CN1973226A - 用于织物结构的波导显示器和存储器的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

一种用于单一显示系统的装置。该单一显示系统包括用于在第一多个波导通道中生成多个输入波分量的照明系统；还包括与照明系统集成在一起的调制系统，其用于在第二多个波导通道中接收多个输入波分量，并且生成共同地定义连续图像集的多个输出波分量。

Description

用于织物结构的波导显示器和存储器的系统、方法和计算机程序产品

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年2月12日申请的美国临时申请60/544,591以及以下美国专利申请：10/812,294，10/811,782和10/812,295(每个都在2004年3月29日申请)；以及美国专利申请：

11/011,761，11/011,751，11/011,496，11/011,762和11/011,770(每个都在2004年12月14日申请)；以及美国专利申请：

10/906,220，10/906,221，10/906,222，10/906,223，10/906,224，10/906,226和10/906,226(每个都在2005年2月9日申请)；以及美国专利申请：

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(每个都在2005年2月11日申请)中每件申请的权益。在此将以上每件申请整体引入作为参考。

背景技术

本发明整体涉及用于传播辐射的传送器，更具体地，涉及具有传导通道的波导，所述传导通道具有光学活性成分，光学活性成分提高了波导的影响辐射的特性对外界影响的响应性。

法拉第效应是这样一种现象：其中当光线通过放置在磁场中并与磁场平行的透明介质进行传播时，线偏振光的偏振面发生旋转。偏振旋转量的效果随着磁场强度、介质固有的维尔德常数以及光路长度而改变。旋转的经验角度由以下给出：

β＝BVd，                                   (等式1)

其中V称为维尔德常数(并且具有弧度分cm-1高斯-1的单位)。B是磁场，d是在场中的传播距离。在量子力学描述中，由于磁场的加入改变了能级而发生法拉第旋转。

已知的是，使用具有高维尔德常数的离散材料(例如含铁的石榴石晶体)来测量磁场(例如作为评估电流强度的一种方法，而由电流所引发的那些磁场)，或者作为在光学隔离器中使用的法拉第旋转器。光学隔离器包括将偏振平面旋转45度的法拉第旋转器，用于施加磁场的磁体，偏振器和检偏器。常规的光学隔离器是其中没有采用波导(例如，光纤)的体型。

在常规光学装置中，已经由包含顺磁性和铁磁性材料的离散晶体，特别是石榴石(例如钇/铁榴石)生产出了磁光调制器。诸如此类的器件需要相当大的磁控制场。磁光效应还用于薄层技术，特别是用于生产非互易器件，例如非互易接点。诸如此类的器件是基于采用法拉第效应或者科顿-穆顿效应进行的方式转换。

在磁光器件中采用顺磁性和铁磁性材料的另一个缺点在于，除了偏振角度之外，这些材料还对例如振幅、相位和/或者频率的辐射的特性产生不利影响。

现有技术已经知道了将离散磁光体型器件(例如晶体)用于共同地定义显示器件的应用。这些现有技术的显示器具有几个缺点，包括每个图像元素(像素)有着相对较高的成本，控制单个像素的高操作成本，控制复杂度的增加，控制复杂度的增加仍然不能够对相对大的显示器件进行很好的缩放。

常规成像系统可以粗略地分为两类：(a)平板显示器(FPD)和(b)投影系统(其包括作为发射显示器的阴极射线管(CRT))。一般来讲，两种系统所采用的主要技术是不同的，尽管存在例外。对任何预期技术来说这两类都具有明显的困难，并且现有技术仍然需要圆满地克服这些困难。

与主流的阴极射线管(CRT)技术相比(与CRT显示器相比，“平板”意味着“平”或者“薄”，CRT显示器的标准深度基本等于显示区域的宽度)，现有FPD技术面临的主要困难在于成本。

为了实现包括分辨率、亮度和对比度的给定的一组成像标准，FPD技术大致比CRT技术昂贵三到四倍。然而，CRT技术的庞大体积和重量是主要缺点，特别是在显示区域被按比例放得更大时。对薄显示器的需求已经驱使在FPD的领域开发出了多种技术。

FPD的高成本很大程度上是由于在主流的液晶二极管(LCD)技术中，或者是在不太普及的气体等离子技术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规则性导致相对较高的缺陷率；其中单个单元有缺陷的LCD元件的阵列经常导致整个显示器的废弃，或者对有缺陷的元件进行昂贵的替换。

对于LCD和气体-等离子显示技术，在这种显示器的制造中对液体或者气体进行控制的固有困难是基本技术和成本局限。

高成本的额外来源是对现有技术中在每个光阀/发光元件上的相对高的开关电压的需求。不管是对LCD显示器的向列型材料进行旋转，进而改变通过液体单元而传输的光的偏振，还是对在气体等离子显示器中气体单元的激发，都需要相对高的电压实现在成像元件上的高开关速度。对于LCD，“有源矩阵”是高成本方案，在其中，将单个晶体管元件分配给每个成像位置。

当图像质量标准增加时，对于高清晰度电视(HDTV)或者更高质量的设备，现有FPD技术现在不能以与CRT可比拟的成本实现图像质量。在质量范围的末端上的成本差异是最明显的。并且，不管对电视还是对计算机显示器，尽管在技术具有可行性，实现35mm电影质量的分辨率将必须承担使其脱离消费电子产品领域的成本。

对于投影系统，存在两种基本子类：电视(或者计算机)显示器，和剧场电影投影系统。在与传统的35mm电影投影设备进行比较时，相对成本是主要议题。然而，对于HDTV来说，与常规的CRT、LCDFPD或者气体-等离子FPD相比，投影系统是低成本解决方案。

当前投影系统技术面临着其他困难。HDTV投影系统面临着使显示器深度最小，同时在相对短的到显示器表面的投射距离的局限下保持一致的图像质量的双重困难。该平衡典型地导致在相对较低的成本价格下的较差满意度的妥协。

然而，对于投影系统的技术需求的新领域是电影剧场领域。电影屏幕安装是投影系统的新兴应用区域，在该应用中，典型地不会涉及控制台深度与一致的图像质量之间对立的议题。取而代之的是，困难是在具有可比成本情况下，要相当于(至少)传统35mm电影放映机的质量。包括基于直接驱动图像光源放大器(“D-ILA”)，数字光处理技术(“DLP”)，和光栅光阀(“GLV”)的系统的现有技术在最近尽管质量上相当于传统电影放映装置，其与传统电影放映机相比，具有明显的成本差距。

直接驱动图像光源放大器是JVC投影仪公司开发的反射式液晶光阀器件。驱动集成电路(“IC”)将图像直接写到基于CMOS的光阀上。液晶与信号电平成比例地改变反射率。这些垂直排列(垂面排列)晶体实现了上升时间加上下降时间小于16毫秒的非常快速的响应时间。来自氙或者超高性能(“UHP”)金属卤素灯的光经过偏振光束分离器进行传输，经过D-ILA器件反射，并投影到屏幕上。

在DLP^TM投影系统的中心是光学半导体，其被称为数字微镜器件，或者1987年由德州仪器公司的Dr.Larry Hornbeck发明的DMD芯片。DMD芯片是精密复杂的光开关。它包括高达一百三十万个铰链放置的显微镜面的矩形阵列；这些微镜中的每一个的尺寸都小于人头发宽度的五分之一，并且对应所投影图像的一个像素。当DMD芯片与数字视频或图形信号、光源和投影透镜协调工作时，它的镜面将全数字图像反射到屏幕或者其他平面上。DMD及其周围的精密复杂的电子器件被称为数字光处理^TM技术。

称为GLV(光栅光阀)的工艺正在开发中。基于该技术的原型器件实现了3000∶1的对比度比率(目前典型的高端投影显示器仅仅实现了1000∶1)。该器件使用了三个选定具有特定波长的激光器以提供颜色。这三个激光器是：红色(642nm)，绿色(532nm)和蓝色(457nm)。该工艺采用了MEMS技术(微机电系统)并且包括在一条线上1,080个像素的微带状阵列。每个像素包括六个带状物，其中三个固定，三个上/下移动。当供电时，三个移动带状物形成一种衍射光栅，其“过滤”出光线。

部分成本差距是由于这些技术在较低成本下实现特定关键图像质量参数面临的固有难题。对于微镜DLP来说，对比度是难以实现的，特别是在“黑色”的质量中。尽管GLV不必面临该难点(通过光学光栅波干涉来实现像素无效，或者黑色)，取而代之的是面临采用线阵列扫描源实现有效的类似电影的间歇图像的难点。

基于LCD或者MEMS的现有技术还受到生产具有至少1K×1K元件阵列(微镜，硅基液晶(“LCoS”)等等)的器件的经济性的约束。当包含这些数量的元件并在必要技术标准下工作时，在基于芯片的系统中的缺陷率高。

已知将阶跃型光纤协同法拉第效应用于各种通信用途。光纤的通信应用是公知的，然而，在将法拉第效应应用到光纤时存在固有冲突，这是因为与色散和其他性能规格有关的常规光纤的通信特性没有进行优化以对法拉第效应达到最优化，在一些情况下通信特性甚至由于法拉第效应的优化而降低了。在一些传统光纤应用中，通过在54米的路径长度上使用100奥斯特的磁场，实现了90度偏振旋转。通过将光纤放置在螺线管内部，并通过导引电流流经该螺线管产生所期望的磁场，来得到所期望的场。对于通信应用，考虑到其设计用于具有以千米计算的总路径长度的系统中时，54米的路径长度是可以接受的。

在光纤环境中的法拉第效应的另一种常规用途是用于覆盖通过光纤的低速数据传输加上常规高速数据传输的系统。法拉第效应用于缓慢地调制高速数据以提供带外信令或控制。此外，该用途是与通信用途一起作为主要考虑事项而实现的。

在这些常规应用中，光纤设计用于通信用途，并且对参与法拉第效应的任何光纤特性的修改都不允许降低通信性能，所述通信性能典型地包括用于公里+-长度光纤通道的衰减和色散性能规格。

一旦对于光纤的性能规格，实现了可接受的级别以允许在通信中使用，光纤制造技术就发展起来并进行改善以允许光学上纯净的与均匀的光纤的超常长度的有效的和节省成本的制造。概观光纤的基本制造工艺包括粗加工成品玻璃圆柱体的制造、从该粗加工成品中拉制光纤、以及测试所述光纤。典型地，采用改进化学气相沉积法(MCVD)过程制成半成品，该过程通过硅溶液产生氧气泡，硅溶液具有产生最终光纤所期望属性(例如，折射率、膨胀系数、熔点等)所必需的必不可少的化学成分。引导气体蒸气进入在特定的车床中的合成硅石或者石英管(包层)的内部。该机床打开，吹管(torch)沿着该管的外部移动。来自吹管的热量使得气体中的化学成分与氧气发生反应，并形成二氧化硅和二氧化锗，并且这些二氧化物沉积在该管的内部并熔合在一起，形成玻璃。该过程的结果是产生半成品。

在制成半成品，并且对其进行冷却和测试之后，将其放置在光纤拉丝机内，光纤拉丝机将粗加工成品放置在接近石墨熔炉的顶部。该熔炉将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开始下落。当它下落时，它冷却并形成玻璃线。通过一系列处理站使该线形成丝，其上涂覆所期望的涂层并使所述涂层固化，将该线附着在牵引机上，牵引机以计算机监控的速度对该线进行拉丝，从而使该线具有期望的厚度。以大约33到66英尺/秒的速度拉出光纤，并将已经拉出的线缠绕在线轴上。这些线轴包含有多于1.4英里的光纤的情况并不罕见。

对该已经完成的光纤进行测试，包括对性能规格的测试。通信等级光纤的这些性能规格包括：抗拉强度(每平方英寸100,000磅或者更大)，折射率分布图(光学缺陷的数字孔径和屏幕)、光纤几何形状(芯直径、包层尺度和涂层直径)、衰减(在距离上，各种波长的光的减弱)、带宽、色散、工作温度/范围、温度与衰减的依存关系和在水下传导光的能力。

在1996年，出现了上述光纤的变型，该变型从此称为光子晶体光纤(PCF)。PCF是在较高折射率的背景材料中采用低折射率材料的微结构排列的光纤/导波结构。背景材料通常是未掺杂硅石，并且典型地通过沿着光纤长度而连续的空气空间设置低折射率区域。PCF分为两类：(1)高折射率传导光纤，和(2)低折射率传导光纤。

与以上所述的常规光纤类似，高折射率传导光纤采用改进的全内反射(MTIR)规则，在固体芯中对光线进行传导。全内反射是由在微结构空气填充区域中的较低的有效折射率造成的。

低折射率传导光纤采用光子能带隙(PBG)效应对光线进行传导。在PBG效应使得在微结构包层区域中进行传播变得不可能时，光线被限制在低折射率芯。

尽管术语“常规波导结构”用于包括广大范围的导波结构和方法，可以如这里所述，对这些结构的范围进行修改，以实现本发明的实施例。对于使用不同光纤类型的很多不同应用采用不同的光纤类型辅助特征。正确操作光纤系统依赖于知道使用了何种类型的光纤以及为什么使用该类型的光纤。

常规系统包括单模的、多模的和PCF的波导，还包括很多亚变型(sub-variety)。例如，多模光纤包括阶跃型光纤和渐变型光纤，并且单模光纤包括阶跃型、匹配包层型、下陷包层型和其他异常的结构。多模光纤最好设计用于较短的传输距离，并且适合用于LAN系统中和视频监控中。单模光纤最好设计用于较长的传输距离，其适合于长距离电话通讯和多通道电视广播系统。“空气包层”或者隐失耦合式波导包括光学导线(optical wire)和光学纳米导线(optical nano-wire)。

阶跃型通常指波导的折射率有着急剧改变的构造-芯具有比包层更大的折射率。渐变型指提供在远离芯的中心(例如，芯具有抛物线型剖面)过程中折射率分布逐渐减小的结构。单模光纤已经开发出设计用于特定的应用(例如，长度和辐射频率，诸如无色散偏移光纤(NDSF)，色散偏移光纤(DSF)和非零色散偏移光纤(NZDSF))的多种不同分布。已经开发的单模光纤的重要变型称为偏振保持(PM)光纤。迄今为止所讨论的所有其他单模光纤都能够随意地承载偏振光。PM光纤仅仅传播输入光的一个偏振。PM光纤包含其他光纤类型所不曾见到的特征。除了芯之外，存在额外的(2)称为应力棒的纵向区域。正如它们的名字所暗示的那样，这些应力棒在光纤的芯中产生应力，从而使得仅仅便于光的一个偏振平面的传输。

如上所述，常规磁光系统，特别是法拉第旋转器和隔离器，已经采用了特殊的磁光材料，所述材料包括掺杂稀土的石榴石晶体和其他特殊材料，通常为钇铁-榴石(YIG)或者铋-取代YIG。采用浮区(FZ)法使得YIG单晶体生长。在该方法中，将Y2O3和Fe2O3混合在一起以符合YIG的理想配比成分，然后将混合物烧结。将所获得的烧结物设置为FZ熔炉中的一个轴上的母棒，而YIG籽晶设置在剩余的轴上。指定配方的所烧结的材料放置在母棒与籽晶之间的中心区域，以便生成促进YIG单晶体的沉积所需的流体。来自卤素灯的光聚焦在该中心区域，同时转动两个轴。该中心在含氧的大气中被加热时，形成熔化区域。在该条件下，以恒定速度移动母棒和籽晶，造成熔化区域沿着母棒移动，从而使得从YIG烧结物中生长单晶体。

由于FZ方法使得晶体从悬在空中的母棒生长，排除了污染并生产出高纯度晶体。FZ方法生产出尺寸为012×120mm的结晶块。

采用包括LPE熔炉的液相外延(LPE)方法使得双重取代(bi-substituted)铁榴石厚膜生长。对晶体物质和PbO-B2O₃助熔剂进行加热并使其在铂坩埚中熔化。将诸如(GdCa)₂(GaMgZr)₅O₁₂的单晶体晶片在对其进行旋转时，浸泡在熔化的表面上，这就使得双重取代铁榴石厚膜在晶片上生长。能够生长成直径尺寸达到3英寸的厚膜。

为了获得45°的法拉第旋转器，将这些膜研磨到特定厚度，涂覆抗反射涂层，然后切割为1-2mm的正方形以适合于隔离器。双重取代铁榴石厚膜比YIG单晶体具有更大的法拉第旋转能力，必须使其按照100μm的量级变薄，因而需要更高精度的处理。

对于铋-取代钇-铁-榴石(Bi-YIG)材料、薄膜和纳米粉末的生产和合成具有了更新的系统。亚特兰大桃树工业大道5313(GA30341)的nGimat公司采用燃烧化学气相沉积(CCVD)法来生成薄膜涂层。在CCVD过程中，将前体融解在溶液中，前体是用于涂覆目标的含金属化学物，溶液典型的是易燃的燃料。采用特定的喷嘴将该溶液雾化，以形成微小的液滴。然后，氧气流将这些液滴带到火焰中，并在其中被点燃。通过简单地将衬底(被涂覆的材料)拖到火焰前，而加上涂层。来自火焰的热量提供了气化液滴以及前体起反应而沉积(凝结)到衬底上所需的能量。

此外，已经采用了外延揭开(epitaxial liftoff)来实现多个III-IV和基本半导体系统的不均匀集成。然而，采用一些过程对很多其他重要材料系统的器件进行集成已经是困难的了。该问题的好的示例是已经在半导体平台上的单晶体过渡金属氧化物的集成，这是芯片上薄膜光学隔离器所需的系统。已经报道过在磁性石榴石中外延揭开的实现。深度离子注入用于在钆镓石榴石(GGG)上生长的单晶体钇铁榴石(YIG)和铋-取代钇铁榴石(Bi-YIG)外延层中生成埋入牺牲层(buriedsacrificial layer)。注入所产生的破坏引起牺牲层和石榴石其他部分之间的巨大的蚀刻选择性。通过在磷酸中进行蚀刻，已经从原始GGG衬底上揭开了10微米厚的膜。已经将毫米尺寸的片转换为硅和砷化镓衬底。

