JP2007522520A - Apparatus, method and computer program product for a structured waveguide including a recursive zone - Google Patents

Apparatus, method and computer program product for a structured waveguide including a recursive zone Download PDF

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Abstract

放射線バッフルシステム付きの基板により支えられているトランスポートシステムのための装置及び方法。該トランスポートは半導体基板を含み、該基板は、1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するために1つまたは複数の境界領域とを含む統合された導波管構造と、制御に反応して、影響を及ぼすゾーン内で放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するために該導波管構造に結合されるインフルエンサシステムと、該放射線信号の該振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすための該影響を及ぼすゾーンの中に該放射線信号を周期的に返すための再帰システムとを支える。操作方法は、a)基板内で支えられている、1つの誘導チャネルと、入力から出力へ該放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む導波管構造を通して放射線信号を伝播することと、b)該放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすための影響を及ぼすゾーンを通して該放射線信号を再帰することとを含む。Apparatus and method for a transport system supported by a substrate with a radiation baffle system. The transport includes a semiconductor substrate, the substrate includes an integrated waveguide structure including one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output, and control An influencer system coupled to the waveguide structure to independently control an attribute that affects the amplitude of the radiation signal within the zone of influence, and affects the amplitude of the radiation signal And a recursive system for periodically returning the radiation signal into the affecting zone for periodically affecting the affecting attribute. The method of operation includes: a) directing a radiation signal through a waveguide structure that includes a single guiding channel supported within the substrate and one or more boundary regions for propagating the radiation signal from input to output. Propagating and b) recursing the radiation signal through an influencing zone to periodically affect attributes that affect the amplitude of the radiation signal.

Description

(関連出願の相互参照)
本願は、2004年2月12日に出願された米国仮出願番号第60/544,591号の利点、及び以下の米国特許出願のそれぞれの利点を主張する。つまり、(それぞれ2004年3月29日に出願された)第10/812,294号、第10/811,782号、及び第10/812,295号、及び(それぞれ2004年12月14日に出願された)米国特許出願第11/011,761号、第11/011,751号、第11/011,496号、第11/011,762号、及び第11/011,770号、及び(それぞれ2005年2月9日に出願された)米国特許出願第10/906,220号、第10/906,221号、第10/906,222号、第10/906,223号、第10/906,224号、第10/906,226号、及び第10/906,226号、及び(それぞれ2005年2月11日に出願された)米国特許出願第10/906,255号、第10/906,256号、第10/906,257号、第10/906,258号、第10/906,259号、第10/906,260号、第10/906,261号、第10/906,262号、及び第10/906,263号。その開示は、それぞれすべての目的のためにその全体として参照することにより組み込まれている。
(技術分野)
本発明は概して放射線を伝播するためのトランスポートに関し、さらに詳細には、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化する光学的にアクティブな構成要素を含む誘導チャネルを有する導波管に関する。
(Cross-reference of related applications)
This application claims the advantages of US Provisional Application No. 60 / 544,591, filed February 12, 2004, and the respective advantages of the following US patent applications: That is, 10 / 812,294, 10 / 811,782, and 10 / 812,295 (filed on March 29, 2004, respectively) and (each on December 14, 2004) U.S. Patent Application Nos. 11 / 011,761, 11 / 011,751, 11 / 011,496, 11 / 011,762, and 11 / 011,770, and U.S. Patent Application Nos. 10 / 906,220, 10 / 906,221, 10 / 906,222, 10 / 906,223, 10/906, each filed on Feb. 9, 2005, respectively. 906,224, 10 / 906,226, and 10 / 906,226, and U.S. Patent Application Nos. 10 / 906,255, 10 (filed on Feb. 11, 2005, respectively). 906, 256, 10/906, 257, 10/906, 258, 10/906, 259, 10/906, 260, 10/906, 261, 10/906 No. 262, and No. 10 / 906,263. That disclosure is incorporated by reference in its entirety for each and every purpose.
(Technical field)
The present invention relates generally to transport for propagating radiation, and more particularly to a guide channel that includes an optically active component that enhances the reactivity of the properties that affect the radiation of the waveguide to external influences. It is related with the waveguide which has.

ファラデー効果は、光が磁場に配置された透明な媒体を通して、且つ該磁場に平行に伝播されるときに直線偏光の偏光面が回転する現象である。偏光回転の大きさの有効性は磁場の強さ、該媒体に固有のベルデ定数、及び光路長に応じて変化する。実験に基づいた回転角は、以下によって示される。
β=VBd
(方程式1)
により示され、ここではVはベルデ定数と呼ばれ(角度分cm−1ガウスー1という単位を有し)、Bは磁場であり、dは該場にさらされる伝播距離である。量子力学記述では、ファラデー回転は、磁場の押し付けがエネルギーレベルを改変するために発生する。
The Faraday effect is a phenomenon in which the plane of polarization of linearly polarized light rotates when light propagates through a transparent medium placed in a magnetic field and parallel to the magnetic field. The effectiveness of the magnitude of polarization rotation varies with the strength of the magnetic field, the Verde constant inherent to the medium, and the optical path length. The rotation angle based on the experiment is shown by:
β = VBd
(Equation 1)
Where V is called the Verde constant (having the unit of angle min cm-1 gauss-1), B is the magnetic field, and d is the propagation distance exposed to the field. In the quantum mechanics description, Faraday rotation occurs because the pressing of the magnetic field modifies the energy level.

(電流の強度を評価する方法として電流により引き起こされる磁場等の)磁場の測定には高いベルデ定数を有する、あるいは光アイソレータで使用されるファラデー回転子としての単位体(例えば、鉄を含有するガーネット結晶)を使用することが公知である。光アイソレータは、偏光面を45°回転するためのファラデー回転子、磁場の適用のための磁石、偏光器、及びアナライザを含む。従来の光アイソレータは、導波管(例えば光ファイバ)が使用されない、かさばるタイプであった。   Units as Faraday rotators that have high Verde constants or are used in optical isolators (for example, garnets containing iron) for measuring magnetic fields (such as those induced by current as a method of evaluating current intensity) It is known to use crystals). The optical isolator includes a Faraday rotator for rotating the plane of polarization by 45 °, a magnet for applying a magnetic field, a polarizer, and an analyzer. Conventional optical isolators are bulky types that do not use waveguides (eg, optical fibers).

