆疊的、預(yù)切開的層的側(cè)邊上最初形成的交替的微隆起/凹槽或抽頭/缺口，現(xiàn)在在每個(gè)片的兩個(gè)相對(duì)側(cè)邊上形成了多個(gè)隆起/凹槽或抽頭/缺口，允許片在一個(gè)軸上自我微對(duì)齊。另外，每個(gè)片的其它兩個(gè)側(cè)邊也制造有自鎖定元件、抽頭/缺口，以能夠在該軸上將片自鎖定/扣合?？蛇x地當(dāng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，微對(duì)齊結(jié)構(gòu)保證嵌入的“X”和“Y”尋址細(xì)絲之間的連續(xù)良好接觸。
當(dāng)嵌入的“X”和“Y”尋址細(xì)絲不是作為基于抓具的結(jié)構(gòu)的一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)，那么，印刷的或以開關(guān)矩陣沉積的網(wǎng)格或薄膜層，可以在一個(gè)層的底部(用于“X”尋址)和頂部(用于“Y”尋址)或“X”和“Y”尋址的組合(如所合并的臨時(shí)專利申請(qǐng)所公開的)上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)在一層上時(shí)，必須進(jìn)行將薄膜與集成的法拉第衰減器光纖元件的適當(dāng)?shù)慕佑|點(diǎn)的精確對(duì)齊，如所合并的臨時(shí)專利申請(qǐng)所公開的。晶體管也可以與尋址線一起印刷在所選層上，以便用于實(shí)現(xiàn)有源矩陣開關(guān)，如這里所指定的。
圖15是第一種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣1500。矩陣1500包括機(jī)械地以撓性波導(dǎo)通道1510填充的固體層1505，其具有周期性的子單元，每個(gè)子單元定義了調(diào)制器元件1515。一個(gè)或多個(gè)機(jī)械的針1520適當(dāng)?shù)貙⒁粋€(gè)所需圖案“縫制”到層1505上，剪切系統(tǒng)1525(例如精確的機(jī)械光纖切割機(jī))將波導(dǎo)通道細(xì)分為模塊元件。X/Y尋址矩陣可以設(shè)置在1505之中或之上，以耦合并控制單獨(dú)的調(diào)制器。
矩陣1500是實(shí)施例種類的代表，該實(shí)施例包括剛性的或撓性的固體材料，其被提供作為對(duì)具有若干法拉第衰減器元件的特別準(zhǔn)備的撓性波導(dǎo)通道的結(jié)構(gòu)支持。尋址可以作為結(jié)構(gòu)的一部分，或者薄膜或?qū)涌梢杂∷⒃谳斎牖蜉敵霰砻嫔?，或者在前述?shí)施例中指定的某個(gè)層上的X和Y尋址。晶體管也可以印刷在給定層上，以實(shí)現(xiàn)有源-矩陣轉(zhuǎn)換。
在具有孔的撓性固體層的情況下，以法拉第衰減器光纖元件填充孔的兩個(gè)選擇都是可實(shí)現(xiàn)的。在一種方法中，采用中空的針陣列，成批地填充多行孔或孔的正方形但每次只填充每隔一個(gè)的孔或每三個(gè)孔地填充，這依賴于符合多個(gè)針的穿孔結(jié)構(gòu)的實(shí)際密度容差。也就是，由于針結(jié)構(gòu)大小的確大于孔，并且由于針必須用在穿孔之后切割的光纖填充，或由預(yù)切割的光纖段來(lái)填充，那么針結(jié)構(gòu)和以針填充的上部結(jié)構(gòu)之間的間隔需要填充間隔的孔。每隔一個(gè)或每三個(gè)等等的孔被成批填充，通過穿孔或通過針管插入光纖的壓力，或者通過針插入預(yù)切割光纖段的氣壓。在略過的孔成批填充之后，計(jì)算機(jī)控制的裝置移動(dòng)到孔的下一陣列。一旦顯示器以這種方式被覆蓋，填充每隔一個(gè)、每三個(gè)或每四個(gè)等等的孔，填充裝置重置并開始填充最先被填充的行的下一行。與在成批填充中略過的孔一樣多地，重復(fù)成批填充和重置的處理。
在第二種方法中，采用一個(gè)縫制裝置，其中針插入一根成批制造的光纖的連續(xù)線。這里再一次地，孔可以被略過并且顯示開關(guān)矩陣可以多次縫制。但在每次縫制之后，切開機(jī)構(gòu)伸展成一個(gè)條并削尖切斷機(jī)刀片，以便經(jīng)過固體層之下和之上繼續(xù)縫制的光纖被切開，留下分離的光纖段并關(guān)于固體層垂直對(duì)齊。該實(shí)施例中的固體層的撓性材料在任意子類型中的針被插入時(shí)伸展，并當(dāng)針移走時(shí)回彈以在適當(dāng)?shù)奈恢帽３止饫w。
圖16是第二種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣1600。矩陣1600包括層1605，其具有用于接收調(diào)制器段的粗加工的孔穴/孔1610。一個(gè)或多個(gè)伸展的波導(dǎo)通道源1615被處理(例如，通過精確切割系統(tǒng))，以便產(chǎn)生多個(gè)調(diào)制器段1620，其中每個(gè)波導(dǎo)通道源1615包括周期調(diào)制器結(jié)構(gòu)。這些段1620沉積在對(duì)齊/插入系統(tǒng)1625中，該系統(tǒng)將適當(dāng)?shù)亩螌?dǎo)向所需位置上，并將它們插入到適當(dāng)?shù)目籽?610中，如下進(jìn)一步描述。層1605可包括如這里所描述的X/Y尋址矩陣。
矩陣1600是具有孔的剛性固體薄層的情況下的例子，其中機(jī)械攪拌過程用預(yù)切割(pre-cut)法拉第衰減器光纖段填充該孔。在這種方法中，顏色子像素行同時(shí)被填充，或如果沒有同時(shí)通過整個(gè)行，在顯示行的部分中，其中該顯示行是最佳縮放的大批量處理。多個(gè)行，交替的R，G，B，可通過相同過程同時(shí)填充，概述如下。
根據(jù)之前公開的選項(xiàng)或其變型所制造的光纖，從多個(gè)卷軸向下饋送到與薄給料槽呈一個(gè)角度而設(shè)置的開槽的托盤中，該薄給料槽也是垂直開槽的。切割設(shè)備將光纖切成適當(dāng)?shù)牟考?，這些段向下滑入到凹槽中并進(jìn)入給料槽的垂直凹槽中。卷軸陣列然后移到一邊，來(lái)完成鄰近的凹槽組的填充，直到給料槽被填充了等于一行的子像素的數(shù)量，或者直到最優(yōu)批量過程大小的給料槽被填充。給料槽的基座是可拆卸的插槽，其暴露槽底部的孔。多個(gè)槽可以是一個(gè)給料槽批處理計(jì)算機(jī)控制制造(CCM)器件的一部分，并由之前的工藝進(jìn)行填充。
容納有多個(gè)在垂直插槽上的光纖部件段的填充的給料槽或一系列槽，位于剛性層之上。在固體層下面是兩個(gè)非常薄的可拆卸定位的引導(dǎo)導(dǎo)線或細(xì)絲的陣列，每個(gè)子像素孔兩個(gè)“x”和兩個(gè)“y”導(dǎo)線的兩層。它們通過彈簧張力保持分離。它們以這種方式被定位，使得包括一個(gè)可進(jìn)入到上面的孔中的段。制造該孔使其具有比光纖部件段更大的直徑，實(shí)際它具有足夠大的直徑來(lái)利于光纖段進(jìn)入到孔中。保持引導(dǎo)導(dǎo)線的織機(jī)型器件，設(shè)置為和剛性層中的孔相同的直徑，但導(dǎo)線是可拆卸的。導(dǎo)線或細(xì)絲處于拉伸狀態(tài)，并以樹脂涂敷，以提供對(duì)光纖段的安全抓握，光纖段可以通過擠壓引導(dǎo)導(dǎo)線的機(jī)械側(cè)張力來(lái)保持。在引導(dǎo)導(dǎo)線下面是另一個(gè)固體層，其是透明的并有在下面采用的可移動(dòng)激光傳感器陣列。
在定位之后但幾乎接觸到待填充的行或多行的一行或若干行或部分時(shí)，插槽或活板被移動(dòng)并且露出孔，而同時(shí)槽開始并排地輕微地?fù)u動(dòng)或作輕微的圓形運(yùn)動(dòng)。這樣搖動(dòng)的光纖元件段將從給料槽中的插槽中落下并填充下面的孔。一旦傳感器陣列確認(rèn)通過批處理的所有光纖部件段都插入了待填充的孔中，就釋放引導(dǎo)導(dǎo)線，彈簧張力將使它們與光纖接觸，拉直光纖并通過上部和下部引導(dǎo)導(dǎo)線恰好保持在剛性材料的孔下面，每個(gè)以樹脂涂敷，在剛性層的較大直徑的孔中心定位它們。接下來(lái)保持著剛性打孔的層、引導(dǎo)導(dǎo)線系統(tǒng)和底部透明層的整個(gè)裝置旋轉(zhuǎn)180度。
一旦整個(gè)裝置這樣旋轉(zhuǎn)，而且光纖部件現(xiàn)在通過彈簧張力引導(dǎo)導(dǎo)線來(lái)懸掛，液體聚合體材料向下注入到打孔的固體層中，并流過該層以填充光纖部件段和穿孔的邊之間的間隙。然后這種液體聚合體被UV固化，在穿孔中心固定光纖位置。引導(dǎo)導(dǎo)線然后可以拆除。
剛性層可能已印刷了尋址網(wǎng)格、無(wú)源或有源矩陣(鄰近每個(gè)穿孔有或沒有晶體管，優(yōu)選地在相對(duì)于已經(jīng)注入并流過液體聚合體的一邊)?；蛘?，尋址電路可通過這里所參考或他處公開的方法來(lái)印刷或沉積。
圖17是第三種可選的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，用于在圖9和圖10所示的顯示器中使用的模塊開關(guān)矩陣1700。矩陣1700包括網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其用單獨(dú)波導(dǎo)的調(diào)制器段來(lái)填充。開關(guān)矩陣1700包括多個(gè)金屬化的帶1705，形成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格1710的“X”帶或細(xì)絲和網(wǎng)格1715的“Y”帶或細(xì)絲產(chǎn)生X/Y尋址矩陣。輸入接觸點(diǎn)1720為設(shè)置在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)中的空間中的傳送器部件的影響器機(jī)構(gòu)提供輸入(例如線圈管)。
在該實(shí)施例中，公開了一種組合方法，該方法用于機(jī)械地填充如上所述和在合并的臨時(shí)申請(qǐng)中所述的撓性的固體薄層。然而，在撓性網(wǎng)格的使用中，預(yù)先編織網(wǎng)格還可以包括對(duì)附加地“結(jié)合”光纖組件并且從而形成多頻帶場(chǎng)生成結(jié)構(gòu)或準(zhǔn)線圈管的帶或細(xì)絲尋址。以與撓性固體薄層中相同的方法在網(wǎng)格帶、條或細(xì)絲之間填充空隙，該空隙是在多個(gè)編織層之間形成的。特定的細(xì)絲或帶是由導(dǎo)電聚合物或撓性合成材料形成的，所述聚合物或材料已被有傳導(dǎo)性的材料金屬化或涂敷。材料的帶是有利的，因?yàn)橐欢说耐糠竺黠@與另一端不同。
這些細(xì)絲或帶只能被配對(duì)為一對(duì)“X”和“Y”尋址導(dǎo)線，并且在該情況中線圈管根據(jù)所合并的專利申請(qǐng)中所公開的一種方法或其變形來(lái)制造。但任選地，在“X”和“Y”軸上尋址晶體管可以將電流轉(zhuǎn)換到多層網(wǎng)格中的平行細(xì)絲或帶上，如所示。交織多個(gè)“X”和“Y”帶或細(xì)絲接觸在約為水平的帶上的光纖，在與光纖軸呈直角上實(shí)現(xiàn)多個(gè)電流段。當(dāng)任選地調(diào)制元件以正方形包層制造時(shí)，至少在這個(gè)開關(guān)矩陣階段(在拉制處理中采用兩種染料或一種可調(diào)染料，如所合并的臨時(shí)申請(qǐng)所公開的)，然后帶或條帶實(shí)質(zhì)上繼續(xù)與摻雜的包層接觸。