此外，研究人员已经报告了多层结构，它们称为磁光光子晶体，磁光光子晶体在748nm上显示比相同厚度的单层铋铁榴石膜大140％的法拉第旋转。当前法拉第旋转器通常都是单晶体的或者外延膜的。然而，单晶体器件相当大，使得它们在诸如集成光学中的应用很困难。并且即使是膜显示厚度在500μm的量级上，也期望有可替换的材料系统。已经研究了铁榴石，特别是铋和钇铁榴石的堆积式膜的应用。设计用于750nm的光，堆积的特征在于：70nm厚的铋铁榴石(BIG)上面的81nm厚的钇铁榴石(YIG)的四个异质外延层，279nm厚的BIG中心层，以及YIG上面的四个BIG层。为了制造该堆积，采用了使用LPX305i 248nm KrF受激准分子激光器进行的脉冲激光沉积。

如上所述，现有技术在大部分磁光系统中采用了特殊的磁光材料，但是还已经知道的是，通过生成必要的磁场强度来使用采用较少传统磁光材料(例如非PCF光纤)的法拉第效应-只要不危害通信规格。在一些情况中，采用制造后方法结合预先做的光纤，来提供特定的特殊涂层以用在特定磁光应用中。对于特定磁光晶体和其他体型实现方式中也是一样，因为预先做的材料的制造后处理有时需要达到期望的结果。这种额外的处理增加了特制光纤的最终成本，并引入了另外的情况，即，在这些情况中，光纤可能不满足规格。由于很多磁应用装置典型地包括很少数量(典型地为1个或者2个)的磁光元件，因此每个单元的相对高的成本是可以容忍的。然而，随着所期望磁光元件数量的增加，最终成本(按照金钱和时间计)增多，并且在使用几百或几千这样的元件的应用装置中，必需大幅度降低单元成本。

所需要的是可替换的波导技术，与现有技术相比，该技术的优势在于提高波导的影响辐射的特性对于外部影响的响应性，同时降低单元成本并增加可制造性、可重现性、一致性和可靠性。

发明内容

公开了一种用于单一显示系统的装置和方法。该单一显示系统包括用于在第一多个波导通道中生成多个输入波分量的照明系统；还包括与照明系统集成在一起的调制系统，其用于在第二多个波导通道中接收多个输入波分量，并且生成共同地定义连续图像集的多个输出波分量。

也是本发明优选实施例的用于单一显示器的制造方法，该方法包括：a)形成用于在第一多个波导通道中生成多个输入波分量的照明系统；以及b)形成与照明系统集成在一起的调制系统，其用于在第二多个波导通道中接收多个输入波分量，并且生成共同地定义连续图像集的多个输出波分量。

本发明的装置、方法、计算机程序产品以及传播信号提供了采用改进的并且成熟的波导制造过程的优点。在优选实施例中，该波导是一种光传送器，优选地是一种光纤或导波信道，适于在保持辐射的所期望属性的同时通过包含光学活性成分来增强影响器的短长度特性影响特征。在优选实施例中，将要受影响的辐射的特性包括辐射的偏振状态，并且影响器利用法拉第效应，使用可控的、可改变的并平行于光传送器的传输轴传播的磁场来控制偏振角度。光传送器构造为能够通过在非常短的光路上使用低磁场强度，对所述偏振进行快速控制。最初控制辐射，以便产生具有一个特定偏振的波分量；该波分量的偏振受到影响，以便使第二偏振滤波器响应于影响效应来调制所发出的辐射的振幅。在优选实施例中，这种调制包括熄灭(extinguishing)所发出的辐射。所引入的专利申请，优先权申请和相关申请，公开了法拉第结构波导、法拉第结构波导调制器、显示器以及其它的与本发明协同工作的波导结构和方法。

对成熟制造工艺与这里作为本发明的部分所公开的，用于低成本、一致的高效的磁光系统元件的生产的高效光纤光波导制造工艺进行的杠杆式调节，提供了可替换波导技术，与现有技术相比，所述技术的优势在于提高波导的影响辐射的特性对于外部影响的响应性，同时降低单元开支并增加制造能力、可重现性、一致性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的优选实施例的总体示意性平面图；

图2是图1所示优选实施例的特定实现方式的详细示意性平面图；

图3是图2所示优选实施例的端视图；

图4是显示器组件的优选实施例的示意性方框图；

图5是图4所示前面板的输出端口的一种排列的视图；

图6是对于图2所示结构波导的一部分的本发明的优选实施例的示意性表示；

图7是代表性波导制造系统的示意性方框图，用于制造本发明的波导的粗加工成品的优选实施例；以及

图8是用于制造本发明的优选实施例的代表性光纤拉制系统的示意图。

图9是简化的单面板基于波导的显示器的概括示意图；

图10是图9所示的显示器的详细示意图；

图11根据本发明优选实施例的寻址网格1100的示意图；

图12是根据本发明优选实施例的“X”带状物结构化光纤系统的示意图；

图13是根据本发明优选实施例的“Y”带状物结构化光纤系统的示意图；

图14是一种优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵；

图15是第一种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵；

图16是第二种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵；

图17是第三种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵；

图18是根据本发明优选实施例的横向集成的调制器开关/连接系统的概括示意图；

图19是用于图18所示的横向集成的调制器开关/连接系统的一系列制造步骤的概括示意图；

图20是可用作显示器、显示元件、逻辑器件、逻辑元件或存储器器件等等的织物矩阵的示意性三维表示。

具体实施方式

本发明涉及可替换波导技术，与现有技术相比，所述技术的优势在于提高波导的影响辐射的特性对于外部影响的响应性，同时降低单元成本并增加可制造性、可重现性、一致性和可靠性。以下描述是为了使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且以下描述按照专利申请的上下文和其要求提供的。对于于此所描述的优选实施例和通用原理以及特征所进行的各种修改，对于本领域技术人员来说将会是显而易见的。因此，本发明并非旨在限制所示实施例，而是要按照与于此所描述的原理和特征一致的最大范围。

在以下描述中，在本发明的环境中，三个术语具有特定的含义：(1)光传送器，(2)特性影响器，和(3)熄灭。为了本发明的目的，光传送器特别适合于提高影响器的影响特性的特征，同时保留辐射的所期望属性的波导。在优选实施例中，要受到影响的辐射特性包括其偏振旋转状态，并且影响器利用法拉第效应，使用可控的、可改变的并平行于光传送器的传输轴传播的磁场来控制偏振角度。光传送器构造为能够通过在非常短的光路上使用低磁场强度，对所述偏振进行快速控制。在一些特定实现方式中，光传送器包括对于所传输辐射的波长保留光纤的导波属性的同时呈现高维尔德常数、并且另外提供该辐射特性(一个或多个)的有效构造以及受特性影响器影响的辐射特性(一个或多个)的联合影响(cooperative affectation)的光纤。

特性影响器是用于实现对光传送器所传输的辐射的特性控制的结构。在优选实施例中，特性影响器用于可操作地耦合到光传送器，在一个实现方式中，所述光传送器是指由具有芯和一个或多个包层的光纤所形成的光传送器，优选地，所述影响器集成到一个或多个包层中或者在一个或多个包层上，而不会明显地对光传送器的导波属性造成不利变动。在使用所传输辐射的偏振特性的优选实施例中，特性影响器的优选实现方式是偏振影响结构，例如线圈、线圈管或者采用一个或多个磁场(所述一个或者多个磁场是可控的)在光传送器中支持/产生法拉第效应表现场(并因而影响所传输的辐射)的其他能够集成的结构。

本发明的结构波导能够用于一些实施例中，作为调制器中的光传送器，所述调制器控制所传播辐射的振幅。由调制器所发射的辐射将具有由光传送器上的特性影响器的交互作用所控制的最大辐射振幅和最小辐射振幅。熄灭简单地指在足够低的电平(对于特定实施例来说适当的)上的最小辐射振幅，其特征是“关闭”或者“黑”或者其他指示辐射不存在的分类。换句话说，在一些应用中，当电平满足实现方式或者实施例的参数时，足够低但是能够检测/能够辨识的辐射振幅可以适当地看作“熄灭”。本发明通过使用在波导制造期间布置在传导区域中的光学活性成分，改善了波导对于影响器的响应。

图1是用于法拉第结构波导调制器100的本发明的优选实施例的总体示意性平面图。调制器100包括光传送器105、可操作地耦合到传送器105的特性影响器110、第一特性元件120和第二特性元件125。

传送器105可以基于很多已知技术的光波导结构实现。例如，传送器105可以是具有传导通道的经过专门调整的光纤(常规的或者PCF)，其中传导通道包括传导区域和一个或多个边界区域(例如芯和芯的一个或多个包层)，或者传送器105可以是体型器件或者具有一个或多个这种传导通道的衬底的导波通道。基于要被影响的辐射特性的类型和影响器110的性质对常规波导结构进行修改。

影响器110是用于表现对通过传送器105和/或在传送器105上传输的辐射的特性影响(直接或者非直接地，例如通过所公开的效应)的结构。很多不同类型的辐射特性可能受到影响，并且在很多情况下，用于影响任何给定特性的特定结构可以随实现方式的不同而改变。在优选实施例中，可以用于依次控制辐射输出振幅的特性是对于影响所期望的特性。例如，辐射偏振角度是可能受到影响的一个特性，并且是能够用于控制所传输的辐射振幅的特性。另一种元件的使用，例如固定偏振器，会基于与偏振器的传输轴相比的辐射偏振角度来控制辐射振幅。在该示例中，对偏振角度的控制改变了所传输的辐射。

然而，应该理解的是，其他类型的特性也可以受到影响，并可以用于控制输出振幅，例如辐射相位或者辐射频率。典型地，其他元件与调制器100一同使用，以基于特性的性质和对特性的影响的类型和等级，控制输出振幅。在一些实施例中，可能期望对除输出振幅之外的辐射的另一种特征进行控制，所述特征可能要求对除了已经确定的那些特性之外的辐射特性进行控制，或者可能要求对特性进行不同的控制，以实现对所期望属性的所期望控制。

法拉第效应仅仅是在传送器105中实现偏振控制的一种方法的一个示例。用于法拉第偏振旋转影响的影响器110的优选实施例使用了最接近或者在传送器105中/上集成的可变和固定磁场的组合。期望生成这些磁场，从而控制磁场定向为平行于通过传送器105传输的辐射的传播方向。对相对于传送器的磁场的方向和振幅的适当控制达到了对辐射偏振角度的影响的所期望等级。

在该特定示例中优选为，将传送器105构造为提高/最大化影响器110对所选定特性的“可影响能力”。对于采用法拉第效应的偏振旋转特性，对传送器105进行掺杂、成形、处理和/或者加工，以增加/最大化维尔德常数。维尔德常数越大，影响器110越容易能够在给定场强和传送器长度上影响偏振旋转角度。在该实现方式的优选实施例中，对维尔德常数的关注是主要任务，传送器105的波导方面的其他特征/属性/特点是次要的。在优选实施例中，影响器110是与传送器105集成的，或者是通过波导制造过程(例如，粗加工成品制造和/或者拉制过程)与传送器105“强相关”的，尽管一些实现方式可能提供其他方式。

元件120和元件125是用于选择/过滤/操作要受到影响器110影响的所期望辐射特性的特性元件。元件120可以是滤波器，其被用做“选通”元件，以传递具有对于适当特性的所期望状态的输入辐射的波分量，或者它可以是“处理”元件，以使得输入辐射的一个或多个波分量符合对于适当特性的所期望状态。将来自元件120的选通/被处理的波分量提供给光传送器105，并且特性影响器110可控地影响如上所述的被传送的波分量。

元件125是与元件120的合作结构，并且作用在受影响的波分量上。元件125是基于波分量的特性状态、传递WAVE OUT并控制WAVE OUT的振幅的结构。该控制的性质和细节涉及来自元件120的受影响的特性和特性的状态以及初始状态如何受到影响器110影响的细节。

例如，当要受到影响的特性是波分量的偏振特性/偏振旋转角度时，元件120和元件125可以是偏振滤波器。元件120选择一种特定类型的偏振用于波分量，例如右旋圆偏振。影响器110在辐射通过传送器105时，控制辐射的偏振旋转角度。元件125基于与元件125的传输角度相比的最终偏振旋转角度，对受到影响的波分量进行滤波。换句话说，当受到影响的波分量的偏振旋转角度与元件125的传输轴匹配时，WAVE_OUT具有高振幅。当受影响的波分量的偏振旋转角度与元件125的传输轴“交叉”时，WAVE_OUT具有低振幅。在该上下文中的交叉指与常规偏振滤波器的传输轴相比，旋转角度偏离了大约90度。

此外，可以建立元件120与元件125的相对方向，以便缺省条件造成WAVE_OUT的最大振幅、WAVE_OUT的最小振幅或者这之间的其他值。缺省条件指没有来自影响器110的影响的输出振幅的量。例如，通过将元件125的传输轴设定为相对于元件120的传输轴成90度，对于优选实施例，缺省条件会是最小振幅。

元件120和元件125可以是分立部件，或者一个或两个结构可以集成到传送器105上或者传送器105中。在一些情况下，在优选实施例中，这些元件可以位于在传送器105的“输入端”和“输出端”，而在其他实施例中，这些元件可以分布在传送器105的特定区域中或者遍布传送器105。

在操作中，辐射(显示为WAVE_IN)入射到元件120，并且对适当的特性(例如右旋圆偏振(RCP)旋转分量)进行选通/处理，以将RCP波分量传递到传送器105。传送器105传输RCP波分量，直到它与元件125交互并传递波分量(显示为WAVE_OUT)。入射WAVE_IN典型地具有多个对于偏振特性(例如右旋圆偏振(RCP)和左旋圆偏振(LCP))的正交状态。元件120产生偏振旋转特性的特定状态(例如，传递正交状态之一并阻塞/偏移其他状态，从而仅仅传递一个状态)。影响器110响应控制信号，影响所传递波分量的该特定的偏振旋转，并可以按照控制信号指定的那样对其进行改变。优选实施例中的影响器110能够影响大约90度范围上的偏振旋转特性。然后，当波分量已经受到影响时，元件125与波分量交互，从而允许在波分量偏振旋转与元件125的传输轴相匹配时将WAVE_IN的辐射振幅从最大值进行调制，并且在波分量偏振与该传输轴“交叉”时从最小值进行调制。通过使用元件120，优选实施例的WAVE_OUT的振幅可以从最大电平变化到熄灭电平。

图2是图1所示优选实施例的具体实现方式的详细示意性平面图。尽管本发明并不局限于该特定示例，对该实现方式进行特别描述以简化论述。图1所示的法拉第结构波导调制器100是图2所示的法拉第光调制器200。

调制器200包括芯205、第一包层210、第二包层215、线圈或线圈管220(线圈220具有第一控制节点225和第二控制节点230)，输入元件235和输出元件240。图3是图2所示优选实施例中的元件235与元件240之间截取的剖面图，其中相同的数字具有相同或对应的结构。

芯205可以包含通过标准光纤制造技术，例如通过真空沉积方法上的变形添加的一个或多个以下掺杂物：(a)颜色染料掺杂物(使得调制器200对来自源照明系统的光进行有效地颜色滤波)，和(b)光学活性掺杂物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他掺杂物，用于增加芯205的维尔德常数，以在存在主动磁场的情况下实现有效的法拉第旋转。在制造过程中对光纤加热或者施加应力，从而在芯205中添加孔或者不规则形状，以进一步提高维尔德常数和/或者实现非线性效应。为了简化于此的论述，本论述主要集中在非PCF波导上。然而，在本论述的上下文中，除非上下文清楚表明与此类替换相反，可以替换PCF变型用于非PCF波长实施例。对于PCF波导，采用波长可选择的能带隙耦合或可被填充并掺杂的纵向结构/空间，而不是采用颜色染料掺杂物，执行颜色滤波。因此，只要结合非PCF波导讨论颜色滤波/染料掺杂，适当时候，波长可选择的能带隙耦合和/或对PCF波导的填充和掺杂也可以被替换。

很多硅石光纤制造为掺杂物相对硅石的百分比是高等级的(该等级大约是50％的掺杂物)。在其他类型光纤的硅石结构中的当前掺杂物浓度在数十微米距离上实现了大约90度旋转。常规光纤制造在提高掺杂物浓度方面(例如可以通过市场从JDS Uniphase买到的光纤)和在控制掺杂物分布方面(例如可以通过市场从Coming公司买到的光纤)持续实现改进。芯205实现了光学活性掺杂物的足够高并且受控的浓度，以提供在微米量级距离上具有低功率的必要的快速旋转，并且当实现进一步改进时，这些功率/距离的值会持续降低。

采用铁磁性单分子磁体对第一包层210(在优选实施例中可选)进行掺杂，当第一包层210曝露在强磁场下时被永久磁化。第一包层210的磁化可以在附到芯205上或者预成形之前进行，或者在调制器200被拉制之后(完成芯、包层、涂层和/或元件)进行。在该过程中，粗加工成品或者所拉制的光纤通过与芯205的传输轴有90度偏移的强永久磁场。在优选实施例中，通过布置为光纤牵引装置的元件的电磁体实现该磁化。第一包层210(具有永久磁特性)用于使得光学活性芯205的磁畴饱和，但是并不改变通过光纤200的辐射的旋转角度，这是由于来自层210的磁场方向是在传播方向的直角上。所合并的临时申请描述了通过对晶体结构中的非最佳晶核进行粉碎，来对掺杂铁磁性包层的方向进行优化的方法。

由于发现单分子磁体(SMM)在相对高的温度下可被磁化，所以这些SMM的使用优选地是作为掺杂物。这些SMM的使用允许较高掺杂浓度的生产和掺杂分布的控制。市场上可以买到单分子磁体的示例和方法是来自于科罗拉多州丹佛市的ZettaCore公司。