従来の光学では、磁気光学変調器は常磁性体と強磁性体を含む別々の結晶、特にガーネット(例えばイットリウム/鉄ガーネット)から製造されていた。これらのような装置はかなりの磁気制御場を必要とする。磁気光学効果は薄層技術、特に非可逆ジャンクション等の非可逆性装置を生産するためにも使用されている。これらのような装置はファラデー効果による、あるいはコットン−ムートン効果によるモードの変換に基づいている。   In conventional optics, magneto-optic modulators have been manufactured from separate crystals containing paramagnetic and ferromagnetic materials, in particular garnet (eg yttrium / iron garnet). Devices such as these require significant magnetic control fields. The magneto-optic effect has also been used to produce thin layer technology, particularly irreversible devices such as irreversible junctions. Devices such as these are based on mode conversion by the Faraday effect or by the Cotton-Mouton effect.

磁気光学装置において常磁性体と強磁性体を使用することの追加の欠点は、これらの物質が、例えば、振幅、位相、及び/または周波数等、偏光角以外の放射線の特性に悪影響を及ぼす可能性があるという点である。   An additional drawback of using paramagnetic and ferromagnetic materials in magneto-optical devices is that these materials can adversely affect the properties of radiation other than the polarization angle, eg, amplitude, phase, and / or frequency. It is a point.

従来の技術では、ディスプレイ装置を集合的に定義するために別々の(結晶等の)磁気光学バルク装置を使用することが知られていた。これらの従来の技術のディスプレイは、相対的に高いピクチャエレメント(ピクセル)あたりコスト、個々のピクセルを制御するための高い操作費用、相対的に大型のディスプレイ装置に対してうまく拡大縮小しない高まる制御複雑性を含むいくつかの欠点を有している。   In the prior art, it has been known to use separate magneto-optic bulk devices (such as crystals) to collectively define display devices. These prior art displays have a relatively high cost per picture element (pixel), high operating costs for controlling individual pixels, and increased control complexity that does not scale well for relatively large display devices. It has several drawbacks including sex.

従来のイメージングシステムはおおまかに以下の2つのカテゴリに分類されてよい。つまり(a)フラットパネルディスプレイ(FPD)及び(b)(発光型表示として陰極線管(CRT)を含む)投影システムである。一般的には、該2種類のシステムのための優勢な技術は、例外はあるものの同じではない。これらの2つのカテゴリは将来の技術のための明確な課題を有し、既存の技術はまだ満足が行くようにこれらの課題を克服していない。   Conventional imaging systems may be roughly classified into the following two categories. That is, (a) a flat panel display (FPD) and (b) a projection system (including a cathode ray tube (CRT) as a light emitting display). In general, the dominant technologies for the two systems are not the same, with exceptions. These two categories have clear challenges for future technologies, and existing technologies have not yet overcome these challenges in a satisfactory manner.

優勢な陰極線管(CRT)技術と比べて既存のFPD技術が直面する主要な課題は、コストである(「フラットパネル」は、その標準的な奥行きが表示面積の幅にほぼ等しいCRTディスプレイと比較して「平坦な」つまり「薄い」ことを意味している)。   A major challenge facing existing FPD technology compared to the dominant cathode ray tube (CRT) technology is cost ("flat panel" compared to CRT displays whose standard depth is approximately equal to the width of the display area. Meaning “flat” or “thin”).

解像度、輝度、及びコントラストを含む既定のイメージング規格の一式を達成するためには、FPD技術はCRT技術のほぼ3倍から4倍高価である。ただし、特に表示面積が拡大されるときのCRT技術のかさ高性及び重量は重大な欠点である。薄いディスプレイに対する希求がFPDの活動領域での数多くの技術の開発を動かしてきた。   In order to achieve a set of predefined imaging standards including resolution, brightness, and contrast, FPD technology is almost 3 to 4 times more expensive than CRT technology. However, the bulkiness and weight of CRT technology, especially when the display area is enlarged, is a serious drawback. The desire for thin displays has driven the development of numerous technologies in the field of FPD activity.

FPDの高いコストはおもに優勢な液晶ダイオード(LCD)技術における、あるいはあまり一般的ではないガスプラズマ技術における精巧なコンポーネント材料の使用によるものである。LCDで使用されているネマチック材料の凹凸が、相対的に高い欠陥率をもたらし、多くの場合、個々の細胞に不具合があるLCD素子のアレイがディスプレイ全体の廃棄、または欠陥のある素子の高価な置換につながる。   The high cost of FPD is mainly due to the use of sophisticated component materials in the dominant liquid crystal diode (LCD) technology or in the less common gas plasma technology. The unevenness of the nematic material used in LCDs results in a relatively high defect rate, and in many cases an array of LCD elements that are defective for individual cells results in the disposal of the entire display, or the cost of defective elements Leads to replacement.

LCD技術とガスプラズマディスプレイ技術の両方にとって、このようなディスプレイの製造において液体または気体を制御するという固有の困難が根本的な技術的な且つコストの制限である。   For both LCD and gas plasma display technologies, the inherent difficulty of controlling liquids or gases in the manufacture of such displays is a fundamental technical and cost limitation.