除了圖17所示的特殊實(shí)施例之外，“網(wǎng)格”的實(shí)現(xiàn)還有替換方案，圖17所示的實(shí)施例中調(diào)制器元件位于X和Y尋址帶之內(nèi)以便影響器控制耦合到控制信號(hào)。具體地，在替換方案中，通過織物條帶和來(lái)自顯示側(cè)(結(jié)合屏蔽產(chǎn)生的X尋址)的并行邏輯驅(qū)動(dòng)條帶來(lái)實(shí)現(xiàn)影響器結(jié)構(gòu)的至少一部分(例如，線圈管)，并使該結(jié)構(gòu)成為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一部分。以這種方式，傳送元件可以裝載入網(wǎng)格，而且不需要精密對(duì)齊以制造從該網(wǎng)格到影響器接觸點(diǎn)的接觸。這在圖17中示出，并具有集成進(jìn)入網(wǎng)格以接收傳送段1730的線圈管結(jié)構(gòu)1725。在圖17的最初實(shí)施例中，如上所述，線圈管1725和傳送段1730集成在一起。
該實(shí)施例使用與如上所述實(shí)現(xiàn)通過開關(guān)矩陣結(jié)構(gòu)元件的線圈管相似的方法。然而，該例子具有額外的優(yōu)點(diǎn)，在于編織工藝有效地將許多傳導(dǎo)性元件整齊地纏繞在法拉第衰減器光纖部件周圍，保證圓形包層光纖周圍的緊密接觸。當(dāng)然該方法可以與這里和別處(elsewhereherein)公開的一個(gè)或多個(gè)方法結(jié)合以制造線圈管或線圈，其整體地環(huán)繞在合適地制造的光纖周圍。
該變型包括網(wǎng)格或織物結(jié)構(gòu)，其依據(jù)調(diào)制器光纖段的長(zhǎng)度，有效地實(shí)現(xiàn)多層，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)繞組。在輸入“X”柵格和輸出“Y”柵格的網(wǎng)格或編織織物之間存在層，以便使用準(zhǔn)繞組有效地纏繞該光學(xué)光纖。取代在光纖結(jié)構(gòu)/在光纖制作工藝中制造的線圈管，其在織物結(jié)構(gòu)“深度上”實(shí)現(xiàn)。使用織物的四個(gè)層的四個(gè)傳導(dǎo)性段影響“螺旋狀盒子”以影響“旋轉(zhuǎn)”。在“底端”和“X”層和在“頂端”和“Y”層之間的層是有效地?zé)o源的(參照尋址矩陣)，并且最好由微條紋狀的細(xì)絲實(shí)現(xiàn)，該細(xì)絲的傳導(dǎo)性部分僅是光纖直徑的長(zhǎng)度，而且從與(圓形)光纖的接觸點(diǎn)開始延伸，僅僅光纖的半徑加上層“在下面”上的上述傳導(dǎo)性細(xì)絲的直徑。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的橫向集成調(diào)制器轉(zhuǎn)換/連接系統(tǒng)1800的總體示意性平面圖。系統(tǒng)1800提供了一種機(jī)制，用于在如上所述的波導(dǎo)中使用一對(duì)側(cè)向端口(通道1805中的端口1815和通道1810中的端口1820)將一個(gè)波導(dǎo)通道1805中的輻射傳播改變方向到另一個(gè)側(cè)向波導(dǎo)通道1810。第一通道1805配置為具有如上所述且合并在專利申請(qǐng)中的影響器部分1825(例如集成線圈管)、可選的第一可選邊界區(qū)域1830和第二可選邊界區(qū)域1835。另外，第一通道1805包括偏振器1840和對(duì)應(yīng)的檢偏器1845(并且可以包括可選的第二影響器(為了簡(jiǎn)明的原因未示出))。第一通道包括在第二邊界區(qū)域1830中設(shè)置的第一邊界區(qū)域1830最接近端口1815的一部分中的側(cè)向偏振檢偏器端口1850。在通道1805和通道1810周圍的連接處提供光學(xué)材料1855以改善通過該連接處的損耗。材料1855可以是凝固溶膠、納米自組裝特殊材料或類似的具有期望的折射率的材料，以降低信號(hào)損失同時(shí)有助于確保端口1815和端口1820的對(duì)齊。影響器1825根據(jù)與檢偏器端口1850的傳輸軸比較的偏振相對(duì)光，控制經(jīng)過第一通道1805的輻射傳播偏振和穿過端口1815的輻射量。系統(tǒng)1800進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)和操作如下所述。
端口1815和端口1820是通過后面描述的熔融光纖起動(dòng)器方法在邊界區(qū)域中實(shí)現(xiàn)的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，并可以包括GRIN透鏡結(jié)構(gòu)。所述端口可以在邊界區(qū)域中精確地定位，或者所述端口可以沿著通道的長(zhǎng)度(或長(zhǎng)度部分)周期性地布置。在某些實(shí)施例中，一個(gè)邊界區(qū)域的完整部分可以具有期望的屬性(偏振或端口)結(jié)構(gòu)并且在其他邊界區(qū)域中在連接位置具有一個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。
偏振器1840和分析器1845是控制進(jìn)一步向下沿著通道1805傳播的輻射的振幅的可選結(jié)構(gòu)。偏振器1840和檢偏器，包括用于該部分的任何可選影響器元件，協(xié)同影響器1825控制通道1805和1810之間的輻射。
用下列方式，于此通過在別處公開的集成微法拉第衰減器光纖元件的“橫向的”(相對(duì)于“直列式的”)變型，可能促進(jìn)所述的微織物結(jié)構(gòu)中的光纖間轉(zhuǎn)換?？椢锞仃囍姓坏匕仓玫墓饫w之間的連接點(diǎn)/接觸點(diǎn)是光纖之間的新型“光抽頭(light tap)”的位置。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的微法拉第衰減器的第一包層中，該包層(在該光纖的多個(gè)法拉第衰減器部分以外光纖軸線上)是周期折射率改為偏振濾波的微結(jié)構(gòu)(參見此處先前公開的光纖-集成偏振濾波和亞波長(zhǎng)納-柵格，NanoOpto公司，1600 Cottontail Lane，Somerset，新澤西州)或偏振不均勻的微結(jié)構(gòu)(在合并的專利申請(qǐng)中涉及并公開)。在上述部分中，折射率已經(jīng)改變(通過電學(xué)上離子注入法，感光加熱或其他現(xiàn)有技術(shù)的公知方式)以等于所述芯的折射率(可替換地，所述整個(gè)的第一包層是如此的微結(jié)構(gòu)而且具有相等的折射率)。除通過不同的折射率實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向和偏振分區(qū)之外，結(jié)構(gòu)-幾何構(gòu)型(例如，光子電偶并使用亞波長(zhǎng)孔-腔/柵格系統(tǒng))也包括在本發(fā)明范疇內(nèi)。為了簡(jiǎn)化此處的討論，使用不同的折射率描述傳導(dǎo)和邊界，然而在那些情況中，利用結(jié)構(gòu)-幾何構(gòu)型可能也是有效的(除非上下文清楚地指出否則)。
此處公開的集成法拉第衰減器的上述變型是基本與全部其他的現(xiàn)有技術(shù)″光抽頭″區(qū)分的，所述″light-taps″技術(shù)包括Gemfire公司，1220 Page Avenue，F(xiàn)remont加利福尼亞的那些，其中波導(dǎo)本身是皺縮的，以耦合半導(dǎo)體光波導(dǎo)。在所述Gemfire實(shí)現(xiàn)方式中所述波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的皺縮意味著在所有光子的或電光子的開關(guān)范例或網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的有效部件的破壞，其確保在通道之間的有效傳輸?！骞獬轭^″不像其他的常規(guī)型″光抽頭″一樣，為在芯區(qū)域之間控制非傳導(dǎo)的信號(hào)而需要附加的和復(fù)雜的校正，根據(jù)定義其是簡(jiǎn)單且更有效率的。
這樣，通過與現(xiàn)有技術(shù)的其它“光抽頭”相比，優(yōu)選實(shí)施例的開關(guān)結(jié)構(gòu)不通過激活極點(diǎn)區(qū)域或者激活電極陣列來(lái)影響柵格結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，直列式法拉第衰減開關(guān)旋轉(zhuǎn)通過芯傳播的光的偏振角度，并且借助于用包層部分聯(lián)合該開關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)過輸出和輸入光纖(或波導(dǎo))的包層中的橫向傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號(hào)的精密控制部分的轉(zhuǎn)換，所述包層是有效的偏振過濾器。開關(guān)的速度是法拉第衰減器的速度，該速度與改變被陰極和陽(yáng)極覆蓋的相對(duì)廣大區(qū)域的化學(xué)特性的速度相對(duì)比。
第二包層具有與所述芯(并且可選地還有包層1)足夠不同的折射率以實(shí)現(xiàn)所述芯(并且可選地包層1)中全內(nèi)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(gè)結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)。第一漸變折射率(GRIN)透鏡結(jié)構(gòu)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，而且按照他處所參考和所合并的專利申請(qǐng)中的方法制造。焦點(diǎn)路徑定位為或者與光纖軸呈直角，或有些微偏移，以便使來(lái)自第一通道1805的通過GRIN透鏡的光在接觸點(diǎn)上與第二通道1810相耦合，并還以直角插入第二通道1810的軸，或者在優(yōu)先方向上以預(yù)定角度插入第二通道1810。
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(yīng)地加熱或現(xiàn)有技術(shù)中公知的其它方式，制造與所述芯(以及可選擇地第一包層)具有相同折射率的更簡(jiǎn)單的光通道。這種簡(jiǎn)單的導(dǎo)波通道的軸可以呈直角或有些微偏移，如上面另一選擇。
