CN109478603A - 磁光子编码器 - Google Patents
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Abstract
平面内的磁光子编码器包括磁光子晶体的周期性结构组，用于在光束通过周期性结构时响应于可控磁场旋转光束的偏振。旋转偏振与非互易模式转换装置协作产生编码信号而不使用交叉偏振器。路径光学系统将光束引导到周期性结构中以进行偏振旋转，然后将改进的光束引导到非互易模式转换装置中。根据实现，编码输出可以用作显示图像基元前体以产生图像组成信号。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月13日提交的美国专利申请No.15/457,991的权益，并要求2016年3月15日提交的美国专利申请No.62/308,585的权益，并且本申请与美国专利申请No.12/371,461有关，并且本申请与美国专利申请No.62/308,361有关，为了所有目的，每个专利的全部内容通过引用全部明确地并入本文。
技术领域
本发明一般涉及视频和数字图像以及数据处理设备和网络，其产生，传输，切换，分配，存储和显示这样的数据，以及阵列中的非视频和非像素数据处理，例如传感。阵列和空间光调制器，以及数据的应用和使用，更具体地但非排他地，数字视频图像显示器，无论是平面屏幕，柔性屏幕，2D或3D，还是投影图像，以及非显示数据按设备阵列处理，以及组织的空间形式和定位这些过程，包括平板电视和消费者移动设备等紧凑型设备，以及提供图像捕获，传输，分配，分配，组织，存储的数据网络像素信号或数据信号或聚合或其集合的传送，显示和投影。
背景技术
背景技术部分中讨论的主题不应仅仅因为在背景技术部分中提及而被认为是现有技术。类似地，不应假设在背景技术部分中提到的或与背景技术部分的主题相关的问题先前已在现有技术中被认识到。背景技术部分中的主题仅代表不同的方法，这些方法本身也可以是发明。
在图像显示和投影设备领域，包括液晶显示器(LCD)，气体等离子体显示板(PDP)，有机发光二极管(OLED)，DMD(数字微镜器件)和阴极射线管(CRT)是领先且最成功的技术之一，目前存在人为限制，这阻碍了许多性能和价值标准的进一步发展以及基于这些(或任何)核心调制技术的设备的理想的新显示特征。
对任何显示器或投影调制技术的进一步发展的主要人为限制是倾向于将任何显示技术设想为与用于改变像素或子像素的基本状态″开启″的调制技术相同(点亮)通常认为显示技术与像素状态调制技术本身相同。因此，通常，显示技术的改进被认为是改善集成调制器装置的特性，即″关闭″(暗)。
因此，重点在于改进这种调制器器件特征，因为调制器材料的颜色传输效率对于任何颜色系统(通常是红-绿-蓝或RGB)的每种颜色用于实现显示器中的颜色；调制器装置对通过调制器的颜色的相关热效率；调制器装置的开关速度，用于通过调制器的颜色；集成色彩调制器的功耗；调制白光的调制器的滤波效率，必须进行滤色；装置的空间紧凑性，特别是在观察平面(用于子像素或像素之间的最小填充因子)，以及用于需要薄度的直视显示器的装置的深度。显示器结构的灵活性对于许多应用也是期望的，并且当假设每个子像素有一个集成调制器器件时，实现这一点的选择存在限制。
本公开的发明人(结合的未决′461申请)已经提出了对这种概念性直夹套的解决方案，其将图像显示或投影系统的概念与该单一集成调制器分离。每个可视子像素约束。无源和有源光学元件，包括采用新型无源和有源光纤的新型三维织物结构，被提出作为一种新颖的电信结构显示架构的一部分，其中信号从调制装置生成，分配和聚合以实现许多子像素信号生成与最终可视子像素和像素之间的一对一和一对多关系。
本公开的发明人的共同未决的公开内容，所结合的′361申请，通常将这些原理应用于基本组成级别的像素调制本身的问题，其中包含非常广泛的实施例并由此涵盖。
在本公开中详细描述了该方法对改进的混合电信型显示系统的问题的进一步应用，其将″经典″和混合磁光或磁光子像素逻辑的技术与频率调制过程相结合，例如磷光体吸收发射系统和/或周期性极化材料，如Ti：PPLN，PPKTP和PPLN，以及冲击晶体，频带优化或偏振模式处理阶段，以及可选的信号放大/增益信号放大/增益阶段，与任何其他传统显示系统解决方案相比，实现在所有特性上显着改善性能的显示系统。另外，本公开所考虑的系统的配置实现了DWDM类型系统的本地网络和远程适配和实现。
总之，本公开详述了新颖和改进的系统以及可由这种系统使用的某些新颖和改进的组件。
在这一点上，通常必须回顾″磁光/光子″显示器的发展历史。在对这些问题和解决方案进行审查和考虑之后，对于这类显示系统的″单一技术″方法所带来的进一步进展，也将显而易见。
因此，本公开不仅包括采用MO/MPC作为″像素信号处理″中的阶段的系统的提议，并且因此包括作为由此优越的整体电信型显示系统的组件技术，但是还提出了新颖的MO/MPC调制技术(设备和组件以及材料结构和系统)，以实现该组件贡献源的改进。
然而，在新颖的MO/MPC系统的许多(如果不是全部)实施例中，不要求MO/MPC改进被实现为电信类型或结构化系统的一部分，而是存在更多通过在本文提出的劳动分工系统中以及在先前引用的共同未决申请的一般公开中实施改进的组件来实现的性能和益处。
MO/MPC显示开发：简史
从20世纪60年代开始，实现实际磁光显示器的前三十年(大约)尝试面临许多初始问题，其中一些至少部分解决，但没有实现采用光阀的实际显示器基于磁光效应。
基于磁光阀的显示器的第一个提议是在20世纪60年代后期制造的，具体地说，是由被动寻址的离散螺线管型经典法拉第效应旋转器阵列形成的显示器的建议(相对的-高维尔德恒定石榴石晶体缠绕线，类似于核心存储元件)，与交叉偏振器相结合，实现类似于LCD光阀的光阀结构。(专利参考文献GB 1,180,334，在此引入作为参考。)
然而，最重要的努力是在利顿工业公司开展的工作，从八十年代开始并持续到九十年代，再次明显受到磁记忆技术发展技术的启发-在这种情况下，是泡沫记忆。
在这种努力中，采用厚铁质石榴石薄膜，解决了实际MO显示器可能需要的一些基本系统要求。
有源矩阵寻址，为LCD和其他阵列技术(显示器和传感器)开发的技术的明显实现，磁畴管理技术，以及通过增加表面线圈状绕组的数量来增加B场结构是提出的重要解决方案之一。
反映Litton气泡记忆型方法的基本限制是通过这种线圈结构方案降低功率并可能提高开关速度的策略。具体地，该提议是在围绕每个子像素的MO膜的表面上沉积蜿蜒的递归环，其中线形成连续的一系列小环，因为导电轨道最终在一个连续的水平″线圈″轨道中″环绕″子像素在返回原点之前，这条线从不″穿过″自己。在外观上，这些看起来像″波浪形″。
这种线圈缠绕的表面场产生结构在围绕子像素的网络B场上实现线圈状的附加效应，这两者都反映了Litton未解决的其他问题，以及创建或复合其他问题。
在不了解Litton设计的光学或磁性问题的情况下，显然通过使用围绕相对″核心″的晶体表面来增加B场和域切换效率的策略将用于表面绕组结构。通过增加填充因子对显示性能产生负面影响。
另外，该策略没有解决并且实际上会加剧子像素之间的磁串扰问题。由于采用连续体MO膜作为场产生″波浪形″的沉积表面，B场的增加没有任何结构和/或材料策略将每个子像素与另一个子像素隔离将导致增加的串扰因此，对比度降低，实际上是作为显示器的阵列的基本操作。
磁串扰是Litton设计中的问题，因为相邻的子像素部分或几乎完全切换；从显示器的观察者的角度来看，阵列变成模糊的模糊。(应该注意的是，磁性串扰的问题也存在于实际的磁光显示器的其他和早期尝试中)。
光学串扰是Litton方法的另一个基本问题，因为它也适用于早期的尝试。
在实际的磁光显示器的所有先前尝试中遗漏的是，无论是透射的还是反射的(两种模式都是可能的，因为磁场激发的经典法拉第效应的非互易性质)，是用于有效地形成像素的波导结构，或者在本公开中称为″像素信号″的波导结构。
由于在连续的MO薄膜内，没有结构来控制入射光束的路径以确保其仅通过指定的调制区而不是通过像素之间的空间或进入其他像素，并且控制其从调制区和光阀的出口，以形成具有最低可接受光学质量的受控像素。
所有现有设计所需的薄膜越厚(通过增加经典法拉第效应方程的路径长度变量1)，在寻求功率降低和切换效率时增加法拉第旋转，这个越大问题。缺乏实际的光束控制和阵列插入，甚至更成问题，缺乏对通过MO材料传播的光线的控制(包括前向传播光线以及任何反射光线的管理)，越来越成为一个问题。安全的插入锥变得越来越窄，光线越厚，光线就会继续在相对于胶片表面的锥形插入角的边缘，或者更糟的是折射和弯曲，从而离开像素/有源区并通过通过像素之间的填充和其他像素。
应该注意的是，虽然平面(或″表面″)波导，特别是肋形波导，已经用于制造用于电信和其他非显示器应用的平面法拉第效应器件多年，但是没有用于使用这种平面装置的解决方案或建议，用于任何种类的显示阵列的目的，以耦合或耦合输入照明或输出子像素或像素所需的光。这些平面设备，即使是法拉第效应设备本身，也有其自身的局限性，包括特征尺寸，设备缺乏足够或任何真正的集成(包括基于法拉第效应的所有功能和有源元件)光阀)，并且缺乏可用于改善设备性能的所有特征和技术，无论是离散实现还是集成实现。
因此，总而言之，努力开发用于显示的实用磁光阵列(或者，就此而言，其他阵列应用，例如用于空间光调制器(或″SLM″)，直到和通过Litton的开发努力包括但不限于：
1.高功率要求，通常与那个时代对基于法拉第效应的器件的传统理解相关。
2.系统所需的每个像素的连续寻址实质上导致不必要的高功率要求。
3.对此有贡献的是可用或开发的块状磁光膜的质量，Verdet常数对于实际显示应用而言太低，至少在没有重大改进和解决方案的情况下解决法拉第效应的所有其他可能方面-基于光阀，这样的阵列和显示器(或SLM)。
4.维尔德常数越低，对厚膜的依赖性越大。
5.较厚的膜变得更难以从施加在膜和阵列的顶表面上的线圈结构施加的B场饱和和渗透。
6.磁性串扰，使得所用薄膜越厚越差。
7.光学串扰，使得所用薄膜越厚越差。
8.由于采用表面区域的表面″波浪形″线圈结构来解决管理电流幅度的问题，所以不可接受的填充因子。像素之间的不可接受的填充因子产生可见像素间隙的″百叶帘″效应，这实质上降低了作为单个集成图像的人类视觉系统对像素阵列的感知。
9.无彩色显示解决方案。在块状MO膜中，没有提出或制造MO膜，其既可以透射足够的绿光也可以透射蓝光，同时还产生足够的法拉第旋转以实现天然MO蓝色或绿色像素光阀。并且没有提出或制造其他解决方案，使用除了大块MO膜之外的其他东西或者蓝光或绿光的本地MO切换。当时表现最好的铁质石榴石材料，如双取代YIG，在近红外或红外线中表现最佳，在红色中表现最佳。但对于绿灯来说非常非常非常低效且效率低下，而对于蓝色来说基本上没什么(消失得很小)。这通常是由于组合物中铁或氧化铁吸收较短波长，尤其是蓝色。
10.用于显示器的显示尺寸缩放解决方案没有大于可以制造的高质量薄膜尺寸的小型高质量MO薄膜的显示尺寸缩放解决方案。之后依靠连续，无缺陷的高质量MO薄膜进行设计。
11.对于超出极小分辨率的分辨率显示，没有实用的分辨率缩放解决方案。这是由于功率要求和串联的每个子像素的磁畴管理问题。
并且，除了颜色要求之外，所有这些问题也适用于磁光设备阵列的非显示应用，例如用于电信的SLM。
因此，直到大约2001年，磁光显示器开发的状态可以如此概括：
最多限制：小型显示器或SLM可能高达32 x 32或16 x 16分辨率，最佳显示原始红色(像素)图像，并且功率效率极低-甚至对于应用而言也是如此这可能是从追求基于磁光的显示器的最明显的原因中获益的。
那么，为什么所有的努力都花费了？
由于数十年来所展示的商业应用中固有的潜力-用于电信和传感应用的基于法拉第效应的调制器，旋转器和隔离器-实现极高速切换-即用于显示器，这意味着非常，非常高的帧速率-无与伦比的高。
另外，另一种诱惑可能是比LCD，等离子体或MEMS更简单和更容易制造技术。
最后，更大的热稳健性和稳定性。例如，MO材料在高温下表现更好。
因此，有一些非常好的理由来努力实现实用的基于MO的显示系统。
后Litton：改变基于MO的显示器和SLM的领域的两个开发程序
为了准确地表征基于MO的显示器和SLM的现有技术，必须描述两个(″后Litton″)程序，包括由本公开的作者指导的程序：
首先，虽然将它们标记为″后利顿″，但这只是一个粗略的描述，因为它只适用于这两个程序的近似开始之间的差异，这两个程序可以说在2000年之前开始，而且一个肯定在1990年开始，不长在Litton计划开始之后。
第一个程序是用于全息光存储盘技术(Optware Corporation)的SLM程序，由Mitsuteru Inoue教授领导，通过提出磁交叉解决方案解决了现有程序和工作的主要局限之一。像素之间的谈话。
在2000年代早期制造的第一个128×128像素阵列通过对铁石榴石材料的LPE厚膜进行深度离子蚀刻实现了一种形式的磁像素隔离。因此，″像素″之间的气隙(产生相对大的间隙或填充因子)在像素之间实现了相对磁性不可渗透的屏障。
此外，由Inoue for Optware的全息光盘系统创建的设备包括有源矩阵寻址，以及快速寻址MO阵列并具有一定程度的功率降低所需的其他更新特征。
实现了快速切换速度，大约25ns。
虽然对于SLM应用存在该设备解决方案的其他有价值的属性，但是就其本身而言，相对于Litton的主要设计改进没有解决实现基于MO的实际显示器的许多其他问题。
第二个程序，在1990年开始的1990年初进入商业化阶段，开始于1990年并且基于提案，包括本公开的作者发布和待决的专利以及其他成员对材料创新的贡献。该团队取得了以下创新和改进：
1.光学串扰的解决方案：光路上的光波导控制。
2.用于磁串扰的解决方案：使用不可渗透的材料来隔离并且可选地使用高渗透性材料来″拉″场线″朝向″像素。
3.双稳态MO/MPC开关，用于降低功率和切换效率，使用复合磁性材料结构(也称为″交换耦合″材料结构)实现像素的″锁存″，以便像素可以通过短脉冲来寻址电流到子像素/像素的场结构而不是对像素的连续寻址。
4.用于功率降低和开关效率的双稳态MO/MPC开关：通过化学组成开发锁存MO材料和膜，可作为单独的″体″膜进行锁存。
5.彩色显示：第一种实用的MO″蓝色″材料，其在显示系统中展示了对人类视觉系统的充分透射以及足够的对比度的法拉第旋转。
6.彩色显示：过滤方法，与色彩有效的MO材料结合使用。
7.功率降低和切换效率：用于显示器的第一ID磁光子晶体器件，多层膜和平面光栅结构。利用在非互易经典法拉第效应的背景下证明的光子晶体的贡献，有效路径长度增加并且相对于任何MO材料层的″体积″维尔德常数的其他增强。法拉第旋转和散装材料传输的主要增强。
8.功率降低：多层线圈结构，用于更有效的MO/MPC膜穿透并因此降低功率-顶部，底部和中间线圈结构，对填充因子的影响可忽略不计。
9.功率降低和磁串扰减小：透明的路径内线圈结构，用于改善场穿透并减少磁串扰并且对填充因子没有负面影响。
10.表面等离子体的实施，用于设备简化的潜在改进。
11.环形谐振器的实现，用于更紧凑(减小的特征尺寸)，尤其是用于投影仪的SLM和芯片平台显示器等。
12.显示尺寸缩放解决方案，包括通过在光纤中实现集成的基于MO的开关，作为光纤设备：通过光纤设备阵列制造更大的显示器，包括在纺织复合结构中制造阵列并通过纺织品-复合型制造和其他机械制造工艺。
13.完全集成的″3D″MO/MPC开关，平面开关和光纤开关，用于降低制造成本和提高效率，包括所有″常规″和新的开关元件-用于域管理和双向的复合磁性材料-稳定的开关/闭锁；偏振器和分析仪(″交叉偏振器″)，滤色，线圈结构，波导，磁隔离等
14.使用较低温度的膜制造技术商业化较便宜的石英和硅基板。
由本公开的作者列出的(之前作为设备，材料和工作显示系统公开和开发的)解决方案或由团队在其指导下开发的解决方案完全解决了实现基于MO/MPC的实用显示器的所有障碍。以前就已存在过，即使是在利顿和以前所有项目的重要工作之后。在基准设置中：
·已经证明了小于15ns的像素切换速度，以及其他高性能属性-比LCD快约100万倍，比DMD快1000倍。
·低功率，双稳态开关否则仅通过诸如E-Ink(电泳)之类的低图像质量B&W显示技术实现，完全解决了最大误解之一以及之前对MO-概念的限制和批评。基于显示。
·全彩色能够具有比LCD更好的传输效率。
·固态晶体器件具有更简单的器件和制造复杂性，并且成本更低
·低成本显示尺寸缩放解决方案，比LC实现的成本更低
·热稳定且坚固，降低冷却要求并因此降低操作成本。
然而，本公开的争论是，对于MO和MPC相关设备存在可能的进一步显着改进，尤其是在用于显示和非显示应用的阵列中配置(片上或空间)-分开)。这里公开了这种改进。
此外，本公开的论点是，MO和MPC装置可以通过针对那些最佳可用材料和材料结构本身最佳性能的那些波长进行设计和优化而更有效地对整个显示系统做出贡献。然后，作为一种解组合显示设备像素信号处理系统中的一种方法和阶段而服务。
在一些并入的应用中更广泛地探讨了采用该策略用于显示系统中的MO/MPC设备的设计优化的原因，并且针对大多数(如果不是全部)信号处理技术指出了其中的一些属性。信号(像素信号或信息信号)被主动(通电)或被动(未通电)修改，所涉及的物理效应或过程依赖于材料，需要某些材料而不需要其他材料；对于那些材料，它们在某种程度上取决于波长。
因此，对于MO/MPC，与其他光子或光电子器件如Mach-Zehnder器件一样，物理效应对于某些频率/波长而言是最有效和/或有效的。