高いコストのさらなる原因は、既存の技術における各光弁/発光エレメントでの相対的に高い動作過電圧に対する需要である。次々に液体セルを通して伝達される光の偏光、またはガスプラズマディスプレイにおける気体電池内での励起を変更するLCDディスプレイのネマチック材を回転するためであるかどうかに関係なく、画像形成要素で高速切り替え速度を達成するためには相対的に高い電圧が必要とされる。LCDの場合、個々のトランジスタ要素が各画像形成位置に割り当てられる「アクティブマトリックス」が高コストの解決策となっている。   A further cause of the high cost is the demand for relatively high operating overvoltages at each light valve / light emitting element in the existing technology. Fast switching speed on the imaging element, whether or not to rotate the nematic material of the LCD display, which in turn changes the polarization of the light transmitted through the liquid cell, or the excitation in the gas battery in the gas plasma display To achieve this, a relatively high voltage is required. In the case of LCDs, an “active matrix”, in which individual transistor elements are assigned to each imaging position, is a costly solution.

高精細度テレビ(HDTV)またはそれ以上の製品に対する画質基準が高まるにつれて、現在、既存のFPD技術は、CRTと競合するコストで画質を配信することはできない。品質範囲のこの末端でのコスト差は最も顕著である。そして35mmのフィルム品質解像度を配信することは、技術的には実現可能であるが、テレビ用であるのか、コンピュータディスプレイ用であるのかに関係なく、それには家庭用電化用品の範囲を超えさせるコストを伴うと予想されている。   As image quality standards for high definition television (HDTV) or higher products increase, existing FPD technologies cannot currently deliver image quality at a cost that is competitive with CRT. The cost difference at this end of the quality range is most noticeable. Delivering 35mm film quality resolution is technically feasible, but whether it is for television or computer display, it costs beyond the range of household appliances Is expected to involve.

投影システムの場合、テレビ(またはコンピュータ)ディスプレイと劇場映画投影システムという2つの基本的なサブクラスがある。相対的なコストは従来の35mmのフィルム投影装置との競争の関連では重要な問題である。しかしながら、HDTVの場合、従来のCRT、LCD FPDまたはガスプラズマFPDに比較されれば投影システムは低コスト解決策となる。   In the case of projection systems, there are two basic subclasses: television (or computer) displays and theatrical projection systems. Relative costs are an important issue in the context of competition with conventional 35 mm film projectors. However, in the case of HDTV, the projection system is a low cost solution when compared to conventional CRT, LCD FPD or gas plasma FPD.

現在の投影システム技術は他の課題にも直面している。HDTV投影システムは、ディスプレイ表面への相対的に短い投射距離という制約の中で均一な画質を維持する一方でディスプレイの奥行きを最小限に抑えるという二重の課題に直面している。通常、この均衡をとると、相対的に低いコストを犠牲にして満足の行かない妥協をすることになる。   Current projection system technology also faces other challenges. HDTV projection systems face the dual challenge of minimizing the depth of the display while maintaining uniform image quality within the constraints of a relatively short projection distance to the display surface. This balance usually results in an unsatisfactory compromise at the expense of relatively low costs.

しかしながら、投影システム用の技術的に要求が厳しい未研究分野は映画館の領域にある。映画の画面装置は投影システムにとって新興の用途であり、この用途では、コンソール奥行き対均一な画質に関する問題は通常当てはまらない。代わりに、課題は競争価格で従来の35mmフィルムのプロジェクタの質に(最低でも)等しくなることにある。ダイレクトドライブイメージライトアンプリファイアー(「D−ILA」)、デジタル光処理(「DLP(登録商標)」)、及びグレーティングライトバルブ(「GLV」)をベースにしたシステム等を含む既存の技術は、最近では従来のフィルム投影装置の質に等しくなったが、従来のフィルムプロジェクタに比較するとかなりのコストの格差を有する。   However, an unstudied technical field for projection systems is in the cinema domain. Movie screen devices are an emerging application for projection systems, in which the issue of console depth versus uniform image quality is not usually true. Instead, the challenge is to be (at least) equal to the quality of a conventional 35 mm film projector at a competitive price. Existing technologies, including systems based on direct drive image light amplifiers (“D-ILA”), digital light processing (“DLP®”), and grating light valves (“GLV”) However, the quality of the conventional film projector is equal to that of the conventional film projector, but there is a considerable cost gap compared with the conventional film projector.

ダイレクトドライブイメージライトアンプリファイアーは、JVCプロジェクタ(JVC Projectors)によって開発された反射液晶光弁装置である。駆動集積回路(「IC」)がCMOSベースの光弁の上にじかに画像を書き込む。液晶は信号レベルに比例して反射率を変更する。これらの垂直に整列した(homeoptropic)結晶が、16ミリ秒未満の降下時間を加えた上昇時間で非常に高速な応答時間を達成する。キセノンつまり超高性能(「UHP」)メタルハライドランプからの光は偏光ビームスプリッタから移動し、D−ILA素子から反射され、画面上に投影される。   The direct drive image light amplifier is a reflective liquid crystal light valve device developed by JVC Projectors. A driver integrated circuit (“IC”) writes an image directly onto a CMOS-based light valve. The liquid crystal changes the reflectance in proportion to the signal level. These vertically aligned crystals achieve very fast response times with rise times plus a fall time of less than 16 milliseconds. Light from a xenon or ultra-high performance (“UHP”) metal halide lamp moves from the polarizing beam splitter, is reflected from the D-ILA element, and is projected onto the screen.

DLP(登録商標)投影システムの中心にあるのは、1987年にテキサスインスツルメンツ(Texas Instruments)のLarry Hornbeck博士が先駆者となったデジタルマイクロミラーデバイス、つまりDMDチップとして知られている光半導体である。 DMDチップは高度な光スイッチである。それは最高130万のヒンジが取り付けられた顕微鏡的な鏡からなる矩形のアレイを含み、これらのマイクロミラーのそれぞれは人間の髪の毛の幅の5分の1未満と測定され、投影される画像の1ピクセルに相当する。DMDチップがデジタルビデオ信号またはグラフィック信号と調整されると、光源及び映写レンズ、つまりそのミラーが画面または他の表面の上に全デジタル画像を反射する。DMD及びそれを取り囲む高度電子回路はデジタル光処理TM技術と呼ばれている。 At the heart of the DLP® projection system is an optical semiconductor known as a DMD chip, a digital micromirror device pioneered by Dr. Larry Hornbeck of Texas Instruments in 1987 . The DMD chip is an advanced optical switch. It contains a rectangular array of microscopic mirrors with up to 1.3 million hinges, each of these micromirrors measuring less than one-fifth the width of a human hair and one of the projected images Corresponds to a pixel. When the DMD chip is coordinated with a digital video signal or graphic signal, the light source and projection lens, or its mirror, reflects the entire digital image onto the screen or other surface. The DMD and the advanced electronic circuitry that surrounds it are called Digital Optical Processing TM technology.