當(dāng)通過經(jīng)過激活的集成微法拉第衰減器部分對(duì)偏振角進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，完成該基于微法拉第衰減器的″光抽頭″的操作，或更精確而言，是完成″橫向光纖到光纖(或波導(dǎo)到波導(dǎo))法拉第衰減器開關(guān)″，并且其″滲漏″(根據(jù)已知的光纖″光抽頭″的操作)，或者更精確而言，其被傳導(dǎo)通過第一包層并進(jìn)入第二包層中的GRIN透鏡結(jié)構(gòu)或更簡(jiǎn)單的光通道，并從任一輸出通道耦合到第二通道1810。
制造第二通道1810以最優(yōu)地將第一通道1805所接收的光通過平行結(jié)構(gòu)(包層2中的GRIN透鏡或包層波導(dǎo)通道)耦合到偏振濾波或不對(duì)稱的第一包層中，并從這里進(jìn)入第二通道1810的芯中。如之前所指出的，圍繞光纖到光纖矩陣的是固化的溶膠，該溶膠浸泡織物結(jié)構(gòu)并具有不同的折射率，其限制了光纖(或波導(dǎo))之間傳導(dǎo)的光并保證耦合的效率。
微結(jié)構(gòu)包層的有益的替代的新方法可以通過MCVD/PMCVD/PCVD/OVD粗加工制造方法的新的改變的細(xì)節(jié)來(lái)完成。下面描述其的優(yōu)選的例子。同時(shí)，該優(yōu)選實(shí)施例不局限于光纖-到-光纖轉(zhuǎn)換，而是可以如同這里所述，構(gòu)造其他類型的波導(dǎo)，以提供通用波導(dǎo)-到-波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)，包括布置在共享襯底或獨(dú)立的波導(dǎo)中的波導(dǎo)之間。
圖19是圖18所示橫向集成調(diào)制器開關(guān)/連接1800的一系列制造步驟的全面的示意圖。制造系統(tǒng)1900包括具有許多導(dǎo)波通道的一塊材料1905的形成(例如，如合并的臨時(shí)專利申請(qǐng)等等描寫的熔融光纖面板)，以及移除塊1905的薄截面1910。軟化并且準(zhǔn)備截面1910以形成初始壁薄板1915。輾軋薄板1915以形成硅石初始管道1920，用于生產(chǎn)期望的拉制粗加工成品。
依據(jù)這種新方法，在石英管上沉積煙黑以生長(zhǎng)圓筒形式的粗加工成品，該加工成品是從一塊轉(zhuǎn)動(dòng)的并且熔融-光纖截面的薄板中制造的。即，由于在包層和芯中適當(dāng)?shù)膿诫s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(jìn)行最優(yōu)化的光纖以實(shí)現(xiàn)具有不同的折射率和不同的電光學(xué)特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片。這些薄片然后均勻加熱并軟化并圍繞著加熱成形的針來(lái)彎曲，以完成薄壁的圓柱，適于作為根據(jù)公知的粗加工成品制造工藝制造的薄粗加工成品的起點(diǎn)。
選擇在熔融光纖薄板中使用的光纖的大小，以得到用于從其中進(jìn)行光纖拉制的包層中所得到的橫向結(jié)構(gòu)的最佳大小。但是通常，用于上述目的光纖具有最小的可能制造大小(芯和包層)，因?yàn)樵趶挠纱酥圃斓拇旨庸こ善防破陂g，結(jié)構(gòu)直徑將顯著地增加。事實(shí)上即使對(duì)于用作單根光纖的單模式，這種光纖維度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(dāng)?shù)暮穸冗x擇相結(jié)合，在所得到的拉制光纖包層中可以控制連續(xù)圖案橫向?qū)РńY(jié)構(gòu)的尺寸，從而使得該橫向結(jié)構(gòu)具有所期望的(單模、多模)“芯”和“包層”維度。
為了進(jìn)一步保證適合該微結(jié)構(gòu)的維度，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(zhǎng)度上熔融之前，再次將其與其他光纖熔融，然后分割成薄片以形成圓柱。
為了促進(jìn)在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的集成法拉第衰減器器件的上述光纖到光纖變型的撓性，在第一通道的芯和第一包層中位于相對(duì)的“輸入”端和相對(duì)的“輸出”端(其在此是可逆的)的偏振截面，可以根據(jù)在合并的專利申請(qǐng)中涉及和公開的方法，通過在包層之上或包層之間/包層內(nèi)部制造的電極結(jié)構(gòu)可轉(zhuǎn)換地導(dǎo)出，或根據(jù)已知方法，通過UV激勵(lì)而可轉(zhuǎn)換地導(dǎo)出，所述UV信號(hào)可以根據(jù)在合并的專利申請(qǐng)中在他處公開和涉及的形式和方法，通過在包層之間或包層內(nèi)部制造的器件而生成。當(dāng)通過電極結(jié)構(gòu)導(dǎo)出時(shí)，該偏振濾波的或不均勻狀態(tài)的轉(zhuǎn)換可以描述為電光的，或如果通過UV信號(hào)導(dǎo)出，其可被描述為“全光學(xué)的”。UV激勵(lì)的變型是優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式這種芯和包層偏振濾波的或不對(duì)稱部分可以被稱作“暫態(tài)的”，見美國(guó)專利5,126,874(“Method and apparatus for creating transientoptical elements and circuits”(用于創(chuàng)建暫態(tài)現(xiàn)象光學(xué)元件和電路的方法和裝置)1990年11月7日提交，其公開的內(nèi)容整體引入作為參考)，因此使濾波器或不對(duì)稱元件與作為集成的法拉第衰減器的可變強(qiáng)度開關(guān)元件而進(jìn)行的操作一起，可以被激活或被無(wú)效，在“打開”或“關(guān)閉”之間切換。
第一包層可以具有如芯一樣的折射率，如所指出的，以及第二包層具有不同的折射率，因此使得單獨(dú)通過該包層的偏振濾波或不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“錯(cuò)誤”偏振的芯的限制。因此，第一包層的默認(rèn)設(shè)置可以是“打開”，其通過偏振濾波器/不對(duì)稱性限制光到芯，或者可以是“關(guān)”，其允許傳導(dǎo)光到芯和第一包層內(nèi)，并且僅僅由第二包層限制，于是其可以位于構(gòu)造電極或UV激活元件的截面中，可轉(zhuǎn)換到該默認(rèn)設(shè)置的相反設(shè)置。
特征化該微織物的三維IC操作的一個(gè)方法是，用包層內(nèi)部和包層之間的微傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)橫向構(gòu)成的，集成在這些通道的包層內(nèi)部和包層之間的，以及作為該結(jié)構(gòu)的周期性元件集成的軸向以及橫向集成的法拉第衰減器器件，橫向地構(gòu)造光纖，該光纖可以在作為總線的芯中傳送WDM型的多模式的脈沖信號(hào)，將該脈沖信號(hào)經(jīng)過該包層中的橫向?qū)бY(jié)構(gòu)，傳送到該包層中的半導(dǎo)體和光學(xué)結(jié)構(gòu)，并且還在光纖之間傳送該脈沖信號(hào)，光纖的作用是充當(dāng)總線或其他電光學(xué)組件，該脈沖信號(hào)是通過集成法拉第衰減器設(shè)備轉(zhuǎn)換的某些或所有任意信號(hào)脈沖。
一些光纖可能是納米級(jí)的和單模的，并且具有在包層內(nèi)部或包層之間制造的單個(gè)元件，或者可能是大直徑的而且是多?；騿文５?，并制造為包層之間、包層之中或包層之上明顯地具有很大數(shù)量(接近微處理器)的半導(dǎo)體(電子和光子的)元件。通道可以任意的尺寸和任意數(shù)量的與光纖自身中的微結(jié)構(gòu)IC元件組合，用作總線或單個(gè)開關(guān)或存儲(chǔ)器元件，并組合在整體維織物體系結(jié)構(gòu)中。因而開關(guān)等等可以發(fā)生在光纖芯中、在芯和包層之間、在包層中的元件之間、在光纖之間。
哈佛大學(xué)的Eric Mazur，Limin Tong等演示的50nm“光學(xué)納米導(dǎo)線”非常適于在微織物結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，其是通過在藍(lán)寶石錐形周圍纏繞和加熱玻璃纖維，然后以相對(duì)高的速度拉制的簡(jiǎn)單工藝制造的，具有原子級(jí)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(dǎo)類型的子波長(zhǎng)直徑變型中已經(jīng)可以傳導(dǎo)對(duì)近紅外光可見的波長(zhǎng)，大約一半的傳導(dǎo)光在內(nèi)部傳送，一半沿著表面漸漸消失，而不是限于芯中。很明顯，可以通過光纖之間光學(xué)漸近于零的耦合來(lái)低損耗地將光耦合。
如合并的專利申請(qǐng)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偏振邊界/濾波器的包層以及涂層，在所述光學(xué)納米導(dǎo)線之間進(jìn)行插入，然后通過所述集成調(diào)制器(例如，法拉第衰減器)器件的橫向變型進(jìn)行操作，從而在路徑之間提供更加簡(jiǎn)化的開關(guān)/連接器件。由于導(dǎo)線的撓性，通過光學(xué)納米導(dǎo)線的特性促進(jìn)該微織物IC結(jié)構(gòu)，線路的撓性允許線路彎成直角，并且實(shí)際上扭絞或打結(jié)成結(jié)點(diǎn)。
加州理工學(xué)院的Keny Vahala的補(bǔ)充工作，包括直徑為數(shù)十微米的“光學(xué)導(dǎo)線”的制造，以及在Vahala領(lǐng)導(dǎo)下的相關(guān)工作，示出了由硅石微-珠和微米-量級(jí)的光學(xué)導(dǎo)線所組成的極小的、極低閾值的Raman激光器對(duì)于該微織物結(jié)構(gòu)而言也是非常有用的。通過微織物結(jié)構(gòu)元件可以將點(diǎn)綴在該微織物結(jié)構(gòu)中的微珠保持在其位置處，并將其耦合到光學(xué)導(dǎo)線，在該三維IC體系結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)生成和操作的進(jìn)一步選擇。
與光開關(guān)元件和電子開關(guān)元件、光纖之間、包層間等等的最優(yōu)混合相結(jié)合的直列式的以及橫向的法拉第衰減器開關(guān)/連接的性質(zhì)，提出了實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制邏輯的新方法，該方法是借助于恒定的光信號(hào)、但是相對(duì)于光脈沖方案僅僅改變其偏振狀態(tài)。該二進(jìn)制邏輯系統(tǒng)從而結(jié)合“保持打開”的光程，通過使用該信號(hào)的偏振角來(lái)操作和檢測(cè)其邏輯狀態(tài)，該狀態(tài)可以以非常高的速度進(jìn)行變化?；旌想娮?光子微織物IC體系結(jié)構(gòu)中所采用的集成法拉第衰減器器件所公開的變型，其可以實(shí)現(xiàn)所述的二進(jìn)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眾多可能性。當(dāng)然，使用多個(gè)偏振角還可能實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)邏輯系統(tǒng)(例如，三態(tài)或其他依靠?jī)蓚€(gè)或更多邏輯″水平″的邏輯系統(tǒng))。而且，本系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地配置為在一個(gè)操作模式或階段期間，使用一個(gè)邏輯系統(tǒng)，并且在另一個(gè)操作模式或階段期間，轉(zhuǎn)到另一個(gè)邏輯系統(tǒng)，然后在接下來(lái)的模式或階段中轉(zhuǎn)回或轉(zhuǎn)到另一個(gè)邏輯系統(tǒng)。