采用亚铁磁性材料或者铁磁性材料对第二包层215进行掺杂，并且特征在于具有适当的磁滞曲线。在生成必要场时，优选实施例采用“短”曲线，并且该曲线也是“宽的”和“扁的”。当通过由临近的场生成元件(例如线圈220)所生成的磁场使得第二包层215饱和时，第二包层215很快达到对于调制器200所期望的旋转角度来说合适的磁化等级，其中所述场生成元件本身通过来自例如开关矩阵驱动电路的控制器(未示出)的信号(例如控制脉冲)进行驱动。此外，第二包层215将磁化保留在该等级上或者充分接近该等级，直到随后的脉冲或者增加(相同方向的电流)、更新(没有电流或者+/-维持电流)、或者降低(反向电流)该磁化级别。被掺杂的第二包层215的该剩余磁通量随着时间保持适当的旋转角度，而没有恒定应用受影响器110影响(例如线圈220)的场。

在适当的过程步骤上，对被掺杂的亚铁/铁磁性材料的适当修改/优化可以进一步受到包层的离子轰击的影响。参考题目为“MethodofDepositing a Ferromagnetic Film on a Waveguide and a Magneto-OpticComponent Comprising a Thin Ferromagnetic Film Deposited by TheMethod”并转让给法国巴黎的阿尔卡特(Alcatel)的美国专利No.6,103,010，其中，采用离子束在某一入射角度上对采用气相方法在波导上沉积的铁磁性薄膜进行轰击，对优选晶体结构中的非规则核进行粉碎。晶体结构的改变是现有技术中的已知方法，并且所述改变可以用于所加工的光纤中或者被掺杂的粗加工成品材料上的被掺杂硅石包层。该’010专利在此清楚地引入作为参考。

与第一包层210类似，已开发的并在相对高温度上可被磁化的合适的单分子磁体(SMM)，将优选地作为优选实施例中的用于第二包层215的掺杂物，以允许较高的掺杂浓度。

优选实施例的线圈220是在光纤200上或者光纤200中集成制造的，以生成初始磁场。该来自线圈220的磁场使得通过芯205传输的辐射的偏振角度旋转，并对第二包层215中的亚铁/铁磁性掺杂物进行磁化。这些磁场的组合使得所期望的旋转角度保持所期望的一段时间(如这里所合并的相关专利申请之一所述、当光纤200的矩阵共同形成显示器的图像帧的时间)。为了描述本发明，将“线圈管”定义为类似线圈的结构，这是因为多个导电段相互平行放置，并且相对光纤轴为直角。当材料性能提高时，-即，当由于较高维尔德常数的掺杂物而使得被掺杂的芯的有效维尔德常数增大时(或者在增大的结构修改时，包括引入非线性效应的那些修改)-对围绕光纤元件的线圈或者“线圈管”的需求就可以降低或者消除，较简单的单频带或者高斯圆柱体结构会是实用的。这些结构(包括圆柱体结构和线圈以及其他类似结构)当用作这里所述的线圈管的功能时，也包含在线圈管的定义中。上下文允许的时候，术语线圈和线圈管可以互换使用。

当考虑确定法拉第效应的等式的变量：场强、施加场的距离和旋转介质的维尔德常数时，一个结果是：使用调制器200的结构、部件和/或者器件能够补偿产生较小强度磁场的材料所形成的线圈或者线圈管。通过使调制器更长，或者通过进一步增大/提高有效的维尔德常数，可以实现补偿。例如，在一些实现方式中，线圈220采用的导电材料是比金属线效率差的导电聚合体。在另外的实现方式中，线圈220采用更宽但是更少的绕组，否则就与更加有效的材料一起使用。在其他例子中，例如，当通过合适的过程制造线圈220但是生产线圈220的工作效率较低时，采用其他参数进行必要补偿以实现合适的整体操作。

在设计参数-光纤长度、芯的维尔德常数以及场生成元件的峰值场输出和效率-之间存在折衷。考虑到这些折衷，而生成完整成形的线圈管的四个优选实施例，包括：(1)扭绞光纤以实现线圈/线圈管，(2)用印有导电图案的薄膜外延包裹光纤，以实现多个绕组层，(3)通过浸蘸笔纳米平板印刷术(dip-pen nanolithography)在光纤上印刷以制造线圈/线圈管，以及(4)将线圈/线圈管缠绕上具有涂层/被掺杂的玻璃光纤，或者可以替换地具有金属涂层或者没有涂层的导电聚合体，或者金属线。在以上所参考的相关的和合并的临时申请中描述了这些实施例的进一步细节。

节点225和节点230接收用于在芯205、包层215和线圈220中致使必要磁场的生成的信号。在简单实施例中，该信号是具有适当大小和持续时间的DC(直流)信号，以生成所期望的磁场并对通过调制器200传播的WAVE_IN辐射的偏振角度进行旋转。当使用调制器200时，控制器(未示出)可以提供该控制信号。

在优选实施例中，输入元件235和输出元件240是偏振滤波器，作为分立部件或者集成到芯205中/上。输入元件235作为偏振器可以采用很多不同的方法实现。可以采用允许单一偏振类型(特定圆形或者线性)的光通过而进入到芯205中的各种偏振机制；优选实施例采用了外延沉积到芯205的“输入”端的薄膜。可替换的优选实施例在波导200上采用了市场上可以买到的纳米量级的微构造技术，以实现偏振滤波(例如对芯205中的硅石或者所合并的临时申请中所描述的包层的修改)。在用于来自一个或者多个光源的光的有效输入的一些实现方式中，优选照明系统可以包括空腔，其允许对“错误的”初始偏振的光进行重复反射；因此最终所有的光都成为有效的或者“正确的”偏振。可选择地，尤其是根据照明源到调制器200的距离，可以采用保持偏振的波导(光纤、半导体)。

优选实施例的输出元件240是“偏振滤波器”元件，其对于缺省为“关闭”的调制器200的输入元件235的方向，有着90度的偏移。(在一些实施例中，通过排列输入元件和输出元件的轴，可以将缺省设置为“打开”。类似地，通过输入元件和输出元件与来自影响器的合适控制的适当的相互关系，可以实现其他缺省情况，例如50％振幅。)元件240优选地为外延沉积到芯205的输出端的薄膜。可以将输入元件235和输出元件240配置为不同于这里所述的采用其他偏振滤波器/控制系统的配置。当要影响的辐射特性包括除辐射偏振角度之外的特性时(例如相位或者频率)，使用其他输入和输出功能以对如上所述的所期望特性进行适当的选通/处理/滤波，以响应影响器对WAVE OUT的振幅进行调制。

图4是显示器组件400的优选实施例的示意性方框图。组件400包括多个图像元件(像素)的集合，每个图像元件都由例如图2所示的波导调制器200_i，j生成。用于控制调制器200_i，j的每个影响器的控制信号由控制器405提供。辐射源410提供用于调制器200_i，j进行输入/控制的源辐射，并且可以使用前面板将调制器200_i，j排列为所期望的图案和/或者可选择地提供一个或多个像素的输出后处理。

辐射源410可以是单色白平衡的或者独立的RGB/CMY调谐源(一个或多个)或者其他合适的辐射频率。一个或多个辐射源410可以远离调制器200_i，j的输入端，临近这些输入端，或者集成到调制器200_i，j上/中。在一些实现方式中，采用单一源，而其他实现方式可以采用几个或者更多源(并且在一些情况下，每个调制器200_i，j有一个源)。如上所述，调制器200_i，j的光传送器的优选实施例包括特定光纤形式的光通道。但是半导体波导、导波孔或其他光导波通道，包括“在深度上”穿过材料而形成的通道或区域，也包含在本发明的范围内。这些波导元件是显示器的基本成像结构，并且整体地合并了振幅调制机制和颜色选择机制。在FPD实现方式的优选实施例中，每个光通道的长度优选地在大约数十微米级别上(尽管该长度可能不同于这里所述的长度)。

优选实施例的一个特征在于，光传送器的长度短(在大约20mm的级别上以及更短)，并且在有效维尔德值增加和/或磁场强度增加时能够继续缩短。显示器的实际深度将会是通道长度的函数，但是由于光传送器是波导，因此从源到输出的路径(路径长度)不需要是线性的。换句话说，在一些实现方式中，实际路径可以弯曲，以提供甚至更浅的有效深度。如上所述，路径长度是维尔德常数和磁场强度的函数，并且优选实施例提供几个毫米甚至更短的非常短的路径长度的同时，在一些实现方式中也可以采用较长的长度。由影响器确定必要长度，以实现对于输入辐射的所期望的影响/控制的等级。在用于偏振的辐射的优选实施例中，该控制能够实现大约90度的旋转。在一些应用中，当熄灭电平较高(例如较亮)时，则可以采用较小的旋转，其缩短了必要路径长度。因此，路径长度还受到对波分量的所期望影响等级的影响。

控制器405包括用于合适的开关系统的构造和组件的多个可选方案。优选实现方式不仅包括点对点控制器，它还包括结构性地合并和保持调制器200_i，j的“矩阵”，并对每个像素进行电子寻址。在光纤的情况中，光纤部件的性质中固有的是用于全光纤、纺织结构和光纤元件的适当寻址的电位。可变形网孔或者固体矩阵是利用附带组装方法的可替换结构。

优选实施例的一个特征在于，可以对一个或者多个调制器200_i，j的输出端进行处理，以改善其应用。例如，波导结构的输出端，尤其是在作为光纤实现时，可以被加热处理，并被牵引以形成锥形末端，或以其它方式对其进行磨损、扭绞或者定形，以提高在输出端的光散射，从而改善在显示器表面的可视角度。可以采用类似的或者不类似的方法对一些和/或所有的调制器输出端进行处理，以共同地产生实现所期望结果的所期望输出结构。例如，可以通过对一个或者多个输出端/相应面板位置的处理，控制或者影响来自一个或者多个像素的WAVE_OUT的各种焦点、衰减、颜色或者其他属性。

前面板415可以简单地是面向偏振部件的一块光学玻璃或者其他透明光学材料，或者它可以包括额外的功能性和结构性特征。例如，面板415可以包括导向装置或者其他结构，以将调制器200_i，j的输出端排列为相对于相邻调制器200_i，j的所期望的相对方向。图5是图4所示的前面板415的输出端口500_x，y的一种排列的示图。其他排列也是可能的，取决于所期望的显示器(例如，圆形、椭圆形或者其他规则/不规则几何形状)。当应用需要时，主动显示区不必一定是连续像素，因此在适当时环形或者“圆环形”显示器是可能的。在其他实现方式中，输出端口可以在一个或者多个像素上聚焦、散射、滤波或者执行其他类型的输出后处理。

显示器或者投影机表面的光学几何形状可以自己改变，其中波导末端被端接在所期望的三维平面(例如曲线平面)上，所述平面允许依次采用额外的光学元件和透镜(可以包含其中的一些作为面板415的部分)的额外聚焦能力。一些应用可能需要很多凹面区域、平面和/或者凸面区域，每个都具有不同的曲度和方向，并具有本发明提供的适当的输出形状。在一些应用中，特定的几何形状不需要固定，而是可以动态变化的，以根据需要改变形状/方向/维度。本发明的实现方式还可以生产各种类型触摸显示器系统。

在投射系统实现方式中，辐射源410、具有耦合到多个调制器200_i，j的控制器405的“开关组件”和前面板415可以受益于以下情况：将其容纳在截然不同的模块或者单元中，并且相互之间存在一定距离。对于辐射源410，在一些实施例中，优势是将照明源与开关组件分离，这是由于典型地所需要的用于对巨大剧院屏幕进行照明的高振幅光类型所产生的热量。即使在使用多个照明源，对另外集中在例如单一氙气灯上的热量输出分配时，热量输出仍然足够大，最好将开关和显示元件分离。因此，将照明源容纳在具有吸热和冷却元件的隔热容器中。然后，光纤会将光从分离的或者单一的源传递到开关组件，并且然后将其投射到屏幕上。屏幕可以包括前面板415的一些特征，或者在对适当的表面进行照明之前使用面板415。

开关组件与投射/显示表面的分离可以具有其自身的优点。将照明和开关组件放置在投影系统底座中(对于FPD也是一样)能够减小投影TV箱体的深度。或者，可以将投影表面包含在薄灯形杆顶部的紧凑球形物中，或者从天花板依靠电缆悬挂着，在前面的投影系统采用反射织物屏幕。

除了别的潜在优点和配置之外，对于剧院投影来说，依靠来自地板上单元的波导结构，将开关组件形成的图像上行传输到投影窗口区域上的小型终端光学单元的可能性，要求空间利用策略以在相同的投影空间内容纳传统电影放映机和优选实施例的新投影机。

波导带的整体结构可以实现高分辨率成像，其中每个波导带都在带上具有并排排列或者粘附的几千个波导。然而，在优选实施例中，“体型”光纤部件结构也可以实现必要的小投影表面区域。单模光纤(尤其是没有对外部通信电缆的耐久性性能需求)具有足够小的直径，以使得光纤的截面面积非常小并且适合于作为显示像素或者子像素。

此外，期望集成光学制造技术能够在单片半导体衬底或者芯片(大块单片的或者表面的)的制造中完成本发明的衰减器阵列。

在熔融光纤投影表面，熔融光纤表面可以被研磨，以实现用于将图像聚焦在光学阵列上的曲度；可以替换的是，采用粘合剂连接或以其它方式结合的光纤末端可以具有成形的顶端，并且如果必要，则可以成形矩阵的形式设置在它们的终点上，以实现弯曲的表面。

对于投影电视或者其他非剧场投影应用，将照明与开关模块与投影机表面分离的选项提供了实现更小体型投影电视箱体结构的新颖方法。

图6是对于图2所示的结构波导205的部分600的本发明的优选实施例的示意性表示。部分600是波导205的辐射传播通道，典型地为传导通道(例如光纤波导的芯)，但是其可以包括一个或者多个边界区域(例如，光纤波导的包层)。其他波导结构具有不同的特定机制，用于提高沿着波导的通道区域传输轴传播的辐射的波导。波导包括光子晶体光纤，结构材料的特定的薄膜叠层以及其他材料。波导的特定机制可以随波导而改变，但是本发明可以适用不同的结构。

为了本发明的目的，术语传导区域或者传导通道与边界区域指用于提高沿着通道的传输轴的辐射传播的协作结构。这些结构不同于缓冲器或者涂层或者波导的制造后加工。原理的不同在于，边界区域典型地能够传播通过传导区域传播的波分量，而波导的其他部件则不行。例如，在多模光纤波导中，较高能级模式的主要能量是通过边界区域传播的。不同的一点在于，传导区域/边界区域对于正在传播的辐射基本上是透明的，而其他支持结构通常是基本不透明的。

如上所述，影响器110与波导205协同工作，以在波分量沿着传输轴传输时，影响正在传播的波分量的特性。因此假设部分600具有影响器响应属性，并且在优选实施例中，该属性特别被配置用于提高正在传播的波的特性对于影响器110的响应性。如任何特定实现方式需要的，部分600包括布置在传导区域和/或者一个或多个边界区域的多种成分(例如，稀土掺杂物605、孔610、结构的不规则形状615、微型泡620和/或者其他元件625)。在优选实施例中，部分600的长度可以非常短，在很多情况下小于大约25毫米，并且如上所述，有时比该长度还要短很多。对通过这些成分而提高的影响器响应属性，针对短长度的波导进行优化(例如，与针对千米量级甚至更高量级的长度进行优化的通信光纤对比，包括衰减和波长散射)。针对不同应用而进行优化的部分600的成分，可能严重降低波导通信应用的质量。所述成分的存在目的不是要降低通信应用的质量，但是本优选实施例的焦点在于通过通信属性而提高影响器响应属性，这就可能发生这种质量降低，并且这不是优选实施例的缺点。

本发明考虑到存在很多不同的波特性，这些波特性可能受到不同结构的影响器110的影响；优选实施例的目标是部分600的与法拉第效应相关的特性。如上所述，法拉第效应使得偏振旋转响应平行于传播方向的磁场而发生改变。在优选实施例中，当影响器110生成平行于传输轴的磁场时，在部分600中，旋转量取决于磁场强度、部分600的长度和部分600的维尔德常数。所述成分提高了部分600对于该磁场的响应性，例如通过增加部分600的有效维尔德常数。

在本发明的波导制造与特征中的范例变化的一个重要意义在于，对制造千米长度的光学上纯净的通信级波导所使用的制造方法的修改，使得能够制造便宜的千米长度的潜在光学上不纯净(但是光学活性的)的影响器响应的波导。如上所述，优选实施例的一些实现方式可以采用按照这里所公开的那样进行修改的无数的长度非常短的波导。通过从由这里所述的较长的已制备波导中(例如劈开)所生成的较短波导形成这些集合，来实现成本的节省和其他功效/优点。这些成本的节省和其他功效与优点包括以下优点：采用成熟制造技术，并且采用的设备能够克服采用离散的常规制备的磁光晶体作为系统元件的磁光系统的很多缺点。例如，这些缺点包括高生产成本、大量磁光晶体之间缺乏一致性和单个元件的相对较大的尺寸，所述尺寸限制了单个部件的集合的尺寸。

优选实施例包括光纤波导和光纤波导制造方法的变型。最普通的是，光纤是透明(有感兴趣波长)电介质材料(典型地为玻璃或者塑料)的细丝，并且传导光的截面通常是圆形的。对于早期的光纤来说，圆柱形芯被类似几何形状的包层围绕着，并且与其紧密接触。这些光纤通过为芯提供比包层略大的折射率来传导光。其他光纤类型提供不同的传导机制-在本发明的环境中，感兴趣的光纤类型包括如上所述的光子晶体光纤(PCF)。

硅石(二氧化硅(SiO2))是制备最普通的通信等级光纤的基本材料。硅石可以是结晶或者非结晶形，并且天然为非纯净态，例如石英和沙子。维尔德常数是描述特定材料的法拉第效应强度的光学常数。包括硅石在内的大多数材料的维尔德常数是非常小的，并是波长相关的。在含有诸如铽(Tb)之类的顺磁性离子的材料中维尔德常数非常强。在铽掺杂重火石玻璃中或者在铽镓石榴石(TGG)晶体中具有高维尔德常数。通常该材料具有优良的透明特性，并且非常抗激光损伤。尽管法拉第效应不是彩色的(即它不取决于波长)，但是维尔德常数是非常彻底的波长的函数。在632.8nm，TGG的维尔德常数为-134radT-1，而在1064nm，其下降到-40radT-1。该行为意味着，在一个波长上以特定旋转度制造的器件，在较长的波长上会产生较小的旋转。