在基于多级像素信号处理的显示系统的概念中，这意味着，只要可能，所有像素信号(或信号)处理级都使用″便利的频率/波长″来进行。并且在这些级之间调制(移位)频率/波长以实现最佳(或更合适且因此更接近最佳)输入频率。
作为实际问题，并且对于本公开，观察到MO和MPC材料和结构在红/近红外/红外区域中继续表现最佳，事实上许多其他信号处理技术也是如此。其功能是用信息(数据信号信息或像素信号信息)对光信号进行编码。
即使当光子带隙结构从ID到3D周期性结构的有效性或效率获得增益时，这一事实仍然成立，并且当从制造不同尺寸和/或形状的纳米级材料发现新特性时也是如此。。在某些类型的复合超常材料的情况下，这仍然存在，其中纳米晶体通过材料合成被其他结构包封，例如通过所谓的分子自组装，使用空间和通常相对低温的胶体溶液。尽管如此，可能寻求的新特性往往在某些波长上比其他波长表现最佳。
新颖和/或改进的性质，例如相同化学制剂的纳米级与体积的不同颜色，或由于不同的几何/材料结构(例如石墨烯与碳纳米管)的不同性质，如在正在进行的材料和纳米材料研究与创新的范围，强度/强度随波长(以及电流幅度，场等)不断变化
由纳米级天线和环形谐振器的组合组成的全合成超材料类型可以提供通过频率，电压，电流幅度，场强等的响应和性能的更大平坦度的路径，尽管它可以是合理地假设基于用于形成合成结构的材料将存在性能的可变性。而且，更重要的是，极端宽带响应几乎肯定是例外，而不是未来材料性能的规则。
对于信号处理材料的波长相关响应的这一事实的认识表明，采用磁光调制(或磁光调制)技术对基本编码的显示系统的性能进行了实质性的改进。/关闭像素信号的信息，具体地说，更好的系统，本公开的系统，将通过优化MO/MPC设备设计以在不可见的近红外中进行调制，随后是设备优化的像素-信号优化步骤直到像素信号作为人类视觉系统观察到的图像的元素离开显示系统。
还应注意，根据″便利的波长/频率″的设备优化的本公开在大多数情况下同样适用于非显示设备阵列和光子集成电路(PIC)。
如在一些并入的申请中进一步公开的，该观察也适用于采用其他最佳信号调制设备(例如Mach-Zehnder干涉仪设备)的显示系统，但是本公开的细节集中于基于混合MO/MPC的显示设备的细节，与其他像素信号处理设备，尤其是频率/波长调制装置结合，以实现基于MO/MPC的优秀显示系统。
需要一种系统和方法，用于以释放的方式重新构思捕获，分发，组织，传输，存储和呈现到人类视觉系统或非显示数据阵列输出功能的过程。设备和系统设计来自这些过程的非优化操作阶段的受损功能，而是将像素信号处理和阵列信号处理阶段分解为操作阶段，允许最适合每个阶段的设备的优化功能，这在实践中意味着设计和操作频率为这些设备和过程最有效工作的设备，然后进行有效的频率/波长调制/移位阶段在那些″便利频率″之间来回移动，具有进一步提高效率的全部效果光学信号处理，包括本地和远程。本公开的特定和改进的系统的特定目的是围绕磁光型装置和操作的最佳使用和操作而设计的配置，在非可见IR/近红外频率中执行关键操作阶段，集成利用最佳频率/波长调制/移位装置，共同实现新颖的全光″网络显示″和全光网络迁移，兼容并发展下一代密集波分复用(DWDM)型网络。
发明内容
公开了一种系统和方法，用于以从解放设备和系统设计的方式重新构思捕获，分发，组织，传输，存储和呈现到人类视觉系统或非显示数据阵列输出功能的过程。这些过程的非优化操作阶段的功能受损，而是将光子信号处理和阵列信号处理阶段分解为操作阶段，允许最适合每个阶段的设备的优化功能，这在实践中意味着设计和操作设备在这些设备和过程最有效工作的频率中，然后进行有效的频率/波长调制/移位阶段在那些″便利频率″之间来回移动，以及进一步实现更有效的全光信号处理的净效果，本地和长途。
提供以下发明内容以便于理解与信号处理有关的一些技术特征，并且不旨在作为本发明的完整描述。通过将整个说明书，权利要求书，附图和摘要作为一个整体，可以获得对本发明的各个方面的全面理解。
本发明的实施例可以涉及将集成像素信号″调制器″的组件分解成离散信号处理级，并因此分解为电信型网络，其可以是紧凑的或空间远程的。操作上最基本的版本提出了三级″像素信号处理″序列，包括：像素逻辑″状态″编码，其通常在集成像素调制器中完成，该集成像素调制器与颜色调制阶段分离，而颜色调制阶段又是与强度调制阶段分开。进一步详细说明了更详细的像素信号处理系统，其包括子级和选项，并且更加详细并且特别适合于磁光子系统的有效实现，并且包括1)有效的照明源级。哪个体光，优选不可见的近红外光，被转换成适当的模式并发射到信道化阵列中，并提供阶段2)，像素逻辑处理和编码；其次是3)可选的非可见能量过滤和恢复阶段；4)可选的信号修改阶段，以改善/修改信号分裂和模式修改等属性；5)频率/波长调制/移位以及附加带宽和峰值强度管理；6)可选的信号放大/增益；7)可选分析仪，用于完成某些MO型光阀切换；8)用于像素信号处理和分配的某些无线(级)的可选配置。此外，提出了该系统的DWDM类型配置，其提供了全光网络的版本和路径，从而获得了主要的成本和效率：特别激励并使图像信息的处理更有效，现场和录音。最后，提出了新的混合磁光子器件和结构，并且其他先前对于本公开的系统不实用的其他设备和结构能够最大限度地利用像素信号处理系统并且围绕该系统最佳地配置这样的系统，包括新的和/或基于磁光和非磁光效应(如慢光和反磁光效应)杂交的设备的改进版本，实现新的基本开关，以及新的混合2D和3D光子晶体结构类型它可以为所有应用改进许多(如果不是大多数)MPC类型的设备。
在并入的申请中，提出了一类新的显示系统，其将典型地集成的像素信号″调制器″的分量分解成离散的信号处理级。因此，通常在集成像素调制器中实现的基本逻辑″状态″与与强度调制级分离的颜色调制级分离。这可以被认为是应用于可见图像像素调制问题的电信信号处理架构。通常，提出三个信号处理级和三个单独的装置组件和操作，但是可以添加和考虑附加的信号影响操作，包括极化特性，从常规信号到诸如极化子和表面等离子体的其他形式的转换，叠加信号(例如基本像素开/关状态叠加在其他信号数据上)等。宽带网络中的高度分布式视频信号处理架构，服务于相对″哑″的显示装置，基本上由后续阶段的无源材料组成，是一个主要的结果，以及紧凑的光子集成电路器件，其在相同的一个或多个器件之间以及在大型阵列中紧密接触的相同器件上实现串联的离散信号处理步骤。
在本公开中，改进的和详细版本的混合电信型像素信号处理显示系统采用磁光/磁光子级/器件与其他像素信号处理级/器件的组合，包括尤其是频率/波长调制/移位级和装置，其可以在稳健的实施例中实现，还包括改进的和新颖的混合磁光/光子组件，不限于经典或非线性法拉第效应MO效应，但更多广泛地包括非互易MO效应和现象及其组合，并且还包括混合法拉第/慢光效应和基于克拉效应和基于法拉第和MO克尔效应的设备和其他MO效应的混合；并且还包括改进的″挡光板″结构，其中调制信号的路径与器件的表面在平面内折叠，以减小整个器件的特征尺寸；还包括准2D和3D光子晶体结构以及多层薄膜PC和表面光栅/极化PC的混合；以及MO和Mach-Zehnder干涉仪设备的混合。
因此，包括早先的基于MO的设备以及本文公开的改进的设备，本公开提出了一种电信类型或电信结构的像素信号处理系统，其具有以下像素信号处理的处理流程(或者同样地，PIC，传感器或电信信号处理)阶段以及因此表征本公开的系统的体系结构(及其变体)：
本文描述的任何实施方案可以单独使用或以任何组合彼此一起使用。本说明书中包含的发明还可以包括在本简要概述或摘要中仅部分提及或暗示或未提及或暗示的实施方案。尽管本发明的各种实施例可能受到现有技术的各种缺陷的驱动，这些缺陷可在说明书的一个或多个地方讨论或暗示，但本发明的实施例不一定解决任何这些缺陷。换句话说，本发明的不同实施例可以解决可以在说明书中讨论的不同缺陷。一些实施例可以仅部分地解决一些缺陷或仅可以在说明书中讨论的一个缺陷，并且一些实施例可能不解决这些缺陷中的任何缺陷。
通过阅读本公开(包括说明书，附图和权利要求)，本发明的其他特征，益处和优点将是显而易见的。
附图说明
附图中，相同的附图标记在各个视图中指代相同或功能相似的元件，并且包含在说明书中并形成说明书的一部分，进一步说明了本发明，并与本发明的详细描述一起，用于解释本发明的原理。
图1示出了可用于实现的成像架构
本发明的实施例；
图2示出了实现图1的成像架构的版本的光子转换器的实施例。1使用光子转换器作为信号处理器；
图3示出了图1的光子转换器的一般结构。2；
图4示出了光子转换器的特定实施例；
图5示出了可用于图1的编码器的磁光子编码器的侧视图。4；和
图6示出了磁光子编码器的顶视图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种系统和方法，用于以释放设备的方式重新构思捕获，分发，组织，传输，存储和呈现到人类视觉系统或非显示数据阵列输出功能的过程。系统设计来自这些过程的非优化操作阶段的受损功能，而是将像素信号处理和阵列信号处理阶段分解为操作阶段，从而允许最适合每个阶段的设备的优化功能，实践意味着设计和操作频率为这些设备和过程最有效工作的设备，然后进行有效的频率/波长调制/移位阶段在″便利频率″之间来回移动，具有进一步提高效率的净效果全光信号处理，无论是本地还是长途。呈现以下描述以使得本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下提供以下描述。
对于本领域技术人员来说，对优选实施例的各种修改以及这里描述的一般原理和特征将是显而易见的。因此，本发明不限于所示的实施例，而是与符合本文所述的原理和特征的最宽范围相一致。
定义
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明总体构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解，诸如在常用词典中定义的那些术语应被解释为具有与其在相关领域和本公开的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化的。或过于正式的意义，除非在此明确定义。
以下定义适用于关于本发明的一些实施方案描述的一些方面。这些定义同样可以在此扩展。
如本文所用，术语″或″包括″和/或″，术语″和/或″包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如″至少一个″之类的表达，当在元素列表之前时，修饰整个元素列表而不修改列表的各个元素。
如本文所用，除非上下文另有明确规定，否则单数术语″一″，″一个″和″该″包括复数指示物。因此，例如，除非上下文另有明确规定，否则对对象的引用可包括多个对象。
此外，如本文的描述和随后的权利要求中所使用的，″在...中″的含义包括″在......中″和″在......上″，除非上下文另有明确说明。应当理解，当一个元件被称为在另一个元件″上″时，它可以直接在另一个元件上，或者可以在它们之间存在中间元件。相反，当一个元素被称为″直接在″另一个元素上时，不存在中间元素。
如本文所使用的，术语″集合″是指一个或多个对象的集合。因此，例如，一组对象可以包括单个对象或多个对象。集合的对象也可以称为集合的成员。集合的对象可以相同或不同。在某些情况下，集合的对象可以共享一个或多个公共属性。
如本文所用，术语″相邻″是指靠近或邻接。相邻的物体可以彼此间隔开，或者可以彼此实际或直接接触。在某些情况下，相邻的物体可以彼此连接或者可以彼此一体地形成。
如本文所使用的，术语″连接″，″连接″和″连接″是指直接附件或链接。如上下文所示，连接的对象没有或没有实质的中间对象或对象集。
如本文所使用的，术语″耦合″，″耦合″和″耦合″指的是操作连接或链接。耦合对象可以彼此直接连接或者可以间接地彼此连接，例如通过中间对象集。
如本文所用，术语″基本上″和″实质上″是指相当大的程度或程度。当与事件或情况一起使用时，术语可以指事件或情况恰好发生的情况以及事件或情况发生的近似情况，例如考虑典型的容忍水平或可变性。这里描述的实施例。
如本文所用，术语″任选的″和″任选地″是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件或情况发生的实例和事件或情况不发生的实例。
如本文所用，术语″功能装置″广泛地表示从能量提供结构接收能量的能量消散结构。术语功能设备包括单向和双向结构。在一些实现中，功能设备可以是显示器的组件或元件。
如本文所用，术语″显示″广义上是指用于产生显示组分的结构或方法。显示组件是由显示图像基元前体产生的处理后的图像组成信号产生的显示图像组分的集合。图像基元前体有时在其他上下文中被称为像素或子像素。不幸的是，术语″像素″已经产生了许多不同的含义，包括来自像素/子像素的输出，以及显示图像的组成部分。本发明的一些实施例包括分离这些元件并形成附加中间结构和元件的实现，一些用于独立处理，这可以通过将所有这些元件/结构称为像素而进一步混淆，因此这里使用各种术语。明确地指代特定的组件/元素。显示图像基元前体发射图像组成信号，该图像组成信号可以由中间处理系统接收，以从图像组成信号产生一组显示图像基元。显示图像基元的集合，当通过显示器直接观察或由投影系统反射时，在预期的观看条件下向人类视觉系统呈现图像。在该上下文中的信号意味着信号发生器的输出，该信号发生器是或等同于显示图像基元前体。重要的是，只要需要处理，这些信号就作为信号保存在各种保持信号的传播信道中，而不会传输到自由空间，信号会产生一个扩展的波阵面，该波前与其他来源的扩展波前相结合，这些波前也是免费传播的。空间。信号没有手性并且没有镜像(即没有反转，倒置或翻转的信号，而图像和图像部分具有不同的镜像)。另外，图像部分不是直接相加的(如果可能的话，难以将一个图像部分重叠在另一个图像部分上以预测结果)并且处理图像部分可能非常困难。有许多不同的技术可用作信号发生器，不同的技术提供具有不同特性或益处的信号，以及不同的缺点。本发明的一些实施例允许混合组件/系统，其可以借助技术组合的优点，同时最小化任何特定技术的缺点。并入的美国专利申请No.12/371,461描述了能够有利地组合这些技术的系统和方法，因此术语显示图像基元前体因此覆盖像素技术的像素结构和子像素技术的子像素结构。
如这里所使用的，术语″信号″指的是来自信号发生器的输出，例如显示图像基元前体，其在产生信号时传达关于信号发生器的状态的信息。在成像系统中，每个信号是显示图像基元的一部分，当在预期条件下由人类视觉系统感知时，产生图像或图像部分。在这个意义上，信号是编码消息，即，编码消息的通信信道中的显示图像基元前体的状态序列。来自一组显示图像基元前体的同步信号的集合可以定义图像的帧(或帧的一部分)。每个信号可以具有可以与来自一个或多个其他信号的一个或多个特征组合的特征(颜色，频率，幅度，定时，但不具有手性)。
如本文所使用的，术语″人类视觉系统″(HVS)是指伴随着来自多个离散显示图像基元(直接观察或投影)的图像的感知和可视化的生物和心理过程。这样，HVS在接收传播的显示图像基元的合成并且基于接收和处理的那些基元来制定图像的概念时暗示人眼，视神经和人脑。对于每个人来说，HVS并不完全相同，但是人口的显着百分比有一般的相似之处。
图1示出了可用于实现本发明的实施例的成像架构100。本发明的一些实施例设想使用人类视觉系统(HVS)形成人类可感知图像-来自大量信号生成结构包括架构100.架构100包括：包括多个显示图像的图像引擎105原始前体(DIPP)110i，i＝1到N(N可以是从1到数十，到数百，到数千个DIPP的任何整数)。适当地操作和调制每个DIPP 110i以产生多个图像组成信号115i，i＝1到N(来自每个DIPP 110i的单独图像组成信号115i)。处理这些图像构成信号115i以形成多个显示图像基元(DIP)120j，j＝1至M，M小于，等于或大于N的整数.DIP120j的集合/集合(诸如此类作为占据相同空间和横截面区域的一个或多个图像构成信号115i，当由HVS感知时将形成显示图像125(或者例如用于动画/运动效果的一系列显示图像)。当以合适的格式呈现时，HVS从DIP 120j重建显示图像125，例如以显示器上的阵列或屏幕，墙壁或其他表面上的投影图像。这是HVS从小的形状(例如″点″)的不同颜色或灰度阴影的阵列感知图像的熟悉现象，其相对于到观看者(和HVS)的距离足够小。因此，显示图像基元前体110i将对应于当参考从非复合颜色系统产生图像组成信号的设备时通常被称为像素的结构，并且因此将对应于通常被称为a的结构。当参考从复合颜色系统产生图像组成信号的设备时，子像素。许多熟悉的系统采用复合颜色系统，例如RGB图像组成信号，来自每个RGB元件的一个图像组成信号(例如，LCD单元等)。不幸的是，在成像系统中使用术语像素和子像素来指代许多不同的概念-例如硬件LCD单元(子像素)，从单元发射的光(子像素)，以及当HVS感知到信号时(通常这些子像素已被混合在一起并且被配置为在用于观看的一组条件下对用户来说是不可察觉的)。架构100区分这些各种″像素或子像素″，因此采用不同的术语来指代这些不同的组成元件。
架构100可以包括混合结构，其中图像引擎105包括用于DIPP 110的一个或多个子集的不同技术。也就是说，DIPP的第一子集可以使用第一颜色技术(例如，复合颜色技术)来产生第一颜色技术。图像组成信号的子集和DIPPS的第二子集可以使用不同于第一颜色技术的第二颜色技术，例如，不同的复合颜色技术或非复合颜色技术)以产生图像组成信号的第二子集。这允许使用各种技术的组合来产生一组显示图像基元和显示图像125，其可以优于当从任何单一技术产生时。
