專利名稱：用于集成的影響器元件的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
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)60/544591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?？焖俚捻憫?yīng)時(shí)間。來自氙或者超高性能(“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)的過程正在開發(fā)中?；谠摷夹g(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)。該過程采用了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(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塔內(nèi)，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(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)了上述光纖的變形，該變形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)，還包括很多亞變形(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)?！翱諝獍鼘印被蛘唠[失耦合式波導(dǎo)包括光學(xué)線(optical wire)和光學(xué)納米線(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形稱為偏振保持(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
公開了一種用于影響器結(jié)構(gòu)的裝置和方法。該裝置包括布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)而影響所述波導(dǎo)的振幅控制屬性；以及耦合系統(tǒng)，用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件。一種操作影響器的方法，該方法包括a)發(fā)送影響器信號(hào)給布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件；以及b)響應(yīng)所述影響器信號(hào)，影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性。
本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例用于影響器制造方法，該方法包括a)在制造波導(dǎo)期間使導(dǎo)電元件與所述波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，所述波導(dǎo)具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域，所述導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)，通過在所述傳導(dǎo)區(qū)域中產(chǎn)生磁場(chǎng)來影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性；以及b)形成用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件的耦合系統(tǒng)。
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)選地是一種光纖或波導(dǎo)通道，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)來控制偏振旋轉(zhuǎn)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。所合并的專利申請(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)這里作為本發(fā)明的部分所公開的、成熟并且有效的、用于低成本、一致的、高效的磁光系統(tǒng)元件的生產(chǎn)的纖維光學(xué)波導(dǎo)制造過程進(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)降低單位成本并增加制造能力、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)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)施例的具體實(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所示的前面板的輸出端口的一種排列的示圖；圖6是對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的一部分的本發(fā)明優(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，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；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是具有多個(gè)通道的調(diào)制器的可替換的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖10是示出多頻(例如多色)系統(tǒng)的本發(fā)明的可替換的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖11是類似于圖10所示系統(tǒng)的多頻系統(tǒng)的可替換的優(yōu)選實(shí)施例；圖12是具有集成顏色生成的調(diào)制器的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例；圖13是用于構(gòu)造和傳播多個(gè)可控輻射通道以產(chǎn)生象素/子象素的可替換的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖；圖14是圖13所示的系統(tǒng)進(jìn)一步示出存在可選的芯型(center core)的端視示意圖；圖15是用于根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)公開的實(shí)施例產(chǎn)生線圈管型波導(dǎo)的一般波導(dǎo)處理系統(tǒng)的示意圖；圖16是圖15所示的系統(tǒng)包含導(dǎo)電涂覆粗加工成品和表面螺旋切割的第一特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；
圖17是圖15所示的系統(tǒng)包含部分涂覆導(dǎo)電涂層的粗加工成品而沒有表面螺旋切割的第二特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；圖18是圖15所示的系統(tǒng)包含嵌入/應(yīng)用到粗加工成品中的導(dǎo)電元件的第三特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；圖19是圖15所示的系統(tǒng)包含外延地包裹在波導(dǎo)通道周圍的薄膜的第四特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；圖20是圖15所示的系統(tǒng)包含使用浸蘸筆納米平板印刷術(shù)在波導(dǎo)通道上布置線圈管的第五特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖；圖21是圖15所示的系統(tǒng)包含使用包裹過程在波導(dǎo)通道上布置導(dǎo)電元件的第六特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。
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?。另一種元件的使用，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)。這里為了簡(jiǎn)化論述，所述論述主要集中在非PCF波導(dǎo)上。然而，在該論述的上下文內(nèi)，可以替代PCF變形用于非PCF波長(zhǎng)實(shí)施例，除非上下文明顯與這種替代相反。對(duì)于PCF波導(dǎo)來說，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Corning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，這是由于來自層210的磁場(chǎng)方向是在傳播方向的直角上。所并入的臨時(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)角度來說合適的磁化等級(jí)，其中所述場(chǎng)生成元件本身通過來自例如開關(guān)陣列驅(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“Method ofDepositing 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(如這里所并入的相關(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。
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。考慮到這些折衷，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(dǎo)電聚合體，或者金屬線。在以上所參考的相關(guān)的和并入的臨時(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?？商鎿Q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中的硅石或者所并入的臨時(shí)申請(qǐng)中所描述的包層的修改)。在用于來自一個(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?？梢詫⑤斎朐?35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)，并且整體地并入了振幅調(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裝配方法的可替換結(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?？梢圆捎妙愃频幕蛘卟活愃频姆椒▽?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?。在一些?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?；蛘撸梢詫⑼队氨砻姘诒粜螚U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)于劇院投影來說，依靠來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旧鲜峭该鞯模渌С纸Y(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傳導(dǎo)光。其他光纖類型提供不同的傳導(dǎo)機(jī)制一在本發(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，并且非常抗激光損傷。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