在一些实现方式中，成分可以包括光学活性掺杂物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他性能最佳的掺杂物，其提高波导的维尔德常数，以在存在主动磁场的情况下实现高效的法拉第旋转。在以下所述的光纤制造过程中进行加热或者加压，会通过在部分600中添加额外成分(例如孔或者不规则形状)而进一步提高维尔德常数。在常规波导中所使用的稀土用作传输属性元件的无源增强，并且其不用在光学活性应用中。

由于硅石光纤的制造中，掺杂物相对硅石的百分比是高等级的，高达至少50％的掺杂物，并且由于必要的掺杂物浓度已经在用于在几十个微米或者更小中实现90度旋转的其他类型的硅石结构中示出；以及在提高掺杂物浓度方面给出改进(例如可以通过市场从JDSUniphase买到的光纤)和在控制掺杂物分布方面给出改进(例如可以通过市场从Corning公司买到的光纤)，因此可以实现光学活性掺杂物的足够高和可控的浓度，以采用低功率在微米量级的距离上引起旋转。

图7是代表性波导制造系统700的示意性方框图，其用于制造本发明的波导粗加工成品的优选实施例。系统700代表改进化学气相沉积法(MCVD)过程，以产生称为粗加工成品的玻璃棒。从常规过程得到的粗加工成品是超高纯度的玻璃固体棒，精确复制所期望光纤的光学特性，但是具有放大两个量级甚至更大的线性维度。然而，系统700产生的粗加工成品不强调光学纯度而是对于影响器响应的短长度优化进行优化。典型地采用以下化学气相沉积(CVD)方法之一制造粗加工成品：1.改进化学气相沉积(MCVD)，2.等离子改进化学气相沉积(PMCVD)，3.等离子化学气相沉积(PCVD)，4.外部气相沉积(OVD)，5.轴向气相沉积(AVD)。所有这些方法都基于形成氧化物的热化学蒸气反应，氧化物在旋转着的棒外部或者在玻璃管内部沉积为称为烟黑(soot)的若干层玻璃颗粒。在这些方法中发生相同的化学反应。

在氧气、被加热的起泡器705中每种液体和来自源710的气体的存在的情况下，对为Si和掺杂物提供源的各种液体(例如，原材料是SiCl4，GeCl4，POCl3和气态BCl3的溶液)进行加热。在由质量流量计715控制的氧气流中使这些液体汽化，并且采用所述气体，从硅石车床720中的生产玻璃的卤化物的燃烧中，形成硅石和其他氧化物。在气相中发生称为氧化反应的化学反应，如以下所示：

GeCl4+O2＝＞GeO2+2Cl2    SiCl4+O2＝＞SiO2+2Cl2

4POCl3+3O2＝＞2P2O5+6Cl2 4BCl3+3O2＝＞2B2O3+6Cl2。

二氧化锗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。这些氧化物已知作为掺杂物。除了所示的这些之外，可以使用包括用于提高粗加工成品的影响器响应属性的合适成分的其他起泡器705。

在过程中改变混合物的组成影响粗加工成品的折射率分布和成分分布。通过混合阀715控制氧气流量，并且将反应物蒸气725吹入硅石管730，硅石管730包括在其中发生氧化的加热管735。氯气740从管735中吹出，但是氧化物混合物以烟黑745的形式沉积在管中。铁和铜杂质的浓度从原始液体中的大约10ppb降低到烟黑745中的小于1ppb。

采用来回移动的H2O2喷灯750对管735进行加热，并对管735进行旋转以使得烟黑745玻璃化为玻璃755。通过调节各种蒸汽725的相对流量，获得具有不同折射率的几个层，例如芯相对于包层，或者用于GI光纤的可变芯折射率分布。在完成层形成之后，对管735加热，将其皱缩成为具有圆形实体截面的棒，称为粗加工成品棒。在该步骤中，必要的是，棒的中心要完全填满材料并且没有空洞。然后将粗加工成品棒放到熔炉中以进行拉制，如将要结合图8所描述的。

MCVD的主要优点在于，反应和沉积发生在密闭空间中，因此不希望的杂质很难进入。光纤的折射率分布容易控制，并且对于SM光纤所必需的精确性也相对容易实现。设备是容易构建和控制的。所述方法的潜在的重要局限性在于管的尺寸从本质上限制了棒的大小。因此，该技术所形成的光纤典型地长度为35km，或者最大到20-40km。另外，在硅石管中的杂质，主要为H2和OH-，容易扩散进入光纤。而且，熔化沉积物以消除粗加工成品棒的空洞中心的过程，有时会造成芯中的折射率的降低，这就典型地导致光纤不适合于通信用途，但是这不是本发明的环境中通常关心的。在成本和费用方面，所述方法的主要缺点在于沉积率相对较慢，这是因为它采用了非直接加热，即对管735进行加热而不是对蒸汽直接加热，以开始氧化反应并使得烟黑玻璃化。沉积率典型地为0.5到2g/分。

上述过程的变型制造掺杂稀土的光纤。为了制造掺杂稀土的光纤，过程开始于掺杂稀土的粗加工成品-典型地采用溶液掺杂过程制造。最初，主要由熔融硅石组成的光学包层沉积到衬底管的内部。芯材料还可以包括锗，然后在降低的温度下对芯材料进行沉积，以形成扩散可渗透层，其称为“玻璃料”。在玻璃料的沉积之后，该部分完成的粗加工成品在一端封闭，从车床移出并且引入所期望稀土掺杂物(例如钕、铒、钇等)的合适的盐的溶液。在固定时间周期内，保留该溶液以渗透玻璃料。在去掉任何多余溶液之后，将粗加工成品返回车床以对其进行干燥和加强。在加强过程中，在玻璃料中的空隙皱缩并且密封稀土。最后，将粗加工成品进行可控的皱缩，在高温下形成固体玻璃棒-使稀土结合在芯中。通常在光纤电缆中引入稀土不是光学活性的，即，对电或磁或其他干扰或场响应，以影响通过被掺杂的介质传播的光的特征。常规系统是目前对于提高稀土掺杂物百分比的当前需求的结果，其是由改善波导的“被动”传输特征(包括通信属性)的目的所驱动的。但是在波导芯/边界中的掺杂物百分比的提高对于影响优选实施例的混合物介质/结构的光学活性是有利的。如上所述，在优选实施例中，掺杂物与硅石之间的百分比比例至少为50％。

图8是用于从粗加工成品805中，例如从图7所示系统700中制造的一个粗加工成品中，制造本发明的优选实施例的代表性光纤拉制系统800的示意图。系统800将粗加工成品805转换为头发丝细的细丝，典型地通过拉制来执行。粗加工成品805放置在进料装置810中，进料装置810附着在靠近拉丝机815的顶部。装置810放低粗加工成品805直到末端进入高纯度石墨熔炉820中。将纯净的气体喷入熔炉，以提供清洁并且导电的大气。在熔炉820中，严格控制的接近19000度的温度软化粗加工成品805末端。一旦到达粗加工成品的末端软化点，重力就起作用并允许熔化的料块“自由下落”直到已经将其拉长为细线。

操作人员通过激光千分尺825和一系列用于制造传送器835的处理站830X(例如用于涂层和缓冲器)使该光纤线形成丝，传送器835通过牵引器840缠绕在线轴上，并且开始拉制过程。采用位于拉丝机815底部的牵引器840拉出光纤，然后缠绕在卷筒上。在拉制过程中，采用最适宜温度对粗加工成品805进行加热以实现理想的拉制张力。在工业上每秒10-20米的拉制速度并非不常见。

在拉制过程中，所拉制光纤的直径控制在125微米，公差仅1微米。基于激光的直径标尺825监视光纤的直径。标尺825以超过每秒750次的速率对光纤直径进行采样。将直径的实际值与125微米的目标值进行比较。与目标之间轻微的偏差都会转换为拉制速度的改变，并输入牵引器840中进行修正。

处理站830X典型地包括用于为光纤添加两层保护涂层-柔软的内部涂层和坚硬的外部涂层的模具。这两部分保护套提供了机械保护，以便在保护光纤的干净表面不受恶劣环境的影响的同时进行处理。这些涂层采用紫外灯固化，其作为相同的处理站830X或者其他处理站830X的部分。其他站830X在传送器835通过该站时，可以提供用于提高传送器835的影响器响应属性的装置/系统。例如，各种机械应力器、离子轰击或者其他用于引入影响器响应属性的机制增强了在拉制阶段的成分。

在缠在线轴上之后，测试所拉制的光纤以得到合适的光学和几何参数。对于传输光纤，通常首先测试抗张强度，以确保已经实现了光纤的最小抗张强度。在第一次测试之后，执行很多不同的测试，用于传输光纤的测试包括对传输属性的测试，其包括：衰减(在距离上信号强度的减小)、带宽(信息运载能力；多模光纤的重要测量)、数字孔径(光纤的光可接受角度的测量)、截止波长(在单模光纤中，在截止波长之上的波长时，仅能够传输单模)、模场直径(在单模光纤中，光纤中光脉冲的辐射宽度；对于互连来说重要)以及色散(由于不同波长的射线采用不同速度通过芯而产生的光脉冲的散射；在单模光纤中，这是限制信息运载能力的因素)。

正如在此所描述的那样，本发明的优选实施例使用光纤当做传送器并且主要是通过“线性”法拉第效应来实现振幅控制。尽管法拉第效应是一种线性效应，其中基于施加该场的长度及传播该辐射所穿过的材料的维尔德常数，传播辐射的偏振旋转角变化直接与在传播的方向上施加的磁场大小相关。然而，在建立所期望的磁场强度中，在传送器中所使用的材料可以不具有对于感应磁场的线性响应，该磁场例如，诸如来自影响器。在这个意义上，响应所施加的来自控制器和/或影响器磁场和/或偏振的信号和/或其它调制器或者WAVE_IN的属性或特性，所传播的辐射的实际输出振幅可能是非线性。为了当前的论述，根据一个或更多系统变量的调制器(或其元件)的特征被称为调制器(或其元件)的衰减曲线。

光纤制造工艺持续发展，尤其是关于改善掺杂浓度以及改善掺杂物分布的处理、在生产运行期间光纤的定期掺杂、以及相关的处理行为。美国专利6,532,774，Method of Providing a High Level of Rare EarthConcentrations in Glass Fiber Preforms，论证了改进的多掺杂物的共掺工艺。在掺杂物浓度提高方面的成功被预期来直接改善掺杂的芯的线性维尔德常数、以及掺杂的芯的性能，以促进非线性效应。

任何给定的衰减分布都可以适合特定的实施例，诸如例如通过控制调制器或其元件的组成、定向、和/或排序此类的。例如，改变构成传送器的材料可以改变传送器的“影响力”或改变影响器“影响”任何特定传播波分量的程度。这只是组成衰减分布的一个例子。优选实施例的调制器能使衰减平滑，其中，不同的导波通道具有不同的衰减分布。例如在一些具有依赖偏振旋向性的衰减分布的实现方式中，调制器可以提供用于左旋偏振的波分量的具有不同的衰减分布的传送器，而不是用于右旋偏振波分量的第二传送器的互补导波通道的衰减分布。

除了以上描述用于传送器的不同材料组成的供应的论述之外，还存在用于调节衰减分布的附加机构。在一些实施例中，对从WAVE_IN横穿到WAVE_OUT传播辐射的调制器元件的排序响应，波分量的生成/修改可能不是严格“可交换的”。在这些例子中，可以通过提供非交换元件的不同排序来改变衰减分布。这只是配置衰减分布的一个实例。在其它实施例中，建立用于每一导波通道的不同“旋转偏置”产生了不同的衰减分布。如上所述，一些传送器被配置为具有在输入偏振器和输出偏振器/检波器之间的预定定向。例如，这个角可以是零度(典型定义“正常ON”通道)，或者它可以是九十度(典型定义“正常OFF”通道)。任何给定的通道都可以在不同角位移区(即，从零到三十度、从三十到六十度、以及从六十到九十度)内具有不同的响应。不同的通道可以用影响有关该偏置旋转的传播的波分量的影响器偏置到(例如使用默认的“DC”影响器信号)不同的位移区中。这只是工作衰减分布的一个实例。  存在几个理由支持具有多个导波通道并适合/匹配/补充用于所述通道的衰减分布。这些理由包括节电、效率以及WAVE_OUT中的均一性。

由相对极性的偏振(选择器)元件托着，可变法拉第旋转器或法拉第“衰减器”在光路上施加了可变场，使得这种装置能够旋转偏振的向量(例如，从0到90度)，允许穿过第一偏振器的入射光的增加的部分穿过第二偏振器。当没有施加场的时候，穿过第一偏振器的光就完全被第二偏振器阻挡。当施加适当的“最大”场的时候，该光的100％就被旋转至适当的偏振角，该光的100％穿过第二偏振元件。

图9是根据优选实施例简化的单面板基于波导的显示器900的概括示意图。显示器900包括容纳了照明源910、开关矩阵915以及显示表面920的外壳905。源910提供白平衡光或多通道的不同颜色/频率的多色模式(例如RGB源)。优选的实施例为集成在一起的源910、矩阵915和表面920采用挠性的导波通道，如下所进一步描述的。源910或者邻近矩阵915或者面对矩阵915。当为相邻时，光纤束将辐射传播给矩阵915的输入侧。源910可包括在合并的包括偏振控制的专利申请中阐明的任意的辐射产生和特征/属性控制特征。

矩阵915包括多个波导通道，用于控制经过其输入的最近的源910和输出的最近的显示表面920的辐射的振幅。合并的专利申请中详细地公开了矩阵915的构成和功能的选择。矩阵915可包括任选的可调谐的滤波器以及影响器元件，它们中的一些直列或成堆地集成。这些波导通道可以包括光纤、波导或其它通道化的材料，其中这些材料是由常规的材料或光子晶体制成的。任意必须的通道绝缘特征被使用，包括横向偏移(例如在3维空间上交错通道以便有效地分隔单独的通道或使用屏蔽的结构)。矩阵915可包括在合并的在输出端包含偏振检偏器专利申请中阐明的任意的辐射产生和特征/属性控制特征。在某些实现方式中，使用了将薄片覆盖周期偏振检偏器的结构。

显示表面920可简单地作为矩阵915的波导通道的延续或分离的结构。表面920具有在合并的专利申请中阐明的实现方式的范围，例如，包括面板信息和使用以及通道终端变型。在表面920的输入端和/或输出端的结构可包括在合并的专利申请中阐明的任意的辐射产生和特征/属性控制特征，该专利申请包括薄膜、光学玻璃或其它光学材料或结构。

图10是图9所示的显示器900的详细示意图。照明源910包括光源1005和偏振系统1010。矩阵915包括衰减器/调制器结构1015，其具有带有输入端1020和输出1025的集成线圈管。显示表面920包括检偏器1030、任选改变的通道输出端1035和任选的显示表面/保护涂层。

图11是根据本发明优选实施例的寻址网格1100的示意图。如这里以及所合并的专利申请中讨论的，显示器900的一个元件是用在调制模式中的影响器系统。优选实施例提供法拉第效应作为影响系统的至少一部分，并且为此目的，显示器900采用线圈管来产生适当的磁场。随着这里可以有几百、几千或更多的具有线圈管结构的元件，有效的寻址系统改善了制造和操作需求。寻址网格1100是用于有效的寻址系统的优选实施例的一种实现方式。

寻址网格1100，其可构造为无源或有源矩阵，在图11的形式中示出。网格1100包括输入触点1105和输出触点1110，用于通过线圈管/影响器元件产生一个波导内电路通道1115。包括任选的透明晶体管1120元件用于有源配置(在无源模式中没有)。四象限图解只是一种该方法的可能的实施例。考虑到与输入光纤的直径相对的芯片电路维度的相对缩放比例。电路维度的大小应当足够小，以便对每个光纤输入端的单独位置捆束足够的导电线。隔离光纤可以保留所有通过光纤束的方式，以便当必要时增加光纤的间隔，或者也可以采用较大直径的光纤。优选的选择也依赖于显示或投影表面的大小。

在所示的无源矩阵的方案中，“X”寻址线在光纤输入端上接触一个内部导电环或点，而“Y”寻址线在相同的光纤输入端接触一个外部导电环或点。线圈管或线圈的结构具有如图11所示的常规原理，以便在内部环或点上的接触可用于线圈管。电流然后通过围绕着芯的绕组或螺旋图案来循环，然后以充分绝缘和足够厚度的材料制造并缠绕着线圈管的外部薄膜带用导电材料涂敷，作为线圈管顶边的内部接触部分上的薄边缘余量，这种涂敷继续围绕着薄膜带的边缘进行到外部表面，顺着表面作为条带并终止于光纤输入端。作为结果的外部环接触点被绝缘并空间地与内部环接触点区别。

薄膜带在合并的专利申请中所公开的大量制造过程中被缠绕在光纤上。为了提供从薄膜外部到内部的所选的导电点，薄膜优选地以微穿孔有选择地打孔，通过在导电图案上印刷或沉积之前，掩模蚀刻、激光、气压打孔或其它现有技术公知的方法来获得。这样，当沉积导电材料时，在那些以适当大小穿孔的区域中，导电材料可有选择地通过穿孔被访问或接触。穿孔可以是圆形的或其它几何形状，包括直线、正方形和更多形状和形状大小的复杂组合。

可替换地，为了提供从光纤结构的外部层到内部的所选导电点，包层或涂层以微穿孔有选择地打孔，在印刷或沉积导电图案之前通过蚀刻或这里所公开的包含加热和伸长薄包层并皱缩腔而导致椭圆形孔的其它方法，或者其它本领域公知的方法来实现。这样，当沉积导电材料时，在那些具有适当大小穿孔的区域中，导电材料可以通过采用液体或粉末状的导体来穿孔，从而有选择地被访问或接触，该导电材料然后被固化或退火。