架构100还包括信号处理矩阵130，其接收图像组成信号115i作为输入并在输出处产生显示图像基元120j。根据本发明实施例的任何特定实现的适合性和目的，矩阵130有许多可能的布置(一些实施例可以包括单维阵列)。通常，矩阵130包括多个信号通道，例如通道135通道160.对于矩阵130的每个通道存在许多不同的可能布置。每个通道与其他通道充分隔离，例如由离散光纤产生的光隔离因此，对于实现/实施例，一个信道中的信号不会干扰超过串扰阈值的其他信号。每个通道包括一个或多个输入和一个或多个输出。每个输入从DIPP 110接收图像组成信号115.每个输出产生显示图像基元120.从输入到输出，每个通道指示纯信号信息，并且在通道中的任何点处的纯信号信息可包括原始图像成分。信号115，一组一个或多个处理的原始图像组成信号的分解，和/或一组一个或多个处理的原始图像组成信号的聚合，每个″处理″可以包括一个或多个聚合或分解。一个或多个信号。
在此上下文中，聚合是指将来自SA编号SA＞1的信道(这些聚合信号本身可以是原始图像组成信号，处理信号或组合)的信号组合成TA编号(1＜信道的TA＜SA)和分解是指将信号从SD编号SD≥1的信道(其本身可以是原始图像组成信号，处理信号或组合)划分为TD编号(SD＜TD))渠道。SA可能超过N，例如由于较早的分解而没有任何聚合，并且由于随后的聚合，SD可能超过M.一些实施例具有SA＝2，SD＝1且TD＝2.然而，架构100允许聚合许多信号，这可以产生足够强的信号，使得它可以被分解成许多信道，每个信道具有足够的强度以用于实现。。信号的聚合来自信道的聚合(例如，连接，合并，组合等)或相邻信道的其他布置，以允许由那些相邻信道传播的信号的连接，合并，组合等，并且信号的分解来自信道或其他信道配置的解聚(例如，分裂，分离，分割等)以允许由该信道传播的信号的分离，分离，分割等。在一些实施例中，可以存在信道的特定结构或元件以在多个信道中聚合两个或更多个信号(或者将信道中的信号分解成多个信道中的多个信号)，同时保持通过矩阵130传播的内容的信号状态。
图1中描绘了许多代表性通道。通道135示出了具有单个输入和单个输入的通道。通道135接收单个原始图像组成信号115k并产生单个显示图像基元120k。这并不是说通道135可以不执行任何处理。例如，处理可以包括物理特性的变换。信道135的输入的物理尺寸尺寸被设计成匹配/补充其相应/相关联的DIPP 110的有效区域，其产生图像组成信号115k。输出的物理尺寸不需要与输入的物理尺寸尺寸相匹配-也就是说，输出可以是相对锥形或扩展的，或者圆形周边输入可以变成直线周边输出。其他变换包括信号的重新定位-虽然图像构成信号115i可以在图像构成信号1152附近开始，但是由通道135产生的显示图像基元1201可以位于由先前″远程″图像产生的显示图像基元120x的旁边。组成信号115x。这允许交错信号/基元与其生产中使用的技术分离的极大灵活性。对于个体或集体物理变换的这种可能性是矩阵130的每个信道的选择。
信道140示出了具有一对输入和单个输出的信道(聚合该对输入)。例如，信道140接收两个原始图像组成信号，信号1153和信号1154，并产生单个显示图像基元1202。信道140允许添加两个幅度，使得基元1202具有比任一组成信号更大的幅度。信道140还允许通过交织/多路复用组成信号来改善定时。例如，每个组成信号可以以30Hz操作，但是所得到的图元可以以60Hz操作。
信道145示出了具有单个输入和一对输出的信道(分解输入)。例如，信道140接收单个原始图像组成信号，信号1155，并产生一对显示图像基元-基元1203和基元1204.信道145允许再现单个信号，例如分成具有许多信号的两个并行信道。除了幅度之外，分解信号的特征。当振幅不是所希望的时，如上所述，可以通过聚合来增加振幅，然后分解可以产生足够强的信号，如图2所示的其他代表性通道所示。1。
信道150示出了具有三个输入和单个输出的信道。包括信道150以强调实际上可以将任何数量的独立输入聚合成单个信道中的处理信号，以产生例如单个基元120s。
通道155示出了具有单个输入和三个输出的通道。包括信道150以强调单个信道(以及其中的信号)可以分别分解成几乎任何数量的独立但相关的输出和基元。在另一方面，信道155与信道145不同-即从输出产生的基元120的幅度。在信道145中，每个幅度可以被分成相等的幅度(尽管一些分解结构可以允许可变的幅度分离)。在信道155中，基元1206可以不等于基元1207和1208的振幅(例如，基元1206可以具有大约是基元1207和基元1208的振幅的两倍的振幅，因为不需要在同一节点处分解所有信号。)。对于基元1207和基元1208中的每一个，第一除法可以导致信号产生基元1206的一半，并且得到的一半信号进一步被分成两半。
信道160示出了包括三个输入的聚合和分解成一对输出的信道。包括信道160以强调单个信道可以包括信号的聚合和信号的分解。因此，在必要或期望的情况下，信道可以具有多个聚合区域和多个分解区域。
因此，矩阵130凭借处理阶段170的物理和信号特征操纵(包括聚合和分解)而成为信号处理器。
在一些实施例中，矩阵130可以通过限定通道的物理结构的精确编织工艺来产生，例如用于一组光纤的提花编织工艺，其共同限定数千到数百万个通道。
概括地说，本发明的实施例可以包括耦合到图元生成系统(例如，矩阵130)的图像生成阶段(例如，图像引擎105)。图像生成阶段包括N个显示图像基元前体110.每个显示图像基元前体110i生成相应的图像组成信号115i。这些图像构成信号115i被输入到图元生成系统中。基元生成系统包括具有M个输入通道的输入级165(M可以等于N但不需要匹配-在图1中，例如一些信号不输入到矩阵130中)。输入通道的输入从单个显示图像基元前体110x接收图像组成信号115x。在图1中如图1所示，每个输入通道具有输入和输出，每个输入通道将其单个原始图像组成信号从其输入引导到其输出，输入级165有M个输入和M个输出。原始生成系统也是包括具有P个分配信道的分配级170，每个分配信道包括输入和输出。通常M＝N和P可以根据实施方式而变化。对于一些实施例，P小于N，例如，P＝N/2。在那些实施例中，分配信道的每个输入耦合到来自输入信道的唯一输出对。对于一些实施例，P大于N，例如P＝N*2.在那些实施例中，输入通道的每个输出耦合到分配通道的唯一输入对。因此，基元生成系统缩放来自显示图像基元前体的图像组成信号-在一些情况下，多个图像组成信号在分配通道中被组合作为信号，并且其他时候单个图像组成信号被分割并呈现为多个分配通道。。矩阵130，输入级165和分配级170存在许多可能的变化。
图2示出了实现图1的成像架构的版本的成像系统200的实施例。系统200包括编码信号的集合205，例如多个图像组成信号(在IR/近IR频率下)，其被提供给光子信号转换器215，光子信号转换器215产生数字图像基元225的集合220，优选地在可见频率，尤其是真实世界可见成像频率。
图3示出了图1的光子信号转换器215的一般结构。转换器215接收一个或多个输入光子信号并产生一个或多个输出光子信号。转换器215调整输入光子信号的各种特性，例如信号逻辑状态(例如，开/关)，信号颜色状态(IR到可见)和/或信号强度状态。
图4示出了光子转换器400的特定实施例。转换器405包括有效光源405.源405可以例如包括IR和/或近红外源，以在后续阶段中实现最佳调制器性能(例如，LED阵列发射在IR和/或近红外线)。转换器400包括可选的体光学能量源均化器410.均化器410提供在必要或期望时均匀化来自源405的光的偏振的结构。均化器410可以布置成用于主动和/或被动均质化。
接下来，按照来自光源405的光传播的顺序，转换器400包括编码器415.编码器415提供来自源405的光的逻辑编码，其可以被均匀化，以产生编码信号。编码器405可以包括混合磁光子晶体(MPC)，Mach-Zehnder，透射阀等。编码器415可以包括调制器的阵列或矩阵，以设置一组图像组成信号的状态。在这方面，各个编码器结构可以等效于显示图像基元前体(例如，像素和/或子像素，和/或其他显示光能信号发生器)。
转换器400包括可选的滤波器420，例如与平面偏转机构(例如，棱镜阵列/光栅结构)结合的偏振滤波器/分析器(例如，光子晶体介电镜)。
转换器400包括可选的能量重新捕获器425，其重新捕获来自源405的能量(例如，IR-近红外偏转能量)，其被滤波器420的元件偏转。
转换器400包括调节器430，其调制/移位从编码器415产生的编码信号的波长或频率(其可能已经由滤波器420滤波)。调节器430可以包括磷光体，周期性极化材料，震动晶体等。调节器430获取产生/切换的IR/近红外频率并将它们转换成一个或多个所需频率(例如，可见频率)。调节器430不需要将所有输入频率移位/调制到相同频率，并且可以将IR/近红外中的不同输入频率移位/调制到相同的输出频率。其他调整是可能的。
转换器400可选地包括第二滤波器435，例如用于IR/近红外能量，并且然后可选地包括第二能量重新捕获器440.滤波器435可以包括光子晶体介电镜)与平面偏转结构(例如，棱镜)相结合阵列/光栅结构)。
转换器400还可以包括可选的放大器/增益调整445，用于调整一个或多个参数(例如，增加编码的，可选地滤波的信号幅度和频移信号)。可以通过调整445来调整其他或附加的信号参数。
图5示出了可用于图1的编码器420的磁光子编码器(MPE)500的侧视图。图4。图6示出了作为MPE 600的MPE 500的组件的许多不同可能布置之一的顶视图。参照图5和图5。图6中所示的特征不一定是相同MPE的视图，然而MPE可以包括图2中的任一个/两个中所示的特征。参照图5和图5。6。
MPE 500包括支撑一维多层磁光子晶体(MPC)510和保护层515的衬底505.MPC 510可以沉积或生长在衬底505上.MPC 510包括编码区域520，其包括一组周期性MPC结构525.反射层530覆盖区域520而不是保护层515。
第一路径光学器件535以一定角度将光束540引导到编码区域520中以进行全内反射，使得光束传播通过编码区域520.第一机构545与编码区域520相关联，连同设置在基板505内的可选的第二机构550一起产生可控磁场，该可控磁场又可控制地旋转编码区域520内的传播光束540的偏振。控制器555控制施加到编码区域的磁场B 520由第一机构545和第二机构550组成。
在编码区域520的末端，偏振修改的光束560离开并被引导到第二路径光学器件565中，第二路径光学器件565又将偏振修改的光束560引导到非互易模式转换中。装置570产生编码光束575，其被引导到第三路径光学器件580。
路径光学器件是根据需要操纵光束的结构或缺陷，并且可以实现为例如棱镜，点缺陷等。MPE 500是平面设备，并且光束通过路径光学器件被引导进出平面。
在操作中，MPE 500使用法拉第效应和周期性MPC结构的光学常数(Verdet)，响应于从第一机构545(与存在时的第二机构550一起)产生的磁场，可控制地设定光束的偏振旋转。偏振旋转与装置570相互作用以设定光束560的透射幅度，其可用于编码光束575(例如，ON或OFF)。注意，该示出的实施例不包括由于器件570而经常与法拉第效应器件一起使用的一组交叉偏振器.MPE 500的一个特征是每个编码区域520的占用面积可以紧凑以允许矩阵/阵列编码器有效打包。如图1所示的组件的布置。图6解释了一种可能的包装方式
MPE 600包括第一耦合机构605，其使用一个或多个路径光学器件615将来自平面外的光束引导到平面内光束610.一组编码区域520被布置成一系列转向使用各种适当定位的路径光学器件615将光束610重复地路由通过该组编码区域520然后进入装置570.第一机构540被示为覆盖所有编码区域520以施加控制磁场。
编码区域520设置与装置570相互作用的光束610的偏振，以在光束从装置570出射时可控制地设置振幅水平(例如，编码)。第二耦合机构620将编码信号引导出去飞机使用。MPE600可以用作产生单个图像组成信号(例如，从设备570退出的编码信号)的单个数字图像基元前体。
以下详述了最初在共同未决申请中公开的电信型和结构化像素信号处理显示系统的改进版本，以及所述电信类型的关键组件的改进版本和新配置和应用。结构化，像素信号处理显示系统和相关的SLM型数据处理系统。
在实现本公开的系统和共同未决的公开内容的特定设计方案和实施例中，通过去除像素来获得效率增益(并且在许多情况下，根本是任何有价值的功能)之间存在折衷。信号处理系统(或信号处理系统)系统地使得设备在频率上的操作以对材料系统和设备设计最佳的频率执行。
增加了复杂性和成本，在一些(但不是所有)情况下是可选的并且因此被添加到整个系统；并且通常(但不总是)具有功率，并且在某些情况下，由于信号处理序列分解成优化的分工部件，性能(降低某些其他信号特性)损失。
在任何特定实现中必须考虑这些″成本″，以指导在任何整个系统中采用的频率调制/移位和其他离散信号修改级的具体数量，顺序和幅度。
然而，因为增益可能如此显着(例如，某种物理效应可以″仅″以非可见频率获得)并且因此从整个系统的角度来看，该方法的效率的增益是巨大的。通过这种新的，系统化的像素信号处理系统(或其他光子/光电信号处理系统)方法开辟的机会范围非常惊人且非常重要。
可以假设分离操作和设备类型的机会提出阶段和设备的显着空间分离，从而实现用于显示和投影的许多新颖物理架构，其中基本像素状态信号被远程发起并分布到以下通过宽带电信网络的阶段。这是本公开的重要新颖和优选实施例和特征，基本上是相对″哑″频率/波长调制和强度调制阶段(最终使用无源材料)的″直接显示数据″分布。用于图像显示目的的重要中间信号处理可以通过光纤到显示器架构来消除，其中原始光脉冲分组数据包含子像素地址信息作为本地设备SSID的子集。仅路由到″开启″的子像素，用于视频点播和其他数据密集型视频流应用，例如远程呈现，总网络速度和本地设备速度将通过减少不需要的中间数据和信号处理操作而显着增加。
作为该整体方案的变型和附件，可以采用本地(建筑物级或房间级)专用视频信号路由器/服务器来分配视频信号，采用电信，光子和光纤信号处理方法。本领域已知的设备，包括DWDM(密集波分复用)，以及给定建筑物或房间中相对“哑”的显示器和投影设备。这种协议和专业化可应用于从地铁到长距离的直接视频信号分配的所有尺度。
本公开的主要目的实际上提出了新型像素处理，分配和显示网络的配置，其特别是DWDM类型系统并且与现有DWDM架构显着兼容，基本上消除了最终用户端对图像数据进行光电转换的需求，加速了全光网络的出现，实现了一个实际的″像素信号处理″服务器场，在″图像渲染″上发送最终的屏幕帧/cloud服务器″架构，包括顺序和/或光纤空间批量分配像素信号子集的转换/格式化，用于通过电信(和本地网络)距离进行准直接图像传输-再次与现有互联网/电信兼容系统的修改相对较小
虽然这种操作和设备类型的分离实现了这一重要特征并且显示宽带网络信号处理架构，但这并不意味着操作，处理阶段和设备必须在物理上分离或建立或者是高度分布的视频的一部分-如上所述的信号处理网络和体系结构。
实际上，执行最终实现最终可视子像素或像素的专用的，去组成的信号处理级的优化设备可以在紧密亲密度上物理并置，并且作为光子集成电路设备的极小设备特征。或者作为具有许多以阵列制造的处理元件的物理相邻或粘合的装置。考虑了晶片和光子织物版本，其中光子织物或″光学织物″是与本公开特别相容的结构形式。这些系统由本公开的发明人在所结合的专利申请中提出。
所提出的″去组合″像素调制过程的高级优选实施例，其中像素调制的元件由离散的，分离的阶段，设备和操作执行：
用于产生最终可视像素或子像素信号的解组合离散信号处理架构的三个主要或典型处理阶段是：状态(像素逻辑)；频率或波长调制；和强度调制。本提案的一个重要目标是，这种″分工″或像素调制元素的去组合是针对每个阶段进行优化的，在每个阶段最佳地使用材料和方法，而不是通常在集成设备方法下发现的妥协。
实现用于许多调制器的最有效的状态改变切换的材料，包括切换速度和吸收，通常在电信波长下操作，使得在那些波长处的调制对于该部分的总成分的性能将是最有效的。像素调制任务。使用后续阶段对来自该级的输出进行频移提供了利用最佳材料和方法优化状态调制的方法，将频率调制(包括用于颜色带宽增强)留给针对颜色输出优化的其他方法和材料。
此外，在这两个阶段中采用的相同材料和方法虽然在最佳操作范围内有效且低吸收，但可能在光能量吞吐量的总量中受到限制。因此，将采用通常用于放大信号的强度调制级，使用针对该任务优化的材料和方法。
强度调制也具有其他应用。在像素颜色系统中，子像素本身可以改变强度，而不是仅具有开或关状态，除了像素逻辑门或调制器的开/关状态数据，第二变量，强度变量，与二进制开关状态数据配对。这可以作为光学信号携带，其中基极开关信号通过强度调制级，仅当基极开关信号″接通″但″读取″强度水平并通过可变放大响应时才触发。适当的信号。或者，在光电子器件变体中，开关像素逻辑″栅极″状态以电子方式寻址到该系列中的第一器件，并且强度状态电子寻址到强度调制器件和级，仅如果第一阶段是″开启″。
在所提出的系统的优选实施例中的优选像素-逻辑调制装置和方法中，一般是光子集成电路，光子学和电信信号处理中发现的两种最佳调制方法。根据该原理，在本公开中，选择像素状态调制方法以针对所有切换特性进行优化，而与操作频率无关。因此，用于本公开的两种最优选的方法，以及作为本公开的新颖图像显示和投影系统的一部分，是Mach-Zehnder调制器和磁光和磁光调制器。