GLV(グレーティング−ライト−バルブ)と呼ばれているプロセスが開発されている。該技術に基づいた試作品の装置は3000:1というコントラスト比を達成した(典型的なハイエンド投影ディスプレイは今日1000:1しか達成していない)。該装置は、色を送達するために特殊な波長で選ばれる3つのレーザを使用する。該3つのレーザが赤(642nm)、緑(532nm)、及び青(457nm)である。該プロセスはMEMS技術(微小電気機械)を使用し、1行に1,080ピクセルのマイクロリボンアレイからなる。各ピクセルは6本のリボンからなり、3本は固定され、3本は上下に移動する。電気エネルギーが印加されると、3本の可動リボンが光を「ろ過」して取り除いた一種の回折格子を形成する。   A process called GLV (Grating-Light-Valve) has been developed. Prototype devices based on the technology achieved a contrast ratio of 3000: 1 (a typical high-end projection display only achieves 1000: 1 today). The device uses three lasers selected at special wavelengths to deliver color. The three lasers are red (642 nm), green (532 nm), and blue (457 nm). The process uses MEMS technology (microelectromechanical) and consists of a microribbon array of 1,080 pixels in a row. Each pixel consists of six ribbons, three are fixed and three move up and down. When electrical energy is applied, the three movable ribbons form a kind of diffraction grating that “filters” away the light.

コスト格差の一部はそれらの技術が低コストで特定の重要な画質パラメータを達成する際に直面する固有の困難のためである。コントラストは、特に「黒」の質において、マイクロミラーDLPにとって達成が困難である。GLVは、(光学格子波動干渉を通してピクセル零度、つまり黒を達成する)この困難に直面していないが、代わりにラインアレイスキャンソースで事実上フィルムのような間欠画像を達成するという困難に直面している。   Part of the cost gap is due to the inherent difficulties that these technologies face in achieving certain important image quality parameters at low cost. Contrast is difficult to achieve for the micromirror DLP, especially in “black” quality. GLV does not face this difficulty (achieving pixel zero or black through optical grating wave interference), but instead faces the difficulty of achieving an intermittent film-like image with a line array scan source instead. ing.

既存の技術は、LCDベースなのか、MEMSベースなのかに関係なく、少なくとも1Kx1Kのアレイの素子(マイクロミラー、反射型液晶素子(「LCoS」等)の製造の経済的な側面によっても制約されている。必要とされている技術標準で動作するこれらの数の素子を必要とするときチップベースのシステムでは欠陥率は高い。   Regardless of whether the technology is LCD-based or MEMS-based, the existing technology is also constrained by the economic aspects of manufacturing at least 1Kx1K array elements (micromirrors, reflective liquid crystal elements ("LCoS", etc.)). The chip-based system has a high defect rate when these numbers of elements are required to operate at the required technical standards.

多様な電気通信用途に段階的な指数の光ファイバをファラデー効果と協調して使用することは公知である。分散及び他の性能の数的指標はファラデー効果のために最適化されておらず、ファラデー効果のための最適化によって劣化している場合もあるために、ファラデー効果を光ファイバに適用するには固有の矛盾があるが、従来の光ファイバの電気通信特性は光ファイバの電気通信応用例は周知である。いくつかの従来の光ファイバ応用例では、九十度の偏光回転は、五十四メートルの経路長で百エルステッド磁場を適用することによって達成される。ファイバをソレノイドの内部に設置し、所望される磁場を、該ソレノイドを通して電流を導くことによって生じさせると、所望される場が適用される。電気通信用途の場合、該五十四メートルの経路長は、それがキロメートルで測定される総経路長を有するシステムで使用されるために設計されていることを考慮するときに許容できる。   It is known to use graded index optical fibers in concert with the Faraday effect for a variety of telecommunications applications. To apply the Faraday effect to an optical fiber, the dispersion and other performance metrics are not optimized for the Faraday effect and may have been degraded by the optimization for the Faraday effect. Although there are inherent contradictions, the telecommunication characteristics of conventional optical fibers are well known for telecommunication applications of optical fibers. In some conventional optical fiber applications, ninety degrees of polarization rotation is achieved by applying a hundred oersted magnetic field with a path length of 54 meters. When the fiber is placed inside a solenoid and the desired magnetic field is generated by directing current through the solenoid, the desired field is applied. For telecommunications applications, the 54 meter path length is acceptable when considering that it is designed for use in a system having a total path length measured in kilometers.

光ファイバ関連でのファラデー効果のための別の従来の用途は、ファイバを通るデータの従来の高速伝送の上に低速データ伝送をオーバレイするためのシステムとしてである。ファラデー効果は帯域外周波数信号方式または制御を提供するためにゆっくりと高速データを変調するために使用される。再び、この用途は、有力な検討材料としての電気通信の用途で実現される。   Another conventional application for the Faraday effect in the optical fiber context is as a system for overlaying low speed data transmission on top of conventional high speed transmission of data through the fiber. The Faraday effect is used to slowly modulate high speed data to provide out-of-band frequency signaling or control. Again, this application is realized in telecommunications applications as a potential study material.