。
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附著在靠近拉絲塔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(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)。
圖9是具有多個(gè)通道的調(diào)制器900的可替換優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。調(diào)制器900是以普通配置示出的，沒有說明通過單獨(dú)的以及共同的通道傳播的輻射的性質(zhì)。為了簡(jiǎn)化以下論述，調(diào)制器900被示出包括兩個(gè)通道，然而在其他實(shí)施例以及實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)制器900根據(jù)需要或合乎實(shí)施例的需求可以包括兩個(gè)通道以上。
調(diào)制器900包括一對(duì)傳送器905N(每個(gè)支持獨(dú)立的導(dǎo)波通道)，可操作地耦合至傳送器905的一對(duì)特性影響器910N，耦合至對(duì)應(yīng)的影響器910N的控制器915N，第一特性元件920，以及第二特性元件925。當(dāng)然，調(diào)制器900的其他實(shí)現(xiàn)方式可以包括不同的傳送器、影響器和/或控制器的組合。例如，調(diào)制器900可以包括耦合至所有影響器910的單個(gè)控制器915，或者其可以包括耦合至一個(gè)或多個(gè)傳送器905和/或一個(gè)或多個(gè)控制器915的單個(gè)影響器。此外，一些傳送器900可以包括單個(gè)物理結(jié)構(gòu)，但是支持多個(gè)獨(dú)立的導(dǎo)波通道。
傳送器905，類似于傳送器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905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905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。基于要被影響的輻射特性的類型和影響器910的性質(zhì)對(duì)常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。
影響器910是用于表現(xiàn)對(duì)通過傳送器905和/或在傳送器905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輻射的振幅的特性。另一種元件的使用，例如固定偏振器/檢偏器，會(huì)基于與偏振器/檢偏器的傳輸軸相比的輻射偏振角度來控制輻射振幅。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> 調(diào)制器900示意性地示出了在傳送器905x之間共享的第一特性元件920和第二特性元件925。在一些實(shí)施例中，每個(gè)傳送器905可以包括獨(dú)立的第一元件920和第二元件925。圖9示出了作為共享元件的第一特性元件920和第二特性元件925，以示意性的說明調(diào)制器900的第二屬性。也就是說，調(diào)制器900將WAVE_IN分成多個(gè)適于調(diào)制器900的實(shí)現(xiàn)方式和構(gòu)造的波分量(即導(dǎo)波通道、影響器、控制機(jī)構(gòu)的數(shù)量和性質(zhì)，以及所期望的各個(gè)通道和調(diào)制器的性能特征)，并引導(dǎo)每個(gè)波分量到適合的通道/傳送器。例如，在一些情況下，WAVE_IN包括單個(gè)波長(zhǎng)但是多個(gè)正交偏振分量(例如左旋偏振分量和右旋偏振分量)的輻射。在其他情況下，WAVE_IN包括多個(gè)具有單個(gè)偏振方向分量的頻率。在另外的情況下，WAVE_IN具有單個(gè)偏振方向類型和單個(gè)頻率，從而元件920分配WAVE_IN到各個(gè)具有相同或不同振幅的波分量中。一些可替換的情況將包括這些情況的組合或其他WAVE_IN的劃分。在所有這些情況下，第一特性元件預(yù)處理WAVE_IN以將其分成適當(dāng)?shù)莫?dú)立的波分量(例如正交偏振分量或離散頻率分量)并將每個(gè)獨(dú)立的波分量引入到適當(dāng)?shù)耐ǖ馈?br> 類似的，第二特性元件925具有對(duì)應(yīng)于第一特性元件920的上述第二屬性的第二屬性。該第二特性元件925第二屬性組合/合并來自各個(gè)導(dǎo)波通道(其可能在通過傳送器傳播期間已受影響和操作)的輸出輻射波分量以集成所述波分量(并且在所述優(yōu)選實(shí)施例中還為每個(gè)波分量傳遞適當(dāng)?shù)恼穹?到WAVE_OUT中。
正如在此所描述的，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用光纖作為傳送器905x，并且主要通過使用“線性”法拉第效應(yīng)實(shí)現(xiàn)振幅控制。雖然法拉第效應(yīng)是線性效應(yīng)，其中傳播輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角度變化基于對(duì)其施加磁場(chǎng)的長(zhǎng)度和通過其傳播輻射的材料的維爾德常數(shù)直接與在傳播方向上施加的磁場(chǎng)的大小相關(guān)。然而，傳送器中使用的材料在建立所期望的磁場(chǎng)強(qiáng)度中可以不必對(duì)例如來自影響器的誘發(fā)磁場(chǎng)具有線性響應(yīng)。在這方面，傳播輻射的實(shí)際輸出振幅響應(yīng)從控制器和/或影響器磁場(chǎng)所施加的信號(hào)和/或偏振和/或其他調(diào)制器900或WAVE_IN的屬性或特征可以是非線性的。為了當(dāng)前論述的目的，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)變量的調(diào)制器900(或其元件)的特征被稱作調(diào)制器900(或其元件)的衰減分布。
任何給定的衰減分布都可以適合特定的實(shí)施例，例如通過控制調(diào)制器900或其元件的組成、方向和/或排序。例如，改變構(gòu)成傳送器的材料可以改變傳送器的“可影響能力”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(gè)例子。優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)制器900使得衰減平滑，其中不同的導(dǎo)波通道具有不同的衰減分布。例如，在一些具有取決于偏振旋向性(polarization handedness)的衰減分布的實(shí)現(xiàn)方式中，調(diào)制器900可以為用于左旋偏振波分量的傳送器905提供與用于右旋偏振波分量的第二傳送器905的補(bǔ)充導(dǎo)波通道的衰減分布相比不同的衰減分布。
除了上述提供用于傳送器的不同材料組成之外存在用于調(diào)節(jié)衰減分布的附加機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施例中波分量的生成/修改響應(yīng)傳播輻射從WAVE_IN到WAVE_OUT的調(diào)制器900元件的順序，可以不是嚴(yán)格“可交換的”。在這些情況下，可以通過提供不同排序的非交換元件來改變衰減分布。這僅僅是配置衰減分布的一個(gè)例子。在其他實(shí)施例中，為每一個(gè)導(dǎo)波通道建立不同的“旋轉(zhuǎn)偏置”產(chǎn)生不同的衰減分布。如上所述，一些傳送器在輸入偏振器與輸出偏振器/檢偏器之間配置有預(yù)定義的方向。例如，該角度可以是0度(典型地定義“通常接通”通道)，或者其可以是90度(典型地定義“通常斷開”通道)。任何給定的通道對(duì)各個(gè)角位移區(qū)域都可以具有不同的響應(yīng)(即從0到90度，從30到60度，以及從60到90度)。不同的通道可以被偏置(例如具有缺省的“DC”影響器信號(hào))到具有影響有關(guān)該偏置旋轉(zhuǎn)的傳播波分量的影響器的不同位移區(qū)域中。這僅僅是操作衰減分布的一個(gè)例子。具有多個(gè)導(dǎo)波通道以及為這些通道剪裁/匹配/補(bǔ)充衰減分布的原因包括在WAVE_OUT中的節(jié)能、效率以及一致性。
圖10是示出多頻(例如多色)系統(tǒng)1000的本發(fā)明的可替換的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)100是對(duì)圖9所示的較通用的調(diào)制器900的特定改進(jìn)。系統(tǒng)1000包括多個(gè)傳送器1005，每個(gè)傳送器定義具有導(dǎo)波通道1010和多個(gè)包含相關(guān)的第一邊界區(qū)域1015和相關(guān)的第二邊界區(qū)域1020的邊界區(qū)域的波導(dǎo)。布置在每個(gè)傳送器1005的輸入端中或上的是輸入波特性處理器1025，布置在每個(gè)傳送器1005的輸出端中或上的是輸出波特性處理器1030。嵌入其中一個(gè)邊界區(qū)域中的是用于實(shí)現(xiàn)波特性改進(jìn)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)生的影響器的元件1035，例如用于在通道1010中產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)的線圈管結(jié)構(gòu)。每個(gè)傳送器1010從輻射源1040接收WAVE_IN輻射，并輸出調(diào)制的波分量(例如MOD_x)。控制器1045是為系統(tǒng)1000示意性示出的，并且其通過一對(duì)耦合器1050耦合至每個(gè)元件1035，用于獨(dú)立的控制通過每個(gè)傳送器1005傳播的輻射。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，控制器1045可以具有用于控制系統(tǒng)1000的每個(gè)傳送器1005的離散部件。