改进的混合电信型显示系统，其可以配置成如上所述并在先前引用的共同未决申请中公开的″近似″和″远程″配置，公开如下：
I]像素信号处理系统说明：
因此包括早先的基于MO的设备以及本文公开的改进的设备，本公开提出了一种电信类型或电信结构的像素信号处理系统，其具有以下像素信号处理的处理流程(或同样地，PIC，传感器或电信信号处理)阶段以及因此表征本公开的系统的体系结构(及其变体)：
1.照明源阶段：
a。在本系统的优选实施例中，照明源将不可见光输入到像素信号处理(或信号处理)系统的通道(输入到波导/路径控制结构)中。在另一个实施例中，照明源可以是可见光和不可见光或仅可见光的组合；并且如果可见光，则源可以或可以不由与设计的最终像素信号和图像显示输出相同的色谱比例组成。优选的光源可包括LED，激光，LED和激光的混合，FIPEL(场致电致发光)和FIPEL的混合物；不太优选的是其他传统的光源，例如白炽灯，卤素灯，荧光灯等，除非它们可以与准直和/或相干光学器件或光电子器件级组合以实现那些更准直或连贯的特征的源照明。本发明的实施例和变型，其中像素(或其他)信号被最佳地或仅在这种光上操作的像素信号(或其他信号)处理级更有效地处理(或仅可以处理)。
可以选择光源类型的混合组合以匹配和优化每个频率的强度峰值，其具有本公开的像素信号处理序列的后续级的最佳处理参数。
b。由于大多数光子和光电子器件技术在IR到可见红色的范围内执行其波/信号修改操作，并且部分因为照明输入，因此提出了不可见(近IR)源。非可见光源的实施例允许本公开的实施例，其中体源可以始终″接通″(只要系统电源接通或显示部分激活而不处于待机模式)并且不可见光可以被编码为0(并且因此″没有任何级别的像素照明″或″黑色″)并且光束上的后续像素信号逻辑操作没有操作，然后(″黑色″)可以完全通过信道。到输出像素和HVS并且对HVS″不可见″并因此完全″黑″或关闭(与任何其他显示系统相比具有优异的对比度，其中默认通道是必须被阻挡的可见通道通过光阀或发射器的效果像素是光电发射器/激励器(例如OLED显示器或等离子体电池)，其在操作模式下具有小于绝对的黑色衰减状态)，和/或(对于恢复效率的程度)可选具有未设置为非零像素逻辑状态的输入照明的通道的恢复阶段(见下文)，其中信号由有效滤波器(光子晶体)″读取″并且信号转向光子吸收装置(例如光伏电池。)这种转向可以是平面光栅结构，以沿着滤光器的平面将不可见光传送到沿着边缘的光学收集器装置，并且从那里通过光学引导装置(波导，孔等，用于将光子能转换为电子流的固结光伏或其他光能装置。虽然对于本系统公开的优选元件配置是可选的，但是当″黑色″具有潜在重要性时，使用非可见光源照明并采用无源频移装置来恢复光能的益处。
C。优选的偏振模式管理阶段，具有优选的偏振模式转换和照明源阶段的合并/协调阶段：在本公开的系统中，其中以下像素逻辑处理类型涉及对输入信号的偏振类型/矢量特性的操作，照明光源级的改进是其中光源被限制为在其发射/发生系统的性质中提供给定偏振特性的光，或者″照明光源″实际上由输出光的照明光源组成的光源。混合偏振特性，然后使用偏振分光器将光分类/分成偏振类型，然后″散装″那些″臂″信道受到被动旋转(最好是半波片和/或四分之一)-波片)。根据照明光源类型和自身的几何形状，体积照明可以是：
i。使用体极化滤波器(例如有效的纳米光栅滤波器)对每个分离的通道进行集中和分离，分离和分类，然后通过固定的四分之一和/或半波片晶体结构或区域引导/引导每个分离的通道，之前分离/分类(通过偏振型)通道然后重新组合成一个均匀化的输出，并因此合并成一个更有效但偏振转换的照明输出源；或者它可能是
1.如前所述进行体积过滤，然后插入或直接插入自过滤偏振保持光纤中，然后以浓缩/体积形式通过适当的四分之一或半波片，或者集成在-光纤或作为一个或多个光纤通道的分立光学元件(光纤通道允许与原始末分化照明发射/输出的物理分离和隔热)；
2.或者直接插入/耦合到光纤或其他离散光学耦合通道中，所述光学耦合通道在任何给定的整个系统配置所需的传输距离上自过滤和保持偏振。
ii。在集中照明不实用的情况下，由于集中光学能量的热效应或照明单元的机械配置要求或其他原因，可以采用更多的漫射照明集水阶段和区域(空腔)进行分选/无源偏振转换阶段：在照明腔的一端输入相对未分化的光，并且对于所述腔的至少另一个面设置复合片或层，面对或输入层首先依次在其上或在其上它们是制造的偏振滤光结构，例如光栅，并且优选地以用于每种偏振模式的许多小的和交替的光栅片的形式，形成这种交替的滤光器结构的栅格，每个滤光器结构仅允许给定类型的偏振光通过；并且该层随后，粘合或以其他方式与片材组合，对于第一片材上的所有偏振光栅片，除了所选择的一个或多个所需或最佳偏振模式之外的所有偏振模式将面对匹配/适当的四分之一波或双折″板″的双折射晶体，在片或层上形成/生长(例如通过低/室温晶体生长并通过″印刷″纳米材料以″喷墨″型沉积在以适当的几何形状排列的四分之一/半波″板″板上，在主板上的坯料上压印周期性结构。根据本领域已知的多种方法或仍待发明的方法，可以在相对平坦的表面上生长或制造双折射晶体，无论哪种方法可满足给定整体系统配置的成本和效率的最佳组合。
d。其他无源偏振转换材料或结构可以与双折射晶体一起使用或代替双折射晶体。
e.或者，有源偏振转换方法可以与无源结构一起使用或代替无源结构使用，例如基于块状法拉第效应的器件(旋转器)和/或磁光克尔效应器件。
f。在另一个优选实施例中，输入光输入到下一级并且系统在可见红色波段中操作。许多在IR和/或近红外中表现最佳的器件在可见红色波段中也表现得差不多。从制造和操作成本标准(参见上面的″整体″设计考虑因素)可以优选该选项，使得在像素逻辑编码阶段(下一个)之后仅绿色和蓝色频率需要频率/波长调制/移位。
g。其他版本提供IR，近红外和可见光波段的组合，以匹配给定器件/材料系统的指定″最佳配合″工作范围，以获得最终的R，G和B输出(和/或不同的RGB)极化或其他模式等)和整个像素信号(和非像素数据阵列)系统的操作阶段。″最佳匹配″可能不等于给定器件和相关材料系统的最佳工作频率范围，而是反映基于制造复杂性和制造和操作成本的更″全面″设计考虑(在本文前面引用)的频带选择。系统包括(通常但不总是)更优化的离散像素信号处理级，其可以在更传统的显示技术和系统中找到。
这种″最佳拟合″系统的示例可以是从照明单元向红色像素提供红色光，然后向上转换并向绿色像素提供非常窄带的绿色的系统。蓝色像素的另一个非常窄的绿色带。然后将在这些方便的″折衷″频率上执行像素逻辑编码(状态编码)，因为尽管不匹配最终可视像素的最终色域和光谱要求，但像素逻辑处理装置/材料系统至少工作这些频率比宽带绿色或任何蓝色更好。
然后，在该假设示例中，来自红色像素逻辑编码装置/级的输出可能需要使用下面描述的材料/装置技术(或具有类似操作效果的其他技术)中的一个或组合来进行带宽扩展。例如，在子像素通道的某个后期使用量子点；而最终的绿色像素也可能需要条带展宽，但需要不同的材料成分；对于蓝色像素，可能需要第二个上转换阶段，从绿色到蓝色的转换/调制/上转换，再次利用列出的方法之一或具有类似操作效果的其他方法，例如周期性极化材料系统为了实现QPM，其输出可能需要频带展宽处理阶段，例如通过量子点技术的光谱展宽效应。
2.像素逻辑处理：在光上接收输入适当的″偏振均匀化″光，磁光或混合磁光器件效果和操作(原始末处理输入信号的修改)，通常以二进制0-1可以是连续范围的开关或可分离端的状态(在给定截止范围内的极化状态用作0和1，频率/波长状态带有0或1的状态，并且可选地通过其他编码系统对输入光进行编码)其他基础(例如，量化基数8，13等)并且在这些情况下，编码包括针对基础中给定值的波特征的设定预定义带或操作范围。
基本系统越高，编码系统支持可变强度(亮度)编码方案越多。给定这种更高基础系统的足够精细的调谐能力，可以实现具有数千个灰度的极高对比度照明系统。然而，通常，在二进制系统中实现像素逻辑(或更完全地，像素状态逻辑)级和编码。
磁性″可锁存性″也可以用于二进制系统作为双稳态开关，但也可以在给定子像素域结构的场强度和/或子扇区的离散频带处实现，更高级的编码系统。
在磁光法拉第效应型像素逻辑编码器或磁光克尔效应型编码器中，即使在二元系统中逻辑状态也不必等同于完整的光阀操作，即，打开和关闭，因为该功能的完成可以通过像素信号处理序列中的偏振滤波器或捕获级来实现。仅在该阶段编码信号特征状态就足够了。基于经典MO效应的像素逻辑操作装置改变偏振参数幅度并且还用作完整的光阀可以说是″写入″(编码状态)和″读取″(分析器)像素信号逻辑处于同一阶段；仅编码(″写入″)的替代设备足以实现在输入照明上编码像素信号(或光子或光电状态信号)的功能。
在像素信号处理序列的映射之后，进一步公开了新的像素信号逻辑编码器。
在本公开中，其重点在于实现像素逻辑编码的MO型设备，显然Mach-Zehnder干涉仪(或相关的迈克尔逊干涉仪)型光学开关实际上可能是″主要″或甚至仅有操作像素逻辑编码器和功能在像素信号处理的整体架构中基本上相同，如在本公开的改进和详细提议中以及在所结合的专利申请的整体提议中所提供的。Mach-Zehnder干涉仪型开关领域不断改进，包括″全光学″开关，例如Glesk等人报道的新工作，Optics Express，Vol。19，第15期，第14031-14039页(2011)
基于MO和MZ以及相关的干涉测量设备找到机会用于稳健的混合系统协同定位和/或顺序操作和像素信号的修改以及在有效的分工像素信号和光子和光电信号处理系统中的实现。。
3.可选的非可见光能量过滤器和光能量回收阶段：
对于特别采用非可见光的本公开的那些版本，提出了包括不可见滤光器的可选级，并且优选地是与能量回收装置组合的不可见偏转器/收集器装置。
进一步扩展共同未决申请的并行提议，同时通过″完美介电镜″技术(OmniGuide，inc。)实现有效滤波器，这是OmnGuide对光纤最广泛实施的特定光子晶体技术。基于设备的手术系统与共同未决的申请不是一个不同的提议。
然而，提出了一种用于捕获和收集以及路由到能量回收装置的新颖且改进的方法如下：
调谐到不可见波段的周期性光栅结构是通过商业上可获得的许多装置之一制造的，或者在对可见光频率透明的光学基板上实现本领域。这些光栅结构的调谐可以通过基于商业快速傅立叶变换的光子晶体建模和模拟软件来实现(类似于先前在本公开中引用的设计成功的新光子晶体材料的程序中使用的软件)，偏转任何来自像素的非可见光未被像素逻辑编码级/装置编码为非零。
或者，可以采用实现全息元件(HOE)的光栅结构的修改版本，例如由Lumus或BAE开发的那些，其沿着光学元件的平面转移输入照明。
可以采用本领域现在已知的任何周期性结构，其接受输入照明并将所述照射转移到光学基板的(相对于光轴和)平面/面中的一个，结果是通过设置在相对侧的重新捕获装置重新捕获转向的不可见光。这种重新捕获装置可以是光子-电子转换，例如光电转换，或者简单地是光学通道收集器，其将未使用的不可见信号经由光纤路由回到照明单元以重新插入到像素信号处理的头部中。
4.用于改进/改变以下像素信号特征的可选信号修改阶段，其中包括：
a。分割一定百分比的信号并延迟该信号部分的相位以提供全息型像素信息的编码或者由于其他原因而延迟该部分信号的传播，例如将像素组分成连续的高-速度传输而不是同时传输，或者为了相同的目的而相位延迟″整个″子像素或像素或子组件，或其它；
b。分离偏振模式和改变分离的通道/模式，以提供诸如全息或立体像素信息的维度显示信息的编码。
在这一点上注意到，照明级的可选配置，偏振模式管理，是将光分成模式，但仅在必要时转换和合并。
当实现该版本时，通过在照明阶段和先前实现将原始源照明分类为期望的偏振模式和通道，可以在整个系统设计方面促进该可选阶段，其是偏振编码阶段。到像素逻辑编码阶段。
在像素逻辑编码阶段之前或之后的排序是否更好将在很大程度上取决于所采用的编码设备和效果的类型，就这些设备的最佳操作所需的内容而言是什么。提供子像素子组件或像素组件以用于后续的设备/阶段处理要求，例如全息图像重建目的所需的。对于全息或其他专用显示系统所需的设备的需要，对于必须处理最终输出光并集成的人类视觉系统，可能不是最佳偏振模式输入的混合MO型像素逻辑编码器。像素/子像素及其子组件作为″图像″。
虽然这些阶段不需要在优选的频率/波长调制/移位(通常是上转换)阶段之前发生，或者在可选的强度/功率增强或″信号增益″阶段之前发生，但是优选的或最常见的实施例是分解的像素信号处理系统(或光子/光电信号处理系统)将看到这些可选的信号修改阶段在非可见信号上工作，原因与大多数光子或光电子器件在这些设备上运行最佳的原因相同。″电信″波长，由于波长依赖性所用材料的性能所需的效果。
然而，在存在信号放大/增益级的情况下，该类型配置的益处部分地是对较低强度信号进行波形修改操作的效率增益。
这将减少大多数设备类型的热量和降级。
特别是在本公开的″远程″(相对于″邻近″)空间网络实施例和所结合的公开内容中将要在长距离上传输像素信号的情况下进一步允许在下面的后续可选阶段中显而易见，″DWDM型系统转换/连续像素信号集的格式化，用于通过电信(和本地网络)直接图像传输，与现有电信系统兼容，只需稍作修改。″
类别″a″的方法用于像素信号，子像素信号或其组件的一部分或全部的相位/时间延迟：
用于实现信号延迟的优选方法可以根据目的和最终应用而变化。
对于诸如全息显示系统的显示系统，其中分割信号和延迟一个部分可能是有利的，MZ干涉仪型设备可能是最佳的。
对于需要可能更长延迟的显示系统，其他″慢光″技术(光子阻挡等)将更合适。
这种考虑可能有利于这种技术优于MZ或其他更常规的干涉技术，用于实现像素信号处理的可选后期阶段(和整体系统配置标准)，″DWDM型系统转换/连续像素信号集的格式化通过与现有电信系统兼容的电信(和本地网络)距离进行直接图像传输，只需稍作修改。″
上述类别″b″的方法：
这里参考在第一阶段，照明源的可选部分2，偏振模式管理中描述的无源和有源的过程，结构和方法，其可以用于分裂和修改的目的。偏振模式。
5.频率/波长调制/移位以及附加带宽和峰值强度管理
在本公开的优选实施例中，以及引用的共同未决申请的一般公开内容，在非可见光源照明上执行像素信号逻辑和编码。
在用于有效地执行该关键阶段的已建立和新兴方法中，必须遵循非可见信号/光的像素逻辑编码：
a。磷光型吸收-发射″上转换″(或下转换，如果输入信号在紫外线范围内恰好是不可见的，等等)。
显示器应用中的荧光粉具有回溯到第一实际显示技术阴极射线管的历史。
当由输入能量刺激时，磷光体将发光，包括来自粒子刺激或光子刺激。
由松弛响应特征确定的组合物的响应时间可以从纳秒调整到持续时间的分钟。
因此，使基于磷光体的频率/波长调制/移位与高速(低于10ns，可能低于1ns)的MO/MPC像素逻辑编码有效配对。
组合的响应时间可以有效地调整到精确的系统要求，远远超过人类视觉系统的要求，最大要求被广泛地建立为60fps/眼睛。
对于需要频移的非显示应用，例如用于DWDM，以及用于当前像素信号处理系统的可选阶段和配置″用于通过电信直接图像传输的顺序像素信号集的DWDM型系统转换/格式化(和本地网络距离与现有电信系统兼容，只需稍作修改，″开关速度更快，比DMD SLM快1000倍以上，提供足够的调制速度，可实现极高密度的多通道信号
已经开发并优化了商业磷光体材料，用于从近红外和红外光子刺激的上转换，以有效地产生穿过可见光谱的发射频率。
上转换磷光体性能的改进通过诸如Parma等人，Journal of Luminescence，Volume130，Issue 12，December 2010，“ZrO 2：Eu 3+@SiO 2纳米磷光体的结构和光致发光性质″所报道的工作来举例说明。作为退火温度的函数。″
在美国专利申请20100103504中，示出了应用于改进上转换磷光体材料的纳米技术方法的范围，Lawandy公开了″纳米天线增强的IR上转换材料″，其中(合成的超材料-类型)纳米天线结构嵌入在组合物中以提高IR激发的纳米磷光体材料的效率和频率范围。
通过添加QD Vision，Inc。商业提供的″量子点″材料，可以进一步改善磷光体材料的每单位功率输入的增加的色域的光谱响应。
b。周期极化的准相位匹配结构和器件，例如PPLN(周期性极化的铌酸锂)，Ti扩散的PPLN，PPKTP(周期性极化的磷酸氧钛钾)等。
周期性极化准相位匹配装置和技术可以说是用于非电信波长/频率修改的激光频率上下转换的主干，以及用于采用相干激光照明作为光源的大多数显示器应用。
在显示器应用的背景下，在本发明的操作顺序和原理以及益处之间存在至关重要的区别，其与采用激光照明的传统显示系统相比需要提供白色(R)，G&B)这种显示系统(通常是投影系统，但也适用于手持式和便携式设备中的一些微型显示器)采用激光照明光源，因为在所有这些系统中，上转换发生在像素切换操作，例如MEMS(包括DMD，DMS，TMOS，GLV)和LCoS型芯片级/非常小的微显示器，其中大量可见光输入将被提供给整个显示阵列。
这不被选择为更优化的操作顺序，其中基于考虑微显示器的操作(包括热吸收)考虑来选择频率/波长调制/移位的最佳阶段，而是对于系统的默认和常规明显的设计选择，其中默认假设是将正常平衡的白光提供给显示设备。这是在构思本公开的通用电信类型和结构化像素信号处理系统之前和之前的默认配置。这些考虑中的显示设备仅被视为DMD或LCoS设备及其像素切换功能。
在这方面，LCoS系统与较大类别的基于LC的显示系统没有区别，并且仅仅是变体，并且在所有这些装置中存在背光/输入平衡白光并且显示器作用于可见光输入。可见光显示应用。