這些示例性描述是為了實(shí)現(xiàn)本顯示器發(fā)明的新的織物結(jié)構(gòu)和開關(guān)結(jié)構(gòu)體系的廣泛適用性，包括波分多路復(fù)用開關(guān)矩陣和LSI和VLSIIC設(shè)計(jì)，其對(duì)光和半導(dǎo)體電子元件進(jìn)行最優(yōu)化，而且本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到所述新穎方法、部件、系統(tǒng)和體系結(jié)構(gòu)不是僅限于詳細(xì)地公開的例子。
圖20是可用作顯示器、顯示元件、邏輯器件、邏輯元件或存儲(chǔ)器件等等的織物矩陣2000的示意性三維表示。矩陣2000包括多個(gè)波導(dǎo)通道細(xì)絲2005和任選的結(jié)構(gòu)化/隔離器元件2010，它們與“X”結(jié)構(gòu)細(xì)絲2015、“X”尋址機(jī)構(gòu)化細(xì)絲或帶狀物2020和“Y”尋址/結(jié)構(gòu)化細(xì)絲2025交織。
存在所述開關(guān)/調(diào)制″矩陣″的結(jié)構(gòu)和組裝的許多有利機(jī)構(gòu)，其在結(jié)構(gòu)上組合并保持波導(dǎo)元件，并且電子地尋址每個(gè)子像素或像素。就光纖而言，光纖部件的固有特征對(duì)于全光纖、織物結(jié)構(gòu)和光纖元件的尋址來(lái)說是潛在性的。對(duì)于附帶的組裝方法，撓性的網(wǎng)孔或固體矩陣是可選擇的結(jié)構(gòu)。用于平板顯示器的該開關(guān)矩陣的優(yōu)選實(shí)施例是集成光纖衰減器器件的組合陣列(例如，組合織物)，該器件實(shí)際上是大的集成光學(xué)器件的一種形式。所制造的基于硅石的光纖也可以與其它光纖和粗加工成品材料在新的粗加工產(chǎn)品階段進(jìn)行組合，或者被編成或組合為較大的復(fù)雜光纖、電纜或織物結(jié)構(gòu)。(參考題為“ContinuousIntersected Braided Composite Structure and Method of Making Same”Freitas提出的美國(guó)專利6,647,852，2003年11月18日，因而為所有用途特別將其全部合并在此作為參考)。
這里所公開的常規(guī)開關(guān)范例的潛在細(xì)節(jié)包含在三紡織物網(wǎng)格組合方法的公開中，優(yōu)選用于制造本發(fā)明實(shí)施例的開關(guān)矩陣，并包含在將晶體管集成在光纖結(jié)構(gòu)自身中的“有源矩陣”開關(guān)范例的方法的公開中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，作為機(jī)織紡織物結(jié)構(gòu)光纖元件被保持并組裝為微織物結(jié)構(gòu)的元件，該織物結(jié)構(gòu)形成了“開關(guān)機(jī)構(gòu)”或矩陣。保持并尋址光纖元件的開關(guān)結(jié)構(gòu)，因此布置為在器件的相對(duì)后面平行于照明系統(tǒng)并且還在器件的相對(duì)前面平行于顯示平面的一個(gè)平面。在其他優(yōu)選實(shí)施例中，于此描述了提花織機(jī)型織物制造工藝。通過現(xiàn)代的精細(xì)的提花織機(jī)型織物制造系統(tǒng)(參考商業(yè)上的例子，AlbanyInternational Techniweave)實(shí)現(xiàn)光纖元件的織物型組裝，編織波導(dǎo)通道以保持并增強(qiáng)它們的光學(xué)特征。這些步驟如上所述，包括“X”帶狀物和“Y”帶狀物的形成。
開關(guān)矩陣，以織物層的形式，準(zhǔn)備用于組裝到顯示器外殼/結(jié)構(gòu)上，通過來(lái)自織機(jī)的可移除框架(剛性或撓性)的放置和固定，或者采用為每個(gè)顏色子像素行提供的鉤子或扣緊器件設(shè)置并保證其定位。在可移除的框架的情況下，在這種“無(wú)源矩陣”選項(xiàng)中，優(yōu)選地該框架自身合并所需邏輯，以尋址每個(gè)“X”和“Y”行，并連續(xù)地用于整個(gè)開關(guān)矩陣，或者分隔成各個(gè)部分，其中以變化的電流的適當(dāng)調(diào)制的脈沖對(duì)每個(gè)部分連續(xù)地尋址，其中變化的電流通過電流量有效地承載了子像素信息，以及改變用于給定視頻顯示“框架”的每個(gè)子像素法拉第衰減器元件的旋轉(zhuǎn)所需的電流。這種邏輯的制造是通過標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體或電路板的平版印刷或印刷系統(tǒng)和工藝，或者通過在這里引用的和在所合并的專利申請(qǐng)中的其它方法，包括浸蘸筆納米平板印刷。可選地，可移除的框架可簡(jiǎn)單地用印刷的導(dǎo)體帶來(lái)制造，其按順序接觸在顯示器外殼/結(jié)構(gòu)中的“內(nèi)部”框架位置上制造的邏輯。
實(shí)現(xiàn)晶體管控制顯示器的每個(gè)子像素的增加的復(fù)雜度，與上述的每個(gè)子像素通過X-Y軸向晶體管由切換X-Y行和列尋址的“無(wú)源”矩陣的實(shí)現(xiàn)相反，給定了便于光纖摻雜物材料的當(dāng)前的維爾德常數(shù)，對(duì)于獲得法拉第衰減器部件的最優(yōu)性能是有益的。在“有源矩陣”的情況下，包括半導(dǎo)體器件在內(nèi)的晶體管和其他有源器件集成到波導(dǎo)/織物矩陣中。晶體管和有源器件的形成細(xì)節(jié)公開在合并的臨時(shí)專利申請(qǐng)和相關(guān)專利申請(qǐng)中。
由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在包層內(nèi)部和包層間制造并涂覆，并因此可以利用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)向下并包括芯，所以固體光纖結(jié)構(gòu)可以另外地微結(jié)構(gòu)化，以便通過各種手段(包括形成導(dǎo)電的微細(xì)絲的射線摻雜分布圖)，允許在通過光纖體的外表面點(diǎn)之間形成額外的電路結(jié)構(gòu)和策略。波導(dǎo)的這種固體IC微結(jié)構(gòu)化顯而易見地不限制于晶體管、電容、電阻、線圈管或其它的電子半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上提供了光電子集成的實(shí)質(zhì)范例，如其它部分和所合并的專利申請(qǐng)中所公開的方法、器件和部件所證實(shí)的。這樣，這里所公開的新的集成的(微)調(diào)制器/開關(guān)/光子波導(dǎo)器件可選擇地作為新的通?？刹捎玫募晒怆娮覫C器件的一個(gè)實(shí)例來(lái)公開。
在包層內(nèi)部和包層間不僅可制造電子半導(dǎo)體特征，而且任意電光子或光電子器件也可以作為如此制造的這種集成IC的一個(gè)元件，其位于集成的光纖內(nèi)部用于改變光纖芯中的光通道，通過模式或?qū)Π鼘拥钠渌x擇來(lái)抑制，或額外地在表面螺旋的通道中通過，該通道在拉制粗加工成品的工程中制造，或與作為主要光纖的包層/涂層結(jié)構(gòu)中的輔助的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)而制造的半導(dǎo)體波導(dǎo)通道一樣。光子帶間隙結(jié)構(gòu)可通過所參考的和其它部分以及所合并的專利申請(qǐng)中所公開的以及現(xiàn)有技術(shù)公知的方法在包層內(nèi)部或包層間來(lái)制造，結(jié)果產(chǎn)生了合成的光纖結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括標(biāo)準(zhǔn)光纖芯和包層或在其上進(jìn)一步形成包層和涂層的基于光子晶體光纖結(jié)構(gòu)。
通過連續(xù)地以適當(dāng)?shù)姆绞浇旱募{米顆粒的靜電自組裝，對(duì)于有效和大容量地制造基于光纖的結(jié)構(gòu)具有特別關(guān)聯(lián)。制造，特別是有效地制造光纖的彎曲表面幾何形狀的方法的額外優(yōu)點(diǎn)，來(lái)自商業(yè)上用的Molecular Imprints公司。這種制造的范例以“step and flash”印記平版印刷術(shù)為商標(biāo)，其提供子微米的對(duì)齊，“納米印記”模具的室溫制造復(fù)制了液體印記流體的納米結(jié)構(gòu)模具(在粘度足夠用于通過表面張力粘著到彎曲的光纖幾何形狀的情況下)，其是快閃UV硬化的。這種步驟處理很適于在相對(duì)平坦的部分形成彎曲幾何形狀的圖案，并提供了潛在的低成本制造選擇。在芯中傳導(dǎo)并限制在包層中的光，或者在輔助且較小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中傳導(dǎo)的光，可以由例如法拉第旋轉(zhuǎn)來(lái)控制。光纖的光折射摻雜以允許感應(yīng)的Bragg光柵和由光子激勵(lì)產(chǎn)生的其它結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)光柵和其它結(jié)構(gòu)的光纖結(jié)構(gòu)(芯和包層)的電光改變，和其它的光子開關(guān)和調(diào)制方法可以優(yōu)先的作為組合的復(fù)雜的基于光纖的IC結(jié)構(gòu)的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)粗加工成品拉制和其它現(xiàn)有技術(shù)所公知的體光纖制造工藝以及半導(dǎo)體制造方法的組合，包括經(jīng)過外延生長(zhǎng)的體光纖制造或離子轟擊批處理方法或靜電自組裝，這種范例的功能是通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方式示出的，并且于此如在織物結(jié)構(gòu)的情況下公開的進(jìn)一步開發(fā)，其中該織物結(jié)構(gòu)組合了多個(gè)這種IC光纖電光子器件。對(duì)半導(dǎo)體平版印刷的光幾何形狀以及現(xiàn)有技術(shù)公知的可選形成圖案的方法(粒子束方向)的調(diào)整，適于作為IC制造的自襯底的光纖的幾何形狀，可通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)公知的光學(xué)元件和調(diào)焦元件的標(biāo)準(zhǔn)修改而有效地進(jìn)行。