如圖10中所示，系統(tǒng)1000中的每個(gè)輻射源1040在不同于其他源1040的波長(zhǎng)上產(chǎn)生輻射。優(yōu)選地，源1040使用顏色模型通過合成來自輻射源的不同振幅的離散顏色分量的各種排列(permutations)來共同產(chǎn)生輻射，該顏色模型代表顏色的較寬范圍。存在許多公知的顏色模型，有加法的和減法的，都可以適合系統(tǒng)1000的各種實(shí)現(xiàn)方式，例如RGB，CMYK，HSV或其他從CIE色度圖中導(dǎo)出的基色集合。為了簡(jiǎn)化以下對(duì)系統(tǒng)1000的操作的論述，圖10示出了使用RGB顏色模型產(chǎn)生由三種顏色分量(紅-綠-藍(lán)或RGB)構(gòu)成的單個(gè)圖像元素(象素)，每個(gè)顏色分量由控制器1045獨(dú)立進(jìn)行控制。此外，雖然以上論述中提出了可用于可控地和可重現(xiàn)地改變傳播輻射的振幅的影響系統(tǒng)的不同機(jī)構(gòu)，以下論述對(duì)于使用法拉第效應(yīng)的操作進(jìn)行敘述，該法拉第效應(yīng)用于可控地旋轉(zhuǎn)傳播輻射的偏振角度，并應(yīng)用修改的輻射到在傳輸軸角度與傳播輻射的未旋轉(zhuǎn)角度之間具有已知關(guān)系的偏振器檢偏器中。
在操作時(shí)，系統(tǒng)1000從提供紅色WAVE_IN，綠色WAVE_IN和藍(lán)色WAVE_IN的每個(gè)源1040產(chǎn)生獨(dú)立的顏色分量給不同的傳送器1005中的一個(gè)(分別由1005R，1005G和1005B標(biāo)識(shí))。每個(gè)輸入波特性處理器1025產(chǎn)生具有受影響器系統(tǒng)影響的所期望特性的波分量。在當(dāng)前示例中，處理器1025在特定的角方向上產(chǎn)生特定的偏振(例如在“0”度上的左旋偏振輻射)。每個(gè)單色的特定偏振和定向的波分量通過其傳送器1005傳播，其中控制器1045依靠由影響器元件1035產(chǎn)生的磁場(chǎng)維持對(duì)每個(gè)波分量大小的獨(dú)立控制。如以上所解釋的，磁場(chǎng)的大小影響通過通道1010傳播輻射的偏振旋轉(zhuǎn)變化。然后將最終的輻射偏振角度施加到輸出處理器1030中(例如具有相對(duì)于輸入處理器傳輸軸90度偏移量定向的傳輸軸的偏振器檢偏器)，從而每個(gè)基色響應(yīng)控制器1045在從全強(qiáng)度到“關(guān)閉”的任何位置被調(diào)制。輸出波分量(MOD_R，MOD_G，MOD_B)大小的組合為系統(tǒng)1000產(chǎn)生輸出色，在此情況下其為單個(gè)象素。將多個(gè)象素排列成為矩陣以產(chǎn)生多色顯示。
系統(tǒng)1000，與調(diào)制器900類似，可以在宏象素級(jí)別(通道組合)或?qū)γ總€(gè)子象素通道使用衰減平滑。根據(jù)顯示系統(tǒng)的相對(duì)幾何結(jié)構(gòu)和各個(gè)通道的尺寸，在一些情況下，單個(gè)象素由多個(gè)系統(tǒng)1000構(gòu)成，特別是隨著顯示的維數(shù)的增加。
圖11是與圖10所示的系統(tǒng)1000類似的多頻系統(tǒng)1100的可替換的優(yōu)選實(shí)施例。不同于為由系統(tǒng)1100實(shí)現(xiàn)的適當(dāng)?shù)念伾Ｐ彤a(chǎn)生所期望的離散頻率的單獨(dú)的輻射源1040，統(tǒng)一的輻射源1105(例如白光)給每個(gè)傳送器1005提供統(tǒng)一的WAVE_IN。系統(tǒng)1100通過合并到處理器1025中的顏色濾波器或通過顏色管理波導(dǎo)通道1110提供顏色控制。(例如通過圖10所示的染料摻雜導(dǎo)波通道1010)。除了系統(tǒng)1100的部件的單獨(dú)的和共同的衰減分布可以不同于系統(tǒng)1000之外，系統(tǒng)1100的操作與以上描述的系統(tǒng)1000非常類似。
應(yīng)當(dāng)理解的是，與通過多個(gè)熒光點(diǎn)掃描電子束的陰極射線管(CRT)顯示系統(tǒng)相比，其中最終的輸出取決于熒光體利用什么樣的射束強(qiáng)度來激勵(lì)，本發(fā)明提供另外一種控制和調(diào)節(jié)輸出特征的方法。也就是說，本發(fā)明不僅可以改變輻射源的大小，也可以改變每個(gè)輻射源的輸出頻率(例如其顏色)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，不同的顏色模型或不同的基色集合可用于單個(gè)象素。即，單個(gè)象素可由六個(gè)子象素構(gòu)成，三個(gè)子象素使用一個(gè)模型(例如RGB)，并且三個(gè)子象素使用另一個(gè)模型(HSV)。由于任意三個(gè)基色都不可能產(chǎn)生每種單一已知的顏色，不同的基色集合可以都被組合，例如根據(jù)CIE色度系統(tǒng)產(chǎn)生的基色集合，以產(chǎn)生較好的豐富的輸出色集合。當(dāng)傳送器作為光纖被實(shí)現(xiàn)時(shí)，維度，特別是對(duì)于大顯示器來說，使得可以共同使用許多光纖來定義單個(gè)象素。
圖12是具有集成顏色生成的調(diào)制器1200的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例?？梢源胬鐖D10和圖11中所示的傳送器/輻射源組合而使用調(diào)制器1200。除圖10和圖11所示的元件之外，調(diào)制器1200包括具有集成輻射產(chǎn)生通道1210的顏色集成傳送器1205。通道1210用作WAVE_IN的輻射源以為調(diào)制器1200產(chǎn)生所期望的頻率(例如顏色)。當(dāng)通道1210沒有為調(diào)制器1200產(chǎn)生適當(dāng)?shù)念l率時(shí)，處理器1025和/或?qū)Рㄍǖ?010可以為傳播波分量產(chǎn)生適當(dāng)?shù)念l率。該優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)制器1200既提供了輻射生成又提供了輻射調(diào)制。
存在很多其中可以修改導(dǎo)波結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生所期望的頻率或頻率范圍的方式。例如，在通道1210和這些空間內(nèi)部產(chǎn)生的微型泡和空間是當(dāng)例如通過電流或射頻傳輸或光學(xué)/輻射泵浦激勵(lì)或激發(fā)時(shí)發(fā)射輻射的特定氣體。準(zhǔn)備這些氣體以直接發(fā)射所期望的輻射頻率，或選擇頻率以便可以方便的由處理器1025和/或通道1010轉(zhuǎn)換成所期望的頻率或多個(gè)頻率，或者在一些情況下通過另外的集成轉(zhuǎn)換元件(未示出)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
空間/微型泡或其他氣體容納結(jié)構(gòu)可以在制造期間通過適當(dāng)?shù)負(fù)诫s，之后適當(dāng)?shù)臒崽幚砘驅(qū)⑺谕臍怏w注入到調(diào)制器1200的特定部分來形成。在一些情況下，有源發(fā)光器件(LED或半導(dǎo)體激光器)可以在調(diào)制器1200的各個(gè)部分裝配。也可以采用其他產(chǎn)生輻射的方法。由于傳播通道是波導(dǎo)，因此調(diào)制器1200的整個(gè)物理實(shí)現(xiàn)方式可以與圖12所示的稍有變化。例如，調(diào)制器1200可以包括足夠長(zhǎng)度的通道1210以從特定密度的氣體和激勵(lì)強(qiáng)度中產(chǎn)生足夠的輻射強(qiáng)度。當(dāng)有必要或期望時(shí)，物理路徑可以在激勵(lì)區(qū)域中“折疊”，以在較小的物理擴(kuò)張范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所期望的激勵(lì)。同時(shí)，輻射發(fā)射區(qū)域可以遠(yuǎn)離輻射控制區(qū)域，而不會(huì)明顯損失信號(hào)強(qiáng)度。圖12不必要精確地描繪通道1210相對(duì)通道1010的維度，并且一個(gè)通道可以比另一個(gè)通道更長(zhǎng)。調(diào)制器1200的導(dǎo)波方面，特別是具有光纖傳送器的，允許在排列和布置各個(gè)段時(shí)有較大的靈活性。
氣體的激勵(lì)/激發(fā)或其他輻射源的激活取決于輻射源的性質(zhì)。電極可以嵌入在通道1210或與通道1210接近的適合的射頻/輻射發(fā)生器中。施加到電極中的信號(hào)的性質(zhì)，或施加到通道1210中的頻率或通過通道1210傳播的頻率的性質(zhì)決定從通道1210產(chǎn)生的輻射的大小和頻率。調(diào)制器1200的衰減分布作為特征并適合所期望的性能，并且可以包括輻射生成方面(例如頻率、強(qiáng)度和“固有的”偏振特征)。
圖13是用于構(gòu)造和傳播可控輻射的多個(gè)通道以產(chǎn)生象素/子象素的可替換的系統(tǒng)1300的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)1300包括中心支架1305和越過支架1305的長(zhǎng)度的多個(gè)螺旋槽1310。系統(tǒng)1300可以使用兩個(gè)或多個(gè)槽1310實(shí)現(xiàn)調(diào)制器900的實(shí)施例，或者使用三個(gè)或更多的槽實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)1000和系統(tǒng)1100的實(shí)施例。為了簡(jiǎn)化討論，系統(tǒng)1300被示為實(shí)現(xiàn)三元件模型，例如其中每個(gè)槽支持可用顏色模型(例如RGB)中的一個(gè)基色的系統(tǒng)1000。系統(tǒng)1300允許單個(gè)物理結(jié)構(gòu)支持多個(gè)子結(jié)構(gòu)例如像素的所有子象素。圖14是圖13中所示系統(tǒng)1300的端視示意圖，進(jìn)一步說明了存在可選的芯型(center core)1400。
美國(guó)專利3,976,356示出了在光纖外部切割三個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)，以如這里所述傳播輻射。根據(jù)本發(fā)明改造該發(fā)明包括以下修改。在參考文獻(xiàn)中公開了可以在光纖粗加工成品上切割多個(gè)螺旋軌道并從“軌道粗加工成品”為該多個(gè)螺旋軌道填充光學(xué)分化(differentiated)的“軌道材料”，然后典型地扭絞并拉絲。實(shí)現(xiàn)時(shí)特別列舉了三個(gè)軌道，這在創(chuàng)建該現(xiàn)有技術(shù)的20世紀(jì)70年代是很實(shí)用的。
由于在專利3,976,356中最初建立的光纖結(jié)構(gòu)的形式及其制造方法，在光纖制造方面的技術(shù)發(fā)展水平已得到極大改進(jìn)，現(xiàn)在可獲得的方法可以用于進(jìn)一步改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造和制造的光纖的性能。