在诸如非常高亮度，高分辨率的数字电影放映机系统的专门应用中，将采用多个LCoS型芯片，但是每个将提供体视可见光源，R，G和B各一个，使得三个LCoS装置将产生三个图像，一个R，G和B，它们将被光学覆盖或彼此叠加以形成整体组合的全色图像。
使用我们称之为″像素逻辑(或信号或状态)编码(或处理)″的反转正常操作顺序和正常使用周期性极化材料和设备反映了显示器是什么的完全不同的系统级概念。这不是偶然的或偶然的，而是应用灵活而强大的电信类型，像素信号处理理论和系统优化标准。
幸运的是，为了本公开的有效性，周期性极化的材料和器件展示并被设计为对输入光执行准相位匹配(QPM)效果，具有极高的效率(非常低的损耗)和超快的响应。特别是在便利频率上的时间。
Koustubh Danekar的博士论文工作，2011年8月，″谐振倍增的高效高功率蓝色激光器″报告了反映过去几年在周期性极化材料系统和由其组成的装置中的进展状态的典型示例。在PPKTP，″
北大学，报告″响应时间通常为10-15-10-16秒″。
通常，报告微微秒和毫微微秒响应时间并且可从该类别的设备商业获得。
此外，在新的周期性极化材料系统和市场上的商业设备的范围内，效率继续从通常较高的基础(例如：80％，红绿转换Thor Labs，2013)增加。基于Danekar引用的新研究，在不久的将来市场。
但必须记住，频率/波长调制/移位，最常(但非排他地)上转换，不应被视为本公开的系统上的额外功率损耗负担。相反，它应被视为整体计算照明系统效率的一个要素-即，在任何给定系统中使用任何给定的照明技术，所有组件和过程实现全色，无论是否在传统的″灯″单元中进行整合(或可见激光或LED RGB或其他颜色系统输出)加在一起。
用于提供适当背景的苹果与苹果的比较将是本公开所涵盖的系统的彩色照明能量预算的净效率，包括向像素逻辑编码阶段的光功率输送，包括任何频率/波长。调制/移位涉及光学发电单元″内部″以传递所传递的频率，以及任何操作分离的阶段，其″完成″输入能量的过程并输出任何显示系统所需的全色/可见光能量和根据该系统设计的特定颜色性能规范的要求。
c。震荡晶体频率/波长调制/移位。
在本公开的多个配置和实施例以及并行共同未决申请的公开内容中，用于实现频率/波长调制/移位操作(以及用于实现带宽管理和峰值强度)的该方法是首选。这种偏好的原因在于用于本公开的系统的许多版本的阶段的这种设备的效率和可调性。
本公开的另一个目的是提出一种实现震动晶体效应的实际装置及其相关的改进，作为整体电信类型和结构化的改进的和优选的(在某些情况下)装置和部件，本发明的像素信号处理系统。
如在并入的专利申请中所公开的，Reed等人证明了震动晶体产生几乎″无损″(不包括在冲击波本身中消耗的能量)的潜力被引用为以下类别之一：本公开内容包括用于频率/波长调制/移位的方法。
具体参考以下出版物：″光子晶体中的冲击波的颜色″，Evan J.Reed，Marin Solja′ci′c和John D.Joannopoulos，麻省理工学院物理系，剑桥，MA 02139，(日期：2003年3月17日)
″摘要：当光与通过光子晶体传播的冲击波或类似冲击的介电调制相互作用时，会产生意想不到的惊人的新物理现象。这些新现象包括在冲击波前沿捕获光并在可调谐波上重新发射。脉冲速率和载波频率跨越带隙，带宽变窄，而不是普遍存在的带宽扩展。据我们所知，这些效应不会出现在任何其他物理系统中，并且都可以在实验可访问的条件下实现。此外，它们的通用性使它们适合在各种依赖于时间的光子晶体系统中观察，这具有重大的技术意义。
PACS编号：42.70.Qs，42.79.Nv，42.79.Hp，42.79.Jq，89.20。-a″
描述观察到的效果的原因，包括广泛扩宽频带和缩小频带的能力，以及向上或向下移动频率的能力：
″当光线压缩晶格时，光基本上被困在一个被″挤压″的空腔中，从而增加了频率。每次震动传播通过晶格单元时就会发生这种情况。″
自2008年以来，里德继续他的工作，最初在麻省理工学院开始并在劳伦斯利弗莫尔国家实验室进行测试，并报告成功开发了一种在光子晶体系统中产生这种冲击波的实用方法，正如里德首先建模和研究的那样。这里参考美国专利申请号20090173159Reed；EvanJ.；等人：″用于产生THz频率辐射和感测压电材料中的大振幅材料应变波的方法″，以及同名的美国专利号7,788,980，也是Reed等人。
待批准的申请和已发布的专利仅在冲击波进入压电三明治的来源方面不同-但源不是压电电子三明治本身。在这两个公开中，夹层实现了冲击波到太赫兹辐射的转换。
来自待审批的申请号20090173159：
摘要：
″一种方法，包括：提供与第二压电材料接触的第一压电材料以形成界面，其中所述第一压电材料包括第一压电系数，并且其中所述第二压电材料包括第二压电系数，其中所述第二压电材料包括第二压电系数第一压电系数不同于所述第二压电系数；并且在所述第一压电材料中产生冲击波，其中所述冲击波包括THz频率振荡，其中所述THz频率振荡在所述界面处被转换为电极化电流，其中THz电磁辐射生成的时间行为与所述冲击波的时间行为相匹配。″
相比之下，本申请的提议是提出围绕在其上的双向(并且在一个可选形式中，双轴或多轴)压电夹层(单个压电层或叠层)。至少两个侧面适当的光子晶体材料，以及透明压电材料用于设置在信号传播路径中的相对的压电层。
除了作为频率/波长调制/移位的优选方法的震荡晶体信号调制的新颖公开之外，在观察到的震荡晶体的效果的性质中，它还用作带宽优化和峰值强度-内-带管理(最后作为可选的操作像素信号/数据信号修改功能和阶段，在当前和共同未决披露的模型和计划中提供。)
为了改善压电三明治或盒子的相对″极″可用的能量(路径内和/或横向)，可以设置高容量石墨烯电容器以在带电压电层上快速释放高电荷势。或堆叠。
相反的冲击波，包括来自路径内和横向于信号路径的冲击波，将显着增加冲击波的最大能量和速度以及由此实现的装置的可靠性范围。
被动与主动/寻址
对于本发明和共同未决的像素信号处理公开的大多数应用和配置，优选用于该操作阶段的激励但″无源/体积″震动晶体装置和本系统的功能。
然而，可以存在基于RGB的″平铺″版本，其中对于每个颜色通道，借助于材料结构和配方(压电和/或光子晶体电介质)提供不同的材料和调谐。RGB(或其他颜色系统)子像素。
然而，参考共同未决的申请，可以在主动/寻址版本中修改用于基于冲击波的调制的本详细实用和新颖的提议。
由于每帧的频率/波长调制/移位程度的可测性，这些中的第一个允许潜在地消除单独的RGB(或其他复合)子像素类型的颜色系统。
相反，每个压电夹层/盒震动晶体像素每帧被调谐，具有精确的频率/波长偏移或期望的带宽。
这提供了典型RGB(或其他组件)颜色系统的一个方面的简化，同时增加了频率/波长调制/移位级的复杂性。然后，这是″最佳拟合″/整体设计优化问题，该共同未决公开的本公开和整个系统的系统的灵活性使得能够实现。
活动/寻址版本的第二实施例实现了在共同未决申请中提出的变体显示系统类型的详细实际版本，其中通过使用非隐式地″完成″像素逻辑编码。可见光学照明源与寻址的可调谐频率/波长调制/移位阵列相结合。
这种系统的帧速率受到通过PC晶体的相对冲击波的速度的限制。但随着基于石墨烯的电容器的改进和展示超快速放电，再加上压电发生装置独特的对立三明治/盒式配置，Shockwave的速度远远高于其他实际应用的微型压电器件。特别是将减少像素逻辑中的相对缺点本变化的编码/切换速度。
与一些其他版本相比，本变型的优点可能是设计，制造成本和操作中的功率使用的潜在更大的简单性。
在基于冲击晶体的频率/波长调制/移位的新颖提议的所有变体中，无论是″体积″还是平铺，被动/激励或激活/寻址，本公开内容的见解和划分的缺失-电信型和结构化像素信号处理系统的劳动力优化，震动晶体效应和装置实现效果的适用性几乎不明显。一般而言，用于SL型信号处理阵列的进一步应用冲击波诱导压电″陷阱″或PC材料三明治，甚至用于显示应用的像素信号处理阵列，并不明显如刚刚公开的那样，实现震动晶体器件的新颖详细的实用版本更加有效和紧凑。
d。还提出了混合方案，其通常串联地组合这些或其他频率/波长调制/移位技术中的一种以上。当一种方法在给定频率/波长下比其它方法更有效时，这可以有效地定制光谱分布，特别是扩大整个显示系统的″色彩空间″和/或增加离散窄带或峰的数量。。
e。如在并入的专利申请中提出的，本公开的系统，其公开的是改进版本的详细公开，以及改进的组件和系统应用的附加公开，还包括所公开的系统的一个版本，其中在非可见输入照明上操作，频率/波长调制/移位设备元件的主动寻址阵列有效地实现像素逻辑编码系统，其中默认编码为0.而这些和其他频率的主动寻址版本/波长调制/移位方法不如特别针对当前公开的像素信号处理系统变体的当前阶段所引用的被动方法那样有效，这种新的显示类型，通过允许消除一个离散阶段，可以提供一些某些显示器和/或阵列应用的优点。
6.可选的像素信号(阵列信号)放大/增益
在作为本公开的主题的系统的版本中(以及在更一般级别的共同未决的公开内容)，其中低强度信号对于功能信号处理级的有效操作是有利的，或者由于其他原因(例如用于处理阶段的长距离/空间分离版本的整个系统的配置)，通常需要后续的信号放大级。
在本公开的像素信号处理(或SLM型数据阵列信号处理)系统中，不需要详细说明可用于实现该操作功能的一些主要技术和装置，但是列出了以下方法-它们可以单独使用，也可以混合形式使用：
SOA(硅光放大器)
EDFA(掺铒光纤放大器)
OPA(光学参量放大器)
也可以实现变得可用和有利的其他形式。
包含在下面提出的可选″阶段″8的配置类别内的配置将意味着优选这些技术中的一些优于其他技术，取决于″在哪里″(物理上和在所使用的整个像素-信号处理序列变体中)信号放大/增益已实施。
在下面的部分II中，提供了关于该配置的这个非常关键阶段的进一步细节。
7.在从像素逻辑编码阶段(延迟的″读取″阶段)省略分析器的情况下，用于完成物理光阀的可选分析器。
8.用于像素信号帧/子帧的无线(阶段)的可选配置：
在本公开的无线寻址和供电版本中，与共同未决的无线寻址和供电兼容，提出以下差异：
1)解复用器优选为0-0(RF频率/无线)：优选为a频率/波长调制器/移位器系统(从RF到IR/近红外的谐振上转换)，具有所需的放大/增益，每个像素逻辑编码帧子集(或帧，如果在缓冲器中)之前是匹配寻址帧子集，或者可选地，集成在通过单独寻址编码的像素信号逻辑的准帧子集中，使得不接收寻址信号的分布式阵列的任何元件默认为″零编码″，以便像素状态。
2)其他子像素或像素数据通过已经描述的类型的时分多路复用(亮度；可选地还有颜色，在直接应用中对这种已经提出的方法的情况和其他方式)进行编码。情况；或者附加的像素状态数据包括在无线寻址数据包中。
3)然后，每个无线寻址的元件(或子扇区)优选地是本地有线或无线0-0类型，但是可以是OE-0类型(无线RF到电子到光学近IR/可见；其他光电测序的变化也包含在内)；在子部分然后寻址子像素或像素或簇的情况下，扇区由扇区寻址多路复用器服务，也优选O-O，遵循本文公开的方法和设备或修改功能相似。0(RF频率)-E-O方案也是可能的，以及DDMG-子类型1的变体，其中仅实现对阵列的直接E写入。
4)在帧同时系统中，优选地采用反MO阵列(或阵列)，具有永久存储器编码的缓冲顺序，直到完全写入阵列(或阵列)，然后是所有元素。所有阵列中的所有阵列被触发到下一个解复用/RF寻址级，使得整个分布式阵列被同时寻址，但是顺序写入MO型存储缓冲器以用于延迟的RF解复用/分配。
5)在Wi-Max或Wi-Fi无线蜂窝(或其他无线频带)数据分配系统中，适应的模式和方法类似地应用：优选地，在所有″光学″波传播和基于处理的系统中)，波形编码信息(通常)在RF频率范围的″UHF″部分和频率/波长调制/移位中接收，采用格式化和结构化方法，遵循本文中不同地公开的模式和方法。然而，尽管全光学对于其速度和其它益处是优选的，但是可以采用光学-电子转换，即要开发的现有和新方法，并且将其包含在本文公开的系统的变体中。
II]可选的″DWDM型″系统并且与现有的DWDM架构显着兼容，基本上消除了对于图像数据的最终用户端的光电转换的需要，加速了全光网络的出现。，实现了一个实用的″像素信号处理″服务器场，该服务器场在″图像渲染/云服务器″架构上发送最终的屏幕帧，并且包括用于准的顺序和/或光纤空间批量分配的像素信号子集的转换/格式化-通过电信(和本地网络)距离的直接图像传输-再次与现有的互联网/电信系统兼容，只需稍作修改
DWDM类型实现的目的消除了数字网络架构中的三个″E″转换级中的至少一个，并且显着加速了到全光网络的转换。
本公开的主要目的是提出一种显示系统，其不仅可以实现网络类型和结构化像素信号处理并且受益于该架构以及紧凑，集成的显示封装和熟悉的形状因子中的优化组件。对于消费者和工业，还可以实现实际的空间分离的实施例，其中处理阶段和步骤可以彼此远程地进行，此外，可以在DWDM类型系统中实现的空间分离的网络类型系统。一些修改。
这种在空间上分离的系统，以更简单和不同的形式，先前由本公开的发明人提出，以及在新的像素信号聚合/解聚结构中(例如，将多个像素调制源组合成然后生成最终输出子像素和像素的单个统一通道，提出解耦颜色子像素源和最终颜色子像素输出之间的传统1∶1关系的方法和益处，并开发新的方法和应用在2004年2月12日提交的美国专利申请No.60/544,591中，通过引用明确地并入了1)纺织复合型制造工艺，以实现光纤通道转换和2)体光信号聚合。
最初在2004年提交的第一公开内容的目的是将灯与调制器和调制器与光学器件分离。这种隔离形式主要是通过光纤连接为高通量数字电影投影系统等显示器类型提供隔热，或为新型和改进型光纤导向或光纤面板提供远程光缆连接。系统。除了投影系统之外，还提出了通过光纤束到多个放映厅的图像的中央分配系统，以及HMD系统，其中图像被生成并通过光纤路由到HMD观察遮阳板/眼镜光学器件。
第二公开的目的是允许多个像素发生器的组合，包括来自不同类型技术的发生器，两者共同位于芯片上或更远程地部署在″图像服务器″中；这样的多源像素通道将允许改善最终像素输出，例如仅通过添加信号来增加亮度，帧速率，对比度和色域。
相比之下，除了其他益处和特征之外，本公开集中于信号处理的光子学和光电子学，从波特性和像素特性的角度对像素信号的组成部分和元素进行去组合，并且在这样的″解构″之后。，″重建一个典型的异构，多阶段系统，优化(在大多数情况下，从传统显示概念和工程师的角度来看，违反直觉)，组件和信号处理操作，由所有人的″整体″设计优化规则决定这些组件协同工作，同时还特别考虑到″便利频率″和不同设备和材料系统的最佳效率范围，以及为每个设备″最佳配合″的方法的应用，不仅作为单独的组件，而且作为一个整体系统。任何显示系统设计者的一个显着特征是故意和系统地偏离对可见信号执行像素信号改变的假设。
在高级别，本公开和更一般化的共同未决申请考虑但是″接近″″盒子中的像素信号网络显示″的形状因子-即，紧凑的，整体封装的显示系统，其中所有操作都在本地紧凑的包装内进行。
但另外，如所指出的，本公开和共同未决的公开旨在提供完全指定和表征的″远程″或″远程″网络实施例，其中重要的信号处理任务从远程发生。用户与之接口的邻近显示面。
并且这里的方法，在下面描述的这个″阶段″中，采用DWDM类型系统中的这种方法的一个最终版本，该系统可以在现有的DWDM系统上实现，只需稍作修改，以及实现改进的DWDM类型。系统有更重要的修改。
尽管以下提议细节并非严格地是由当前和共同未决的公开所涵盖的系统类型的特定配置版本的″阶段″，但是设计和优化考虑因素是不同的系统设计考虑因素，并且实际上是为了概述的目的所需的配置(取决于类型和对现有DWDM型系统的演变的适应性)需要一些额外的级/像素信号处理操作，或者某些操作的顺序与大多数其他情况的情况大不相同″接近本系统的″或″紧凑型″版本。
基本上以下是信号处理阶段的配置要求，以使得能够准备用于时间交错和/或光纤分配的子划分的像素组(子帧)，实际上是直接图像。传输距离可能从局域网到长途电信距离。在某些版本中，对于该系统而言，大多数或任何其他系统类型可能不需要的设备/处理阶段可以是选项或优选的。
这样，它提出了文字DWDM或WDM系统的某些阶段的替代方案，其中电信号被转换成变化频率的光信号并被多路复用成高容量光纤。通过本发明和共同未决申请的像素信号处理系统的配置和应用，本提案的设备通常将″服务″图像帧的子集到光纤信道。
鉴于此，根据思科2011年的统计，51％的互联网和越来越多的电信流量包括传输编码为″帧″信息(或呈现″页面″)的图像信息，无论是预先录制的，实时渲染的，还是实时广播/捕获，有很大的机会减少编码步骤的数量和复杂性，加快图像内容到光纤载波信道的分发，并降低设备的功耗和成本，不仅仅是在图像中传输网络，但在″头端″，这是显示设备本身。根据思科2011年的分析，预计到2015年，流量百分比可能会增加到90％。
因此，本公开和共同未决的公开的主要目的是提供在电信距离上并且经由DWDM类型网络的空间分离的，有效的分工像素信号处理，以便实现显着的朝着更便宜，更快，更高带宽的0-0-0网络发展(按照自己的方式设计，利用全光学的固有差异，而不是使用光学作为电子的逐件替代品)，0-0-0定义为包括设备在内并且不仅仅是光学到″墙″；此外，为此提供一种对太阳辐射干扰，EMF中断或超常电网波动等风险更具弹性的网络
配置和子类型：
以下是用于实现本公开的特殊情况电信距离″远程″DWDM类型系统的配置要求，其由所提出的系统的子类型组织。