これらの従来の応用例では、ファイバは電気通信の使用のために設計され、ファラデー効果での関与のためのファイバ特性の修正では、通常、キロメートル+−長のファイバチャネルのための減衰及び分散性能の数的指標を含む電気通信特性を劣化されることを許されていない。   In these conventional applications, the fiber is designed for use in telecommunications, and modification of the fiber characteristics for participation in the Faraday effect typically results in attenuation and dispersion performance for kilometer-long fiber channels. It is not allowed to degrade the telecommunication characteristics, including the numerical indicators.

電気通信での使用を可能にするために光ファイバーの性能測定基準のためにいったん許容レベルが達成されると、光ファイバ製造技法はきわめて長い距離の光学的に純粋且つ均一なファイバの効率的且つ費用効果の高い製造を可能にするために開発され、磨きをかけられてきた。光ファイバの基本的な製造プロセスの高レベルの概要は、プリフォームからファイバを引き出し、該ファイバを試験するプリフォームガラス外筒の製造を含む。通常、プリフォームブランクは、最終的なファイバの(屈折率、膨張率、融点等の)所望される属性を生じさせるために必要な必須化学組成を有するシリコン溶液を通して酸素を泡立てる改良型化学蒸着(MCVD)プロセスを使用して作られる。気体蒸気は特殊な旋盤内の合成石英管または石英管(クラッディング)の内部に導かれる。該旋盤は回転され、トーチが該管の外部に沿って移動する。該トーチからの熱により気体中の化学物質が酸素と反応し、二酸化ケイ素及び酸化ゲルマニウムを形成し、これらの二酸化物が該管の内部に蒸着し、ガラスを形成するためにともに融合する。このプロセスが終了するとブランクプリフォームが生じる。   Once acceptable levels are achieved for fiber optic performance metrics to enable use in telecommunications, fiber optic manufacturing techniques are efficient and cost effective for very long distance optically pure and uniform fibers. It has been developed and polished to enable highly effective manufacturing. A high level overview of the basic optical fiber manufacturing process involves the manufacture of a preform glass shell that pulls the fiber from the preform and tests the fiber. Typically, a preform blank is an improved chemical vapor deposition that bubbles oxygen through a silicon solution having the requisite chemical composition to produce the desired attributes (such as refractive index, expansion coefficient, melting point) of the final fiber. MCVD) process. The gas vapor is introduced into a synthetic quartz tube or quartz tube (cladding) in a special lathe. The lathe is rotated and the torch moves along the outside of the tube. The chemicals in the gas react with oxygen by the heat from the torch, forming silicon dioxide and germanium oxide, which deposits inside the tube and fuses together to form glass. When this process is complete, a blank preform is produced.

ブランクプリフォームは、作られ、冷却され、試験された後、グラファイト炉の近くの上部に該プリフォームを有するファイバ引き上げタワーの内部に設置される。該炉は該プリフォームの先端を溶かし、その結果、重量のために落下し始める溶融「小滴」を形成する。溶融「小滴」は落下する時に冷却されガラスのストランドを形成する。このストランドは、所望されるコーティングを塗布し、該コーティングを硬化させるために一連の処理ステーションの中を通され、該ストランドが所望される厚さを有するようにコンピュータで監視される速度で該ストランドを引っ張る牽引車に取り付けられる。ファイバは毎秒約33フィートから66フィートの速度で引っ張られ、引き出されたストランドはスプール上に巻き付けられる。これらのスプールが1.4マイルより多い光ファイバを含むことは異常ではない。   After the blank preform is made, cooled and tested, it is placed inside a fiber pulling tower with the preform on top near the graphite furnace. The furnace melts the tip of the preform, resulting in the formation of molten “droplets” that begin to fall due to weight. The molten “droplet” cools as it falls, forming glass strands. The strand is passed through a series of processing stations to apply the desired coating and cure the coating, at a rate monitored by a computer so that the strand has the desired thickness. It is attached to the towing vehicle that pulls. The fiber is pulled at a speed of about 33 to 66 feet per second and the drawn strand is wound on a spool. It is not unusual for these spools to contain more than 1.4 miles of optical fiber.

性能の数的指標についての試験を含め、この仕上げられたファイバが試験される。電気通信グレードのファイバについてのこれらの性能数的指標は、引っ張り強さ(1平方インチあたり100,000ポンド以上)、屈折率プロファイル(開口数、及び光学欠陥がないかのスクリーン)、ファイバ幾何学形状(コア径、クラッディング寸法、及びコーティング直径)、減衰(距離での多様な波長の光の劣化)、帯域幅、波長分散、動作温度/範囲、減衰に対する温度依存、及び海中で光を伝導する能力を含む。   This finished fiber is tested, including tests for numerical indicators of performance. These performance metrics for telecommunications grade fibers are: tensile strength (above 100,000 pounds per square inch), refractive index profile (numerical aperture, and screen for optical defects), fiber geometry Shape (core diameter, cladding dimensions, and coating diameter), attenuation (degradation of light of various wavelengths over distance), bandwidth, chromatic dispersion, operating temperature / range, temperature dependence on attenuation, and conducting light in the ocean Including the ability to

1996年には、それ以降フォトニック結晶ファイバ(PCF)と名付けられた前述された光ファイバの変動が立証された。PCFは、より高い屈折率のバックグラウンド材料の中で低い率の材料の微細構造の配列を使用する光ファイバ/導波構造である。該バックグラウンド材料は多くの場合非ドープシリカであり、低い率の領域は通常ファイバの前長に沿って通る空気の細孔によって提供される。PCFは2つの一般的なカテゴリ、つまり(1)高指数誘導ファイバと(2)低指数誘導ファイバに分けられる。   In 1996, a variation of the aforementioned optical fiber, subsequently named photonic crystal fiber (PCF), was demonstrated. PCF is an optical fiber / waveguide structure that uses a microstructured array of low index materials among higher index background materials. The background material is often undoped silica, and the low rate region is usually provided by air pores that run along the front length of the fiber. PCF is divided into two general categories: (1) high index guiding fiber and (2) low index guiding fiber.