實(shí)踐中，優(yōu)選的利用多個(gè)螺旋表面導(dǎo)波軌道制造光纖導(dǎo)致平均比單芯標(biāo)準(zhǔn)單模光纖大的光纖直徑。在參考的二十世紀(jì)70年代技術(shù)發(fā)展水平的專利中列舉的維度是500微米直徑，下限為100微米。然而，當(dāng)考慮從實(shí)現(xiàn)三個(gè)獨(dú)立的、染料摻雜或涂覆的子象素光纖中產(chǎn)生的組合的截面區(qū)域，包括包層的維度和其中合并的法拉第衰減器功能性時(shí)，在一些情況下，多軌道螺旋表面“單片電路(monolithic)”的凈維度將明顯小于三個(gè)獨(dú)立的RGB子象素光纖的組合維度。此外，通過將三種顏色合并到一個(gè)光纖中可以實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的制造成本效率。
在所做的調(diào)整中，實(shí)現(xiàn)三軌道螺旋表面光纖中所期望的功能性的是(i)顏色子象素實(shí)現(xiàn)方式每個(gè)獨(dú)立的RGB軌道材料按照這里所公開的圖案進(jìn)行染料摻雜；(ii)可選的永久磁化部件除了螺旋表面軌道之外可以提供芯1400；(iii)YIG，Tb，TGG，Bi-YIC或最佳實(shí)現(xiàn)的光學(xué)活性摻雜物與使用染料相同，光學(xué)活性摻雜物被添加到軌道粗加工成品材料中；(iv)亞鐵/鐵磁摻雜物摻雜物添加到光纖及其三個(gè)螺旋表面波導(dǎo)軌道周圍的薄包層或涂層中；(v)線圈管由于三個(gè)平面螺旋波導(dǎo)本身是圍繞光纖軸的螺旋形狀，通過扭絞方法的線圈管實(shí)現(xiàn)方式對(duì)光纖來說不像整體那樣實(shí)用；(vi)扭絞通道粗加工成品然而，可以對(duì)軌道粗加工成品材料本身應(yīng)用扭絞方法。在此情況下，將兩個(gè)涂層應(yīng)用到粗加工成品中，第一(內(nèi)部)亞鐵/鐵磁涂層和第二(外部)導(dǎo)電涂層，其產(chǎn)生由內(nèi)部涂層中的剩余磁通維持的脈沖磁場(chǎng)。芯1400可選的可以如前面所公開的用于標(biāo)準(zhǔn)光纖的那樣被摻雜。芯的添加還提供了用于實(shí)現(xiàn)其他功能性和集成部件的處所(locus)，包括用于激勵(lì)軌道材料和實(shí)現(xiàn)非線性法拉第相關(guān)效應(yīng)的光纖激光器功能性。
對(duì)螺旋表面多通道光纖結(jié)構(gòu)的替換是在相同的光纖結(jié)構(gòu)中留出R，G，B通道的芯和包層光纖的變形。在此變形中，存在一個(gè)芯和兩個(gè)光學(xué)活性包層結(jié)構(gòu)，每個(gè)具有其自己附帶的法拉第衰減器結(jié)構(gòu)，每個(gè)都被染料摻雜；例如，所述芯被染料摻雜紅色，完全不同折射率的包層被染料摻雜綠色，并且第二包層被燃料摻雜藍(lán)色。這種復(fù)合光纖結(jié)構(gòu)順次包括三個(gè)法拉第衰減器結(jié)構(gòu)，利用如這里所公開的線圈管或場(chǎng)生成結(jié)構(gòu)制造，但是也可以在連續(xù)的光纖層中制造，具有布置在潛在干擾包層/涂層之間的不導(dǎo)磁緩沖器。
對(duì)于圖12或其他集成輻射源，在光纖長(zhǎng)度上，其中允許形成包含氬或其他惰性氣體的微型泡的密度，添加熒光材料作為摻雜物。這可以是除染料摻雜之外或替代染料摻雜的其他優(yōu)選方式。為每個(gè)RGB顏色子象素元件選擇熒光材料和氣體，以便在微型泡中激發(fā)的惰性氣體以適當(dāng)頻率發(fā)出UV頻率以激發(fā)固態(tài)芯中的熒光材料，以在適當(dāng)?shù)念l率發(fā)射或者R，G或者B光。整個(gè)光纖的染料摻雜有助于確保顏色適當(dāng)均衡。
圖15是根據(jù)本發(fā)明各種公開的實(shí)施例用于產(chǎn)生線圈管型波導(dǎo)的普通波導(dǎo)處理系統(tǒng)1500的示意圖。系統(tǒng)1500處理從中產(chǎn)生最終的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)元件，包括例如粗加工成品1505，處理后的粗加工成品1510以及產(chǎn)生的包含所期望的線圈管結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)1515。系統(tǒng)1500包括一個(gè)或多個(gè)處理階段(例如階段1520，階段1525和階段1530)以分別實(shí)現(xiàn)粗加工成品1505，粗加工成品1510和波導(dǎo)1515的必要處理。在一些線圈管制造系統(tǒng)1500中，根據(jù)要安裝的線圈管的類型，可以省略一個(gè)或多個(gè)階段。
處理階段1520到階段1530以不同的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)波導(dǎo)1515生產(chǎn)的構(gòu)造和應(yīng)用處理。這些處理包括(1)光纖扭絞；(2)導(dǎo)電材料應(yīng)用；以及(iii)PCF特定的實(shí)現(xiàn)方式中的一個(gè)或多個(gè)處理。
光纖扭絞具有許多不同的變形和可能的實(shí)現(xiàn)方式。在這些變形和實(shí)現(xiàn)方式中，適合響應(yīng)控制信號(hào)而對(duì)傳播輻射產(chǎn)生必要的影響的導(dǎo)電元件(例如金屬結(jié)構(gòu)或?qū)щ娋酆衔?應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)階段中。導(dǎo)電元件可以在扭絞之前或之后應(yīng)用，導(dǎo)電元件可以應(yīng)用在導(dǎo)波或邊界結(jié)構(gòu)之一的表面或其內(nèi)部。在一些情況下，光纖被扭絞并被涂覆保護(hù)套以禁止解開，在其他情況下，光纖被涂覆保護(hù)套然后被扭絞。在另外的情況下，在導(dǎo)波結(jié)構(gòu)將設(shè)置和抵抗沒有保護(hù)套的解開時(shí)執(zhí)行扭絞。例如，在從粗加工成品拉制光纖產(chǎn)生導(dǎo)波結(jié)構(gòu)的情況下，當(dāng)在光纖處于其玻璃體溫度(vitreous temperature)之上的點(diǎn)執(zhí)行扭絞時(shí)，不需要保護(hù)套。在一些情況下，導(dǎo)波結(jié)構(gòu)或粗加工成品可以被切割或刻劃以促進(jìn)扭絞。扭絞的目的是產(chǎn)生包括每單位長(zhǎng)度高扭絞計(jì)數(shù)的線圈管，足夠必要的影響并維持扭絞而無(wú)需保護(hù)套。這與常規(guī)的通過在波導(dǎo)中經(jīng)過扭絞引起應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的光學(xué)特征的光纖扭絞系統(tǒng)形成對(duì)比。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)方式是由具有不同黏性的材料產(chǎn)生各種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，以提高圍繞相對(duì)沒受到干擾的芯的有效扭絞。這作為一個(gè)目的是期望減少應(yīng)力以減少破損或斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
導(dǎo)電元件可以在不同的時(shí)間應(yīng)用在不同的圖案中以實(shí)現(xiàn)各種不同的線圈管圖案。導(dǎo)電元件可以以延伸粗加工成品或波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的線性方式被應(yīng)用?；蛘撸瑢?dǎo)電元件可以以具有特定的間距、步進(jìn)(steep)、淺處(shallow)、其他或變化的螺旋方式被應(yīng)用。此外，粗加工成品或?qū)РńY(jié)構(gòu)，或兩者都可以被扭絞，并且在所得到的配置中波導(dǎo)結(jié)構(gòu)對(duì)于圍繞所述芯的導(dǎo)電元件將具有不同的扭絞圖案。扭絞的優(yōu)選實(shí)施例是扭絞操作優(yōu)選地使所述層支持導(dǎo)電元件，無(wú)論其是表面層還是邊界區(qū)域之一，或圍繞所述芯或傳導(dǎo)通道扭絞和旋轉(zhuǎn)而不是使所述芯扭絞的其他區(qū)域。
導(dǎo)電元件可以應(yīng)用作為離散結(jié)構(gòu)或者其可以應(yīng)用作為導(dǎo)電涂層，然后所選擇的涂層區(qū)域例如通過刻蝕、車床加工、掩膜或其他過程來去除以留下特定的線性的、螺旋的或其他圖案在粗加工成品或?qū)РńY(jié)構(gòu)上或其內(nèi)部。在其他方面，該結(jié)構(gòu)也可以如上所述被扭絞。以下是對(duì)普通類型的扭絞實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例的特定示例。
另外，如在制造光子晶體光纖中已知的制造過程中，固態(tài)或毛細(xì)玻璃可以組合在內(nèi)部包層及芯或僅是芯的周圍。這些多個(gè)薄棒(thinrods)或毛細(xì)玻璃(在對(duì)制造本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的當(dāng)前特征的當(dāng)前方法的PCF變形的情況下，進(jìn)一步參見這里以及所引入的申請(qǐng)中的公開內(nèi)容)如相對(duì)于導(dǎo)電帶版本所描述的被事先金屬化，從而在當(dāng)溫度合適時(shí)扭絞粗加工成品或在拉絲時(shí)，圍繞光纖的多個(gè)薄棒被扭絞在一起作為圍繞芯的線圈管。
圖16是圖15所示包含被導(dǎo)電涂覆的粗加工成品和表面螺旋切割的系統(tǒng)的第一特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。該第一實(shí)例包括給粗加工成品1605涂覆導(dǎo)電材料，并在拉制期間為表面螺旋切割提供對(duì)所述粗加工成品或熱波導(dǎo)結(jié)構(gòu)執(zhí)行的扭絞。粗加工成品1605通過標(biāo)準(zhǔn)的真空沉積或其他光纖制造技術(shù)中公知的方法被涂覆金屬粉末或其他導(dǎo)電涂層(金屬煙黑等)。然后在粗加工成品1605的部分1615上制造螺旋切割1610，優(yōu)選地通過旋轉(zhuǎn)該粗加工成品并旋進(jìn)車床加工工具或相對(duì)于固定車床加工工具旋進(jìn)所述粗加工成品(在Y軸旋進(jìn)進(jìn)展)。然后拉制所述粗加工成品以產(chǎn)生導(dǎo)波結(jié)構(gòu)1620，并在所述材料在其玻璃溫度以上時(shí)使用第一軛鐵1625和第二軛鐵1630扭絞所述粗加工成品，從而在冷卻之后持續(xù)扭絞，而無(wú)需限制性保護(hù)套材料。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述軛鐵是反扭絞結(jié)構(gòu)以提高每單位長(zhǎng)度的扭絞數(shù)量。其結(jié)果是布置在波導(dǎo)1630表面上的導(dǎo)電材料的線圈管，與外部包層相同。螺旋的或螺線的脊通過利用扭絞增加厚度的導(dǎo)電層，利用通過相對(duì)粗加工成品中的螺旋切割扭絞消減而分離的扭絞過程形成。