通用系统上的当前DWDM类型变体的子类型通过朝向全光网络的移动程度(也称为″O-O-O″)进行广泛区分。在这里，我们建议将命名系统扩展到四个位置：例如，″OOOO″(或4-O)定义为″0-OO-to-the-the-device″(即超出一个或两个步骤)″光纤到桌面″也称为FTTD，因为电子解复用器和电子视频处理器已经被基本上全光学的组件/过程所取代。
由于这些指定可能未以最佳地用于解释所公开的系统的方式被完全标准化或理解，为了简单起见，这里我们假设在网络的基础上并且数据和信号处理序列的开始是目前，某种以半导体设备为中心的电子信号处理，通过多路复用器，将光信号发射到光网络，然后通常在处理结束时需要O-to-E解复用器，然后发送电子信号和数据/信息以半导体器件为中心并从那里以相关的电子显示器阵列为中心的显示输出。
因此，在常用指定系统的以下变体中，假设基部处的″E″。这里的问题和重点是在序列结束时完全或部分消除″E″，
按顺序向全光学方向移动；这里关注从光纤到显示器的各个阶段，但实际上包含将光信号发射到光网络的多路复用阶段。我们可以调整我们的系统或使用不同类型的设备演进/替换该阶段的关键阶段是多路复用器级，解复用器级和显示处理器级。(注意，并非所有现代网络的子阶段或设备都在这里被特别处理，并且在那些情况下，本公开的方法和设备将具有遵循本公开的模式的应用；此外，它将从前述本公开的应用于ROADM和现代系统的其他技术构建块/功能。)
1.E-O-E-B/E：电子到光学多路复用器-光纤-光学到电子解复用器-″旁路″图像文件数据的电子视频处理以驱动电子驱动的光学输出屏幕
2.E-O-O/E-O/E：电子-光学多路复用器(根据本公开的演进版本)-光纤-部分光学/部分电子解复用器-图像组件/数据的部分光学/部分电子处理
3.E-O-O-0：电子-光学多路复用器(根据本公开的演进版本)-光纤-全光解复用器-全光学装置级最终组装和图像显示的呈现
现在按顺序采取这些广泛的情况：
1.E-O-E-B/E：这里需要对更典型的DWDM类型系统的最少改变。
该版本基本上是系统基本版本的推论/结果，但是免除了从网络到屏幕的任何光学吞吐量。
然而，在剥离主干利益/特征(光学图像信息)之后，唯一的系统仍然是EOO/EO/E的一个版本的特征，称为″通过网络直接写入屏幕″(DIWSN)或″通过云直接写入屏幕图像″(DIWSC)。
该裸机系统变体绕过用户设备屏幕的至少一部分，本地设备处理器(诸如视频处理器和/或微处理器)而代之以网络远程驱动屏幕电子设备。。换句话说，对于本地屏幕的至少一些部分，本地设备处理器被远程网络或云覆盖。
该方案的好处是消除了重复的本地数据处理和数据图像文件本身的简化。通过与其中光学信号直接传递到本地屏幕的本公开的变型相比较，该子类型提供了显着更少的优点和益处。
然而，对网络中的带宽使用和本地处理器利用的影响甚至使得这种最简单的版本成为云计算机/本地范例中固有的有效分工的潜在主要扩展，其在多个方面继续发展。
对于具有可寻址显示屏的任何给定设备，实现该版本所需的是用于远程控制像素的两个过程/方案之一：
a。为每个子像素提供一个本地IP地址扩展，由两位行列指示符描述，用于2D显示系统，以及一个三位行列深度指示符(用于包含深度参数的3D系统)。
b。默认批量写入过程，包含以下写入指令的某些变体：
i.屏幕数组中的起始坐标(xy或xyz)(如果远程写入操作适用于整个屏幕，则为0，0，这极大地简化了操作-然后需要的是设备规范，可能已经保存为远程数据或在写入操作之前可以查询的数据)
ii。行长度(RL)，其是在默认方向(例如，右)上以序列RL次数发送像素寻址的指令。
iii。对于远程屏幕的矩形图像部分，按照类似的过程，只需要柱高(CH)。
iv。对于不规则形状，最有效的是一系列矩形的一组方向，每个矩形都有自己的起始坐标。
用于直接寻址整个屏幕或屏幕部分等的类似方案，或者通过参考自定义或默认坐标或者通过其他类似的系统手段在几何上定义，需要将附加数据标签添加到像素参数数据本身。
但是与额外计算，数据文件大小和信号处理的复杂性以及这些中的至少一些的重复相比，可以预期速度/存储/处理容量/热量的节省是相当大的。
DWDM类型提议的这种″基本情况″版本可以被认为是云计算范例的所展示的益处的潜在实质性扩展。
需要显示设备电路(旁路电路等)以及用于编程以及可能的一些硬件升级来实现这些改变。
2.E-O-O/E-O/E：光学像素通道的像素逻辑编码直接显示+连续像素信号处理操作的电子信号控制
以下描述了所提出的类型2的一个子类型版本(如上所述，尽管根据该教导的其他子类型包含在下面：
基本像素信号逻辑编码的帧或帧部分与要在本地执行的附加像素参数的O/E传递相结合。
i。由本公开之后的类型的多路复用器(或实现相同功能结果的其他类型)远程生成的帧或帧部分，
ii。在光纤网络上作为顺序(子像素或逐像素的子像素)或至少部分同时的像素/子像素的帧/波子集传送，
iii。解复用器：部分O-E，部分0-0。
1.将光学编码信息的一部分(像素信号逻辑编码，顺序或同时空间保留的波前)直接路由(光学编码/解码路由数据)到设备IP地址-即实际像素信号，交付进一步处理。
2.由解复用器解码附加的像素参数(诸如要发送到信号放大/增益级的强度值/用于寻址该子像素/像素通道的增益装置的操作)并且被路由本地设备作为电子信号，每个子像素/像素向本地显示设备的每个操作部分提供指令。
为了确保直接光学像素写入(DOPW)与附加像素数据的同步，预先发送附加数据是可行的，其中它可以保存在本地缓冲器中(在解复用器阶段本地，这可以是是一个中央建筑物或邻居切换站，或接近，在最终设备阶段)并在现场像素到达时释放。
用户显示系统中的最终像素信号处理操作的电子数据直接寻址优选地遵循上面类型1的提议。
3.E-O-O-0：光学像素通道的像素逻辑编码直接显示+自编码用于强度/放大+辅助光学信号传递直接显示用于可选的连续像素信号操作
这是本公开的系统的DWDM型版本的优选子类型和实施例，因为它提出了许多当前电信网络操作从电子到光学的根本转换，增加速度和带宽以及移除数据-choke指向，同时将计算要求和复制以及数据文件大小简化为比子类型1或2更大的程度。
与子类型2一样，像素信号在光纤网络上作为顺序(子像素或逐像素的子像素)或至少部分同时的像素/子像素的帧/波子集传送。
如果帧或帧子集，所传输的是其像素化元素的空间保留的相对取向的像素化波前，或者在单个高容量光纤中传输(最终，随着光纤容量增加，并且可能更快)考虑到额外的容量利用率是从包装策略(例如本文提出的那些和本领域的许多其他开发)获得的，或者更实际地目前是多束纤维。
作为所提出的DWDM型系统的全光学版本，不仅光学地编码像素信号逻辑和颜色(参见以下规范/颜色信号处理的确证)，而且强度是自编码的(通过至少两种方法中的任何一种，以及设置不同频率的帧或帧子集(以提供可选的连续信号处理操作的光信号传送(参见上面的解组合像素信号处理系统的主要描述)，以″安全″频率和/或不干扰像素信号/信道的信道发送。
以下提议涉及：
1.全光强度信息的自编码细节；
2.利用匹配的″信息帧/子帧″组光学激活的其他像素处理级；
3.颜色系统规定；
4.关于同时与顺序像素传输和确保任何给定光纤中的信号的无干扰的进一步细节；
5.帧子集路由
6.识别目的地处的帧方向
7.设备端的显示输出的光学系统。
1.强度″自编码″
″自编码″给定子像素/像素的强度水平的方法取决于所选择的频率/波长调制/移位的选择。
对于基于磷光体的系统，可以在响应时间和随时间增益特性中定制磷光体材料成分，使得在给定帧的持续时间内，如果通过系统传输的像素信号保持恒定″在″帧持续时间的关键部分期间，磷光体达到峰值亮度，剩余足够的时间留在帧中以衰减并放松到零。
或者，在时分复用强度调制系统中的一系列连续脉冲可以实现相同的目的。对于目前的DWDM版本，这些脉冲采用子帧的形式，在帧的典型占空比的足够部分上重复将光能注入磷光体，以设置大部分周期的电平，或者足够为观察者的人类视觉系统建立这个水平。
鉴于本系统在实现可用的最高速光子学/光电子调制技术方面的优势，例如本发明和共同未决公开的提议方法以及任何未来的最佳同类产品。这些极高速的光学数据传输操作，例如超快速离散重复的帧或帧子集，以实现它们的方法，通过在它们最有效(或比其他方式更有效)的频率上操作它们。-帧强度或亮度调制成为可能，并且启用了系统设计选项，否则无法触及。
还提出了另一种时分方法，其另外支持某些版本的改进的MO相关装置，在第III部分(下文)中进一步公开。
在该时分强度等级编码方法中，再次使用离散短脉冲或相对连续(如在磷光体的情况下)脉冲，但是在这种情况下，强度设定功能通过逆MO效应来执行。基于设备。
自2005年以来已经证明了逆法拉第，棉花-木桐和克尔效应：″通过瞬时光磁脉冲对磁化进行超快速非热控制″，AV Kimell，A.Kirilyukl，PA Usachev2，RV Pisarev2，AMBalbashov3&Th。Rasingl Vol 43512 June 2005ldoi：10.1038/nature03564；″反向法拉第效应的微观理论，″Riccardo Hertel，固态研究所(IFF)，研究中心J′ulich，D-52425J′ulich，德国；″反向横向磁光克尔效应″，V.I。Belotelovl，2，A.K。Zvezdinl，1A.M。Prokhorov General Physics Institute RAS，38 Vavilov St.，Moscow，119991 Russia，2M.V。罗蒙诺索夫莫斯科国立大学，莫斯科，119991，俄罗斯；″观察逆棉花-Mouton效应，0A.Ben-Amar Barangal，#，R。Battestil，M。Fouch′e 1，2，3，C。Rizzol，2，3，*和G.L.J.A.Rikkenl。(1个实验室国家卫生公司Magn′etiques Intenses(UPR 3228，CNRS-INSA-UJF-UPS)，F-31400 Toulouse Cedex，法国；Universit e de Toulouse，UPS，Laboratoire Collisions Agr egats R eactivit e，IRSAMC，F-31062法国图卢兹；3CNRS，UMR 5589，F-31062法国图卢兹#永久地址：NRCN，POBox 9001，Beer-Sheva 84190，Israel。
关于这些逆M-0效应的重要工作是相对近期的事情；这种效应通常不被预测为麦克斯韦方程的含义。正如Hertel所指出的那样，40多年前Pitaevskii首先预测了倒数法拉第效应(IFE)。Van der Ziel等人于1965年首次实验性地观察了IFE.IFE的操作理论及其相关的效应系列仍在开发中，除了引用的那些之外还有各种提议(例如G.Barbalinardo，″量子理论″)超快磁光学的反法拉第效应，″乌普萨拉大学，2011)。
前面的参考文献在本公开的其他地方进一步引用。
在关于本公开中的该功能的新颖提议中，其根据所列出的三个反MO效果的差异以略微不同的配置实现，像素信号(按顺序或同时″齐射″)在光纤网络出口处形成一个像素化的波阵面，在本地站点或在邻近的设备前端通过中介的反MO被动(连续的MO胶片或MO的胶片阵列)截获写入像素逻辑状态的掺杂光纤阵列等，通过强度设置实现(自编码)，或者通过帧占空比头部的相对连续脉冲或一系列在一部分帧中的短脉冲，使得光能的输入通过适当选择MO材料成分和/或周期性结构来建立磁化状态的大小(参见下面对锁存光栅/PC结构的参考)。然后是局部或接近的更高强度的″读取″照明光源照射阵列，并且锁存的B场的大小然后提供高的偏振矢量的步进-增量(量子化，基础-″X″)旋转。-强度″读″照明。
然后，该近端/局部静止电信频率照明(像素阵列，由子像素组组成)经过适当的频率/波长调制/移位阶段和操作(磷光体，周期性提出的QPM型材料，震荡的晶体等)，随后通过任何可选的连续像素信号修改阶段。
2.任何连续(可选)像素信号处理级的基于全光学的激活可以通过给定频率范围的像素逻辑编码帧或子帧的集合以及连续和匹配来实现。跟随和/或伴随像素阵列的信号组(空间相关的，顺序的或同时的)，它们或者在像素通道旁边被分配″侧车″光学通道，直到两者都到达该级(像素信号改变装置的阵列，例如，与像素通道相邻的阵列中的反MO或EO介导的状态设定装置，其中光信号的能量被转换为信号影响系统，以在像素通道本身上执行像素信号操作。
可选地，设计用于激励修改子像素通道的操作的该激活信号可以是波长比可见波长短的不可见信号，或者是″保留″的不可见IR或甚至可见频率。之后在操作阶段之后通过PC过滤器(和/或能量回收阶段)进行带隙。选择该不可见的高频(或较低的保留频率，通常是非常窄的频带)以更有效地激活靠近子像素/像素通道的像素信号修改功能。
如果存在(逻辑状态1或非零，取决于系统)，则通过中介能量交换系统激活该功能；如果不是，则不会发生激活。如果存在但仍有一些未使用的信号部分通过，则下面的滤波/恢复级将移除/重新捕获任何未使用的辐射。
如果存在对所讨论的效果的延迟响应，则在像素信号本身之前启动该功能信号。
该方法还可以在其中增益介质由帧占空比内的相对连续的脉冲或一系列脉冲泵浦的系统中实现用于附加信号放大增益。这是已经描述的强度设置和处理方法的补充系统。
3.颜色系统考虑：从前述内容显而易见的是，对于每个子像素，在该阶段执行像素逻辑编码操作；因此，(任何给定颜色系统的)子像素的性能或不执行性决定了最终像素的颜色组成。
重要的是要注意，为了确保信号的无干扰，无论是快速连续还是同时，这些功能相同的″红色″或″蓝色″或″绿色″像素逻辑编码信道集合在非可见波段内的偏移频率。
然而，通过强度修改装置(初级和放大/增益)，可以实现局部子像素组和整个图像和显示系统的色彩空间的进一步修改。
无论是顺序发送还是同时发送，所提出的系统中的子像素(当然是优选版本)总是指定子像素的恒定几何排列(因此，颜色通道)，其相对空间方向保留在每根光纤中的整体或交错波前。
这意味着在该布置中对于从原始多路复用器开始到整个像素信号生成和分发过程的空间组织的颜色系统是固有的。
对于某些系统设计，顺序地交织R，G和B(或其他颜色系统的其他通道)可能是方便的；因此，空间分离的R像素的顺序传输之后是G，然后是B.
此外，可以为合成R，合成G，合成B波段的优选电信频率/不可见系统范围保留某些频带，从而实现由此实现的附加恒定编码方案，以及连续像素-信号处理阶段和设备可以包括通带滤波，其类型仅允许特定的不可见的感兴趣的频带，在混合错误的情况下等。
4.考虑相对于帧或帧子集中的子像素与″同时″传输的超快速排序：权衡在速度和光纤容量之间以支持非干扰信道。对于人类视觉系统对扫描图像(即电视)和赛璐珞胶片状″全帧″图像的响应，图像类型和质量方面具有进一步的重要性。
同时系统通常将在多路复用阶段通过附加的批量″快门″系统实现：在这样的系统中，多路复用器(根据目前和共同未决的应用程序通常被顺序寻址，直到整个帧(或子部分)达到其像素逻辑编码状态，但多路复用器输出被″阻止″通过第二个″体积″将信号耦合到光纤中″快门，例如基于MO效果的快门，定时打开和关闭多路复用器的″启动周期″。
5.帧子集路由：如上面在类型1中所描述的，帧子集在光纤信道之间顺序地或同时地被划分。
如果同时，则期望最常使用多个多路复用器，串联工作，在它们之间划分帧并将它们(通过最佳可用的耦合光学器件)插入它们各自的光纤中。
如果顺序多路复用器可以(对于某些设备是实用的)，在不同光纤之间转移批次/像素组；优选地，将使用的那些将基于本公开和共同未决公开中提出的装置，因为与其他技术相比具有极高的速度。
作为这些子集的一部分的导频信号提供光信号数据，用于由接收端处的解复用器进行路由选择。
提供关于最终设备IP类型的查找信息，然后也可以在没有任何其他路由标记/导频信号的情况下激活固定分类过程。
6.检测目的地处的帧方向并保留空间保留的帧(最终空间方向上的像素)或帧子集：
在波前的长距离传输中，通常期望波前围绕光轴任意旋转，在出口处具有不可预测的取向。
为了确保正确识别方向，不同指定频率的导频像素(通常低于或高于正常像素的透射范围)位于顶点处。解复用器读取这些位置并相应地通过0-0方法执行像素帧子集的转置。
7.显示器头端处的图像传递的光学器件：像素/图像扩展
一个或多个结合的专利申请在某种程度上公开了像素缩放和图像缩放的方法，其可以用作本发明的系统的物理构建的物理解决方案，并且直接相关的，更一般的披露披露。
此外，我们在此提出三种与本公开的需要特别相关的新颖解决方案：
a。具有顺序或同时帧(和显示阵列)子集的单个光纤在2D织物复合平面部署中布线(纤维沿着一个轴大致平行于″捆或两个轴″(两个直角或两个交织的滑轮)矩阵)。
每个光纤的末端，不提供单独的像素信息而是多像素信息，耦合到凸起的45度反射器或棱镜中，与体内中继光学器件组合，以将扩展图像投影到表面光栅阵列(或在LumusCorporation或BAE的全息元件系统(HOE)的方法中，以连续扩展的顺序捕获和展开包含帧子集的图像部分或″块″。
在这种情况下，HOE序列优选地是多层的，使得代替干涉光栅的序列在同一表面上，它们是分层的，使得代替最终光栅输出耦合扩展/分散的图像。对于平面，每个光栅都这样做并耦合到下一层的光栅中，这进一步扩展了图像，然后将图像传递到下一层和更大的光栅上。直到达到序列中的最后一个光栅，并且它将像素化的扩展图像耦合到像素信号处理级的下一组(如果有的话)(至少，这通常是频率/波长调制/移位级)。最后的光栅优选地耦合到信道化阵列(光纤或蚀刻的毛细孔-参见共同未决申请，多层光子结构，与本申请同日提交并且具有代理人案卷号20084-7008，其在此明确地通过引用并入其中..