前述された従来の光ファイバと同様に、高指数誘導ファイバは改良型全反射(MTIR)原則によってソリッドコアの中で光を誘導している。全反射は微細構造の空気で充填された領域の中の低い有効指数により引き起こされる。   Similar to the conventional optical fiber described above, the high index guiding fiber guides light in the solid core according to the modified total reflection (MTIR) principle. Total reflection is caused by a low effective index in the area filled with finely structured air.

低指数誘導ファイバはフォトニックバンドギャップ(PBG)効果を使用して光を誘導する。PGB効果は微細構造クラッディング領域内での伝播を不可能にするため、光は低指数コアに制限される。   Low index guiding fibers use the photonic band gap (PBG) effect to guide light. Since the PGB effect makes it impossible to propagate within the microstructure cladding region, light is limited to the low index core.

用語「従来の導波管構造」は、広範囲の導波構造及び方法を含むために使用されているが、これらの構造の範囲は本発明の実施形態を実現するためにここで説明されるように修正されてよい。異なるファイバタイプ補佐の特徴は、それらが使用される多くの異なる応用例に適応される。光ファイバシステムを適切に操作することは、どのタイプのファイバが使用されているのか、及びなぜ使用されているのかを知ることに依存している。   Although the term “conventional waveguide structure” is used to encompass a wide range of waveguide structures and methods, the scope of these structures will be described herein to implement embodiments of the present invention. May be modified. The features of different fiber type assistants are adapted to many different applications in which they are used. Proper operation of fiber optic systems relies on knowing what type of fiber is being used and why it is being used.

従来のシステムはシングルモード、マルチモード、及びPCF導波管を含み、多くの亜変種も含んでいる。例えば、マルチモードファイバはステップ型ファイバとグレイデッドファイバを含み、シングルモードファイバはステップ型ファイバ、マッチドクラッド構造、陥凹クラッド(depressed clad)構造、及び他の非標準型構造を含む。マルチモードファイバはより短い伝送距離に最良に設計され、LANシステム及びビデオ監視で使用するために適している。シングルモードファイバは長い伝送距離に最良に設計され、長距離電話システム及びマルチチャネルテレビ放送システムに適切になる。「エアクラッド」またはエバネセント結合の導波管は光ワイヤまたは光ナノワイヤを含む。   Conventional systems include single mode, multimode, and PCF waveguides and also include many subvariants. For example, multimode fibers include stepped fibers and graded fibers, and single mode fibers include stepped fibers, matched cladding structures, depressed cladding structures, and other non-standard structures. Multimode fibers are best designed for shorter transmission distances and are suitable for use in LAN systems and video surveillance. Single mode fibers are best designed for long transmission distances and are suitable for long distance telephone systems and multichannel television broadcast systems. “Air clad” or evanescent coupled waveguides include optical wires or optical nanowires.

ステップ指数は通常導波管のための屈折率の突然の変化の提供を指す――コアはクラッディングの屈折率より大きい屈折率を有する。グレイデッド指数は、コアの中心から遠くに徐々に減少する(例えば、コアは放物線プロファイルを有する)屈折率プロファイルを提供する構造を指す。シングルモードファイバは、非分散シフトファイバ(NDSF)、分散シフトファイバ(DSF)、及び非ゼロ分散シフトファイバ(NZ−DSF)等の長さ及び放射線周波数(複数の場合がある等)特定の応用例のために合わせられた多くの異なるプロファイルを作成してきた。偏光維持(PM)ファイバと呼ばれる重要な種々のシングルモードファイバが開発されてきた。これまで説明されてきた他のすべてのシングルモードファイバは、無作為に偏光された光を伝播できた。PMファイバは入力光の1つの偏光だけを伝播することを目的とする。PMファイバは他のファイバタイプには見られない特徴を含む。コアに加えて、応力ロッドと呼ばれる追加の(2つの)長手方向領域がある。その名前が暗示するように、これらの応力ロッドはただ1つの光の偏光面だけの伝達が好まれるようにファイバのコアの中に応力を生じさせる。   The step index usually refers to providing a sudden change in the refractive index for the waveguide—the core has a refractive index greater than that of the cladding. A graded index refers to a structure that provides a refractive index profile that gradually decreases away from the center of the core (eg, the core has a parabolic profile). Single mode fiber is a non-dispersion shifted fiber (NDSF), dispersion shifted fiber (DSF), non-zero dispersion shifted fiber (NZ-DSF), etc. length and radiation frequency (multiple cases etc.) specific application examples Has created many different profiles tailored for. A variety of important single mode fibers called polarization maintaining (PM) fibers have been developed. All other single mode fibers that have been described so far were able to propagate randomly polarized light. The PM fiber is intended to propagate only one polarization of input light. PM fibers contain features not found in other fiber types. In addition to the core, there are additional (two) longitudinal regions called stress rods. As the name implies, these stress rods cause stress in the fiber core so that transmission of only one polarization plane of light is preferred.