在這里和合并的專利申請(qǐng)中所公開的所有用于在三維織物層/矩陣的相鄰結(jié)構(gòu)化元件上制造光電子器件的新方法中，所獲得的優(yōu)點(diǎn)是可選擇屏蔽和小型化象素元件結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展對(duì)相鄰元件的處理步驟，減少織物層/矩陣中的每元件的處理步驟的數(shù)量，并通常，開發(fā)三維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于更有效地設(shè)計(jì)光電子或光子轉(zhuǎn)換。
在體光纖制造過程中拉制光纖并進(jìn)行各種摻雜，并如這里所公開的進(jìn)行處理以實(shí)現(xiàn)光學(xué)活性芯染料摻雜芯；任選地用與光纖軸呈90度的磁化永久磁化包層間來(lái)?yè)诫s；包層用最優(yōu)的亞鐵/鐵磁性材料進(jìn)行摻雜，該材料可被磁化和退磁，其磁滯曲線適于在視頻幀周期或存儲(chǔ)器訪問周期內(nèi)保持旋轉(zhuǎn)的量；線圈管或線圈或場(chǎng)產(chǎn)生元件，通過扭曲或向包層附加導(dǎo)電圖案或結(jié)構(gòu)化地以導(dǎo)體結(jié)構(gòu)-膜，涂敷的硅石光纖，導(dǎo)電聚合體等等-進(jìn)行纏繞在光纖結(jié)構(gòu)中制造，能夠接收足夠量的脈沖電流以產(chǎn)生磁化摻雜的外部包層的場(chǎng)；以及可選的晶體管，通過相同種類的方法來(lái)制造也作為結(jié)構(gòu)化元件，并與其它結(jié)構(gòu)化元件組合以實(shí)現(xiàn)用于顯示器的有源矩陣。組合的光纖結(jié)構(gòu)的摻雜和構(gòu)成可以是周期或持續(xù)的，至少根據(jù)某種摻雜物或結(jié)構(gòu)化特征，以便可以實(shí)現(xiàn)光纖制造的典型長(zhǎng)期低成本運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)線圈管有效持續(xù)時(shí)(持續(xù)的扭曲或插入導(dǎo)線，等等)，那么線圈管的功能性隨后通過接觸點(diǎn)精確地選擇線圈管的一部分來(lái)精確地訪問，關(guān)于器件的操作越過非功能和無(wú)活動(dòng)的那些點(diǎn)提供該連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
光纖制造過程繼續(xù)進(jìn)行，特別是參考提高摻雜物分布的摻雜濃度和操作，周期地在生產(chǎn)過程中摻雜光纖等等。2003年3月18日Z(yǔ)hang等提出的題為“Method of Providing a High Level of Rare EarthComcentrations in Glass Fiber Preforms”的美國(guó)專利6,532,774，其演示了對(duì)多摻雜物共摻雜的改進(jìn)的處理(為所有用途特別將該‘774專利整體合并在此作為參考)。成功提高摻雜物濃度直接改善了摻雜的芯的線性維爾德常數(shù)，以及摻雜的芯的性能以利于非線性效應(yīng)。
最后，在光纖光學(xué)中的高容量制造模式可檢測(cè)部件的狀態(tài)，其允許就結(jié)構(gòu)化光纖對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行批量檢測(cè)，允許在光纖部件的切開和機(jī)織過程中標(biāo)記和拋棄光纖的長(zhǎng)期作業(yè)(long run)的缺陷部分。因此避免削弱基于大半導(dǎo)體處理的LCD和PDP的缺陷率以及隨之發(fā)生的廢品率。
用于光纖上的每個(gè)RGB通道的3個(gè)“X”和“Y”尋址點(diǎn)的精確接觸點(diǎn)。精確的接觸點(diǎn)及其對(duì)齊由3通道光纖結(jié)構(gòu)的較大的直徑來(lái)輔助，但是在任意情況由全光纖織物組合方法的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)，采用多水平的結(jié)構(gòu)化和尋址“X”和“Y”細(xì)絲，以便沿光纖部件段在不同的位置有良好的接觸，或者也可通過其它部分所公開的其它方法的變形來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于該系統(tǒng)、其部件、制造和組裝的方法、以及有利的操作模式，在前面所公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例是非常細(xì)而緊湊的，在結(jié)構(gòu)上或剛性或撓性，具有非常低的生產(chǎn)成本，并且擁有出眾的視角、分辨率、亮度、對(duì)比度，總之，擁有出眾的性能特性。
對(duì)于精密織物制造領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說顯而易見的是，所描述的結(jié)構(gòu)和方法并沒有窮舉本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例的范圍，其包括所有以織物的方式，在組裝部件所需的三維編織的開關(guān)矩陣的織物制造中的所有變型，所述部件是合并集成法拉第衰減和光纖元件中的顏色選擇的基于光纖-光學(xué)的磁光顯示器的元件。
為了擴(kuò)充關(guān)于本發(fā)明所公開的集成光纖光電子部件器件的創(chuàng)造性意義而進(jìn)行的之前的觀測(cè)，這種集成的部件的三維織物組合提出一個(gè)可選擇的范例，用于集成的光電子或電光子計(jì)算，這是具有重大意義的。作為一個(gè)開關(guān)矩陣直接用于波分多路復(fù)用(WDM)系統(tǒng)，更廣泛地，作為可選擇的LSI和VLSI縮放的IC范例，最優(yōu)地組合光電子和半導(dǎo)體電子部件。同樣地，優(yōu)選實(shí)施例和其制造方法的裝置的公開具有內(nèi)在廣泛的應(yīng)用。實(shí)際上，該優(yōu)選實(shí)施例可采用另一種方式重新敘述，其具有有力的結(jié)論，如下。
也就是，當(dāng)前織物光波導(dǎo)矩陣還可定義為“three-dimensionalwaveguide/fiber-optic textile-structured integrated circuit device”，其配置以形成顯示輸出表面陣列。在顯示器的嚴(yán)格技術(shù)領(lǐng)域之外的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)應(yīng)用的實(shí)例，可以是被配置為場(chǎng)可編程的柵極陣列的織物光波導(dǎo)矩陣。用于集成元件的三維織物幾何形狀的組合優(yōu)勢(shì)；每個(gè)根據(jù)其長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)的光子和電子的最優(yōu)組合；作為高的抗張強(qiáng)度自襯底的用于半導(dǎo)體元件和光子元件兩者的波導(dǎo)的IC電位(尤其是光纖波導(dǎo))；具有多層包層和涂層以在深度上實(shí)現(xiàn)“單片電路”結(jié)構(gòu)，圍繞光子芯纏繞并形成連續(xù)的表面結(jié)構(gòu)；所有的那些效率與織物編織的制造成本優(yōu)勢(shì)一起來(lái)形成電光織物塊，以及光纖的大批量制造的成本優(yōu)勢(shì)提出了對(duì)合并的專利申請(qǐng)中公開的平面半導(dǎo)體晶片范例的重要選擇。
由本發(fā)明優(yōu)選的波導(dǎo)(例如，光纖)實(shí)施例引入的這種新的范例，考慮到了三維微-織物矩陣中的光纖-光學(xué)以及其它傳導(dǎo)的及IC結(jié)構(gòu)的光纖和細(xì)絲的結(jié)合。正如在此其它地方所公開的，較大直徑的光纖，可以具有集成制造的在包層之間或之內(nèi)的完整微處理器器件；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及其它光纖結(jié)構(gòu)，特別是單模光纖，接近納米級(jí)的直徑，單獨(dú)的光纖可能僅沿著它們的柱段長(zhǎng)度集成了少許IC特征/元件。
因此復(fù)雜的微織物矩陣可以用與其它細(xì)絲結(jié)合的具有變化的直徑的波導(dǎo)(例如，光纖)來(lái)編織，其它細(xì)絲包括導(dǎo)電的或結(jié)構(gòu)的納米光纖，該矩陣也可以用在包層之間或之內(nèi)的周期性的IC元件來(lái)制造。光纖可以是具有較大光子環(huán)行器結(jié)構(gòu)的元件，并可以熔融或接合到微光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。
這種微織物矩陣的波導(dǎo)也可以用具有相等折射率的芯和包層來(lái)制造，包括透明IC結(jié)構(gòu)，包括線圈管/場(chǎng)生成元件、電極、晶體管、電容，等等，從而使得編織的織物結(jié)構(gòu)可以在UV固化的時(shí)候用溶膠來(lái)灌注，擁有必不可少的不同折射率，從而使得在光纖之間/在細(xì)絲之間的溶膠在固化的時(shí)候變成單獨(dú)的包層的代替物。
這個(gè)過程可以用納米顆粒的靜電自組裝的電鍍槽通過微織物結(jié)構(gòu)的連續(xù)飽和來(lái)進(jìn)一步開發(fā)。分離細(xì)絲線的織機(jī)動(dòng)作在編織的時(shí)候有助于光纖和細(xì)絲的圖案形成，盡管在一些實(shí)現(xiàn)方式中在編織之前或在光纖或細(xì)絲處于半平行結(jié)合的時(shí)候的圖案形成可以更靈活。通過這些方法以及其它材料處理領(lǐng)域公知的方法，控制光纖之間的溶膠的結(jié)構(gòu)，從而使得光纖接點(diǎn)(參見2001/8/21mattia提交的，標(biāo)題為“TransistorUtilizing Photonic B and-Gap Material and Integrated Circuit DevicesComprising Same”的美國(guó)專利6,278,105，出于所有的目的在此特地引用它的全部?jī)?nèi)容作為參考)之間的光分接(light-tapping)和光子能帶隙開關(guān)會(huì)得到大大促進(jìn)，并且是寬范圍的。