还有可选择地采用印刷的薄膜，绝缘涂层在大批量制造过程中被应用到光纤上，但这种涂层被掩模，或者该光纤只在光纤的输入端“向上”地被浸在液体聚合体类型的材料中，以便线圈管的薄终止边缘留下不涂敷。然后施加导电的第二涂层，在这种情况下它一直延伸到裸露的线圈管的导电终端。

这样，连接到光纤束的网格区域的逻辑外表在寻址一个特定的子像素的特定的“X”线和特定的“Y”线上转换电流。在“X”坐标上转换的电流，向光纤子像素元件发送适当电流强度的脉冲；该脉冲“向上”流经线圈管或线圈，并“向下”返回到外部导电条带，通过电路继续向下到“Y”导电线并完成电路。

在图9和图10所示的整体优选实施例中，该优选实施例提供了作为单一子元件的矩阵915。该合并的专利申请使用挠性的光波导编织技术，制造一个或多个上述集成部件。在优选实施例中，使用了编织的“X”寻址带和编织的“Y”寻址带。

图12是根据本发明优选实施例的“X”带状物结构化光纤系统1200的示意图。光纤系统1200包括多个调制器段1205，每个段具有一个集成的影响器元件1210，用于控制单个通道的振幅，如这里及合并的专利申请中所描述的。另外，系统1200包括多个结构化元件1215，以及/或者隔离器元件1220，如下所进一步描述的。系统1200还包括导电“X”寻址细丝1225和导电“Y”寻址细丝1230，以用于X/Y矩阵寻址系统。导体元件可以是金属的或导电聚合体等等。

具有精确准备的光纤和细丝，三维提花织机装置，对带状物进行编织，如图12所示。在色批量和根据合并的专利申请中所公开的方法进行大批量制造中，(连同任选的“隔离”细丝，还有垂直的)，“垂直的”光纤被设置为以结构化的光纤交织，依赖于结构化强度需要，大约4微光纤的最小值，在两个中其中一个在顶部另一个在底部-较低的一个是导电聚合体微光纤，其实现每个光纤的“X”寻址。其它的导电细丝或导线也是可以的；Nanosonic的特殊细丝中，可以期待在商业中引入Inc的“橡胶金属”材料或相同的涂敷或缠绕的其他材料；以及在织物制造中提供抗张强度、弹性、导电性和其他所期望的特性的最佳组合的材料或复合材料，该材料在上述用途方面优于传统金属线。可选地，除两个完全结构化的光纤之外还可以提供导电细丝或光纤。

任选的“隔离”细丝的需要是通过与子像素的直径相比光纤段的相对直径来确定的，这是按顺序由显示器的大小及其分辨率来确定的。显著小于子像素直径的光纤直径将需要至少一个或多个隔离细丝，除非，如下所描述的，对每个子像素采用多个光纤，或采用其它的方法，这也在下面描述了。织物制造范例的一个优点是邻近的法拉第衰减器/子像素/像素元件可以“垂直地”相互偏移，被隔离元件隔离，该隔离元件作为附加装置，在电学上和磁性上将元件相互隔离，这样的隔离是应该期望的。

在“X”和“Y”寻址光纤的情况下，在光纤的相对“顶部”和“底部”(接近输出和输入端)具有良好的接触，如所示。线圈管或线圈或其它场产生元件具有在光纤上所提供的表面接触。由于每个光纤的作用是作为子像素，而且每个带是用仅仅一个颜色的染色光纤编织的，垂直光纤的数量可以通过其指定的显示器的分辨率需求而确定，并且可以是从成百到几千的范围。

在结构化光纤和寻址光纤的编织之后，在带状物的上部和下部固定点上留下间隔，可在切割之前对带状物施加一种固定粘合。结构化和寻址的光纤被钩在到任一边的框架中的可移动的薄片上。带状物然后被适当地拉紧。在带状物行之间留下间隔，处理然后重复，导致长的编织织物操作，其随后能够在最佳长度上从织机上分离，这是由织物制造标准所决定的。所产生的织物以标准织物制造方式卷在主轴上。一旦卷在主轴上或保持框架上，机织的织物然后就移动到另一织物处理装置中，在该装置里带状物从长织物卷上切下。垂直的光纤和隔离光纤在上面和下面被分开。分离装置也可以先对要成为光纤元件输出端的部分加热，随着光纤的加热和变软受到影响，通过织机装置结合光纤上的张力，这可获得光纤端有效的伸长和形状的调制。这样，当分离装置具有以滚筒构成的作为接触点的第一加热条时的圆锥或压缩，旋转到与光纤轴呈直角，然后分离装置可以平行于光纤轴移动并因此还获得光纤端的扭绞或磨损。其它相似的机械压力、加热和形成方法可显而易见地应用，以在分离之前改变光纤端的形状和结构，以获得改进的分散和色散特征。一经分离，所得到的带状物被卷在卷轴上。

图13是根据本发明优选实施例的“Y”带状物结构化光纤系统1300的示意图。光纤系统1300包括多个调制器1305，其具有一个或多个插入的第一结构化细丝1310和一个或多个插入的结构化细丝/隔离器1315。一个或多个“X”寻址带状物1320，如图12所示在调制器1305和细丝/隔离器1315之间被编织，以便为调制器1305提供“X”寻址输入。导电的“Y”细丝1325完成X/Y矩阵寻址。光纤系统1200和光纤系统1300的组合产生了一个编织开关矩阵。

“X”带状物，由“纵长的”结构化细丝和“X”寻址细丝，以及成百上千的“垂直”单色染料掺杂并制造的光纤法拉第衰减器元件所构成，接下来被设置在另一精确的提花织机机器中，其具有最终机织为完成的织物编织开关矩阵的成百上千的带状物。现在以平行的带状物进行交织的是“Y”结构化细丝和“Y”寻址细丝，如所示，其随着编织成“X”带状物，形成等价物“Y”带状物。带状物的光纤轴(它们的宽度)垂直于“Y”细丝的平面来设置。精确的提花织机允许穿过“X”带状物的上部和下部增强结构化细丝之间的间隙，以便使薄“X”带状物形成织物“层”的深度，其表面包括光纤法拉第衰减器元件的投影“输出”端。平行于该“表面”是“X”带状物的结构化和“底部”寻址细丝，以及“Y”网格的结构化和“顶部”寻址细丝。

来自适用于本发明的提花织机的可移除“显示框架”，其变为显示器的结构框架，并将寻址细丝固定在驱动电路上，其保持了开关矩阵的整个编织结构。通过在侧边编织的自固定也可在织物层的每个“X”和“Y”行的末端实现单独的钩住或扣紧装置。

一旦编织并被拉紧，用于织物层的可移除框架就从织机上移走。该框架将用于将织物开关矩阵层固定在最后的显示器外壳上。框架可以是刚性或挠性的，固体或织物，但是其由每个和“X”和“Y”行和列相接触的寻址逻辑(例如，晶体管)或导电元件来制造。另外，在层边缘的编织通过织物制造的标准方式来自固定该层，由此采用固定在每个“X”带状物和“Y”带状物的侧边上的钩子或扣紧元件，使层可选地从织机未改变地移走。然后用这些钩子或扣紧装置将该层钩住或扣紧在显示器外壳结构上，用于“X”和“Y”寻址细丝的钩住或接触点与用于显示设备的驱动电路相接触。一经移走，或者象织物制造中许多选项中方便的那样仍在织机内，所得的织物层可以用溶胶来饱和，这种溶胶被染黑，以便实现一个黑色的矩阵，并且UV固化。然后溶胶密封织物晶格。可以选择溶胶来实现柔性但密封的织物层，或者刚性或半刚性结构，并具有适当的隔离和/或屏蔽特性。

一经固化，额外的溶胶或液体聚合体可以覆盖在固化的、密封的织物层/开关矩阵表面上，如果必要的话按依次覆盖上部和下部。因为输出和输入端的光纤元件将在固定和寻址他们的水平细丝之上延伸，可能需要额外的柔性或刚性或半刚性材料，用于填满光纤的投影端之间的间隔。平坦、齐平的输出和输入表面的形成可在光纤法拉第衰减器元件的输入端之前、输出端之后沉积偏振薄膜，尽管这种膜或薄片可以粘着或固定在输入端和照明源之间的位置上，以及在外部显示光学玻璃上，或者输出端和任意最终的光学元件，包括光学玻璃之间的位置上，等等。

实现开关网格的可替换的方法是不进行寻址细丝、以溶胶饱和和固化，对顶层进行额外的液体聚合体平滑、以及通过标准FPD寻址网格印刷的薄膜的外延来沉积、或其它标准半导体平版印刷方法来制造织物层结构。

开关矩阵作为编织织物结构的范例，适用于任何规模的织物制造机械，从示例性的商用的Albandy International Techniweave的设备和工艺，到微米和纳米级的织物类型制造上，该类型的制造使用Zyvex的商用的微组合(micro-assembly)工艺装置和方法，特别用于以纳米操作系统进行微米和纳米光纤和细丝的织物类型的制造，以及Arryx光学镊子钳的方法。这种方法将织物范例，单独地或有利地组合，变为最小可能规模的组件及部件，以实现“纳米编织”系统的各种形式。

虽然优选的“全光纤”织物编织光纤实施例示出了本发明的基于光纤的磁光显示器的结构和导波优点的最高杠杆调节，在组合、固定位置和寻址光纤法拉第衰减器元件方法上还存在另外的变形，该变形提供其自身的若干优点。

图14是一种优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵1400。矩阵1400包括一个或多个“抓具层”1405，其保持并排列多个调制器1410，优选地两个或多个相对层一起结合或锁定以便形成抓具块1415。抓具块1415包括抓具形螺栓连接器1420，用于与也位于在抓具块1415上的互补的插孔相配对。通过堆叠层1405以形成块1415并且排列/锁定多个块1415来形成整个矩阵915，如下进一步解释的。块1415包括嵌入的X/Y寻址矩阵用于耦合到多个调制器1410上。除了螺栓/插孔安装系统之外，也可以采用其它的层间/块间连接系统，例如槽面法兰等等。

在该实施例中，对商业上可用的Corning抓具技术进行这样的修改，包括以下阐述的变化。Corning在2002年3月的Optical FiberConference中介绍了其聚合体抓具(Polymer Gripper)技术，它是一种用于保持器件的解决方案，允许光纤在具有近乎微米的精确度扣咬到位。Corning扩展了器件的能力，以包括保持并定位较大部件，例如金属环、GRIN透镜和其它具有各种几何形状的光学器件。根据之前公开的新方法中的一种制造的光纤被切割为便利的多个元件(例如，在批处理中制造的多掺杂、线圈管型的段)长度。

可选地，制造Corning抓具的层，在固化之前通过包括放置在与槽方向呈直角的方向的液体聚合体上的导电细丝(优选地是导线或硬聚合体)进行修改，并悬挂，以便暴露在每个槽的底部的高度。而且，它们的位置是这样的，使得当光纤放置在槽中时，细丝在法拉第衰减器元件的输入端或输出端接触线圈管或线圈。细丝放置在Corning抓具层上正好相应于在光纤中的集成的法拉第衰减器结构的周期形式的距离上。在抓具上也通过导线留下孔，该导线在固化后移走；这种孔定向为与法拉第衰减器光纤元件的相对终端呈直角。另外，在抓具层的背面，在与槽相对的一面，在抓具材料中与每个法拉第衰减器光纤元件的长度相应，周期性地形成微对齐抽头。另外在每个抓具层的侧边上，在与通道相同的平面上，将是交替的微隆起/凹槽或抽头/缺口，因此当这种层彼此并列放置它们就能一起锁定。

多个光纤装载到Corning抓具层上，并通过橡胶化的卷曲阵列，将其卷曲为抓具通道，直至通道全部都被填充。一个镜象Corning抓具层放置在填充层的顶部并通过橡胶化的卷曲阵列扣到光纤上。这些抓具层具有在背面周期地形成的缺口，以容纳在底层的背面制造的抽头结构。

制造多个这种Corning抓具层的夹层。“底”层的背面的抽头插入到“顶层”的背面的缺口中，以实现通过光纤自身上的槽结构所造成的相同锁定工艺。这些多个Corning抓具层进一步层叠起来并用粘着剂结合，补充抽头和缺口锁定，形成每边具有数百或数千光纤元件的两个相等维度的块，以及与光纤轴相应的较长的维度。一旦这种层的便利的堆叠组合到所述块中，优选地其中放置在层中的光纤数量等于堆叠并粘着的层的数量，然后对应于批量制造的光纤中的周期性法拉第衰减器结构之间的空间周期性地切割堆叠。这样，切片的段是“片”的形式，其在切片的时候机械地收集然后运送并存储，以结合使用来结构化地形成显示器。

可选地，在导电细丝已经嵌入在抓具层中的情况下，在切开每个“片”之前，形成“X”寻址，必要时以润滑剂薄膜涂敷的非常薄且中空的针，将以高速穿孔到并通过在制造抓具层时在每个抓具层中留下的导线所最初形成的连续孔。导电细丝已经插入在非常薄的针中并携带它。针从孔中移走，而细丝保持在针的外部，并与缩回长度而且没有抓具“块”的针保持在一起。通过对抓具材料的些微压力，在针下面切开细丝，以便弹性的抓具材料回弹，使切割与该点上的抓具表面恰好平齐。对下一通道重复该过程；另外，在一次穿孔和填充结构中可以采用多个这种针，同时在多个通道中插入细丝。这些导电细丝在该可选的实现方式中形成“Y”寻址。

最终的开关矩阵结构通过放置并对齐足够数量的正方形片来完成，以形成所需的显示器大小。位于透明封存面板之下的激光传感器阵列可用于确保片的精确对齐，但在每个原始的、预堆叠的、预切开的层的侧边上最初形成的交替的微隆起/凹槽或抽头/缺口，现在在每个片的两个相对侧边上形成了多个隆起/凹槽或抽头/缺口，允许片在一个轴上自我微对齐。另外，每个片的其它两个侧边也制造有自锁定元件、抽头/缺口，以能够在该轴上将片自锁定/扣合。可选地当实现时，微对齐结构保证嵌入的“X”和“Y”寻址细丝之间的连续良好接触。

当嵌入的“X”和“Y”寻址细丝不是作为基于抓具的结构的一部分来实现时，那么，印刷的或以开关矩阵沉积的网格或薄膜层，可以在一个层的底部(用于“X”寻址)和顶部(用于“Y”寻址)或“X”和“Y”寻址的组合(如所合并的临时专利申请所公开的)上实现。当在一层上时，必须进行将薄膜与集成的法拉第衰减器光纤元件的适当的接触点的精确对齐，如所合并的临时专利申请所公开的。晶体管也可以与寻址线一起印刷在所选层上，以便用于实现有源矩阵开关，如这里所指定的。

图15是第一种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵1500。矩阵1500包括机械地以挠性波导通道1510填充的固体层1505，其具有周期性的子单元，每个子单元定义了调制器元件1515。一个或多个机械的针1520适当地将一个所需图案“缝制”到层1505上，剪切系统1525(例如精确的机械光纤切割机)将波导通道细分为模块元件。X/Y寻址矩阵可以设置在1505之中或之上，以耦合并控制单独的调制器。

矩阵1500是实施例种类的代表，该实施例包括刚性的或挠性的固体材料，其被提供作为对具有若干法拉第衰减器元件的特别准备的挠性波导通道的结构支持。寻址可以作为结构的一部分，或者薄膜或层可以印刷在输入或输出表面上，或者在前述实施例中指定的某个层上的X和Y寻址。晶体管也可以印刷在给定层上，以实现有源-矩阵转换。

在具有孔的挠性固体层的情况下，以法拉第衰减器光纤元件填充孔的两个选择都是可实现的。在一种方法中，采用中空的针阵列，成批地填充多行孔或孔的正方形但每次只填充每隔一个的孔或每三个孔地填充，这依赖于符合多个针的穿孔结构的实际密度容差。也就是，由于针结构大小的确大于孔，并且由于针必须用在穿孔之后切割的光纤填充，或由预切割的光纤段来填充，那么针结构和以针填充的上部结构之间的间隔需要填充间隔的孔。每隔一个或每三个等等的孔被成批填充，通过穿孔或通过针管插入光纤的压力，或者通过针插入预切割光纤段的气压。在略过的孔成批填充之后，计算机控制的装置移动到孔的下一阵列。一旦显示器以这种方式被覆盖，填充每隔一个、每三个或每四个等等的孔，填充装置重置并开始填充最先被填充的行的下一行。与在成批填充中略过的孔一样多地，重复成批填充和重置的处理。

在第二种方法中，采用一个缝制装置，其中针插入一根成批制造的光纤的连续线。这里再一次地，孔可以被略过并且显示开关矩阵可以多次缝制。但在每次缝制之后，切开机构伸展成一个条并削尖切断机刀片，以便经过固体层之下和之上继续缝制的光纤被切开，留下分离的光纤段并关于固体层垂直对齐。该实施例中的固体层的挠性材料在任意子类型中的针被插入时伸展，并当针移走时回弹以在适当的位置保持光纤。

图16是第二种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵1600。矩阵1600包括层1605，其具有用于接收调制器段的粗加工的孔穴/孔1610。一个或多个伸展的波导通道源1615被处理(例如，通过精确切割系统)，以便产生多个调制器段1620，其中每个波导通道源1615包括周期调制器结构。这些段1620沉积在对齐/插入系统1625中，该系统将适当的段导向所需位置上，并将它们插入到适当的孔穴1610中，如下进一步描述。层1605可包括如这里所描述的X/Y寻址矩阵。

矩阵1600是具有孔的刚性固体薄层的情况下的例子，其中机械搅拌过程用预切割(pre-cut)法拉第衰减器光纤段填充该孔。在这种方法中，颜色子像素行同时被填充，或如果没有同时通过整个行，在显示行的部分中，其中该显示行是最佳缩放的大批量处理。多个行，交替的R，G，B，可通过相同过程同时填充，概述如下。