前述されたように、従来の磁気光学システム、特にファラデー回転子及びアイソレータは、希土ドープガーネット結晶及び他の特殊材料、通常はイットリウム−鉄−ガーネット(YIG)またはビスマス置換YIGを含む特殊な磁気光学材料を利用してきた。YIG単結晶は浮遊帯(FZ)法を使用して育てられる。この方法では、Y及びFeはYIGの化学量論的組成に適するように混合されてから、該混合物が焼結される。YIG種結晶は残りのシャフト上にセットされるが、その結果生じる焼結物はFZ炉の中の1つのシャフト上でmother stickとしてセットされる。所定の調製の焼結された材料は、YIG単結晶の付着を促進するために必要な流体を生じさせるために該mother stickと該種結晶の間の中心領域に設置される。2本のシャフトが回転される間、ハロゲンランプからの光が該中心領域に焦点を合せられる。該中心領域は酸素を含む雰囲気の中で加熱されると溶融帯を形成する。この条件下で、該mother stickと該種は一定の速度で移動し、該溶融帯が該mother stickに沿って移動し、YIG焼結物から単結晶を育てる。 As previously mentioned, conventional magneto-optic systems, particularly Faraday rotators and isolators, are specialized magnetics including rare earth doped garnet crystals and other special materials, typically yttrium-iron-garnet (YIG) or bismuth-substituted YIG. We have used optical materials. YIG single crystals are grown using the floating zone (FZ) method. In this method, Y 2 O 3 and Fe 2 O 3 are mixed to suit the stoichiometric composition of YIG, and then the mixture is sintered. The YIG seed crystal is set on the remaining shaft, but the resulting sintered product is set as the mother stick on one shaft in the FZ furnace. A predetermined preparation of sintered material is placed in the central region between the mother stick and the seed crystal to generate the fluid necessary to promote the adhesion of the YIG single crystal. While the two shafts are rotated, the light from the halogen lamp is focused on the central area. The central region forms a melt zone when heated in an oxygen-containing atmosphere. Under this condition, the mother stick and the seed move at a constant speed, the melting zone moves along the mother stick, and a single crystal is grown from the YIG sintered product.

FZ法は空気中に吊り下げられているmother stickから結晶を育てるため、汚染は排除され、高純度の結晶が育てられる。FZ法は012x120mmと測定されるインゴットを作り出す。   Since the FZ method grows crystals from a mother stick suspended in the air, contamination is eliminated and high-purity crystals are grown. The FZ method produces an ingot that measures 012 x 120 mm.

Bi−置換された鉄ガーネット厚膜は、LPE炉を含む液相エピタキシー(LPE)法によって育てられる。結晶材料及びPbO−Bフラックスは加熱され、白金るつぼの中で溶融される。(GdCa)(GaMgZr)12等の単結晶ウェハは、回転時に溶融面上で浸され、Bi−置換された鉄ガーネット厚膜をウェハ上で育てる。直径3インチほどと測定される厚膜を育てることができる。 Bi-substituted iron garnet thick films are grown by a liquid phase epitaxy (LPE) method involving an LPE furnace. The crystalline material and the PbO—B 2 O 3 flux are heated and melted in a platinum crucible. Single crystal wafers such as (GdCa) 2 (GaMgZr) 5 O 12 are immersed on the melt surface during rotation and grow Bi-substituted iron garnet thick films on the wafer. Thick films that are measured as 3 inches in diameter can be grown.

45°のファラデー回転子を獲得するために、これらの膜は特定の厚さまで研磨され、反射防止膜を塗布され、次にアイソレータに適合するように1平方ミリメートルから2平方ミリメートルに切断される。YIG単結晶より大きなファラデー回転容量を有するため、Bi−置換された鉄ガーネット厚膜は約100μm単位で薄くされなければならず、したがって高精度処理が必要とされる。   To obtain a 45 ° Faraday rotator, these films are polished to a specific thickness, coated with an anti-reflective coating, and then cut from 1 square millimeter to 2 square millimeters to fit the isolator. Since it has a larger Faraday rotation capacity than a YIG single crystal, the Bi-substituted iron garnet thick film must be thinned to the order of about 100 μm, thus requiring high precision processing.

さらに新しいシステムはビスマス置換イットリウム−鉄−ガーネット(Bi−YIG)材料、薄膜及びナノ粉末の製造及び合成に対処する。30341ジョージア州、アトランタ、ピーチツリー工業通り(Peachtree Industrial Boulevard,Atlanta,GA)5313にあるnGimat社は薄膜コーティングの製造のための燃焼化学蒸着(CCVD)システムを使用する。CCVDプロセスでは、オブジェクトを被覆するために使用される金属を含有する化学物質である先駆物質が通常は可燃性の燃料である溶液に溶解している。この溶液は特殊なノズルによって顕微鏡的な小滴を形成するために噴霧される。次に、酸素ストリームがこれらの小滴を、それらが燃焼される炎まで運ぶ。基材(被覆されている材料)は単に炎の前にそれを引き出すことによって被覆される。炎の熱が、小滴を蒸発させ、該先駆物質が反応し、該基材上に蒸着する(凝縮する)ために必要なエネルギーを提供する。   Further new systems address the production and synthesis of bismuth-substituted yttrium-iron-garnet (Bi-YIG) materials, thin films and nanopowders. 30341 nGimat, Inc., located in Peachtree Industrial Street, Atlanta, GA 5313, Atlanta, Georgia, uses a combustion chemical vapor deposition (CCVD) system for the production of thin film coatings. In the CCVD process, a precursor, which is a metal-containing chemical used to coat an object, is dissolved in a solution that is usually a combustible fuel. This solution is sprayed to form microscopic droplets by a special nozzle. The oxygen stream then carries these droplets to the flame where they are burned. The substrate (the material being coated) is coated simply by pulling it out before the flame. The heat of the flame evaporates the droplets and provides the energy necessary for the precursor to react and deposit (condense) on the substrate.

さらに、エピタキシャルリフトオフは、多くのIII−V系及び元素半導体系の異種統合を達成するために使用されてきた。しかしながら、多くの他の重要な材料系の装置を統合することは、いくつかのプロセスを使用しても困難であった。この問題の好例が、単結晶遷移金属酸化物の、オンチップ薄膜光アイソレータに必要なシステムである半導体プラットホーム上での統合である。磁気ガーネットにおけるエピタキシャルリフトオフの実現が報告された。ガドリニウムガリウムガーネット(GGG)上で育てられた単結晶イットリウム鉄ガーネット(YIG)及びビスマス置換YIG(Bi−YIG)エピタキシャルの層内に埋め込み犠牲層を生じさせるためにディープイオンインプランテーションが使用される。該インプランテーションにより生じる損害は該犠牲層と該ガーネットの残りの間に大きなエッチ選択性を誘発する。十ミクロンの厚膜が、燐酸でのエッチングにより元のGGG基材から離昇される。ミリメートルサイズの部分品がシリコン基材及びガリウム砒素基材に移された。   Furthermore, epitaxial lift-off has been used to achieve heterogeneous integration of many III-V and elemental semiconductor systems. However, integrating many other important material-based devices has been difficult using several processes. A good example of this problem is the integration of single crystal transition metal oxides on a semiconductor platform, the system required for on-chip thin film optical isolators. Realization of epitaxial lift-off in magnetic garnet has been reported. Deep ion implantation is used to produce buried sacrificial layers in single crystal yttrium iron garnet (YIG) and bismuth-substituted YIG (Bi-YIG) epitaxial layers grown on gadolinium gallium garnet (GGG). Damage caused by the implantation induces a large etch selectivity between the sacrificial layer and the rest of the garnet. A 10 micron thick film is lifted off the original GGG substrate by etching with phosphoric acid. Millimeter-sized parts were transferred to silicon and gallium arsenide substrates.