圖17是圖15中所述系統(tǒng)包含部分導(dǎo)電涂覆的粗加工成品而沒有表面螺旋切割的第二特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。該第二示例對(duì)所述涂覆的粗加工成品是可替換的，其如圖16所示是沿螺旋軌道切割的，該第二實(shí)施例包括部分涂覆的粗加工成品1700，其在Y軸方向上被扭絞(由箭頭1705表示)和旋進(jìn)，而沒有進(jìn)行螺旋切割。一種工具去除了一些涂層以留下纏繞在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)周圍的螺旋導(dǎo)電帶。然后拉制粗加工成品1700以產(chǎn)生波導(dǎo)結(jié)構(gòu)1710，并在該材料在其玻璃溫度之上時(shí)使用第一軛鐵1715和第二軛鐵1720扭絞所述粗加工成品，從而在冷卻之后持續(xù)扭絞，而無(wú)需限制性保護(hù)套材料。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，軛鐵是反扭絞結(jié)構(gòu)以提高每單位長(zhǎng)度扭絞的數(shù)量。其結(jié)果是布置在波導(dǎo)1710表面上的導(dǎo)電材料線圈管，與外部包層相同。波導(dǎo)1710的扭絞和螺旋帶的縱向壓縮形成了所期望的導(dǎo)電線圈管結(jié)構(gòu)。
對(duì)該可替換方式的變形是對(duì)粗加工成品精確地涂覆金屬粉末，其通過“涂抹”粉末螺旋帶來實(shí)現(xiàn)，然后對(duì)所述粗加工成品退去加熱粗加工成品的溫度；可選擇的是，已均勻涂覆整個(gè)表面的粗加工成品可以具有當(dāng)其開始退火時(shí)在粉末中的細(xì)線“切割”，通過去除材料來形成螺旋。通過在其軸周圍旋轉(zhuǎn)并且同時(shí)相對(duì)于精確的粉末注射器噴嘴平移該粗加工成品來實(shí)現(xiàn)自螺旋。在與從中拉制光纖一樣的情況下，保留圍繞粗加工成品的薄退火的粉末螺旋(thin annealed-powderspiral)。每光纖長(zhǎng)度“轉(zhuǎn)動(dòng)”的數(shù)量平均來看將不會(huì)與當(dāng)所述粗加工成品本身被扭絞時(shí)一樣大。其他可替換的方式包括與波導(dǎo)的軸平行涂覆導(dǎo)電材料帶(通過加熱硅石退火的金屬粉末，或在粗加工成品上燒結(jié)的煙黑)。
圖18是圖15所示系統(tǒng)包含嵌入/應(yīng)用到粗加工成品1805中/其上的導(dǎo)電元件1800的第三特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。該第三實(shí)施例提供了當(dāng)所述粗加工成品沿著Y軸(如在圖8中描述的其在拉絲塔中往下)旋轉(zhuǎn)和旋進(jìn)以產(chǎn)生縱向延伸的預(yù)成形線圈管結(jié)構(gòu)1810時(shí)，將要嵌入或布置在粗加工成品1805中的導(dǎo)電元件(例如導(dǎo)線、導(dǎo)電聚合物等)1800。導(dǎo)電元件1800被注入或落在或與粗加工成品1805結(jié)合布置。旋轉(zhuǎn)包含導(dǎo)電元件1810的粗加工成品1805(以及沿著Y軸的任何必要的旋進(jìn))在拉制之前在粗加工成品1805內(nèi)部產(chǎn)生初始的螺旋結(jié)構(gòu)。然后拉制粗加工成品1805以產(chǎn)生波導(dǎo)結(jié)構(gòu)1815，并在所述材料在其玻璃溫度之上時(shí)使用第一軛鐵1820和第二軛鐵1825扭絞所述粗加工成品，從而在冷卻之后持續(xù)扭絞，而無(wú)需限制性保護(hù)套材料。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，軛鐵是反扭絞結(jié)構(gòu)以提高每單位長(zhǎng)度扭絞的數(shù)量。其結(jié)果是布置在波導(dǎo)1815中或波導(dǎo)1815表面上的導(dǎo)電材料線圈管。波導(dǎo)1815的扭絞以及螺旋導(dǎo)電元件的縱向壓縮形成所期望的導(dǎo)電線圈管結(jié)構(gòu)。
另外，如在制造光子晶體光纖中已知的制造過程中，固態(tài)或毛細(xì)玻璃可以組合在內(nèi)部包層及芯或僅是芯的周圍。這些多個(gè)薄棒或毛細(xì)玻璃(在對(duì)制造本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的當(dāng)前特征的當(dāng)前方法的PCF變形的情況下，進(jìn)一步參見所引入的臨時(shí)專利申請(qǐng)中的公開內(nèi)容)如相對(duì)于結(jié)合圖17描述的可替換的方式的導(dǎo)電帶所描述的那樣被事先金屬化，從而在當(dāng)溫度合適時(shí)扭絞粗加工成品或在拉制時(shí)，圍繞波導(dǎo)的多個(gè)薄棒/毛細(xì)管被扭絞在一起作為圍繞芯的線圈管。
圖19是圖15所述的系統(tǒng)包含外延地纏繞在波導(dǎo)通道周圍的薄膜1900的第四特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。在該實(shí)現(xiàn)圍繞波導(dǎo)或粗加工成品的線圈管的優(yōu)選方法中(對(duì)于圖19的其他討論，波導(dǎo)將既指波導(dǎo)又指粗加工成品，除非上下文中清楚地指示其他情況)，線圈生產(chǎn)的導(dǎo)電圖案形成在薄膜上(所述導(dǎo)電元件不按規(guī)定比例，并在應(yīng)用后適于產(chǎn)生所期望的線圈管結(jié)構(gòu))。薄膜1900被纏繞并粘合作為印刷條或帶，外延地圍繞在波導(dǎo)周圍，并且在所述優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)“線”接觸該波導(dǎo)。連續(xù)的縱向纏繞之間的間隙被放大以描繪薄膜纏繞。
聚合體薄膜可以通過納米顆粒(例如可以通過市場(chǎng)從Blacksburg，VA的Nanosonic公司買到的)的靜電自組裝(ESA)或者通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的標(biāo)準(zhǔn)的聚合體制造方法來形成，然后或者按如下所述來印制，接著通過從成形床外延揭開或通過其他常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法來去除，或者形成并結(jié)合在主軸上，然后在張力下重新配置，元件如下所述印制或沉積或制造。
首先利用在相對(duì)于薄膜邊緣，并最終相對(duì)于隨后薄膜纏繞的光纖軸以直角布置的一系列導(dǎo)電連接的平行線印記或靜電地形成所述薄膜(類似Nanosonic的產(chǎn)品)。為了實(shí)現(xiàn)纏繞，導(dǎo)電聚合體或者nanoink印制材料優(yōu)選用于沉積結(jié)構(gòu)。在通過任何建立的半導(dǎo)體布圖方法，或通過諸如浸蘸筆納米平板印刷術(shù)之類的較新方法對(duì)薄膜印記或沉積導(dǎo)電圖案之后，將居間的第二層外延地添加或沉積在薄膜的印刷面上，這種第二層，正像薄膜本身那樣，具有適合的電絕緣值，同時(shí)具有適合的磁導(dǎo)率。兩層薄膜或薄膜與涂層形成雙層結(jié)構(gòu)。
這種薄膜可以以大批量制造，并在印制之后纏繞到卷軸上。然后，當(dāng)它們要被纏繞到波導(dǎo)上時(shí)，該波導(dǎo)遞增的退繞，同時(shí)薄膜條在與波導(dǎo)/粗加工成品鄰近的電樞中的線軸上。通過公知方法應(yīng)用外延繞組的粘合劑，氣溶膠或液體或活性干燥材料，以及薄膜的前邊緣，利用后退的接觸，通過電樞的運(yùn)動(dòng)粘結(jié)到波導(dǎo)中。
為了從薄膜外部向內(nèi)部提供選擇的導(dǎo)電點(diǎn)，可以有選擇地為薄膜打上微穿孔，在印制或沉積導(dǎo)電圖案之前通過掩蔽刻蝕、激光器、氣壓穿孔，或其他現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)沉積導(dǎo)電材料時(shí)，在那些具有適當(dāng)尺寸的穿孔的區(qū)域中，導(dǎo)電材料可以有選擇地通過所述穿孔被進(jìn)入或接觸。穿孔可以是圓形的或擁有其他幾何形狀，包括線、方形以及更多復(fù)雜的形狀和形狀大小的組合。
可選的，在薄膜條的前邊緣，薄膜條對(duì)于較小的距離稍微寬一些，從而在纏繞光纖之后，額外的寬度用作接頭(tab)并且可以“折疊”以提供對(duì)由纏繞薄膜形成的纏繞結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層的良好接觸。然后，或者旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)，有效地從線軸上拉去薄膜條，或者優(yōu)選地，線軸本身安裝在凸輪驅(qū)動(dòng)主軸上，該主軸繞波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)，有效地將薄膜條纏繞在波導(dǎo)周圍。
通過該實(shí)現(xiàn)方式，電子纏繞圖案的多個(gè)薄膜層可以纏繞在波導(dǎo)周圍，而不會(huì)極大地增加所得到的集成器件的直徑。其結(jié)果是具有非常薄且緊湊間隔的導(dǎo)電帶的結(jié)構(gòu)，對(duì)于給定的波導(dǎo)部件的長(zhǎng)度“L”，不止纏繞一次，而是反復(fù)的纏繞所述光纖x次，類似地纏繞相同的x個(gè)金屬線圈在“L”波導(dǎo)周圍。對(duì)于線圈管良好的電接觸點(diǎn)可以通過選擇的穿孔區(qū)找到，以便纏繞部分的“最底層”具有通過穿孔到達(dá)外部層的“清楚的”(不與多個(gè)包裹層覆蓋纏繞)導(dǎo)管。然后，當(dāng)導(dǎo)電液相聚合體溶液通過穿孔區(qū)域應(yīng)用到底部時(shí)，該導(dǎo)電溶液滲入并接觸最內(nèi)層。在紫外線(UV)固化時(shí)，該接觸結(jié)構(gòu)被凝固。
可選的，在一個(gè)邊緣折疊的薄膜“接頭”，為其中開始纏繞的薄膜帶的最內(nèi)部分提供接觸點(diǎn)，然后在纏繞薄膜的終止邊緣，最終的導(dǎo)電帶印制在薄膜上，在光纖元件的輸出端。對(duì)于通過任何可替換的方法形成的電路，電流在接頭處或通過穿孔深度接觸進(jìn)入薄膜線圈管，被分配給底層的平行導(dǎo)線，并且接近纏繞在光纖周圍的薄膜帶的整個(gè)長(zhǎng)度上一起印制。電流圍繞波導(dǎo)流通與薄膜帶被纏繞一樣多的次數(shù)，最終在薄膜帶的最外邊緣的接觸點(diǎn)，如所示接近光纖部件的“頂端”或輸出端，離開薄膜線圈管結(jié)構(gòu)。
該實(shí)施例的變形包括在圍繞波導(dǎo)通道的螺旋中纏繞薄膜帶本身，其通過在來自線軸的張力下旋進(jìn)凸輪驅(qū)動(dòng)繞組主軸或旋進(jìn)保持光纖的電樞來實(shí)現(xiàn)。雖然在適當(dāng)?shù)奈恢美p繞的多個(gè)層中沒有呈現(xiàn)較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，所述條的多個(gè)層的厚度被減少。應(yīng)當(dāng)很明顯的是，也可以通過薄膜層形成其他電子器件，給出該新穎的方法，可以附加實(shí)用性到本發(fā)明的實(shí)施例中，甚至本發(fā)明領(lǐng)域之外的更寬的應(yīng)用。