根据之前公开的选项或其变型所制造的光纤，从多个卷轴向下馈送到与薄给料槽呈一个角度而设置的开槽的托盘中，该薄给料槽也是垂直开槽的。切割设备将光纤切成适当的部件段，这些段向下滑入到凹槽中并进入给料槽的垂直凹槽中。卷轴阵列然后移到一边，来完成邻近的凹槽组的填充，直到给料槽被填充了等于一行的子像素的数量，或者直到最优批量过程大小的给料槽被填充。给料槽的基座是可拆卸的插槽，其暴露槽底部的孔。多个槽可以是一个给料槽批处理计算机控制制造(CCM)器件的一部分，并由之前的工艺进行填充。

容纳有多个在垂直插槽上的光纤部件段的填充的给料槽或一系列槽，位于刚性层之上。在固体层下面是两个非常薄的可拆卸定位的引导导线或细丝的阵列，每个子像素孔两个“x”和两个“y”导线的两层。它们通过弹簧张力保持分离。它们以这种方式被定位，使得包括一个可进入到上面的孔中的段。制造该孔使其具有比光纤部件段更大的直径，实际它具有足够大的直径来利于光纤段进入到孔中。保持引导导线的织机型器件，设置为和刚性层中的孔相同的直径，但导线是可拆卸的。导线或细丝处于拉伸状态，并以树脂涂敷，以提供对光纤段的安全抓握，光纤段可以通过挤压引导导线的机械侧张力来保持。在引导导线下面是另一个固体层，其是透明的并有在下面采用的可移动激光传感器阵列。

在定位之后但几乎接触到待填充的行或多行的一行或若干行或部分时，插槽或活板被移动并且露出孔，而同时槽开始并排地轻微地摇动或作轻微的圆形运动。这样摇动的光纤元件段将从给料槽中的插槽中落下并填充下面的孔。一旦传感器阵列确认通过批处理的所有光纤部件段都插入了待填充的孔中，就释放引导导线，弹簧张力将使它们与光纤接触，拉直光纤并通过上部和下部引导导线恰好保持在刚性材料的孔下面，每个以树脂涂敷，在刚性层的较大直径的孔中心定位它们。接下来保持着刚性打孔的层、引导导线系统和底部透明层的整个装置旋转180度。

一旦整个装置这样旋转，而且光纤部件现在通过弹簧张力引导导线来悬挂，液体聚合体材料向下注入到打孔的固体层中，并流过该层以填充光纤部件段和穿孔的边之间的间隙。然后这种液体聚合体被UV固化，在穿孔中心固定光纤位置。引导导线然后可以拆除。

刚性层可能已印刷了寻址网格、无源或有源矩阵(邻近每个穿孔有或没有晶体管，优选地在相对于已经注入并流过液体聚合体的一边)。或者，寻址电路可通过这里所参考或他处公开的方法来印刷或沉积。

图17是第三种可选的优选实施例的示意图，用于在图9和图10所示的显示器中使用的模块开关矩阵1700。矩阵1700包括网格结构，其用单独波导的调制器段来填充。开关矩阵1700包括多个金属化的带1705，形成网格结构。网格1710的“X”带或细丝和网格1715的“Y”带或细丝产生X/Y寻址矩阵。输入接触点1720为设置在网格结构中的空间中的传送器部件的影响器机构提供输入(例如线圈管)。

在该实施例中，公开了一种组合方法，该方法用于机械地填充如上所述和在合并的临时申请中所述的挠性的固体薄层。然而，在挠性网格的使用中，预先编织网格还可以包括对附加地“结合”光纤组件并且从而形成多频带场生成结构或准线圈管的带或细丝寻址。以与挠性固体薄层中相同的方法在网格带、条或细丝之间填充空隙，该空隙是在多个编织层之间形成的。特定的细丝或带是由导电聚合物或挠性合成材料形成的，所述聚合物或材料已被有传导性的材料金属化或涂敷。材料的带是有利的，因为一端的涂敷明显与另一端不同。

这些细丝或带只能被配对为一对“X”和“Y”寻址导线，并且在该情况中线圈管根据所合并的专利申请中所公开的一种方法或其变形来制造。但任选地，在“X”和“Y”轴上寻址晶体管可以将电流转换到多层网格中的平行细丝或带上，如所示。交织多个“X”和“Y”带或细丝接触在约为水平的带上的光纤，在与光纤轴呈直角上实现多个电流段。当任选地调制元件以正方形包层制造时，至少在这个开关矩阵阶段(在拉制处理中采用两种染料或一种可调染料，如所合并的临时申请所公开的)，然后带或条带实质上继续与掺杂的包层接触。

除了图17所示的特殊实施例之外，“网格”的实现还有替换方案，图17所示的实施例中调制器元件位于X和Y寻址带之内以便影响器控制耦合到控制信号。具体地，在替换方案中，通过织物条带和来自显示侧(结合屏蔽产生的X寻址)的并行逻辑驱动条带来实现影响器结构的至少一部分(例如，线圈管)，并使该结构成为网格结构的一部分。以这种方式，传送元件可以装载入网格，而且不需要精密对齐以制造从该网格到影响器接触点的接触。这在图17中示出，并具有集成进入网格以接收传送段1730的线圈管结构1725。在图17的最初实施例中，如上所述，线圈管1725和传送段1730集成在一起。

该实施例使用与如上所述实现通过开关矩阵结构元件的线圈管相似的方法。然而，该例子具有额外的优点，在于编织工艺有效地将许多传导性元件整齐地缠绕在法拉第衰减器光纤部件周围，保证圆形包层光纤周围的紧密接触。当然该方法可以与这里和别处(elsewhereherein)公开的一个或多个方法结合以制造线圈管或线圈，其整体地环绕在合适地制造的光纤周围。

该变型包括网格或织物结构，其依据调制器光纤段的长度，有效地实现多层，以实现一个绕组。在输入“X”栅格和输出“Y”栅格的网格或编织织物之间存在层，以便使用准绕组有效地缠绕该光学光纤。取代在光纤结构/在光纤制作工艺中制造的线圈管，其在织物结构“深度上”实现。使用织物的四个层的四个传导性段影响“螺旋状盒子”以影响“旋转”。在“底端”和“X”层和在“顶端”和“Y”层之间的层是有效地无源的(参照寻址矩阵)，并且最好由微条纹状的细丝实现，该细丝的传导性部分仅是光纤直径的长度，而且从与(圆形)光纤的接触点开始延伸，仅仅光纤的半径加上层“在下面”上的上述传导性细丝的直径。

图18是根据本发明的优选实施例的横向集成调制器转换/连接系统1800的总体示意性平面图。系统1800提供了一种机制，用于在如上所述的波导中使用一对侧向端口(通道1805中的端口1815和通道1810中的端口1820)将一个波导通道1805中的辐射传播改变方向到另一个侧向波导通道1810。第一通道1805配置为具有如上所述且合并在专利申请中的影响器部分1825(例如集成线圈管)、可选的第一可选边界区域1830和第二可选边界区域1835。另外，第一通道1805包括偏振器1840和对应的检偏器1845(并且可以包括可选的第二影响器(为了简明的原因未示出))。第一通道包括在第二边界区域1830中设置的第一边界区域1830最接近端口1815的一部分中的侧向偏振检偏器端口1850。在通道1805和通道1810周围的连接处提供光学材料1855以改善通过该连接处的损耗。材料1855可以是凝固溶胶、纳米自组装特殊材料或类似的具有期望的折射率的材料，以降低信号损失同时有助于确保端口1815和端口1820的对齐。影响器1825根据与检偏器端口1850的传输轴比较的偏振相对光，控制经过第一通道1805的辐射传播偏振和穿过端口1815的辐射量。系统1800进一步的结构和操作如下所述。

端口1815和端口1820是通过后面描述的熔融光纤起动器方法在边界区域中实现的传导结构，并可以包括GRIN透镜结构。所述端口可以在边界区域中精确地定位，或者所述端口可以沿着通道的长度(或长度部分)周期性地布置。在某些实施例中，一个边界区域的完整部分可以具有期望的属性(偏振或端口)结构并且在其他边界区域中在连接位置具有一个或更多个相应的结构。

偏振器1840和分析器1845是控制进一步向下沿着通道1805传播的辐射的振幅的可选结构。偏振器1840和检偏器，包括用于该部分的任何可选影响器元件，协同影响器1825控制通道1805和1810之间的辐射。

用下列方式，于此通过在别处公开的集成微法拉第衰减器光纤元件的“横向的”(相对于“直列式的”)变型，可能促进所述的微织物结构中的光纤间转换。织物矩阵中正交地安置的光纤之间的连接点/接触点是光纤之间的新型“光抽头(light tap)”的位置。根据本发明优选实施例的微法拉第衰减器的第一包层中，该包层(在该光纤的多个法拉第衰减器部分以外光纤轴线上)是周期折射率改为偏振滤波的微结构(参见此处先前公开的光纤-集成偏振滤波和亚波长纳-栅格，NanoOpto公司，1600 Cottontail Lane，Somerset，新泽西州)或偏振不均匀的微结构(在合并的专利申请中涉及并公开)。在上述部分中，折射率已经改变(通过电学上离子注入法，感光加热或其他现有技术的公知方式)以等于所述芯的折射率(可替换地，所述整个的第一包层是如此的微结构而且具有相等的折射率)。除通过不同的折射率实现导向和偏振分区之外，结构-几何构型(例如，光子电偶并使用亚波长孔-腔/栅格系统)也包括在本发明范畴内。为了简化此处的讨论，使用不同的折射率描述传导和边界，然而在那些情况中，利用结构-几何构型可能也是有效的(除非上下文清楚地指出否则)。

此处公开的集成法拉第衰减器的上述变型是基本与全部其他的现有技术″光抽头″区分的，所述″light-taps″技术包括Gemfire公司，1220 Page Avenue，Fremont加利福尼亚的那些，其中波导本身是皱缩的，以耦合半导体光波导。在所述Gemfire实现方式中所述波导结构的皱缩意味着在所有光子的或电光子的开关范例或网络当中的有效部件的破坏，其确保在通道之间的有效传输。″光抽头″不像其他的常规型″光抽头″一样，为在芯区域之间控制非传导的信号而需要附加的和复杂的校正，根据定义其是简单且更有效率的。

这样，通过与现有技术的其它“光抽头”相比，优选实施例的开关结构不通过激活极点区域或者激活电极阵列来影响栅格结构。在优选实施例中，直列式法拉第衰减开关旋转通过芯传播的光的偏振角度，并且借助于用包层部分联合该开关，来实现经过输出和输入光纤(或波导)的包层中的横向传导结构的信号的精密控制部分的转换，所述包层是有效的偏振过滤器。开关的速度是法拉第衰减器的速度，该速度与改变被阴极和阳极覆盖的相对广大区域的化学特性的速度相对比。

第二包层具有与所述芯(并且可选地还有包层1)足够不同的折射率以实现所述芯(并且可选地包层1)中全内反射(在集成法拉第衰减器部分外部的光纤的轴线上)，制造两个结构中的任意一个。：

第一：渐变折射率(GRIN)透镜结构在第二包层中并且其光轴与光纤的轴线成直角或接近于直角，而且按照他处所参考和所合并的专利申请中的方法制造。焦点路径定位为或者与光纤轴呈直角，或有些微偏移，以便使来自第一通道1805的通过GRIN透镜的光在接触点上与第二通道1810相耦合，并还以直角插入第二通道1810的轴，或者在优先方向上以预定角度插入第二通道1810。

第二：通过离子注入法，通过在制造过程中在电极之间施加电压，通过光致反应地加热或现有技术中公知的其它方式，制造与所述芯(以及可选择地第一包层)具有相同折射率的更简单的光通道。这种简单的导波通道的轴可以呈直角或有些微偏移，如上面另一选择。

当通过经过激活的集成微法拉第衰减器部分对偏振角进行旋转时，完成该基于微法拉第衰减器的″光抽头″的操作，或更精确而言，是完成″横向光纤到光纤(或波导到波导)法拉第衰减器开关″，并且其″渗漏″(根据已知的光纤″光抽头″的操作)，或者更精确而言，其被传导通过第一包层并进入第二包层中的GRIN透镜结构或更简单的光通道，并从任一输出通道耦合到第二通道1810。

制造第二通道1810以最优地将第一通道1805所接收的光通过平行结构(包层2中的GRIN透镜或包层波导通道)耦合到偏振滤波或不对称的第一包层中，并从这里进入第二通道1810的芯中。如之前所指出的，围绕光纤到光纤矩阵的是固化的溶胶，该溶胶浸泡织物结构并具有不同的折射率，其限制了光纤(或波导)之间传导的光并保证耦合的效率。

微结构包层的有益的替代的新方法可以通过MCVD/PMCVD/PCVD/OVD粗加工制造方法的新的改变的细节来完成。下面描述其的优选的例子。同时，该优选实施例不局限于光纤-到-光纤转换，而是可以如同这里所述，构造其他类型的波导，以提供通用波导-到-波导转换开关，包括布置在共享衬底或独立的波导中的波导之间。

图19是图18所示横向集成调制器开关/连接1800的一系列制造步骤的全面的示意图。制造系统1900包括具有许多导波通道的一块材料1905的形成(例如，如合并的临时专利申请等等描写的熔融光纤面板)，以及移除块1905的薄截面1910。软化并且准备截面1910以形成初始壁薄板1915。辗轧薄板1915以形成硅石初始管道1920，用于生产期望的拉制粗加工成品。

依据这种新方法，在石英管上沉积烟黑以生长圆筒形式的粗加工成品，该加工成品是从一块转动的并且熔融-光纤截面的薄板中制造的。即，由于在包层和芯中适当的掺杂特征而可选择性地具有不同特征的光纤改变这种不同地进行最优化的光纤以实现具有不同的折射率和不同的电光学特性的薄光纤截面的栅格，熔融所述光纤，并且将熔融的光纤矩阵的截面切割成薄片。这些薄片然后均匀加热并软化并围绕着加热成形的针来弯曲，以完成薄壁的圆柱，适于作为根据公知的粗加工成品制造工艺制造的薄粗加工成品的起点。

选择在熔融光纤薄板中使用的光纤的大小，以得到用于从其中进行光纤拉制的包层中所得到的横向结构的最佳大小。但是通常，用于上述目的光纤具有最小的可能制造大小(芯和包层)，因为在从由此制造的粗加工成品拉制期间，结构直径将显著地增加。事实上即使对于用作单根光纤的单模式，这种光纤维度可能在横截面方面太小。但是与熔融光纤截面或薄片的适当的厚度选择相结合，在所得到的拉制光纤包层中可以控制连续图案横向导波结构的尺寸，从而使得该横向结构具有所期望的(单模、多模)“芯”和“包层”维度。

为了进一步保证适合该微结构的维度，可以熔融和软化并拉制更小的光纤组合，然后在最后的光纤阵列在长度上熔融之前，再次将其与其他光纤熔融，然后分割成薄片以形成圆柱。

为了促进在实现本发明的集成法拉第衰减器器件的上述光纤到光纤变型的挠性，在第一通道的芯和第一包层中位于相对的“输入”端和相对的“输出”端(其在此是可逆的)的偏振截面，可以根据在合并的专利申请中涉及和公开的方法，通过在包层之上或包层之间/包层内部制造的电极结构可转换地导出，或根据已知方法，通过UV激励而可转换地导出，所述UV信号可以根据在合并的专利申请中在他处公开和涉及的形式和方法，通过在包层之间或包层内部制造的器件而生成。当通过电极结构导出时，该偏振滤波的或不均匀状态的转换可以描述为电光的，或如果通过UV信号导出，其可被描述为“全光学的”。UV激励的变型是优选实现方式

这种芯和包层偏振滤波的或不对称部分可以被称作“暂态的”，见美国专利5,126,874(“Method and apparatus for creating transientoptical elements and circuits”(用于创建暂态现象光学元件和电路的方法和装置)1990年11月7日提交，其公开的内容整体引入作为参考)，因此使滤波器或不对称元件与作为集成的法拉第衰减器的可变强度开关元件而进行的操作一起，可以被激活或被无效，在“打开”或“关闭”之间切换。

第一包层可以具有如芯一样的折射率，如所指出的，以及第二包层具有不同的折射率，因此使得单独通过该包层的偏振滤波或不对称结构，实现对“错误”偏振的芯的限制。因此，第一包层的默认设置可以是“打开”，其通过偏振滤波器/不对称性限制光到芯，或者可以是“关”，其允许传导光到芯和第一包层内，并且仅仅由第二包层限制，于是其可以位于构造电极或UV激活元件的截面中，可转换到该默认设置的相反设置。

特征化该微织物的三维IC操作的一个方法是，用包层内部和包层之间的微传导结构横向构成的，集成在这些通道的包层内部和包层之间的，以及作为该结构的周期性元件集成的轴向以及横向集成的法拉第衰减器器件，横向地构造光纤，该光纤可以在作为总线的芯中传送WDM型的多模式的脉冲信号，将该脉冲信号经过该包层中的横向导引结构，传送到该包层中的半导体和光学结构，并且还在光纤之间传送该脉冲信号，光纤的作用是充当总线或其他电光学组件，该脉冲信号是通过集成法拉第衰减器设备转换的某些或所有任意信号脉冲。

一些光纤可能是纳米级的和单模的，并且具有在包层内部或包层之间制造的单个元件，或者可能是大直径的而且是多模或单模的，并制造为包层之间、包层之中或包层之上明显地具有很大数量(接近微处理器)的半导体(电子和光子的)元件。通道可以任意的尺寸和任意数量的与光纤自身中的微结构IC元件组合，用作总线或单个开关或存储器元件，并组合在整体维织物体系结构中。因而开关等等可以发生在光纤芯中、在芯和包层之间、在包层中的元件之间、在光纤之间。

哈佛大学的Eric Mazur，Limin Tong等演示的50nm“光学纳米导线”非常适于在微织物结构中实现，其是通过在蓝宝石锥形周围缠绕和加热玻璃纤维，然后以相对高的速度拉制的简单工艺制造的，具有原子级的表面光洁度和二到五倍于蜘蛛丝的张力。在上述光纤波导类型的子波长直径变型中已经可以传导对近红外光可见的波长，大约一半的传导光在内部传送，一半沿着表面渐渐消失，而不是限于芯中。很明显，可以通过光纤之间光学渐近于零的耦合来低损耗地将光耦合。