总结构是可以提出和开发的平铺HOE或其他表面耦合光栅结构之一，与一个或多个传送光纤配对，传送光纤传送帧子集以通过HOE的序列/夹层等扩展。
b。另一种新颖的方法是将光纤一起收集在一起或阵列中(具有间隔元件等)，并将光纤束耦合到体光学中继和扩展系统，例如Agilent Technologies的T-Rhomboid棱镜系统。
已经将像素化帧与所有帧子集有效地重新集成，然后通过棱镜系统对其进行路由并且扩展到其中任一个
i。图像可以被投射(一种高效的TIR棱镜系统，参见结合的智能结构系统′461应用)几乎横向到显示屏上，从那里到任何后续的像素处理阶段(尽管可选地，这样的阶段可以插入到通过将器件直接键合到棱镜面和中间棱镜组件，适合于通过体光学器件进行像素信号路由，提供体棱镜布线系统。
II。或者，与扩展的图像耦合，更大的结构化光纤阵列，在像素和光纤之间具有1∶1的关系，或者在任何情况下在短距离的情况下具有低得多的关系和/或采用a的选项所结合的′461申请中提出的对应映射程序，用于处理光纤传输中的像素关系的转置，使得在一个或多个结合的专利申请中公开的织物复合材料或其他相关方法之一可用于在可能大大扩展的显示表面。
c。最终的新方法是在共同未决的应用3D制造和材料系统中提出的2D编织显示器的变型，以及由此引入的多层光子结构应用。
在变体系统中，并且使用与针对b提出的类似方法。以上以及先前引用的申请中的其他地方，通过在每个像素处的光纤中构造的双开关，对行中的像素携带″写入″信号的3D设备结构光纤寻址所述行的每列中的像素-一个MO相关开关，通过光纤或相邻光纤中的横向开关结构将信号路由到基于反MO型效应的第二个设备，设置域状态(连续信号或更长时间)持续时间信号可以增加幅度，作为某些版本的选项)。
同时，来自邻近光源的更亮照明，耦合自背光或来自交叉或平行光纤，耦合到光纤装置的复合装置中，其中磁场已通过反向设定。MO″写″操作；然后，复合结构中的第二操作和装置然后″读取″状态并实现亮信号的″向前″MO相关改变(例如，偏振角的旋转)以从横向结构光纤中传出并且进入显示器的下一级(频率/波长调制/移位级)，例如磷光体，其实际上可以是2D光纤复合材料中的另一种光纤器件。连续交叉纤维(xy)，全部构造成在交叉点以及沿着正常光轴横向耦合，结合在过滤的粘合材料中，其本身由折射率对比材料(包括可选的纳米晶体)组成，以确保效率光纤器件到光纤器件的耦合。
所提出的整个系统以及DWDM类型的特定配置和实施例的主要目的和益处是提供网络和设备改进以支持高清现场传输的预期容量和带宽需求。图像，视频文件的按需传输，以及以4k分辨率，3D/4k以及超过8k和8k/3D捕获和广播的″超高清″图像。
8K实时传输，无线和地面电信骨干，已经在实时大规模试验中得到证明，例如2012年伦敦夏季奥运会广播，由NHK和BBC共同发起和实施。
鉴于台式机和高端远程呈现和视频会议等服务的重要性日益增加，例如GoToMeetingHD或惠普和思科的高端服务，以及Apple的Facetime等移动视频电话服务，以及更少的移动超过10年，只有5个现场8k分辨率的体育赛事广播，对更高效处理实时和点播视频图像和文件传输的需求只会增加。
鉴于实时视频传输需求日益增加的重要性，除了电子编码视频文件的按需传输之外，还提出了刚刚公开的DWDM类型系统的扩展：
全光0-0-0-0捕获和传输实时图像：
修改先前的系统公开以消除图像捕获传输和显示序列的电子调解的额外步骤，而不是CCD类型或其他光电转换传感器装置以及电子处理和传输最终
通过信号路由和最终多路复用手段，然后通过光纤网络重新转换为光纤：
1.采用全光学捕获两个捕获序列(和可选记录)之一，然后分配到多路复用器级发射信号到光纤网络中：
a。光学透镜捕获随后耦合到光纤阵列以进行像素化传输；
i。接着通过该附加像素信号处理级的可选(尽管可能但不是必需的)相对较远的频率/波长调制/移位级(下转换)进行传输。
ii。接下来是可能的和优选的但不是必需的信号分裂(以帮助多点分布)，包括用于记录目的；
可选的记录：可以通过以下方式完成
a。借助于基于反MO效应的磁介质直接磁写，作为永久介质本身(可从记录平台移除)或作为磁中介层交换耦合到相邻的永久可移动介质，在这种情况下，反MO效应介质是记录平台的固定组件
b。其他传统和新兴的O-E记录技术，可选地由CCD或其他光子-电子转换方法介导。
iii。接下来是可能的空间轮廓减少(去放大)并且将像素化波前(和原始帧的子集)合并成越来越少的光纤；
iv。接下来是一个可能的，首选但不是必需的信号放大/增益阶段；
v。依次递送到(通常，多个，如果不是多个多个光学多路复用器，优选地遵循当前和共同未决的公开的类型)以便分发到光纤网络中；
b。光学镜头通过本地传感器捕获和″成像″(相对于上面提供的可选远程处理阶段)，其是基于一个(多于一个的混合)基于逆MO效应的传感器阵列装置的装置(根据本发明和/或共同未决公开的规定，可以进一步证明反向法拉第，反MO-Kerr，反向Cotton-Mouton等。
i。在该版本中，读取照明源(也是匹配像素化阵列)直接″读取″反MO阵列，可选地从反面和足够强度的非干扰非可见波长读取，以便不太可能需要即时信号放大。这可以在相机单元或捕获设备中发生，或者在相邻的附近和本地的单独单元中发生，通过光纤连接。
ii。像素信号的像素化读取阵列然后在一般水平上通过与上面ii)提出的序列中所遵循的类似操作序列。
通过添加到所提出的基本DWDM类型系统，实现了实时捕获和传输，其进一步降低了数据密集型电子指令编码的带宽需求，以便稍后再生图像，同时仍允许记录到各种存储器设备和媒体。可以用MO材料或数字全息光盘介质，例如由Optware，Inc。和Inoue等人开发的系统，通过光磁交换介质或光盘类型介质，包括通过光磁交换介质或光盘类型介质。
对于像素信号帧/子帧的无线(阶段)的可选配置-为电信类型和结构化像素信号处理系统的一般情况提供的提议的重复被重复以方便如下在以下情况下：DWDM型变体和配置。
在本公开的无线寻址和供电版本中，与共同未决的无线寻址和供电兼容，提出以下差异：
1)解复用器优选地是0-0(RF频率/无线)：优选地是频率/波长调制器/移位器系统(从RF到IR/近IR的谐振上转换)，具有所需的放大/增益，每个像素逻辑编码帧子集(或帧，如果在缓冲器中)前面有匹配的寻址帧子集，或者可选地，集成在通过单独寻址编码的像素信号逻辑的准帧子集中，使得不接收寻址信号的分布式阵列的任何元素对像素状态默认为″零编码″。
2)其他子像素或像素数据通过已经描述的类型的时分复用(亮度；可选地还有颜色，在直接应用中对这种已经提出的方法的情况和其他方式)进行编码。情况；或者附加的像素状态数据包括在无线寻址数据包中。
3)然后，每个无线寻址元件(或子扇区)优选地是本地有线或无线0-0类型，但是可以是OE-0类型(无线RF到电子到光学近IR/可见；其他光电测序的变化也包含在内)；在子部分然后寻址子像素或像素或簇的情况下，扇区由扇区寻址多路复用器服务，也优选O-O，遵循本文公开的方法和设备或修改功能相似。0(RF频率)-E-O方案也是可能的，以及DDMG-子类型1的变体，其中仅实现对阵列的直接E写入。
4)在帧同时系统中，优选地采用反MO阵列(或阵列)，具有永久存储器编码的缓冲顺序，直到完全写入阵列(或阵列)，然后是所有元素。所有阵列中的所有阵列被触发到下一个解复用/RF寻址级，使得整个分布式阵列被同时寻址，但是顺序写入MO型存储缓冲器以用于延迟的RF解复用/分配。
5)在Wi-Max或Wi-Fi无线蜂窝(或其他无线频带)数据分发系统中，类似地应用适应的模式和方法：优选地，在所有″光学″波传播和基于处理的中系统)，(通常)在RF频率范围和频率/波长调制/移位的″UHF″部分中接收波编码信息，采用遵循本文公开的模式和方法的格式化和结构化方法。然而，尽管全光学对于其速度和其它益处是优选的，但是可以采用光学-电子转换，即要开发的现有和新方法，并且将其包含在本文公开的系统的变体中。
III]改进的像素逻辑编码器设备，尤其是混合MO/MPC：
考虑到作为本公开背景的一部分概述的进步，用于显示应用(以及其他非显示阵列装置及其应用)的MO型装置的改进途径仍然是可生育的。
重点在于在本公开的系统中执行关键像素逻辑(或状态)编码操作的MO相关设备，尽管显而易见的是其性能在非可见频率中最佳的其他设备，例如作为诸如MZ和基于迈克尔逊干涉仪的设备之类的干涉仪器，可以执行该操作而不是基于MO或相关设备。这一点也在更广泛的共同未决申请中提出。
改进的材料是进一步改进的机会的组成部分，并且由本公开的作者建立和领导的团队和公司资助的研究在过去十年中具有先进的MO材料和MPC材料/被动装置结构，而且不仅适用于显示应用。
除了已经参考的共同未决申请的提议之外，我们将在下面提出″混合″像素设备开发的途径，其特别地被电信类型和结构化像素信号的性能所利用并且提高其性能。目前和共同未决披露的处理系统。
然而，重要的是要认识到虽然这些提议是由新型混合设备构成的，其中偏振模式和状态是一些编码过程的关键操作部分，但是阵列中的像素状态编码或数据状态编码或VLSI环境，这并不意味着MO相关阵列/VLSI设备设计的基本(但相对于先前设备有显着改进)不足以实现当前系统级提议的改进(电信类型和结构化，像素-信号处理系统)。
例如，可以如下制造更基本或″简单″的MO型阵列装置：
1.膜和基板：在SOG型基板和材料/处理系统(在石英玻璃或GGG上)上的简单单个膜，或者在硅-异质系统中的硅基板上制造(参见由Sung等人在下面)，
优选地使用由Plasmaquest的市售低温RF磁控溅射变体制造的高质量LPE膜或高质量MO膜。有限公司，称为高靶利用溅射(HiTUS)，其已被用于在硅衬底上制造高质量MO膜，遵循由本公开的作者发起的程序，并且根据该组报告的工作。最初在硅上开创了MO薄膜：
半导体平台上的磁光学石榴石波导：磁学，力学和光子学Sang-Yeob Sung，AnirudhSharma，Andrew Block，Katherine Keuhn和Bethanie J.H.Stadlera)应用物理学报109,07B738(2011)
2.双稳态/低功率：为了提供双稳态和通常″可锁定″器件，退火操作，如IntegratedPhotonics商业上用于制造其MGL单畴锁存MO膜产品，或者像之前开发的那样在本公开的作者的指导下由团队证明的，可以以简化的形式(与复合可锁定或″交换耦合″结构相比，如本公开的作者首先提出的以及稍后提出的)由在他的方向下组装的团队开发*或由在表面上制造的特殊光栅结构实现的锁定MO薄膜(∧全景待定应用，*具有静磁改变和改进磁性的石榴石多层薄膜结构，由射频磁控溅射制备高容量光网络和使能技术(HONET)，2011年会议日期：2011年12月19日至21日，作者：Nur-E-Alam，Mohammad Electron Sci.Res.Inst。，EdithCowan Univ。，Joondalup，WA，Australia Vasiliev，Mikhail；Kotov，ViatcheslavAlekseevich；Alameh，Kamale E.
3.装置类型-透射或反射：对于平面子装置(例如计算机芯片或在玻璃上制造的LCD)，基于MO的阵列可以是透射的(光穿过背板)或反射的，或者准透射或半透射，如结合的多层结构应用中所提出的。为了以下示例性″基本″设备，指定了透射型。在硅的情况下，毛细孔提供光通过背板硅衬底传输到有源器件层中。
4.光学和磁隔离：为了提供光学路径控制并防止光学串扰，同时还提供磁畴隔离并防止磁性串扰，可以在每个可寻址子像素周围执行深度蚀刻操作。不是留下气隙，而是使沉积通道用不可渗透的材料填充间隙，该材料也具有足够的折射率对比度以有效地将光耦合到子像素区域。
或者，稍微复杂一些，可以采用一个或多个额外的蚀刻程序，任选地与另外的沉积结合，以在光学耦合/磁性不可渗透材料中制造周期性结构。该操作可以在材料中制造毛细孔，该材料不是不可渗透的，或者不是(大量的)适当的折射率对比度或者；然后，这些孔可以随后通过随后的材料沉积来填充。
目标是模拟隔离材料中的周期性结构，该隔离材料执行光学耦合和磁畴抑制。这种周期性结构也可以通过在层中制造不同的周期性结构来实现，使得内层被周期性地(在ID PC中)图案化，其实现磁性容纳，并且外层实现PC型合成指数变化。因此，两个不同优化的ID周期性″多孔″结构以嵌套(例如，正方形)管的形式围绕有源子像素核，一个在另一个内。
通过单个掩模组简化了制造复杂性，其中两个计算的PC结构同时被蚀刻。取决于基本MO膜，还可以避免任何深度蚀刻并且简单地直接在活性材料中蚀刻围绕子像素核的嵌套″管″。
5.用于施加B场的有效场产生结构：导电材料基本上设置在子像素核心的路径中(优选地，如在本公开的作者的早期公开中，顶部和底部线圈参见全景《》；更复杂的变化包括通过过孔连接的多层大肠杆菌)，以一种或两种方式制造(以及其他类似功能结果)：
a。透明电极材料，例如ITO，但对于优选版本的电信频率特别透明，其中像素逻辑编码以不可见频率执行。
b。周期性阵列/光栅或表面等离子体激元图案的薄膜，借助于所讨论的材料的计算周期性，其对所讨论的频率有效地″可通过″或透明。通过制造具有适当间隔和周期性的密集(直线转向，圆形螺旋或其他几何构造)平面线圈形式，并且可以由散装和金属或不透明的材料制成。石墨烯在组成中。(参见共同未决的申请3D fab，材料系统和由此制造的设备)。
对于大肠杆菌的非周期性区段，期望是简化的设计选择，其中轨道改变光学路径外的方向但不太远进入子像素之间的填充-例如，在直线切换背面图案中其中导电轨迹偏离主要光栅形式和大肠菌群的轴线。
6.寻址和互连：在使用SOG型平台(包括寻址和互连材料系统)之间存在折衷；但无论如何，透明的ITO型材料通常用于有源矩阵寻址逻辑。
然而，更有利地通过石墨烯实现互连，石墨烯(在顶部-场产生方案中，通过由石墨溶液形成的商业DVD-燃烧器质量的石墨烯半导体激光器的El-Kady和Kaner的演示方法制造。用于柔性和片上能量存储的高功率石墨烯微超级电容器的可扩展制造，Maher F.E1-Kady，Richard B.Kaner，Nature Communications 4，1475(2013年3月)
7.在设备上整体制造的可选分析器：在本公开的系统中，对于分析器(在MO相关设备中，其中偏振旋转是像素逻辑/阶段编码)不是优选的(但不是缩减)阶段，无论是法拉第型，还是MOKE，或MC等，都是在操作装置上整体制造，以完成物理光阀的操作。但商业上，光栅结构已在法拉第旋转器和隔离器上制造多年(例如，可从Integrated Photonics在2000年中期与NanoOpto一起使用)
应该强调的是，与现在可以实现的相比，这种″基本″设计仅是相对简单的一个示例，设计包含在基于单个MO型效应和基本调制的相对简单设计的梯队之下。/编码方法-然而，对于显示器(或非显示器数据阵列)的早期单效MO基于阵列的设计以及过去的MO-VSLI设计，这仍然是每个关键方面的重大进步。还应注意，可以采用简单的多层膜而不是单个膜，以实现ID MPC结构的潜在优势，其中典型的有源层是入/4厚度，并且可以交替活性MO膜/具有其他介电层的层。
另外，另一种并行类型的″简单″单MO效应器件是基于平面MO器件的器件，通常实现为ID或2D表面光栅(1D)/阴影光栅(2D)。
这两个类别已经在本公开的作者的指导下在程序中制造和演示，证实了这些方法对于不同应用的益处。
但是，如所指出的，这些″单效″装置子类型中没有一个耗尽改进的基于MO的装置和相关装置的可能性，并且实际上已经在由在该方向下资助的新程序下开发和演示了这种改进的混合装置。本公开的作者。
电信类型和结构化像素信号处理系统的当前系统级披露如何实现混合/复合像素逻辑编码技术和设备并从中获益
本系统的关键区别特征之一是将像素信号处理阶段分解为优化的设备/材料系统操作，识别波长/材料系统对不同″X″0效应(″X″)的依赖性。可以是磁性的，电的，热的，机械的，声学的等等)以及设计设备和系统的故意设计偏见，其中设备可以在″便利的频率″上操作，至少在很大程度上如果不是绝对地在每种情况下操作，给予整体系统的″整体″设计优化。
如果考虑在复合或合并的设备功能中组合不同的设备，则存在所讨论的效果的波长依赖性问题加剧的趋势。因为现在人们试图达到多种材料系统和效果的交叉条件，至少对于所有材料系统和效果而言都是″适合的″。可以预期要求的交叉点在比其中任何一个单独的要求更窄的范围内。(对于这种″交叉″问题的制造相关后果，参考共同未决的应用3D晶圆厂，材料系统和其中的器件，参见例如并入的多层结构应用，其描述了共晶材料系统。实现可以在设备或结构系统的每个参数中提供超级功能的材料的协同处理。
事实上已经在已经提供本公开的部分背景技术的程序中的关键案例中证明了通过组合效果可以获得的优点，如本文前面提到的。
杂交的类别
存在三类混合像素技术：即技术的组合，每种技术有助于改进性能和功能，但是它们一起能够达到并超过如果单独使用则无法达到的功能阈值。
表征这种″杂交″的另一种方式是传达实质意义而不仅仅是模糊的″口号″意义，它是：它们是新的″突变″或技术的演变在复合/复杂系统中联系在一起仅有两种技术位于同一位置并为合并的像素通道提供信号组件(在很大程度上是未决″电信结构化系统″的主题)，而是一种不同的功能和设备或材料结构，其功能不同且性能更好。
三大类改进装置是：不同MO类型效果的混合和非MO效果/装置；不同MO型效应/设备和其他MO型设备/效果的混合；也许最重要的是，不同MO型设备/效果的混合动力和非互易效应和过程通常和″慢光″效果和技术：
1.混合MO/非MO设备：
a。MO(法拉第，MOKE，Cotton-Mouton及其混合物(见#2)+Mach-Zehnder和Michelson-以及其他基于干涉仪的设备)
b。MO(法拉第，MOKE，这些+PPLN旋转的混合动力″**。
2.混合MO/MO设备：
a。法拉第，MOKE，Cotton-Mouton
b。2D和3D PC由阴影光栅和多层薄膜组合而成
c。添加反射MO元素
3.混合MO/非互易效应+慢光技术
不是提供针对每种类型的示例的重复细分，其主题也在先前引用的共同未决申请中被解决，而是将描述一个优选设计，其中提供与该设计相关的一些选项。。
首先，对第三类的解释是有序的，因为这是具有潜在最大应用的混合类型的最高级版本，单独和与其他MO和非MO效果以及兼容设备类型的附加混合组合。和操作。
混合MO/非互易效应+慢光技术：
实现新类别的开关，其不仅仅是串联的组成装置的加性效应或信号调制。
从2000年代后期开始，新工作由本公开的作者资助，目的是证明和实现将非互易MO技术与所谓的″慢光技术″相结合以实现改进的潜力。基本的MO相关开关，适用于广泛的应用。
利用这两个发展线之间的肥沃交叉的这种想法，以及这些效果相关的洞察力和与之相关的技术可以用于实现组合的，新颖的效果和原始MO相关焦点的增强，是本申请的作者首次在2007年在他指导下的几个研究小组的私人研究专题讨论会上提出。报告了慢灯研究成果，探讨了混合动力发展的共同点。
从该初始方向，进行至少两次成功的开发努力。
其中一个是由V.I领导的一个小组报道的。Belotelov：Belotelov V.I..周期性纳米结构介质中的慢光现象和非凡的磁光效应。J Magn Magn Mater 321：3(2009)
来自这个共同起源的第二个发展线最终报道了由Miguel Levy领导的一个小组的最新报道(Chakravarty被列为该特定论文的第一作者)：
物理回顾B84,094202(2011)，椭圆正常模式和阻带，多模双折射一维磁光子晶体中的重构，Ashim Chakravarty，Miguel Levy，Amir A.Jalali和Zhuoyuan Wu，密歇根大学物理系科技大学，1400 Townsend Drive，Houghton，Michigan 49931 USA