圖20是圖15所示的系統(tǒng)包含使用浸蘸筆納米平板印刷術(shù)在波導(dǎo)通道上布置線圈管2000的第五特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。正如可以通過市場(chǎng)從美國(guó)NanoInk公司買到的，該優(yōu)選方法是建立的浸蘸筆納米平板印刷術(shù)過程的新穎的應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，對(duì)光纖大批應(yīng)用納米管(nanotube)納米平板印刷器件以立體納米平板印刷地印刷繞組結(jié)構(gòu)。納米平板印刷器件安裝在穩(wěn)定的平臺(tái)上，同時(shí)光纖(以及如果需要，線軸)安裝在主軸裝置上，該主軸旋轉(zhuǎn)并旋進(jìn)通過浸蘸筆納米平板印刷器件的光纖。如可以通過市場(chǎng)買到的加工系統(tǒng)控制的精確旋進(jìn)和旋轉(zhuǎn)，確保了準(zhǔn)確形成類似導(dǎo)線的繞組結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^市場(chǎng)從NanoInk買到的設(shè)備使得可以有更優(yōu)良的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)很明顯的是，該可以從市場(chǎng)上買到的浸蘸筆納米平板印刷術(shù)的新穎的應(yīng)用對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例具有另外的實(shí)用性。周期性間隙(gap)2005允許將連續(xù)的波導(dǎo)劈成波導(dǎo)段，每個(gè)設(shè)置有完全功能的線圈管結(jié)構(gòu)。間隙2005不一定按比例，并且如上所公開的，在所引入的專利申請(qǐng)中，附加的內(nèi)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以集成到所述空間中以形成大量一致的和完全獨(dú)立的波導(dǎo)部件。此外，線圈管2000典型地有由任何特定的實(shí)現(xiàn)方式確定的特定的線圈計(jì)數(shù)、密度、材料及其他組成參數(shù)。如在其他地方所論述的，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，離散線圈管結(jié)構(gòu)可以不必為高斯圓柱體(例如完全導(dǎo)電涂覆/金屬化的波導(dǎo)部分)，也可以用作線圈管。
圖21是圖15所示的系統(tǒng)包含使用纏繞過程在波導(dǎo)通道上布置導(dǎo)電元件的第六特定實(shí)現(xiàn)方式的示意圖。在該優(yōu)選方法中，所有波導(dǎo)繞組結(jié)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)該波導(dǎo)是光纖時(shí)—主光纖拉絲塔(圖8所示)，制造如在這里所指定的主導(dǎo)波通道，在制造過程中與第二玻璃光纖拉絲塔組合(也是圖8中所示的類型)，其拉制繞組光纖。從第二拉絲塔中牽引出的涂覆的(或涂覆的和摻雜的)玻璃光纖的熱細(xì)絲，實(shí)際上直徑比包含芯和包層的主光學(xué)波導(dǎo)光纖的直徑小，其纏繞在從主拉絲塔拉出的熱主光纖周圍。用于輔助的粗加工成品，繞組光纖使用標(biāo)準(zhǔn)的光纖制造方法涂覆金屬粉末或煙黑(或涂覆和摻雜導(dǎo)電摻雜物)，然后進(jìn)行拉制。在輔助光纖的高電位端通過熱粘合硅石附加到主光纖之后。然后旋轉(zhuǎn)該主光纖制造裝置，從而輔助光纖緊密纏繞所述主光纖。在光纖都有足夠高的溫度時(shí)繞組使得可以獲得新的單一的所有光纖結(jié)構(gòu)，其實(shí)現(xiàn)圍繞光學(xué)波導(dǎo)光纖的導(dǎo)電繞組。長(zhǎng)期批處理作業(yè)(long batch runs)導(dǎo)致為后面裝配成最后的開關(guān)矩陣準(zhǔn)備的大量的纏繞光纖。
可替換地，導(dǎo)電聚合體細(xì)絲，其可以另外通過涂覆金屬粉末或煙黑并在加熱粗加工成品和拉制光纖時(shí)退火來實(shí)現(xiàn)金屬化，可以纏繞光學(xué)波導(dǎo)光纖并使用在光學(xué)波導(dǎo)上涂覆的粘合劑來粘合。聚合體細(xì)絲可以以極其小的直徑制造，并且具有有利的楊氏模量。類似的，金屬線可以纏繞在光纖周圍。由于傳導(dǎo)率較大，在導(dǎo)線直徑和靈活性方面存在較大的限制。
應(yīng)當(dāng)很明顯的是，這里所公開的用于引入線圈管或線圈作為集成光纖部件的實(shí)現(xiàn)方式的范圍不是相互排斥的，而是可以結(jié)合使用以實(shí)現(xiàn)所期望的性能級(jí)別。圖15到圖21所示的結(jié)構(gòu)的元件和部件可以被選擇和組合。通常對(duì)于在當(dāng)前公開的或整體參考的光纖制造中所涉及的摻雜物和過程的組合，優(yōu)選共同摻雜以在單個(gè)過程中引入多個(gè)摻雜物，雖然MCVD(改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法)，例如，可能不太適于一些需求，例如SOD(溶液摻雜)，因而可以通過不同的連續(xù)過程來實(shí)現(xiàn)摻雜。
為了在光纖制造的成批作業(yè)時(shí)允許線圈管結(jié)構(gòu)之間的間隙，從而在將光纖段劈成光纖的“頭”和“尾”中，每個(gè)沒有線圈管，線圈管的保留、扭絞、纏繞、印制等等可以是周期性的。例如，當(dāng)根據(jù)這里所公開的變形對(duì)光纖進(jìn)行拉制和扭絞時(shí)，對(duì)精確的光纖長(zhǎng)度執(zhí)行扭絞然后停止，但是所述光纖在拉絲塔中繼續(xù)被拉制，直到達(dá)到所期望長(zhǎng)度的間隙，并且再次開始扭絞。然后未扭絞的導(dǎo)電材料提供輸入和輸出接觸點(diǎn)(參見在所并入的臨時(shí)專利申請(qǐng)中公開的中間和內(nèi)部包層接觸方法)?？梢栽诠饫w中集成制造的附加結(jié)構(gòu)，其包括晶體管結(jié)構(gòu)(也如在所述臨時(shí)申請(qǐng)中公開的)，因此可以在光纖的“清晰的”輸入部分中制造，該光纖不具有在光纖中集成制造的線圈管結(jié)構(gòu)。根據(jù)在此所公開的這些方法的詳細(xì)說明，纏繞或繞組光纖類似的可以是間歇的；在實(shí)現(xiàn)精確長(zhǎng)度的繞組之后，光纖的旋轉(zhuǎn)中斷(或幾乎中斷)，從而導(dǎo)電細(xì)絲粘結(jié)到主光纖上，但是平行粘結(jié)(或幾乎平行，對(duì)更大的間隙長(zhǎng)度執(zhí)行一部分纏繞)。在印制的薄膜纏繞光纖的情況下，可以持續(xù)薄膜纏繞，但是印制的線圈管本身是間歇圖案。
另外，存在并且可以預(yù)見其他光纖結(jié)構(gòu)范例。在它們當(dāng)中，這里關(guān)于“扭絞光纖以圍繞內(nèi)部涂層和芯制造外部線圈管導(dǎo)電包層”已經(jīng)參考的較老的范例，提供了在單個(gè)光纖中結(jié)構(gòu)化地集成R，G，B顏色的機(jī)會(huì)。其他結(jié)構(gòu)，包括線圈管，優(yōu)選通過附加到PCF的粗加工成品中的包層來制造，其包括多個(gè)摻雜棒(亞鐵—鐵磁以及永久磁化的)。此后，該方法如對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光纖、或其邏輯變形及改進(jìn)所公開的一樣。此外，使用所公開的三個(gè)表面螺旋波導(dǎo)的變形的線圈管實(shí)施例本身是圍繞光纖軸的螺旋形狀，通過扭絞方法的線圈管的實(shí)現(xiàn)方式作為整體對(duì)于光纖來說不是很實(shí)用。
然而，可以對(duì)軌道粗加工成品材料本身應(yīng)用扭絞方法。在此情況下，兩個(gè)涂層施加到所述粗加工成品上，第一(內(nèi)部)亞鐵/鐵磁涂層和第二(外部)導(dǎo)電涂層，其產(chǎn)生由內(nèi)部涂層中的剩余磁通維持的脈沖磁場(chǎng)。
正如對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光纖所公開的，繞組圖(三個(gè)繞組圖，對(duì)應(yīng)于三個(gè)螺旋軌道)印制在包裹在光纖周圍的一個(gè)帶上。繞組布置在每個(gè)軌道的直角上，并且必須提供多個(gè)接觸接頭，以獨(dú)立的接觸每個(gè)軌道的線圈管，后跟之前對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光纖所公開的圖案。
浸蘸筆納米平板印刷術(shù)類似地直接轉(zhuǎn)變?yōu)槿齻€(gè)通道螺旋表面波導(dǎo)光纖結(jié)構(gòu)。每個(gè)印制的線圈管的獨(dú)立的“底部”和“頂部”接觸點(diǎn)印制在光纖包層/涂層上。這種復(fù)合的光纖結(jié)構(gòu)可以順次使用三個(gè)法拉第衰減器結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，利用如在此所公開的線圈管或場(chǎng)生成結(jié)構(gòu)來制造，而且在光纖的連續(xù)層中制造，具有布置在包層/涂層之間的不導(dǎo)磁緩沖器。
通常，實(shí)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)來實(shí)現(xiàn)的，實(shí)現(xiàn)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，很重要的是要注意，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”的子像素來說，平均強(qiáng)度會(huì)顯著小于最大值。這很簡(jiǎn)單是因?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主動(dòng)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。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