如合并的专利申请中所公开的方法或者通过任何其他方法，通过所注入的溶胶或偏振边界/滤波器的包层以及涂层，在所述光学纳米导线之间进行插入，然后通过所述集成调制器(例如，法拉第衰减器)器件的横向变型进行操作，从而在路径之间提供更加简化的开关/连接器件。由于导线的挠性，通过光学纳米导线的特性促进该微织物IC结构，线路的挠性允许线路弯成直角，并且实际上扭绞或打结成结点。

加州理工学院的Keny Vahala的补充工作，包括直径为数十微米的“光学导线”的制造，以及在Vahala领导下的相关工作，示出了由硅石微-珠和微米-量级的光学导线所组成的极小的、极低阈值的Raman激光器对于该微织物结构而言也是非常有用的。通过微织物结构元件可以将点缀在该微织物结构中的微珠保持在其位置处，并将其耦合到光学导线，在该三维IC体系结构中实现对信号生成和操作的进一步选择。

与光开关元件和电子开关元件、光纤之间、包层间等等的最优混合相结合的直列式的以及横向的法拉第衰减器开关/连接的性质，提出了实现二进制逻辑的新方法，该方法是借助于恒定的光信号、但是相对于光脉冲方案仅仅改变其偏振状态。该二进制逻辑系统从而结合“保持打开”的光程，通过使用该信号的偏振角来操作和检测其逻辑状态，该状态可以以非常高的速度进行变化。混合电子-光子微织物IC体系结构中所采用的集成法拉第衰减器器件所公开的变型，其可以实现所述的二进制逻辑方案，为增加微处理器和光通信操作的速度和效率引入众多可能性。当然，使用多个偏振角还可能实现多状态逻辑系统(例如，三态或其他依靠两个或更多逻辑″水平″的逻辑系统)。而且，本系统动态地配置为在一个操作模式或阶段期间，使用一个逻辑系统，并且在另一个操作模式或阶段期间，转到另一个逻辑系统，然后在接下来的模式或阶段中转回或转到另一个逻辑系统。

这些示例性描述是为了实现本显示器发明的新的织物结构和开关结构体系的广泛适用性，包括波分多路复用开关矩阵和LSI和VLSIIC设计，其对光和半导体电子元件进行最优化，而且本领域技术人员将意识到所述新颖方法、部件、系统和体系结构不是仅限于详细地公开的例子。

图20是可用作显示器、显示元件、逻辑器件、逻辑元件或存储器件等等的织物矩阵2000的示意性三维表示。矩阵2000包括多个波导通道细丝2005和任选的结构化/隔离器元件2010，它们与“X”结构细丝2015、“X”寻址机构化细丝或带状物2020和“Y”寻址/结构化细丝2025交织。

存在所述开关/调制″矩阵″的结构和组装的许多有利机构，其在结构上组合并保持波导元件，并且电子地寻址每个子像素或像素。就光纤而言，光纤部件的固有特征对于全光纤、织物结构和光纤元件的寻址来说是潜在性的。对于附带的组装方法，挠性的网孔或固体矩阵是可选择的结构。用于平板显示器的该开关矩阵的优选实施例是集成光纤衰减器器件的组合阵列(例如，组合织物)，该器件实际上是大的集成光学器件的一种形式。所制造的基于硅石的光纤也可以与其它光纤和粗加工成品材料在新的粗加工产品阶段进行组合，或者被编成或组合为较大的复杂光纤、电缆或织物结构。(参考题为“ContinuousIntersected Braided Composite Structure and Method of Making Same”Freitas提出的美国专利6,647,852，2003年11月18日，因而为所有用途特别将其全部合并在此作为参考)。

这里所公开的常规开关范例的潜在细节包含在三纺织物网格组合方法的公开中，优选用于制造本发明实施例的开关矩阵，并包含在将晶体管集成在光纤结构自身中的“有源矩阵”开关范例的方法的公开中。在一个优选实施例中，作为机织纺织物结构光纤元件被保持并组装为微织物结构的元件，该织物结构形成了“开关机构”或矩阵。保持并寻址光纤元件的开关结构，因此布置为在器件的相对后面平行于照明系统并且还在器件的相对前面平行于显示平面的一个平面。在其他优选实施例中，于此描述了提花织机型织物制造工艺。通过现代的精细的提花织机型织物制造系统(参考商业上的例子，AlbanyInternational Techniweave)实现光纤元件的织物型组装，编织波导通道以保持并增强它们的光学特征。这些步骤如上所述，包括“X”带状物和“Y”带状物的形成。

开关矩阵，以织物层的形式，准备用于组装到显示器外壳/结构上，通过来自织机的可移除框架(刚性或挠性)的放置和固定，或者采用为每个颜色子像素行提供的钩子或扣紧器件设置并保证其定位。在可移除的框架的情况下，在这种“无源矩阵”选项中，优选地该框架自身合并所需逻辑，以寻址每个“X”和“Y”行，并连续地用于整个开关矩阵，或者分隔成各个部分，其中以变化的电流的适当调制的脉冲对每个部分连续地寻址，其中变化的电流通过电流量有效地承载了子像素信息，以及改变用于给定视频显示“框架”的每个子像素法拉第衰减器元件的旋转所需的电流。这种逻辑的制造是通过标准的半导体或电路板的平版印刷或印刷系统和工艺，或者通过在这里引用的和在所合并的专利申请中的其它方法，包括浸蘸笔纳米平板印刷。可选地，可移除的框架可简单地用印刷的导体带来制造，其按顺序接触在显示器外壳/结构中的“内部”框架位置上制造的逻辑。

实现晶体管控制显示器的每个子像素的增加的复杂度，与上述的每个子像素通过X-Y轴向晶体管由切换X-Y行和列寻址的“无源”矩阵的实现相反，给定了便于光纤掺杂物材料的当前的维尔德常数，对于获得法拉第衰减器部件的最优性能是有益的。在“有源矩阵”的情况下，包括半导体器件在内的晶体管和其他有源器件集成到波导/织物矩阵中。晶体管和有源器件的形成细节公开在合并的临时专利申请和相关专利申请中。

由于半导体结构在包层内部和包层间制造并涂覆，并因此可以利用波导结构向下并包括芯，所以固体光纤结构可以另外地微结构化，以便通过各种手段(包括形成导电的微细丝的射线掺杂分布图)，允许在通过光纤体的外表面点之间形成额外的电路结构和策略。波导的这种固体IC微结构化显而易见地不限制于晶体管、电容、电阻、线圈管或其它的电子半导体结构，但实际上提供了光电子集成的实质范例，如其它部分和所合并的专利申请中所公开的方法、器件和部件所证实的。这样，这里所公开的新的集成的(微)调制器/开关/光子波导器件可选择地作为新的通常可采用的集成光电子IC器件的一个实例来公开。

在包层内部和包层间不仅可制造电子半导体特征，而且任意电光子或光电子器件也可以作为如此制造的这种集成IC的一个元件，其位于集成的光纤内部用于改变光纤芯中的光通道，通过模式或对包层的其它选择来抑制，或额外地在表面螺旋的通道中通过，该通道在拉制粗加工成品的工程中制造，或与作为主要光纤的包层/涂层结构中的辅助的传导结构而制造的半导体波导通道一样。光子带间隙结构可通过所参考的和其它部分以及所合并的专利申请中所公开的以及现有技术公知的方法在包层内部或包层间来制造，结果产生了合成的光纤结构，该结构包括标准光纤芯和包层或在其上进一步形成包层和涂层的基于光子晶体光纤结构。

通过连续地以适当的方式浸蘸的纳米颗粒的静电自组装，对于有效和大容量地制造基于光纤的结构具有特别关联。制造，特别是有效地制造光纤的弯曲表面几何形状的方法的额外优点，来自商业上用的Molecular Imprints公司。这种制造的范例以“step and flash”印记平版印刷术为商标，其提供子微米的对齐，“纳米印记”模具的室温制造复制了液体印记流体的纳米结构模具(在粘度足够用于通过表面张力粘着到弯曲的光纤几何形状的情况下)，其是快闪UV硬化的。这种步骤处理很适于在相对平坦的部分形成弯曲几何形状的图案，并提供了潜在的低成本制造选择。在芯中传导并限制在包层中的光，或者在辅助且较小的半导体结构中传导的光，可以由例如法拉第旋转来控制。光纤的光折射掺杂以允许感应的Bragg光栅和由光子激励产生的其它结构的实现，以及实现光栅和其它结构的光纤结构(芯和包层)的电光改变，和其它的光子开关和调制方法可以优先的作为组合的复杂的基于光纤的IC结构的元件来实现。

实现粗加工成品拉制和其它现有技术所公知的体光纤制造工艺以及半导体制造方法的组合，包括经过外延生长的体光纤制造或离子轰击批处理方法或静电自组装，这种范例的功能是通过本发明的优选实施例和实现方式示出的，并且于此如在织物结构的情况下公开的进一步开发，其中该织物结构组合了多个这种IC光纤电光子器件。对半导体平版印刷的光几何形状以及现有技术公知的可选形成图案的方法(粒子束方向)的调整，适于作为IC制造的自衬底的光纤的几何形状，可通过对现有技术公知的光学元件和调焦元件的标准修改而有效地进行。

在这里和合并的专利申请中所公开的所有用于在三维织物层/矩阵的相邻结构化元件上制造光电子器件的新方法中，所获得的优点是可选择屏蔽和小型化象素元件结构，扩展对相邻元件的处理步骤，减少织物层/矩阵中的每元件的处理步骤的数量，并通常，开发三维拓扑结构用于更有效地设计光电子或光子转换。

在体光纤制造过程中拉制光纤并进行各种掺杂，并如这里所公开的进行处理以实现光学活性芯染料掺杂芯；任选地用与光纤轴呈90度的磁化永久磁化包层间来掺杂；包层用最优的亚铁/铁磁性材料进行掺杂，该材料可被磁化和退磁，其磁滞曲线适于在视频帧周期或存储器访问周期内保持旋转的量；线圈管或线圈或场产生元件，通过扭曲或向包层附加导电图案或结构化地以导体结构-膜，涂敷的硅石光纤，导电聚合体等等-进行缠绕在光纤结构中制造，能够接收足够量的脉冲电流以产生磁化掺杂的外部包层的场；以及可选的晶体管，通过相同种类的方法来制造也作为结构化元件，并与其它结构化元件组合以实现用于显示器的有源矩阵。组合的光纤结构的掺杂和构成可以是周期或持续的，至少根据某种掺杂物或结构化特征，以便可以实现光纤制造的典型长期低成本运转。当线圈管有效持续时(持续的扭曲或插入导线，等等)，那么线圈管的功能性随后通过接触点精确地选择线圈管的一部分来精确地访问，关于器件的操作越过非功能和无活动的那些点提供该连续的结构。

光纤制造过程继续进行，特别是参考提高掺杂物分布的掺杂浓度和操作，周期地在生产过程中掺杂光纤等等。2003年3月18日Zhang等提出的题为“Method of Providing a High Level of Rare EarthComcentrations in Glass Fiber Preforms”的美国专利6,532,774，其演示了对多掺杂物共掺杂的改进的处理(为所有用途特别将该‘774专利整体合并在此作为参考)。成功提高掺杂物浓度直接改善了掺杂的芯的线性维尔德常数，以及掺杂的芯的性能以利于非线性效应。

最后，在光纤光学中的高容量制造模式可检测部件的状态，其允许就结构化光纤对缺点进行批量检测，允许在光纤部件的切开和机织过程中标记和抛弃光纤的长期作业(long run)的缺陷部分。因此避免削弱基于大半导体处理的LCD和PDP的缺陷率以及随之发生的废品率。

用于光纤上的每个RGB通道的3个“X”和“Y”寻址点的精确接触点。精确的接触点及其对齐由3通道光纤结构的较大的直径来辅助，但是在任意情况由全光纤织物组合方法的变形来实现，采用多水平的结构化和寻址“X”和“Y”细丝，以便沿光纤部件段在不同的位置有良好的接触，或者也可通过其它部分所公开的其它方法的变形来实现。

由于该系统、其部件、制造和组装的方法、以及有利的操作模式，在前面所公开的本发明优选实施例是非常细而紧凑的，在结构上或刚性或挠性，具有非常低的生产成本，并且拥有出众的视角、分辨率、亮度、对比度，总之，拥有出众的性能特性。

对于精密织物制造领域的技术人员来说显而易见的是，所描述的结构和方法并没有穷举本发明的这个实施例的范围，其包括所有以织物的方式，在组装部件所需的三维编织的开关矩阵的织物制造中的所有变型，所述部件是合并集成法拉第衰减和光纤元件中的颜色选择的基于光纤-光学的磁光显示器的元件。

为了扩充关于本发明所公开的集成光纤光电子部件器件的创造性意义而进行的之前的观测，这种集成的部件的三维织物组合提出一个可选择的范例，用于集成的光电子或电光子计算，这是具有重大意义的。作为一个开关矩阵直接用于波分多路复用(WDM)系统，更广泛地，作为可选择的LSI和VLSI缩放的IC范例，最优地组合光电子和半导体电子部件。同样地，优选实施例和其制造方法的装置的公开具有内在广泛的应用。实际上，该优选实施例可采用另一种方式重新叙述，其具有有力的结论，如下。

也就是，当前织物光波导矩阵还可定义为“three-dimensionalwaveguide/fiber-optic textile-structured integrated circuit device”，其配置以形成显示输出表面阵列。在显示器的严格技术领域之外的本发明的优选实施例的一个应用的实例，可以是被配置为场可编程的栅极阵列的织物光波导矩阵。用于集成元件的三维织物几何形状的组合优势；每个根据其长度实现的光子和电子的最优组合；作为高的抗张强度自衬底的用于半导体元件和光子元件两者的波导的IC电位(尤其是光纤波导)；具有多层包层和涂层以在深度上实现“单片电路”结构，围绕光子芯缠绕并形成连续的表面结构；所有的那些效率与织物编织的制造成本优势一起来形成电光织物块，以及光纤的大批量制造的成本优势提出了对合并的专利申请中公开的平面半导体晶片范例的重要选择。

由本发明优选的波导(例如，光纤)实施例引入的这种新的范例，考虑到了三维微-织物矩阵中的光纤-光学以及其它传导的及IC结构的光纤和细丝的结合。正如在此其它地方所公开的，较大直径的光纤，可以具有集成制造的在包层之间或之内的完整微处理器器件；较小的光纤可以具有较小的IC器件；并且作为光子晶体光纤及其它光纤结构，特别是单模光纤，接近纳米级的直径，单独的光纤可能仅沿着它们的柱段长度集成了少许IC特征/元件。

因此复杂的微织物矩阵可以用与其它细丝结合的具有变化的直径的波导(例如，光纤)来编织，其它细丝包括导电的或结构的纳米光纤，该矩阵也可以用在包层之间或之内的周期性的IC元件来制造。光纤可以是具有较大光子环行器结构的元件，并可以熔融或接合到微光学网络。

这种微织物矩阵的波导也可以用具有相等折射率的芯和包层来制造，包括透明IC结构，包括线圈管/场生成元件、电极、晶体管、电容，等等，从而使得编织的织物结构可以在UV固化的时候用溶胶来灌注，拥有必不可少的不同折射率，从而使得在光纤之间/在细丝之间的溶胶在固化的时候变成单独的包层的代替物。

这个过程可以用纳米颗粒的静电自组装的电镀槽通过微织物结构的连续饱和来进一步开发。分离细丝线的织机动作在编织的时候有助于光纤和细丝的图案形成，尽管在一些实现方式中在编织之前或在光纤或细丝处于半平行结合的时候的图案形成可以更灵活。通过这些方法以及其它材料处理领域公知的方法，控制光纤之间的溶胶的结构，从而使得光纤接点(参见2001/8/21mattia提交的，标题为“TransistorUtilizing Photonic B and-Gap Material and Integrated Circuit DevicesComprising Same”的美国专利6,278,105，出于所有的目的在此特地引用它的全部内容作为参考)之间的光分接(light-tapping)和光子能带隙开关会得到大大促进，并且是宽范围的。

在这种IC结构中也作为存储元件的集成调制器/开关波导(例如，法拉第衰减器光纤)的功能具有用于LSI和VLSI-级结构中的超高速缓存实现方式的含义。现场可编程门阵列(FPGA)也存在能够用于这种IC体系结构范例的实现方式的丰富区域。在不破坏光纤的导波的情况下弯曲的最大角提高的同时，具有波导/光纤及其它微细丝的编织的微织物结构的复杂度增加了。最近报道的对由深海生物体生长的细毛细管光纤的特性的研究展现了能够扭曲并弯曲到双层的点的光学传导结构。因此于此所公开的微织物IC系统类型的三维编织将包括非直线的编织-诸如复合-弯曲的三维编织，就像本领域公知的复杂编织涡轮结构所说明的那样-并且通常在此所公开的微织物器件类及制造方法包括已知及要开发的精密三维编织几何的整个范围。

通过商业可得到的纳米组装方法的使用来促进具有小直径的光纤和细丝的微织物范例的进一步开发，所述纳米-组装方法尤其是来自Zyvex公司，其的纳米操纵器技术可以用作“纳米织机”系统，以及来自Arryx公司，它的纳级光学镊子也适合于微编织制造过程，可选的是在有效的机械/光学纺织范例中结合Zyvex的纳米操纵器，它的操作是根据用Albany International Techniweave公司来举例说明的方法和装备在的微或纳级上形成图案。

已知的光学上透明的介质中的光线移动和导电介质中电子之间的1000∶1速差暗示了构建电子和光子元件的自由度，放松了一些对单独集中在降低半导体特征的大小上的限制，是通过这微织物IC体系结构来使这成为可能的-最终考虑了电子和光子开关和电路路径元件的最优混合。因此，一些光纤可以制造成具有更大的直径，以支持更大数目的在包层之间和之内的半导体元件，而其它的光纤可以具有非常小的直径，仅结合少许电子部件，以及一些仅具有“全光学”部件的光纤。最大化为光子的“路径元件”的数量，因此考虑到了用光子通路连接的以最优级别光纤的形式制造的更小的微处理器结构，这是优化可能性的逻辑结果。