Alexander M.Merzlikin，俄罗斯科学院理论与应用电磁学研究所莫斯科125412，俄罗斯，(2011年5月24日收到；2011年9月12日发布)-摘要：本研究考察了多模磁化反转时的光子阻带重构椭圆双折射布拉格滤波器波导。纵向磁化的磁光波导中的磁化反转影响局部正交椭圆偏振正常模式的特性，影响滤波器的阻带配置。与磁光介质中的圆形双折射的标准情况不同，对于给定的传播方向，在磁化反转时，相反的螺旋状态不会彼此变换。相反，螺旋度反转产生具有垂直取向的半长轴的新的和不同的正常模式，对应于通过庞加莱球的赤道面的南北镜面反射。对于多模磁光子晶体中不同阶波导模式之间的非对称反向耦合，这种对称性破坏，即磁化反转时正常模式的消除，允许通过椭圆偏振态的杂化强烈重新配置的阻带。。布洛赫模式重新配置对阻带谱分布的影响有助于滤波器的磁响应。在这种椭圆双折射介质中，输入偏振螺旋性反转也成为光学透射率控制的有力工具。因此，磁化和螺旋反转都可以用作制造片上磁光晶体开关的有用工具。
Miguel Levy等人在本公开的作者的指导下在总体母体计划的资助下提出的第二发展线的优化是在研究员Miguel Levy的直接领导下的团队下进行的。
该程序的目的是实现和商业化基本组成混合设备(由Levy等人专门发明)，其实现了新的基本新光学开关，即具有极高速度的混合MO相关开关，小尺寸，高对比度和低功率，非常重要的是，无需交叉偏振器来实现完整的物理光阀或开关-与其他改进的MO相关设备功能结合使用，例如那些前面提到的更为″基本″类型的MO相关器件，成为高性能集成OPTO-VLSI阵列架构，用于显示和非显示数据应用。
完全实现并受益于用于本公开的混合设备和信号处理系统的Levy混合MO相关开关所需的其他改进特征：
1.最小化填充因子并提高B场效率：MO材料(膜)中的″馈线″平面波导受到施加的B场：使用波导的″光挡板″转向布线以最小化特征尺寸，填充-因素，并提高设备效率(参见本申请作者Panorama先前的未决申请LIGHT BAFFLE应用：，通过离子注入实现计算的点缺陷，实现近90度弯曲)
本公开的改进方案实现了非掩埋肋状波导中的点缺陷，避免了离子注入要求，和/或在凸起中制造的弯曲处采用相对的限制″阴影″光栅(2D周期结构)。
2.现场生成结构：用于均匀饱和的顶部/底部结构。顶部场产生结构遵循相反的″转向″或″螺旋″型嵌套平面大肠杆菌，遵循在上面的更″基本″子类型下描述的相同的″透明到信号频率″方法。
底场产生结构，不需要对信号频率透明，有利地由极其导电且有效的场产生材料制成，例如图案化的石墨烯，遵循在上面更″基本″的装置类型下描述的提议。。
3.寻址：从″底部″层制造，在硅或石英玻璃基板上制造(均优于专用铁-石榴石型基板，例如GGG)。
MO材料沉积在基板上，然后，在该优选结构和制造选项中，MO材料(掩模)按照先前引用的共同未决申请，3D器件制造，材料系统和器件中的提议进行沉积。由此提供的3D PIC/SLM以及本领域已知的以下制造选项，并且在本公开的作者的早期公开中被引用。
进一步提出的改进以改进Levy基本开关的功能：
4.3D周期性结构，将多层周期性膜复合物(包括交换耦合选项)与蚀刻的″阴影″光栅组合：
Levy基本开关(不同于#1-#3)的这种改进，Levy开关改进的″缺失部件″以完成它作为完整的光阀/开关装置，是Levy的混合组合具有由Belotelov，Kotov，Inoue等人所代表的多层MPC方法的ID或2D光栅，以及非法拉第效应衍生的偏振旋转(反射，即MOKE或Cotton-Mouton，或PPLN旋转器)的可选实施方式。
结构：在本提议的作者的先前提议中，通过内耦合和外耦合镜或点缺陷组，平面旋转器能够用于显示和SLM应用。在共同未决的应用3D PIC和SLM中，提出了用于这种平面内/平面外信号处理的完整系统。
Levy等人，作为先前引用的程序的一部分，结合早期版本的耦合光学器件成功地制造并演示了平面器件。
在本提出的用于改进新Levy基本开关的提议中，包括这些用于不同且不兼容的MPC方法和结构的混合-平面光栅和多层介电膜叠层/MPC-的变化-提出了耦合光学系统以将信号光束引导到3D周期性结构中成为″平面虚拟腔″，其中光束模拟PC穿透和反射相互作用，这是PC光纤的布拉格光栅型PC的典型特征。
Levy开关的″馈线级″中的组件和信号传播步骤：
a。信号从平面外耦合到平面中，或者源自背板(即，基板)后面，或者作为来自器件″顶部″侧的信号(NB，也提供平面到平面)。
如果经由基板，通过″准透射″通道穿过基板的背板经由反射镜，点缺陷或周期性结构进入″虚拟腔″(参见共同未决的3D PIC等的细节))它实现了一个45度的镜子，实际上在路径上有一个90度的″弯曲″，这样信号就可以从法线转换到设备的平面平行于设备平面传播。
如果源自SLM和反射显示器的更常规的″面对″方向，则耦合通过与法线成大于45度的角度。然后信号将″向下″朝向平面反弹。
b.但与本作者的其他版本不同，剩余的MO膜的一部分形成在制造光栅结构和″阴影″光栅结构的光刻蚀刻工艺之后剩余的表面被蚀刻到该表面中，形成凹坑或短路沟。因此，信号在″表面″(而不是平行于表面)处弹回的信号被插入凹坑或沟槽中。
c。如此偏转的信号然后遇到通过更深刻蚀入表面形成的″壁″；优选地，该″壁″不是90度，而是与法线形成小于90度的角度，使得光更有效地耦合到信号所插入的″虚拟腔″中。
d。该腔由以下结构组成，可选：
MO和介电膜的多层膜，包括任选地相对更硬和更软的磁化(如果是这种情况，则″硬″MO材料针对锁存或域管理特性进行优化-其磁功能更重要-并且″软″MO材料针对MO效应进行了优化，并且它们以单配方材料更难以协同工作，或者更典型的MPC多层组合物，其中活性层的厚度通常为入/4。
该组合物的底层是图案化的介电镜，遵循Omniguide(Yoel Fink，John)的商业PC产品的高全向反射性。Joannopoulos等人；麻省理工学院)。
e。Levy开关的原始版本和当前版本在LPE MO膜中采用光栅(ID周期结构)或微柱图案(2D周期结构已被建模)。
因此，代替单个LPE膜，存在多层堆叠(其可包括Levy等人基本研究的LPE厚膜)；然后对该叠层进行蚀刻和交叉蚀刻(阴影线)，留下周期性的柱阵列，这些柱本身是多层结构-因此，实际的3D周期结构，提供模拟(但不常制造)3D的所有效率和更高阶效果光子晶体。
f。这种制造模型将使得新的PIC设计不可能受到多层膜方法的限制，这往往需要如此多的层堆叠以致于在缺陷率等方面变得昂贵且不实用。并且也不可能制造ID光栅或建模的2D支柱。
g。有效地将信号限制在底部介质镜和复合3D PIC结构表面之间的虚拟腔，封盖反射材料或介质镜或足够折射率对比的材料(如适当的气凝胶材料)，这也可以保留接近空气间隙光栅的空气指数对比，以及保护脆弱的表面特征免受意外破碎-参见共同未决的应用3Dpic和SLM。
这也用作沉积在馈线部分顶部的保护缓冲层(以及实现可切换阻带配置的Levy型开关的其他操作结构)。场产生转向结构可以沉积在反射盖的顶部或直接沉积在周期性材料上-这将取决于材料以及它们如何干扰或不干扰3D PC结构的功能。
复合″虚拟腔″因此将由反射的顶部和底部密封和/或填充和密封的3D周期性结构组成。
H。将计算信号的入口，使得信号将传播并穿透(至少部分地)穿过多层柱，不是垂直于光栅或多层平面，而是信号在典型的前向45度处反弹沿着修改的馈线通道，通过沿虚拟腔向下的多次反射，其方式非常类似于沿光子晶体光纤的布拉格光栅型结构传播信号-直到信号最终到达45度的出射端镜面或足以将信号耦合回Levy开关的下一级的另一角度，其相对于整个多层结构，基本上在顶部厚膜层中制造。
i。MOKE和PPLN旋转器的可选混合器：考虑到将信号限制在虚拟腔体的反射表面的要求，以及将信号耦合到腔体中的反射表面，有机会使用MOKE和(甚至可能是PPLN))反射结构中的材料和器件。如果需要，Cotton-Mouton是进一步偏振模式操作的辅助选项。
在底部反射层结构中实现的MOKE限制来自掩埋内层的信号，是最有可能增加并改进Levy开关的主要创新的杂交机会。MOKE的寻址和激励是通过相同的寻址和互连实现的，因为它不是主法拉第型效应的独立状态运算符。
克尔旋转材料的改进通常使得该目标具有重要的显着价值，并且从一般模式中显而易见的是，除了通过示出基本情况提供的特定实施例之外，还可以预期其他混合版本。
为了进一步改进这里公开的″Levy+″信号逻辑器件系统的基本构建块，该器件级系统规范允许向基于Mach-Zehnder或Michelson干涉仪的器件的器件占用面积添加，以及与Belotelov等人的慢光/MO融合的潜在杂交品种。
现在注意共同未决的应用，无线寻址和阵列的供电，因为Levy编码器的使用与本文提出的改进的设备组件之间存在相互的价值棘轮，其完全实现了Levy开关的潜力。，以及对器件的MO馈线部分的改进建议，具有寻址和供电系统，消除了连续的互连线和串联器件的问题，尤其是与大面积相关的数据元件数量方面的问题并且在尺寸(面积/体积)方面。
再次注意并入的多层应用，其提出用于3D PIC/SLM(显示和非显示)的用于耦合和输出信号，数据或像素信号的通用系统，以及用于处理这种系统的层之间的信号也是如此。
还注意到本公开的光纤型和3D光纤结构版本的共同未决的3D晶圆厂，材料和器件，其实现了本文详述的晶片型物理晶圆厂系统的类似版本。
所有显示类型可以使用以下提议中的一个或多个来制造：电信结构，无线地址和功率，3D PIC/SLM，3D FAB和材料系统和设备。
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磁性材料
5.**PPLN中的偏振旋转：周期性极化MgO掺杂铌酸锂中电场的手性控制，雷石，田凌浩，陈先锋*，物理系，光纤局部区国家重点实验室上海交通大学通信网络与先进光通信系统，上海市东川路800号，200240，中华人民共和国*xfchen@sjtu.edu.cn：我们研究了周期性极化MgO掺杂铌酸锂(MgO：当满足准相位匹配(QPM)条件时，在MgO：PPLN中的PPLN，其类似于像石英这样的天然光学活性材料。通过EO效应的MgO：PPLN的特定旋转显示与横向电场成比例，使得光学活性材料中的大偏振旋转可能具有小尺寸。我们还证明了MgO：PPLN的手性可以通过外部电场控制。
虽然本文已经公开了特定实施例，但是基于解组合和单独优化像素调制所需的操作和阶段，它们不应被解释为限制所提出的新颖图像显示和投影的应用和范围。
上面的系统和方法已经概括地描述为有助于理解本发明的优选实施例的细节。在本文的描述中，提供了许多具体细节，例如组件和/或方法的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。本发明的一些特征和益处以这种模式实现，并且在每种情况下都不是必需的。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以实践本发明的实施例
没有一个或多个具体细节，或者没有其他装置，系统，组件，方法，部件，材料，部件和/或类似物。在其他情况下，没有具体示出或描述公知的结构，材料或操作以避免模糊方面本发明的实施方案。
贯穿本说明书对″一个实施例″，″实施例″或″特定实施例″的引用意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。发明并且不一定在所有实施例中。因此，短语″在一个中″的各自出现在整个说明书中各个地方的″实施例″或″在特定实施例中″的实施例不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何特定实施例的特定特征，结构或特性可以可以理解的是，根据本文的教导，本文描述和示出的本发明的实施例的其他变化和修改是可能的，并且被认为是本发明的一部分。本发明的精神和范围。
还应当理解，在图1中描绘的元件中的一个或多个附图或图也可以以更加分离或集成的方式实现，或者甚至在某些情况下被移除或呈现为不可操作，如根据特定应用有用。
另外，除非另有特别说明，否则附图/图中的任何信号箭头应仅被视为示例性而非限制性的。此外，除非另有说明，否则本文所用的术语″或″通常旨在表示″和/或″。组件或步骤的组合也将被认为是注意到的，其中术语被预见为使得分离或组合的能力不清楚。
如本文的描述和随后的权利要求中所使用的，″一个″，″一个″和″该″包括复数指代，除非上下文另有明确说明。此外，如本文的描述和随后的权利要求中所使用的，″在...中″的含义包括″在......中″和″在......上″，除非上下文另有明确规定。
本发明的所示实施例的前述描述(包括摘要中所描述的内容)并非旨在穷举或将本发明限制于本文所公开的精确形式。虽然本文仅出于说明性目的描述了本发明的特定实施例和示例，但是如相关领域的技术人员将认识和理解的，在本发明的精神和范围内可以进行各种等同修改。如所指出的，根据本发明的所示实施例的前述描述，可以对本发明进行这些修改，并且这些修改将包括在本发明的精神和范围内。
因此，虽然本文已经参考其特定实施例描述了本发明，但是在前述公开内容中意图进行修改，各种改变和替换的范围，并且应当理解，在某些情况下，实施例的一些特征是在不脱离所阐述的本发明的范围和精神的情况下，将采用本发明而无需相应地使用其他特征。因此，很多可以进行修改以使特定情况或材料适应本发明的基本范围和精神。本发明不限于在以下权利要求中使用的特定术语和/或作为实施本发明的最佳方式公开的特定实施例，而是本发明将包括任何和所有实施例和等同物。所附权利要求的范围。因此，本发明的范围仅由t确定。
Claims (27)
1.一种磁光子编码器，包括：
多层光子晶体(MPC)，包括输入部分、编码部分、输出部分、所述输入部分和所述编码部分之间的输入接口、以及所述编码部分和所述输出部分之间的输出接口，其中所述编码部分包括：具有覆盖反射层的周期性MPC结构组；
支撑所述多层光子晶体的基板；
设置在所述输入部分上的第一路径光学器件，配置为以一定角度将输入光子束引导到所述输入接口中以进行全内反射，从而生成穿过所述周期性MPC结构组的传播光子束与具有极化属性的传播光子束；
第一机构，与所述编码部分物理相关，配置成在所述周期性MPC结构组内产生第一可控磁场，以可控地旋转偏振属性，在所述输出接口产生偏振改变的光子传播光束；以及
控制器，耦合到所述第一机构，以控制所述可控磁场的特定一个磁场，产生具有特定偏振的所述偏振改变的光子传播光束。
2.如权利要求1所述的磁光子编码器，还包括：
第二机构，设置在所述基板内并与所述编码部分物理相关，并耦合到所述控制器，配置成在所述周期性MPC结构组内产生第二可控磁场，以可控制地旋转所述偏振属性，产生所述偏振改变的光子传播光束。
3.如权利要求1所述的磁光子编码器，还包括：
设置在所述输出部分上的第二路径光学器件，配置为从所述输出接口接收所述偏振改变的光子传播光束，并将所述偏振改变的光子传播光束引导到产生编码光束的非互易模式转换装置。
4.如权利要求2所述的磁光子编码器，还包括：
设置在所述输出部分上的第二路径光学器件，配置为从所述输出接口接收所述偏振改变的光子传播光束，并将所述偏振改变的光子传播光束引导到产生编码光束的非互易模式转换装置。
5.如权利要求3所述的磁光子编码器，还包括：
第三路径光学器件，设置在所述输出部分上，配置成接收所述编码的光子束并产生光子输出光束。
6.如权利要求3所述的磁光子编码器，还包括：
第三路径光学器件，设置在所述输出部分上，配置成接收所述编码的光子束并产生光子输出光束。
7.如权利要求5所述的磁光子编码器，其中，所述输入光子束在与平行于所述基板的平面大致垂直的第一方向上传播，其中所述传播的光子束在大致平行于所述平面的第二方向上传播，并且其中所述输出光子束在与大致平行于所述第一方向的所述平面大致垂直的第三方向上传播。
8.如权利要求6所述的磁光子编码器，其中所述输入光子束在与平行于所述基板的平面大致垂直的第一方向上传播，其中所述传播的光子束在大致平行于所述平面的第二方向上传播，并且其中所述输出光子束在与大致平行于所述第一方向的所述平面大致垂直的第三方向上传播。
9.如权利要求1所述的磁光子编码器，其中编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构子集设置在所述二维区域内并支持用于所述传播的光束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
10.如权利要求2所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
11.如权利要求3所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
12.如权利要求4所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
13.如权利要求5所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
14.如权利要求6所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
15.如权利要求7所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
16.如权利要求8所述的磁光子编码器，其中所述编码部分包括二维区域，其中所述周期性MPC结构组包括所述周期性MPC结构的多个子集，每个所述周期性MPC结构的子集设置在所述二维区域内，并支持用于所述传播光子束的传播路径的一部分，其中所述周期性MPC结构的第一子集的所述传播路径的至少一个部分与所述第二子集的所述传播路径的至少另一个部分不对准，所述周期性MPC结构还包括路径光学器件组，其通过周期性MPC结构的所有所述子集路由所述传播路径的部分。
17.如权利要求9所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
18.如权利要求10所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
19.如权利要求11所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
20.如权利要求12所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
21.如权利要求13所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
22.如权利要求14所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
23.如权利要求15所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
24.如权利要求16所述的磁光子编码器，其中所述二维区域包括直线区域，其中所述周期性MPC结构的每个所述子集彼此平行并设置在所述直线区域内，并且其中所述传播路径的所述部分彼此平行。
25.一种用于编码光子束的方法，包括：
接收光子束到磁光子编码器中，所述磁光子编码器包括多层光子晶体(MPC)，所述多层光子晶体包括输入部分、编码部分、输出部分、所述输入部分和所述编码部分之间的输入接口、以及所述编码部分和所述输出部分之间的输出接口，其中所述编码部分包括：具有覆盖反射层的周期性MPC结构组；支撑所述多层光子晶体的基板；设置在所述输入部分上的第一路径光学器件，配置为以一定角度将输入光子束引导到所述输入接口中以进行全内反射，从而生成穿过所述周期性MPC结构组的传播光子束与具有极化属性的传播光子束；第一机构，与所述编码部分物理相关，配置成在所述周期性MPC结构组内产生第一可控磁场，以可控地旋转偏振属性，在所述输出接口产生偏振改变的光子传播光束；以及控制器，耦合到所述第一机构，以控制所述可控磁场的特定一个磁场，产生具有特定偏振的所述偏振改变的光子传播光束。；
为所述编码部分中的传播光束设定偏振旋转，产生所述偏振改变的光子传播光束；
通过非互易模式转换装置使所述偏振改变的光子传播光束相互作用以设定从所述非互易模式转换装置出射的光束的透射幅度；并且编码从所述非互易模式转换装置出射的光子束。
26.基本上如本文所公开的装置。
27.基本上如本文所公开的方法。
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