在這種IC結(jié)構(gòu)中也作為存儲(chǔ)元件的集成調(diào)制器/開關(guān)波導(dǎo)(例如，法拉第衰減器光纖)的功能具有用于LSI和VLSI-級(jí)結(jié)構(gòu)中的超高速緩存實(shí)現(xiàn)方式的含義?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)也存在能夠用于這種IC體系結(jié)構(gòu)范例的實(shí)現(xiàn)方式的豐富區(qū)域。在不破壞光纖的導(dǎo)波的情況下彎曲的最大角提高的同時(shí)，具有波導(dǎo)/光纖及其它微細(xì)絲的編織的微織物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度增加了。最近報(bào)道的對(duì)由深海生物體生長(zhǎng)的細(xì)毛細(xì)管光纖的特性的研究展現(xiàn)了能夠扭曲并彎曲到雙層的點(diǎn)的光學(xué)傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。因此于此所公開的微織物IC系統(tǒng)類型的三維編織將包括非直線的編織-諸如復(fù)合-彎曲的三維編織，就像本領(lǐng)域公知的復(fù)雜編織渦輪結(jié)構(gòu)所說明的那樣-并且通常在此所公開的微織物器件類及制造方法包括已知及要開發(fā)的精密三維編織幾何的整個(gè)范圍。
通過商業(yè)可得到的納米組裝方法的使用來(lái)促進(jìn)具有小直徑的光纖和細(xì)絲的微織物范例的進(jìn)一步開發(fā)，所述納米-組裝方法尤其是來(lái)自Zyvex公司，其的納米操縱器技術(shù)可以用作“納米織機(jī)”系統(tǒng)，以及來(lái)自Arryx公司，它的納級(jí)光學(xué)鑷子也適合于微編織制造過程，可選的是在有效的機(jī)械/光學(xué)紡織范例中結(jié)合Zyvex的納米操縱器，它的操作是根據(jù)用Albany International Techniweave公司來(lái)舉例說明的方法和裝備在的微或納級(jí)上形成圖案。
已知的光學(xué)上透明的介質(zhì)中的光線移動(dòng)和導(dǎo)電介質(zhì)中電子之間的1000∶1速差暗示了構(gòu)建電子和光子元件的自由度，放松了一些對(duì)單獨(dú)集中在降低半導(dǎo)體特征的大小上的限制，是通過這微織物IC體系結(jié)構(gòu)來(lái)使這成為可能的-最終考慮了電子和光子開關(guān)和電路路徑元件的最優(yōu)混合。因此，一些光纖可以制造成具有更大的直徑，以支持更大數(shù)目的在包層之間和之內(nèi)的半導(dǎo)體元件，而其它的光纖可以具有非常小的直徑，僅結(jié)合少許電子部件，以及一些僅具有“全光學(xué)”部件的光纖。最大化為光子的“路徑元件”的數(shù)量，因此考慮到了用光子通路連接的以最優(yōu)級(jí)別光纖的形式制造的更小的微處理器結(jié)構(gòu)，這是優(yōu)化可能性的邏輯結(jié)果。
因此所暗示的微織物IC“立方體”(或其它三維微織物結(jié)構(gòu))可以包括任何數(shù)目的更大和更小的光纖以及其它細(xì)絲的結(jié)合，其它細(xì)絲是傳導(dǎo)的、微毛細(xì)管的并且填滿了循環(huán)流體以提供對(duì)該結(jié)構(gòu)的冷卻，以及純粹結(jié)構(gòu)的(或由具有半導(dǎo)體元件的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，以及傳導(dǎo)的(或用微結(jié)構(gòu)的電子的和光子的內(nèi)包層涂覆傳導(dǎo)層的)。
雖然優(yōu)選的“全光纖”織物編織光纖實(shí)施例表示本發(fā)明的基于光纖器件的磁光顯示器的結(jié)構(gòu)化和波導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)的最高杠桿調(diào)節(jié)，但是也存在著組合、固定位置和放置波導(dǎo)調(diào)制器/開關(guān)元件的方法上的變形，它們提供了自身的一些優(yōu)勢(shì)。
優(yōu)選實(shí)施例的編織/織物系統(tǒng)在某些實(shí)施例中可以生成具有如上所述的光學(xué)/波導(dǎo)/開關(guān)/光子/IC功能的外罩-質(zhì)量織物。優(yōu)選實(shí)施例是從編織-織物平板顯示器范例中導(dǎo)出的應(yīng)用。本發(fā)明的輔助申請(qǐng)將包括織物-開關(guān)“外罩”截面之間的連續(xù)編織接點(diǎn)的細(xì)節(jié)。
通常，體現(xiàn)本發(fā)明的方面的傳送器、調(diào)制器、以及系統(tǒng)的性能屬性包括以下。子像素的直徑(包括與光學(xué)活性材料相鄰的場(chǎng)生成元件)優(yōu)選的是＜100微米，更優(yōu)選的是＜50微米。(在以上論述的替換實(shí)施例中，多染料摻雜的光通道是以一個(gè)復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，影響了RGB像素維度中的凈減少(net reduction))。子像素元件的長(zhǎng)度優(yōu)選的是＜100微米，更優(yōu)選的是＜50微米。驅(qū)動(dòng)電流，為了達(dá)到有效的90°旋轉(zhuǎn)，對(duì)于單個(gè)子像素是0-50m.Amp。響應(yīng)時(shí)間通常對(duì)于法拉第旋轉(zhuǎn)器來(lái)說非常高(即，已經(jīng)論證的1ns)。
作為整個(gè)顯示器的功率要求的基礎(chǔ)理解，很重要的是要指出，優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)際功率要求不必基于子像素的總數(shù)乘90°旋轉(zhuǎn)所需的最大電流的線性乘法來(lái)計(jì)算。實(shí)際的平均和峰值功率要求的計(jì)算必須考慮到下面的因素伽馬值和平均顏色子像素使用都顯著低于100％因此平均旋轉(zhuǎn)顯著小于90°伽馬使用所有子像素，即使計(jì)算機(jī)監(jiān)視器正顯示白色背景，也不要求用于每個(gè)子像素的最大伽馬值，或就此而言，任何子像素?？臻g沒有考慮到人類感知的視覺科學(xué)的詳細(xì)評(píng)估。但是，它是顯示器、像素和子像素的相對(duì)強(qiáng)度，(為以變化的環(huán)境光等級(jí)查看給出了所要求的基礎(chǔ)顯示器亮度)，那對(duì)于適當(dāng)?shù)膱D像顯示來(lái)說是必要的。最大伽馬值(或接近它)，以及全旋轉(zhuǎn)(越過無(wú)論哪一個(gè)工作范圍，90°或它的某部分)，會(huì)僅僅在某些情況下需要，包括需要最極端的對(duì)比度的情況，例如對(duì)明亮光源的直接拍攝，諸如在直接拍攝太陽(yáng)的時(shí)候。因此用于顯示器的平均伽馬值將統(tǒng)計(jì)地在可能的最大伽馬值的某部分上。那就是為什么，為了計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的穩(wěn)定“白色”背景的舒適查看，法拉第旋轉(zhuǎn)也不會(huì)在最大值上?？傊?，驅(qū)動(dòng)任何給定子像素的任何給定法拉第衰減器會(huì)很少需要處于全旋轉(zhuǎn)，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(qiáng)度的結(jié)合，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于彩色或灰度圖像中的任何一個(gè)來(lái)說，在任何一時(shí)刻都是顯示器的子像素的某部分會(huì)被尋址。由RGB結(jié)合附加地形成的顏色暗示了以下一些顏色像素會(huì)要求僅僅一個(gè)(或者R、G、或者B)子像素(處于變化的強(qiáng)度)是“導(dǎo)通”，一些像素會(huì)要求兩個(gè)子像素(處于變化的強(qiáng)度)是“導(dǎo)通”，而一些像素會(huì)要求三個(gè)子像素(處于變化的強(qiáng)度)是“導(dǎo)通”。純白的像素會(huì)要求所有三個(gè)子像素是“導(dǎo)通”，它們的法拉第衰減器旋轉(zhuǎn)達(dá)到相等強(qiáng)度。(彩色和白色像素可以并置而使顏色不飽和；在本發(fā)明的一個(gè)替換實(shí)施例中，“簇”中的附加子像素可以是平衡的白光，以達(dá)到對(duì)飽和度更加有效的控制)。
考慮到有關(guān)子像素簇的顏色和灰度成像命令，顯然，對(duì)于平均幀來(lái)說，會(huì)存在所有顯示器子像素中的某部分實(shí)際上需要被尋址，而對(duì)于那些某種程度上“導(dǎo)通”的子像素來(lái)說，平均強(qiáng)度會(huì)顯著小于最大值。這很簡(jiǎn)單，因?yàn)镽GB附加配色方案中的子像素的功能，這是除了絕對(duì)伽馬值的考慮之外的一個(gè)因素。
統(tǒng)計(jì)分析能夠確定FLAT有源矩陣/連續(xù)尋址的器件的功率需求曲線，這歸功于這些考慮。無(wú)論如何，它顯著小于同時(shí)處于全法拉第旋轉(zhuǎn)的顯示器每一子像素的虛構(gòu)最大值。對(duì)于任何給定的幀來(lái)說，絕對(duì)不是所有子像素“導(dǎo)通”，并且由于各種原因，這些“導(dǎo)通”的子像素的強(qiáng)度典型的是處于最大值的某一相對(duì)小的部分。就當(dāng)前的要求而論，對(duì)于0-90°的旋轉(zhuǎn)來(lái)說，0-50m.amp被視為最小規(guī)格。也很重要的是要指出，根據(jù)現(xiàn)有法拉第衰減器器件的性能規(guī)格，對(duì)于0-90°旋轉(zhuǎn)，示例電流范圍已給定出(0-50.amp)，但是這性能規(guī)格是作為最小值來(lái)提供的，明顯已正被用于光學(xué)通信的參考器件的技術(shù)發(fā)展水平取代和勝過。最重要的是它沒有反映本發(fā)明中所指定的新穎實(shí)施例，包括來(lái)自改進(jìn)的方法和材料技術(shù)的好處。由于所引用的規(guī)格的實(shí)現(xiàn)，性能的改善也正在進(jìn)行，如果任何東西已經(jīng)在加速并且將繼續(xù)加速，就會(huì)進(jìn)一步縮小這個(gè)范圍。