1.一種影響器結(jié)構(gòu)，包括導(dǎo)電元件，布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)而影響所述波導(dǎo)的振幅控制屬性；以及耦合系統(tǒng)，用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件產(chǎn)生大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸平行的磁場(chǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件包括具有大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸螺旋定向的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域周圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件具有比導(dǎo)電金屬線的導(dǎo)電率小的導(dǎo)電率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件包括一系列連續(xù)的導(dǎo)電元件，每個(gè)導(dǎo)電元件與所述耦合系統(tǒng)通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件是所述波導(dǎo)的導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域在制造所述波導(dǎo)期間產(chǎn)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述波導(dǎo)是具有所述導(dǎo)波通道和所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的光纖，所述導(dǎo)波通道定義芯且所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域?yàn)樗鲂咎峁┮粋€(gè)或多個(gè)包層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件是從具有扭絞包層區(qū)域的粗加工成品中產(chǎn)生的，所述扭絞包層區(qū)域與未扭絞芯區(qū)域協(xié)同布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其中所述光纖是光子光纖晶體，并且所述導(dǎo)電元件包括微結(jié)構(gòu)摻雜棒。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其中所述導(dǎo)電元件印制在所述波導(dǎo)的介電元件上。
14.一種操作波導(dǎo)的方法，該方法包括a)發(fā)送影響器信號(hào)給布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件；以及b)響應(yīng)所述影響器信號(hào)，影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件產(chǎn)生大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸平行的磁場(chǎng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件包括具有大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸螺旋定向的部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域周圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件具有比導(dǎo)電金屬線的導(dǎo)電率小的導(dǎo)電率。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件包括一系列連續(xù)的導(dǎo)電元件，每個(gè)導(dǎo)電元件與所述耦合系統(tǒng)通信。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件是所述波導(dǎo)的導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域在制造所述波導(dǎo)期間產(chǎn)生。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述波導(dǎo)是具有所述導(dǎo)波通道和所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的光纖，所述導(dǎo)波通道定義芯且所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域?yàn)樗鲂咎峁┮粋€(gè)或多個(gè)包層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件是從具有扭絞包層區(qū)域的粗加工成品中產(chǎn)生的，所述扭絞包層區(qū)域與未扭絞芯區(qū)域協(xié)同布置。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述光纖是光子光纖晶體，并且所述導(dǎo)電元件包括微結(jié)構(gòu)摻雜棒。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述導(dǎo)電元件印制在所述波導(dǎo)的介電元件上。
27.一種制造方法，包括a)在制造所述波導(dǎo)期間使導(dǎo)電元件與波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，所述波導(dǎo)具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域，所述導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)、通過在所述傳導(dǎo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)而影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性；以及b)形成用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件的耦合系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)涂覆包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的制造方法，還包括去除所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)的螺旋區(qū)域以形成所述導(dǎo)電元件。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)纏繞包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)包括布置有所述導(dǎo)電元件的帶狀物。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電聚合體。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述波導(dǎo)是光纖，并且所述一個(gè)或多個(gè)介電結(jié)構(gòu)包括所述邊界區(qū)域。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程在光纖拉制步驟之前。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程發(fā)生在光纖拉制步驟期間。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程發(fā)生在光纖拉制步驟之后。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述螺旋導(dǎo)電元件是從布置在所述波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的。
39.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞從生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品中拉制的光纖以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制造方法，其中所述扭絞在拉制的光纖超過所述拉制光纖的玻璃溫度時(shí)發(fā)生，其中所述拉制的光纖保持其扭絞。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞產(chǎn)生具有扭絞周期的扭絞光纖，該方法還包括在所述波導(dǎo)周圍布置保護(hù)套以保持所述扭絞周期。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程之前布置。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程期間布置。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程之后布置。
45.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)印制包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
46.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)嵌入包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞包含所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品，以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
48.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述波導(dǎo)包括一個(gè)或多個(gè)光子晶體結(jié)構(gòu)，其中所述關(guān)聯(lián)步驟還包括在所述介電結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電縱向光子結(jié)構(gòu)元件作為包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件是在制造期間從扭絞所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電縱向光子結(jié)構(gòu)元件中產(chǎn)生的。
50.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括載有當(dāng)使用計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)用于操作波導(dǎo)的程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該執(zhí)行的程序指令執(zhí)行一種方法，該方法包括a)發(fā)送影響器信號(hào)給布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件；以及b)響應(yīng)所述影響器信號(hào)，影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件產(chǎn)生大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸平行的磁場(chǎng)。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件包括具有大體上與所述波導(dǎo)的傳輸軸螺旋定向的部分。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域中。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述傳導(dǎo)區(qū)域周圍。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件布置在所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)中。