因此所暗示的微织物IC“立方体”(或其它三维微织物结构)可以包括任何数目的更大和更小的光纤以及其它细丝的结合，其它细丝是传导的、微毛细管的并且填满了循环流体以提供对该结构的冷却，以及纯粹结构的(或由具有半导体元件的微结构光纤构成，以及传导的(或用微结构的电子的和光子的内包层涂覆传导层的)。

虽然优选的“全光纤”织物编织光纤实施例表示本发明的基于光纤器件的磁光显示器的结构化和波导优点的最高杠杆调节，但是也存在着组合、固定位置和放置波导调制器/开关元件的方法上的变形，它们提供了自身的一些优势。

优选实施例的编织/织物系统在某些实施例中可以生成具有如上所述的光学/波导/开关/光子/IC功能的外罩-质量织物。优选实施例是从编织-织物平板显示器范例中导出的应用。本发明的辅助申请将包括织物-开关“外罩”截面之间的连续编织接点的细节。

通常，体现本发明的方面的传送器、调制器、以及系统的性能属性包括以下。子像素的直径(包括与光学活性材料相邻的场生成元件)：优选的是＜100微米，更优选的是＜50微米。(在以上论述的替换实施例中，多染料掺杂的光通道是以一个复合波导结构来实现的，影响了RGB像素维度中的净减少(net reduction))。子像素元件的长度：优选的是＜100微米，更优选的是＜50微米。驱动电流，为了达到有效的90°旋转，对于单个子像素是：0-50m.Amp。响应时间：通常对于法拉第旋转器来说非常高(即，已经论证的1ns)。

作为整个显示器的功率要求的基础理解，很重要的是要指出，优选实施例的实际功率要求不必基于子像素的总数乘90°旋转所需的最大电流的线性乘法来计算。实际的平均和峰值功率要求的计算必须考虑到下面的因素：伽马值和平均颜色子像素使用都显著低于100％：因此平均旋转显著小于90°：伽马：使用所有子像素，即使计算机监视器正显示白色背景，也不要求用于每个子像素的最大伽马值，或就此而言，任何子像素。空间没有考虑到人类感知的视觉科学的详细评估。但是，它是显示器、像素和子像素的相对强度，(为以变化的环境光等级查看给出了所要求的基础显示器亮度)，那对于适当的图像显示来说是必要的。最大伽马值(或接近它)，以及全旋转(越过无论哪一个工作范围，90°或它的某部分)，会仅仅在某些情况下需要，包括需要最极端的对比度的情况，例如对明亮光源的直接拍摄，诸如在直接拍摄太阳的时候。因此用于显示器的平均伽马值将统计地在可能的最大伽马值的某部分上。那就是为什么，为了计算机监视器的稳定“白色”背景的舒适查看，法拉第旋转也不会在最大值上。总之，驱动任何给定子像素的任何给定法拉第衰减器会很少需要处于全旋转，因此很少要求全功率。颜色：由于只有纯白色需要簇中RGB子像素的相等强度的结合，应当指出，对于彩色或灰度图像中的任何一个来说，在任何一时刻都是显示器的子像素的某部分会被寻址。由RGB结合附加地形成的颜色暗示了以下：一些颜色像素会要求仅仅一个(或者R、G、或者B)子像素(处于变化的强度)是“导通”，一些像素会要求两个子像素(处于变化的强度)是“导通”，而一些像素会要求三个子像素(处于变化的强度)是“导通”。纯白的像素会要求所有三个子像素是“导通”，它们的法拉第衰减器旋转达到相等强度。(彩色和白色像素可以并置而使颜色不饱和；在本发明的一个替换实施例中，“簇”中的附加子像素可以是平衡的白光，以达到对饱和度更加有效的控制)。

考虑到有关子像素簇的颜色和灰度成像命令，显然，对于平均帧来说，会存在所有显示器子像素中的某部分实际上需要被寻址，而对于那些某种程度上“导通”的子像素来说，平均强度会显著小于最大值。这很简单，因为RGB附加配色方案中的子像素的功能，这是除了绝对伽马值的考虑之外的一个因素。

统计分析能够确定FLAT有源矩阵/连续寻址的器件的功率需求曲线，这归功于这些考虑。无论如何，它显著小于同时处于全法拉第旋转的显示器每一子像素的虚构最大值。对于任何给定的帧来说，绝对不是所有子像素“导通”，并且由于各种原因，这些“导通”的子像素的强度典型的是处于最大值的某一相对小的部分。就当前的要求而论，对于0-90°的旋转来说，0-50m.amp被视为最小规格。也很重要的是要指出，根据现有法拉第衰减器器件的性能规格，对于0-90°旋转，示例电流范围已给定出(0-50.amp)，但是这性能规格是作为最小值来提供的，明显已正被用于光学通信的参考器件的技术发展水平取代和胜过。最重要的是它没有反映本发明中所指定的新颖实施例，包括来自改进的方法和材料技术的好处。由于所引用的规格的实现，性能的改善也正在进行，如果任何东西已经在加速并且将继续加速，就会进一步缩小这个范围。

在该申请中所描述的系统、方法、计算机程序产品和所传播的信号当然也可以用硬件实现；例如在中央处理器(“CPU”)、微处理器、微控制器、系统单芯片(“SOC”)或者任何其他可编程器件中或者与之耦合实现。此外，系统、方法、计算机程序产品和所传播的信号可以用软件(例如，计算机可读代码、程序代码、以任何形式布置的指令和/或者数据，例如源、目标或者机器语言)实现，例如置于用于存储软件的计算机可用(例如可读)介质中。这种软件使在此描述的装置和过程的功能、制造、建模、仿真、描述和/或测试成为可能。例如，其能够通过普通编程语言(例如C，C++)、GDSII数据库、包括VerilogHDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等等的硬件描述语言(HDL)或者其他可用程序、数据库、纳米处理和/或者电路(即简图)捕获工具的使用来实现。这种软件能够置于任何已知计算机可用介质中，包括半导体、磁盘、光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM等等)，并且能够作为在计算机可用(例如可读)传输介质(例如，载波或者其他介质，包括数字介质、光学介质、或者基于模拟的介质)中实现的计算机数据信号。同样，所述软件可以通过包括因特网和内联网的通信网络进行传输。采用软件实现的系统、方法、计算机程序产品和所传播的信号可以包含在半导体知识产权核心中(例如在HDL中实现)并在集成电路生产中转化为硬件。此外，在此所述的系统、方法、计算机程序产品和所传播的信号可以作为硬件和软件的组合实现。

本发明的优选实现方式之一，例如用于开关控制，是作为在计算机工作过程中由驻留在计算系统存储器中的指令或者编程步骤组成的操作系统中的例行程序。在计算机系统需要之前，所述程序指令可以存储在另一可读介质中，例如磁盘驱动器中，或者可移动存储器中，例如在CD-ROM计算机输入中使用的光盘或者在软盘驱动器计算机输入中使用的软盘。此外，所述程序指令在本发明的系统中使用之前可以存储在另一计算机的存储器中，并在本发明的用户需要时通过LAN或者例如因特网的WAN进行传输。本领域技术人员应该理解控制本发明的过程能够以多种形式的计算机可读介质的形式发布。

任何合适的编程语言都能够用于实现本发明的例行程序，包括C，C++，Java，汇编语言等等。能够采用不同的编程技术，例如程序上的或者面向对象的。例行程序能够在单一处理器件或者多处理器上执行。尽管步骤、操作或者计算可以采用特定顺序，但是在不同实施例中，该顺序是可改变的。在一些实施例中，在本说明书中顺序示出的多个步骤能够同时执行。在此所述的操作顺序能够中断、暂停、或者进行由另外进程(例如操作系统、内核等等)控制的其他动作。例行程序能够工作在操作系统环境中，或者作为占用系统处理的全部或者主要部分的孤立例行程序。

在此所述中，提供了多个具体细节，例如部件和/或方法的示例，以便于对本发明的实施例的彻底理解。然而本领域技术人员会知道在没有一个或多个明确细节时，或者采用其他装置、系统、组件、方法、部件、材料、部分和/或类似时，也可以实施本发明的实施例。在其他例子中，已知的结构、材料或者操作没有特别详细示出或描述，以避免使本发明的实施例的方面不明显。

用于本发明的实施例的“计算机可读介质”可以是能够通过使用指令执行系统、装置、系统或器件或者与之连接而包括、存储、通信、传播或者传送所使用程序的媒介。例如，计算机可读介质可以是但不局限于：电子、磁性、光学、电磁、红外或者半导体系统、装置、系统、器件、传播介质或者计算机存储器。

“处理器”或者“过程”包括处理数据、信号或其他信息的任何人、硬件和/或者软件系统、机制或者部件。处理器能够包括具有通用中央处理器、多个处理单元、功能性专用电路的系统或者其他系统。处理不需要限定在地理位置上，或者具有时间限制。例如，处理器能够采用“实时”、“离线”，采用“批处理模式”等等实现其功能。处理中的组成部分能够在不同时间和不同地点采用不同(或者相同)处理系统执行。

整个说明书中所提到的“一个实施例”、“实施例”、“优选实施例”、“特定实施例”表示，结合实施例所描述的特定特征、结构或者特点包含在本发明的至少一个实施例中，而不必包含在所有实施例中。因此，在整个说明书中的各个地方分别出现的语句“在一个实施例中”、“在实施例中”或者“在特定实施例中”不是必须指相同的实施例。此外，本发明的任意特定实施例的特定的特征、结构或者特点可以以适当的方式与一个或多个其他实施例合并。应该理解的是，根据在此的讲述，在此所描述和图示的本发明的实施例的其他变化和修改是可能的，并且作为本发明的精神和范围的组成部分。

可以通过使用已编程通用数字计算机，通过使用特定用途集成电路、可编程逻辑器件、场可编程门阵列、光学的、化学的、生物的、量子的或者纳米技术的系统、部件和机制实现本发明的实施例。通常，本发明的功能能够通过现有技术中的任何方式实现。能够使用分布式或者网络系统、部件和电路。数据通信或者传送可以是有线的、无线的，或者采用任何其他方式。

还应该认识到，附图/图形中所描述的一个或者多个元件还能够采用更加分离或者集成的方式实现，或者甚至在特定情况下去掉或设为不工作，如根据特定应用所使用的。实现能够存储在机器可读介质中的程序或者代码以允许计算机执行上述任何方法，也在本发明的思想和范围内。

另外，在附图/图形中的任何信号箭头都应该仅作为示例，而不应该进行限定，除非有特殊的标注。此外，在此所用的术语“或者”通常是为了指“和/或者”，除非另有指示。在预见术语提供分离或者合并的能力不清楚的地方，部件或者步骤的组合也将看作是进行了标注。

如在此的描述中和以下权利要求中所使用的，“a”，“an”，“the”包括复数含义，除非上下文明确的规定其他情况。而且，如在此的描述中和以下权利要求中所使用的，“在...之中”的意思包括“在...之中”和“在...之上”，除非上下文明确的规定其他情况。

之前对本发明的图示实施例的描述，包括摘要中所描述的内容，并非穷举或者将本发明限制在于此所公开的精确形式中。在此所描述的本发明的特定实施例、示例仅仅是为了说明的目的，如本领域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。如指示的，可以根据在之前的本发明的图示实施例的描述对本发明作出这些修改，并且要包括在本发明的思想和范围内。

因此，这里已经参考其特定实施例描述了本发明，修改的范围、各种变化和置换都在之前的公开文本中，并且应该理解的是，在一些例子中，将会采用本发明的实施例的一些特点，不使用其他相应的特点，而不会脱离所公开的本发明的精神和范围。因此，在本发明的本质精神和范围内，可以进行各种修改以适应特定情况或者材料。本发明目的不是要限定在以下权利要求中所使用的特定术语和/或者限定于作为用于实现本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而是要包括在所附权利要求的范围内的任何和所有实施例和等同物。因此，本发明的范围仅由所附权利要求决定。

Claims (24)

1、一种装置，其包括

布置在编织结构中的多个波导；以及

耦合到所述多个波导的影响器系统，用于独立地影响通过所述多个波导中的一个或者多个而传播的辐射的特征。

2、如权利要求1所述的装置，其中所述多个波导与多个支撑细丝结构交织。

3、如权利要求2所述的装置，其中所述多个支撑细丝结构包括形成耦合到每个波导的寻址网格的导电元件。

4、如权利要求1所述的装置，其中所述特征是偏振角度。

5、如权利要求1所述的装置，其中所述影响器系统包括影响振幅的调制系统，其集成到所述波导的边界层。

6、如权利要求1所述的装置，其中每个所示波导包括输出，并且所述多个波导布置在所述编织结构中，以从所述多个波导的所述输出中生成总体表示矩阵。

7、一种开关矩阵，其包括：

具有大体平行的传输轴的多个波导，每个波导包括响应于施加给所述影响器的第一触点和第二触点的控制信号的集成影响器；

编织在所述波导之间，并向所述第一触点电通信的导电X寻址细丝；以及

布置在所述多个波导之间，并向所述第二触点电通信的导电Y寻址细丝，其中所述寻址细丝提供寻址网格，以独立控制所述影响器中的每一个。

8、一种制造方法，所述方法包括：

a)编织具有集成影响器元件和多个导电细丝的多个波导以生成纺织织物，其中所述细丝生成耦合到每个影响器的寻址网格；以及

b)从所述织物中生成平面层，其中所述多个波导每个都具有构成在所述织物中由所述多个波导的排列建立的总体表示矩阵的输出。

9、一种传播信号，在其上载有计算机可执行指令，其由计算机系统执行时，实现一种方法，所述方法包括：

a)编织具有集成影响器元件和多个导电细丝的多个波导以生成纺织织物，其中所述细丝生成耦合到每个影响器的寻址网格；以及

b)从所述织物中生成平面层，其中所述多个波导每个都具有构成在所述织物中由所述多个波导的排列建立的总体表示矩阵的输出。

10、基于光导波并由光导波构成的磁光显示器或者图像投影仪系统，其包括：

一个或者多个导波结构，其具有在结构上和/或者材料上集成在其中的法拉第衰减和颜色滤波功能，并且所述导波结构组装到结构和开关矩阵或者阵列中，以形成显示器或者图像投影仪，并且这种导波结构可选地具有在结构上和/或者材料上集成在其中的额外的照明设备和偏振滤波设备。

11、如权利要求10所示的系统，一种基于“单一”平板光纤的显示器。

12、如权利要求11所示的系统，织物编织开关矩阵合并了集成的法拉第衰减器光纤段、“X”和“Y”结构和电路寻址元件；可以替换的是，新的织物组装的三维电路体系结构的应用，使用集成的复合光纤部件，并且能够进行电光计算的LSI和VLSI电路缩放，以用于从所述电路体系结构中得到平行显示或者投影。

13、如权利要求12所示的系统，通过权利要求16的实施例的织物编织进行组装的显示器和三维光纤-电光电路体系结构，所述系统包括：

“X”带状物：平行于显示器表面的结构光纤，对其编织以保持光纤段和平行隔离细丝；光纤部件，其输出端指向/形成显示器表面的点；还合并了实现所述“X”寻址的导电聚合体细丝；

“Y”光纤/细丝形成另一“带状物”，但是与“X”带状物成直角并穿过“X”带状物编织，包括结构化细丝和实现“Y”寻址的导电聚合体细丝，形成由此得到的织物层；

来自提花织机的可移除“显示框架”，变为平板显示器的结构框架并将寻址细丝固定在驱动电路上，并且其保持开关矩阵的整个编织结构。通过在侧边上编织进行自固定使单个钩子或者扣紧的实现方式成为可能。

14、如权利要求12所述的系统，在对着织物编织开关矩阵结构的侧边的“X”和“Y”轴上的“无源矩阵”晶体管，其在平板显示器外壳的内部结合在可移除的来自织机的“显示器框架”中或者在内部固定框架上。

15、如权利要求14所述的寻址方法的系统，为每个RGB子像素所实现的“有源矩阵”晶体管，集成在光纤法拉第衰减器部件或者织物编织开关矩阵的其他织物元件中。

16、如权利要求15所述的系统，晶体管是通过标准半单体晶片方法，包括气相沉积法、外延晶体形成、量子阱混合等等而制造在集成法拉第衰减器光纤部件的包层间结构中的，并且通过光纤的包层内部和包层间以及涂层的构造集成地形成IC的分类。

17、如权利要求15所述的系统，晶体管在薄膜带上制造，并且缠绕在光纤上，并且方法相同。

18、如权利要求15所述的系统，晶体管在薄膜带上制造，并且缠绕在靠近开关矩阵中的光纤的结构细丝上，并且方法相同。

19、如权利要求15所述的系统，通过浸蘸笔纳米平板印刷术将晶体管印刷在光纤上，或者临近的结构细丝上，并且方法相同。

20、如权利要求10所述的系统，基于“部件”光纤的显示器或者投影仪具有与开关模块分离，但是通过光纤束与之相连的显示模块，具有合并了与半导体寻址晶片集成在一起的光纤束的开关模块。

21、如权利要求20所述的系统，集成的法拉第衰减器光纤部件如权利要求22和附属权利要求所公开的。

22、如权利要求20所述的系统，织物结构组件仅仅有子像素法拉第衰减器光纤部件，其带有织物支撑和对齐，没有“X”和“Y”寻址细丝，但是另外如权利要求41，具有额外的修改，包括：

仅仅分离光纤段的一端，并且法拉第衰减器结构制造为带有巨大的缝隙，其形成所述开关设备与显示器或者投影仪表面之间的光纤电缆。

23、如权利要求22所述的系统，其中，通过对光纤的周期纺织而保持所述光纤在显示器或者投影仪表面上的相对位置。

24、如权利要求23所述的系统，其中，逐渐地消除在光纤之间的任何隔离细丝，从而使得所述光纤可以逐渐地更加紧密的成束。

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