在該申請(qǐng)中所描述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)當(dāng)然也可以用硬件實(shí)現(xiàn)；例如在中央處理器(“CPU”)、微處理器、微控制器、系統(tǒng)單芯片(“SOC”)或者任何其他可編程器件中或者與之耦合實(shí)現(xiàn)。此外，系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以用軟件(例如，計(jì)算機(jī)可讀代碼、程序代碼、以任何形式布置的指令和/或者數(shù)據(jù)，例如源、目標(biāo)或者機(jī)器語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)，例如置于用于存儲(chǔ)軟件的計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)介質(zhì)中。這種軟件使在此描述的裝置和過程的功能、制造、建模、仿真、描述和/或測(cè)試成為可能。例如，其能夠通過普通編程語(yǔ)言(例如C，C++)、GDSII數(shù)據(jù)庫(kù)、包括VerilogHDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等等的硬件描述語(yǔ)言(HDL)或者其他可用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)、納米處理和/或者電路(即簡(jiǎn)圖)捕獲工具的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種軟件能夠置于任何已知計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中，包括半導(dǎo)體、磁盤、光盤(例如CD-ROM，DVD-ROM等等)，并且能夠作為在計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)傳輸介質(zhì)(例如，載波或者其他介質(zhì)，包括數(shù)字介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)、或者基于模擬的介質(zhì))中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)。同樣，所述軟件可以通過包括因特網(wǎng)和內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。采用軟件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以包含在半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心中(例如在HDL中實(shí)現(xiàn))并在集成電路生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化為硬件。此外，在此所述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以作為硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式之一，例如用于開關(guān)控制，是作為在計(jì)算機(jī)工作過程中由駐留在計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的指令或者編程步驟組成的操作系統(tǒng)中的例行程序。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要之前，所述程序指令可以存儲(chǔ)在另一可讀介質(zhì)中，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器中，或者可移動(dòng)存儲(chǔ)器中，例如在CD-ROM計(jì)算機(jī)輸入中使用的光盤或者在軟盤驅(qū)動(dòng)器計(jì)算機(jī)輸入中使用的軟盤。此外，所述程序指令在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用之前可以存儲(chǔ)在另一計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，并在本發(fā)明的用戶需要時(shí)通過LAN或者例如因特網(wǎng)的WAN進(jìn)行傳輸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解控制本發(fā)明的過程能夠以多種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的形式發(fā)布。
任何合適的編程語(yǔ)言都能夠用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的例行程序，包括C，C++，Java，匯編語(yǔ)言等等。能夠采用不同的編程技術(shù)，例如程序上的或者面向?qū)ο蟮?。例行程序能夠在單一處理器件或者多處理器上?zhí)行。盡管步驟、操作或者計(jì)算可以采用特定順序，但是在不同實(shí)施例中，該順序是可改變的。在一些實(shí)施例中，在本說明書中順序示出的多個(gè)步驟能夠同時(shí)執(zhí)行。在此所述的操作順序能夠中斷、暫停、或者進(jìn)行由另外進(jìn)程(例如操作系統(tǒng)、內(nèi)核等等)控制的其他動(dòng)作。例行程序能夠工作在操作系統(tǒng)環(huán)境中，或者作為占用系統(tǒng)處理的全部或者主要部分的孤立例行程序。
在此所述中，提供了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，例如部件和/或方法的示例，以便于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的徹底理解。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道在沒有一個(gè)或多個(gè)明確細(xì)節(jié)時(shí)，或者采用其他裝置、系統(tǒng)、組件、方法、部件、材料、部分和/或類似時(shí)，也可以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其他例子中，已知的結(jié)構(gòu)、材料或者操作沒有特別詳細(xì)示出或描述，以避免使本發(fā)明的實(shí)施例的方面不明顯。
用于本發(fā)明的實(shí)施例的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是能夠通過使用指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)或器件或者與之連接而包括、存儲(chǔ)、通信、傳播或者傳送所使用程序的媒介。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是但不局限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或者半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)、器件、傳播介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。
“處理器”或者“過程”包括處理數(shù)據(jù)、信號(hào)或其他信息的任何人、硬件和/或者軟件系統(tǒng)、機(jī)制或者部件。處理器能夠包括具有通用中央處理器、多個(gè)處理單元、功能性專用電路的系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)。處理不需要限定在地理位置上，或者具有時(shí)間限制。例如，處理器能夠采用“實(shí)時(shí)”、“離線”，采用“批處理模式”等等實(shí)現(xiàn)其功能。處理中的組成部分能夠在不同時(shí)間和不同地點(diǎn)采用不同(或者相同)處理系統(tǒng)執(zhí)行。
整個(gè)說明書中所提到的“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“優(yōu)選實(shí)施例”、“特定實(shí)施例”表示，結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，而不必包含在所有實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書中的各個(gè)地方分別出現(xiàn)的語(yǔ)句“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”或者“在特定實(shí)施例中”不是必須指相同的實(shí)施例。此外，本發(fā)明的任意特定實(shí)施例的特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)可以以適當(dāng)?shù)姆绞脚c一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例合并。應(yīng)該理解的是，根據(jù)在此的講述，在此所描述和圖示的本發(fā)明的實(shí)施例的其他變化和修改是可能的，并且作為本發(fā)明的精神和范圍的組成部分。
可以通過使用已編程通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，通過使用特定用途集成電路、可編程邏輯器件、場(chǎng)可編程門陣列、光學(xué)的、化學(xué)的、生物的、量子的或者納米技術(shù)的系統(tǒng)、部件和機(jī)制實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。通常，本發(fā)明的功能能夠通過現(xiàn)有技術(shù)中的任何方式實(shí)現(xiàn)。能夠使用分布式或者網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、部件和電路。數(shù)據(jù)通信或者傳送可以是有線的、無(wú)線的，或者采用任何其他方式。
還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，附圖/圖形中所描述的一個(gè)或者多個(gè)元件還能夠采用更加分離或者集成的方式實(shí)現(xiàn)，或者甚至在特定情況下去掉或設(shè)為不工作，如根據(jù)特定應(yīng)用所使用的。實(shí)現(xiàn)能夠存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)中的程序或者代碼以允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述任何方法，也在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
另外，在附圖/圖形中的任何信號(hào)箭頭都應(yīng)該僅作為示例，而不應(yīng)該進(jìn)行限定，除非有特殊的標(biāo)注。此外，在此所用的術(shù)語(yǔ)“或者”通常是為了指“和/或者”，除非另有指示。在預(yù)見術(shù)語(yǔ)提供分離或者合并的能力不清楚的地方，部件或者步驟的組合也將看作是進(jìn)行了標(biāo)注。
如在此的描述中和以下權(quán)利要求中所使用的，“a”，“an”，“the”包括復(fù)數(shù)含義，除非上下文明確的規(guī)定其他情況。而且，如在此的描述中和以下權(quán)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(guī)定其他情況。
之前對(duì)本發(fā)明的圖示實(shí)施例的描述，包括摘要中所描述的內(nèi)容，并非窮舉或者將本發(fā)明限制在于此所公開的精確形式中。在此所描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例、示例僅僅是為了說明的目的，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)和理解的，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種等同修改。如指示的，可以根據(jù)在之前的本發(fā)明的圖示實(shí)施例的描述對(duì)本發(fā)明作出這些修改，并且要包括在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