56.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件具有比導(dǎo)電金屬線的導(dǎo)電率小的導(dǎo)電率。
57.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件包括一系列連續(xù)的導(dǎo)電元件，每個(gè)導(dǎo)電元件與所述耦合系統(tǒng)通信。
58.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件是所述波導(dǎo)的導(dǎo)電區(qū)域，所述導(dǎo)電區(qū)域在制造所述波導(dǎo)期間產(chǎn)生。
59.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述波導(dǎo)是具有所述導(dǎo)波通道和所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的光纖，所述導(dǎo)波通道定義芯且所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域?yàn)樗鲂咎峁┮粋€(gè)或多個(gè)包層。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件是從具有扭絞包層區(qū)域的粗加工成品中產(chǎn)生的，所述扭絞包層區(qū)域與未扭絞芯區(qū)域協(xié)同布置
61.根據(jù)權(quán)利要求59所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述光纖是光子光纖晶體，并且所述導(dǎo)電元件包括微結(jié)構(gòu)摻雜棒。
62.根據(jù)權(quán)利要求50所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述導(dǎo)電元件印制在所述波導(dǎo)的介電元件上。
63.一種傳播信號(hào)，其上載有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，當(dāng)由計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)該指令執(zhí)行一種方法，該方法包括a)在制造所述波導(dǎo)期間使導(dǎo)電元件與波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，所述波導(dǎo)具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域，所述導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)、通過在所述傳導(dǎo)區(qū)域中產(chǎn)生磁場(chǎng)來影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性；以及b)形成用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件的耦合系統(tǒng)。
64.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)涂覆包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
65.根據(jù)權(quán)利要求28所述的制造方法，還包括去除所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)的螺旋區(qū)域以形成所述導(dǎo)電元件。
66.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)纏繞包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
67.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)包括布置有所述導(dǎo)電元件的帶狀物。
68.根據(jù)權(quán)利要求30所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電聚合體。
69.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述波導(dǎo)是光纖，并且所述一個(gè)或多個(gè)介電結(jié)構(gòu)包括所述邊界區(qū)域。
70.根據(jù)權(quán)利要求33所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
71.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程在光纖拉制步驟之前。
72.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程發(fā)生在光纖拉制步驟期間。
73.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞過程發(fā)生在光纖拉制步驟之后。
74.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述螺旋導(dǎo)電元件是從布置在所述波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的。
75.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞從生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品中拉制的光纖，以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
76.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制造方法，其中所述扭絞在拉制的光纖超過所述拉制光纖的玻璃溫度時(shí)發(fā)生，其中所述拉制的光纖保持其扭絞。
77.根據(jù)權(quán)利要求34所述的制造方法，其中所述扭絞產(chǎn)生具有扭絞周期的扭絞光纖，該方法還包括在所述波導(dǎo)周圍布置保護(hù)套以保持所述扭絞周期。
78.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程之前布置。
79.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程期間布置。
80.根據(jù)權(quán)利要求41所述的制造方法，其中所述保護(hù)套在所述扭絞過程之后布置。
81.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)印制包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
82.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括對(duì)所述介電結(jié)構(gòu)嵌入包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
83.根據(jù)權(quán)利要求46所述的制造方法，其中所述關(guān)聯(lián)步驟包括扭絞包含所述導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)波導(dǎo)的粗加工成品，以產(chǎn)生在所述傳導(dǎo)通道周圍布置的螺旋導(dǎo)電元件。
84.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造方法，其中所述波導(dǎo)包括一個(gè)或多個(gè)光子晶體結(jié)構(gòu)，其中所述關(guān)聯(lián)步驟還包括在所述介電結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電縱向光子結(jié)構(gòu)元件作為包含所述導(dǎo)電元件的導(dǎo)電元件結(jié)構(gòu)。
85.根據(jù)權(quán)利要求48所述的制造方法，其中所述導(dǎo)電元件是在制造期間由扭絞所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電縱向光子結(jié)構(gòu)元件產(chǎn)生的。
86.一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于發(fā)送影響器信號(hào)給布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件的裝置；以及用于響應(yīng)所述影響信號(hào)，影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性的裝置。
87.一種設(shè)備，該設(shè)備包括用于在制造所述波導(dǎo)期間使導(dǎo)電元件與波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的裝置，所述波導(dǎo)具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域，所述導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)，通過在所述傳導(dǎo)區(qū)域中產(chǎn)生磁場(chǎng)來影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性；以及用于形成耦合系統(tǒng)的設(shè)備，所述耦合系統(tǒng)用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件。
全文摘要
用于影響器結(jié)構(gòu)的裝置和方法。該裝置包括布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件，該導(dǎo)電元件響應(yīng)影響器信號(hào)而影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性；以及耦合系統(tǒng)，用于將所述影響器信號(hào)發(fā)送至所述導(dǎo)電元件。一種操作影響器的方法，該方法包括a)發(fā)送影響器信號(hào)給布置在具有傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)傳播輻射的介電結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電元件；以及b)響應(yīng)所述影響器信號(hào)，影響所述波導(dǎo)的振幅控制特性。
文檔編號(hào)G02F1/295GK1977196SQ200580011036
公開日2007年6月6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