因此，這里已經(jīng)參考其特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，修改的范圍、各種變化和置換都在之前的公開文本中，并且應(yīng)該理解的是，在一些例子中，將會(huì)采用本發(fā)明的實(shí)施例的一些特點(diǎn)，不使用其他相應(yīng)的特點(diǎn)，而不會(huì)脫離所公開的本發(fā)明的精神和范圍。因此，在本發(fā)明的本質(zhì)精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種修改以適應(yīng)特定情況或者材料。本發(fā)明目的不是要限定在以下權(quán)利要求中所使用的特定術(shù)語(yǔ)和/或者限定于作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式而公開的特定實(shí)施例，而是要包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有實(shí)施例和等同物。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，其包括布置在編織結(jié)構(gòu)中的多個(gè)波導(dǎo)；以及耦合到所述多個(gè)波導(dǎo)的影響器系統(tǒng)，用于獨(dú)立地影響通過所述多個(gè)波導(dǎo)中的一個(gè)或者多個(gè)而傳播的輻射的特征。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述多個(gè)波導(dǎo)與多個(gè)支撐細(xì)絲結(jié)構(gòu)交織。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述多個(gè)支撐細(xì)絲結(jié)構(gòu)包括形成耦合到每個(gè)波導(dǎo)的尋址網(wǎng)格的導(dǎo)電元件。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述特征是偏振角度。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述影響器系統(tǒng)包括影響振幅的調(diào)制系統(tǒng)，其集成到所述波導(dǎo)的邊界層。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中每個(gè)所示波導(dǎo)包括輸出，并且所述多個(gè)波導(dǎo)布置在所述編織結(jié)構(gòu)中，以從所述多個(gè)波導(dǎo)的所述輸出中生成總體表示矩陣。
7.一種開關(guān)矩陣，其包括具有大體平行的傳輸軸的多個(gè)波導(dǎo)，每個(gè)波導(dǎo)包括響應(yīng)于施加給所述影響器的第一觸點(diǎn)和第二觸點(diǎn)的控制信號(hào)的集成影響器；編織在所述波導(dǎo)之間，并向所述第一觸點(diǎn)電通信的導(dǎo)電X尋址細(xì)絲；以及布置在所述多個(gè)波導(dǎo)之間，并向所述第二觸點(diǎn)電通信的導(dǎo)電Y尋址細(xì)絲，其中所述尋址細(xì)絲提供尋址網(wǎng)格，以獨(dú)立控制所述影響器中的每一個(gè)。
8.一種制造方法，所述方法包括a)編織具有集成影響器元件和多個(gè)導(dǎo)電細(xì)絲的多個(gè)波導(dǎo)以生成紡織織物，其中所述細(xì)絲生成耦合到每個(gè)影響器的尋址網(wǎng)格；以及b)從所述織物中生成平面層，其中所述多個(gè)波導(dǎo)每個(gè)都具有構(gòu)成在所述織物中由所述多個(gè)波導(dǎo)的排列建立的總體表示矩陣的輸出。
9.一種傳播信號(hào)，在其上載有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，其由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)一種方法，所述方法包括a)編織具有集成影響器元件和多個(gè)導(dǎo)電細(xì)絲的多個(gè)波導(dǎo)以生成紡織織物，其中所述細(xì)絲生成耦合到每個(gè)影響器的尋址網(wǎng)格；以及b)從所述織物中生成平面層，其中所述多個(gè)波導(dǎo)每個(gè)都具有構(gòu)成在所述織物中由所述多個(gè)波導(dǎo)的排列建立的總體表示矩陣的輸出。
10.基于光導(dǎo)波并由光導(dǎo)波構(gòu)成的磁光顯示器或者圖像投影儀系統(tǒng)，其包括一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，其具有在結(jié)構(gòu)上和/或者材料上集成在其中的法拉第衰減和顏色濾波功能，并且所述導(dǎo)波結(jié)構(gòu)組裝到結(jié)構(gòu)和開關(guān)矩陣或者陣列中，以形成顯示器或者圖像投影儀，并且這種導(dǎo)波結(jié)構(gòu)可選地具有在結(jié)構(gòu)上和/或者材料上集成在其中的額外的照明設(shè)備和偏振濾波設(shè)備。
11.如權(quán)利要求10所示的系統(tǒng)，一種基于“單一”平板光纖的顯示器。
12.如權(quán)利要求11所示的系統(tǒng)，織物編織開關(guān)矩陣合并了集成的法拉第衰減器光纖段、“X”和“Y”結(jié)構(gòu)和電路尋址元件；可以替換的是，新的織物組裝的三維電路體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，使用集成的復(fù)合光纖部件，并且能夠進(jìn)行電光計(jì)算的LSI和VLSI電路縮放，以用于從所述電路體系結(jié)構(gòu)中得到平行顯示或者投影。
13.如權(quán)利要求12所示的系統(tǒng)，通過權(quán)利要求16的實(shí)施例的織物編織進(jìn)行組裝的顯示器和三維光纖-電光電路體系結(jié)構(gòu)，所述系統(tǒng)包括“X”帶狀物平行于顯示器表面的結(jié)構(gòu)光纖，對(duì)其編織以保持光纖段和平行隔離細(xì)絲；光纖部件，其輸出端指向/形成顯示器表面的點(diǎn)；還合并了實(shí)現(xiàn)所述“X”尋址的導(dǎo)電聚合體細(xì)絲；“Y”光纖/細(xì)絲形成另一“帶狀物”，但是與“X”帶狀物成直角并穿過“X”帶狀物編織，包括結(jié)構(gòu)化細(xì)絲和實(shí)現(xiàn)“Y”尋址的導(dǎo)電聚合體細(xì)絲，形成由此得到的織物層；來(lái)自提花織機(jī)的可移除“顯示框架”，變?yōu)槠桨屣@示器的結(jié)構(gòu)框架并將尋址細(xì)絲固定在驅(qū)動(dòng)電路上，并且其保持開關(guān)矩陣的整個(gè)編織結(jié)構(gòu)。通過在側(cè)邊上編織進(jìn)行自固定使單個(gè)鉤子或者扣緊的實(shí)現(xiàn)方式成為可能。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，在對(duì)著織物編織開關(guān)矩陣結(jié)構(gòu)的側(cè)邊的“X”和“Y”軸上的“無(wú)源矩陣”晶體管，其在平板顯示器外殼的內(nèi)部結(jié)合在可移除的來(lái)自織機(jī)的“顯示器框架”中或者在內(nèi)部固定框架上。
15.如權(quán)利要求14所述的尋址方法的系統(tǒng)，為每個(gè)RGB子像素所實(shí)現(xiàn)的“有源矩陣”晶體管，集成在光纖法拉第衰減器部件或者織物編織開關(guān)矩陣的其他織物元件中。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，晶體管是通過標(biāo)準(zhǔn)半單體晶片方法，包括氣相沉積法、外延晶體形成、量子阱混合等等而制造在集成法拉第衰減器光纖部件的包層間結(jié)構(gòu)中的，并且通過光纖的包層內(nèi)部和包層間以及涂層的構(gòu)造集成地形成IC的分類。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，晶體管在薄膜帶上制造，并且纏繞在光纖上，并且方法相同。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，晶體管在薄膜帶上制造，并且纏繞在靠近開關(guān)矩陣中的光纖的結(jié)構(gòu)細(xì)絲上，并且方法相同。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，通過浸蘸筆納米平板印刷術(shù)將晶體管印刷在光纖上，或者臨近的結(jié)構(gòu)細(xì)絲上，并且方法相同。
20.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，基于“部件”光纖的顯示器或者投影儀具有與開關(guān)模塊分離，但是通過光纖束與之相連的顯示模塊，具有合并了與半導(dǎo)體尋址晶片集成在一起的光纖束的開關(guān)模塊。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，集成的法拉第衰減器光纖部件如權(quán)利要求22和附屬權(quán)利要求所公開的。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，織物結(jié)構(gòu)組件僅僅有子像素法拉第衰減器光纖部件，其帶有織物支撐和對(duì)齊，沒有“X”和“Y”尋址細(xì)絲，但是另外如權(quán)利要求41，具有額外的修改，包括僅僅分離光纖段的一端，并且法拉第衰減器結(jié)構(gòu)制造為帶有巨大的縫隙，其形成所述開關(guān)設(shè)備與顯示器或者投影儀表面之間的光纖電纜。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中，通過對(duì)光纖的周期紡織而保持所述光纖在顯示器或者投影儀表面上的相對(duì)位置。
24.如權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，逐漸地消除在光纖之間的任何隔離細(xì)絲，從而使得所述光纖可以逐漸地更加緊密的成束。
全文摘要
一種用于單一顯示系統(tǒng)的裝置。該單一顯示系統(tǒng)包括用于在第一多個(gè)波導(dǎo)通道中生成多個(gè)輸入波分量的照明系統(tǒng)；還包括與照明系統(tǒng)集成在一起的調(diào)制系統(tǒng)，其用于在第二多個(gè)波導(dǎo)通道中接收多個(gè)輸入波分量，并且生成共同地定義連續(xù)圖像集的多個(gè)輸出波分量。
文檔編號(hào)G02B6/00GK1973226SQ200580011025
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2005年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者薩瑟蘭·埃爾伍德 申請(qǐng)人:帕諾拉馬實(shí)驗(yàn)室有限公司