さらに、研究者は、同じ厚さの単一層ビスマス鉄ガーネット膜より、百四十パーセント(140%)大きい748nmでのファラデー回転を示す磁気光学フォトニック結晶と呼ぶ多層構造を報告した。現在のファラデー回転子は、概して単結晶またはエピタキシャル膜である。しかしながら、単結晶装置はやや大きく、光集積回路等の応用例でのそれらの使用を困難にする。そして、膜は約500μmの厚さも示すため、代替材料系が望ましい。鉄ガーネット、特にビスマスガーネットとイットリウム鉄ガーネットの積み重ねられた膜の使用が調査された。750nmの光と使用するために設計され、厚さ70nmのビスマス鉄ガーネット(BIG)の上に厚さ81nmのイットリウム鉄ガーネットの4つのヘテロエピタキシャル層、BIGの厚さ279nmの中心層及びYIGの上のBIGの4つの層を特徴とした。該積み重ねを製造するために、LPX305i 248nm KrFエキシマレーザを使用するパルス化レーザ付着が使用された。   In addition, researchers have reported a multilayer structure called a magneto-optic photonic crystal that exhibits Faraday rotation at 748 nm, which is a hundred percent (140%) greater than a single layer bismuth iron garnet film of the same thickness. Current Faraday rotators are generally single crystal or epitaxial films. However, single crystal devices are rather large, making their use difficult in applications such as optical integrated circuits. And since the film also exhibits a thickness of about 500 μm, an alternative material system is desirable. The use of iron garnets, especially stacked films of bismuth garnet and yttrium iron garnet, was investigated. Designed for use with 750 nm light, four heteroepitaxial layers of yttrium iron garnet 81 nm thick, 70 nm thick bismuth iron garnet (BIG), BIG 279 nm thick central layer and YIG 4 layers of BIG. To manufacture the stack, pulsed laser deposition using an LPX305i 248 nm KrF excimer laser was used.

前記説明から分かるように、従来の技術は大部分の磁気光学システムで特殊磁気光学材料を利用するが、電気通信測度が妥協されない限り、必要な磁場強さを生じさせることによって非PCF光ファイバ等のより従来ではない磁気光学材とともにファラデー効果を利用することも公知であった。いくつかのケースでは、製造後の方法が特定の磁気光学応用例での使用のために特定の特殊コーティングを提供するために、あらかじめ作られた光ファイバとの関連で使用される。あらかじめ作られた材料の製造後処理が多様な所望される結果を達成するためにときおり必要となるという点で、同じことは特殊磁気光学結晶及び他のバルクインプリメンテーションでも当てはまる。このような特別な処理は特殊なファイバの最終コストを増額し、ファイバが仕様を満たすことができない可能性があるという追加の状況を生じさせる。多くの磁気応用例は、通常、少数の(通常は1個または2個の)磁気光学構成部品を含むので、相対的に高い1個あたりコストは耐えられる。しかしながら、所望される磁気光学構成部品の数が増えるにつれて、(ドルと時間という単位での)最終的なコストは拡大し、数百または数千のこのような構成部品を使用する応用例では、単位原価を大幅に削減することは必須である。   As can be seen from the above description, the prior art utilizes special magneto-optic materials in most magneto-optic systems, but non-PCF optical fibers etc. by producing the required magnetic field strength unless the telecommunications measure is compromised It has also been known to use the Faraday effect together with a more conventional magneto-optical material. In some cases, post-manufacturing methods are used in conjunction with pre-made optical fibers to provide specific special coatings for use in specific magneto-optic applications. The same is true for special magneto-optic crystals and other bulk implementations in that post-manufacture processing of pre-made materials is sometimes required to achieve a variety of desired results. Such special processing increases the final cost of the special fiber and creates an additional situation where the fiber may not meet specifications. Many magnetic applications typically include a small number (usually one or two) of magneto-optic components, so that a relatively high cost per piece can be tolerated. However, as the number of magneto-optic components desired increases, the final cost (in dollars and hours) grows, and in applications using hundreds or thousands of such components, It is essential to significantly reduce unit costs.

必要とされているのは、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性、及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術である。   What is needed is a reduction in unit cost and increased manufacturability, reproducibility, uniformity, and reliability while enhancing the responsiveness of properties that affect waveguide radiation to external effects This is an alternative waveguide technology that provides advantages over the prior art.

開示されているのは、放射線バッフルシステム付きの基板により支えられているトランスポートシステムのための装置及び方法である。該トランスポートは半導体基板を含み、該基板は、1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するために1つまたは複数の境界領域とを含む統合された導波管構造と、制御に反応して、影響を及ぼすゾーン内で放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するために該導波管構造に結合されるインフルエンサシステムと、該放射線信号の該振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすための該影響を及ぼすゾーンの中に該放射線信号を周期的に返すための再帰システムとを支える。操作方法は、a)基板内で支えられている、1つの誘導チャネルと、入力から出力へ該放射線信号を伝播するための1つまたな複数の境界領域とを含む導波管構造を通して放射線信号を伝播することと、b)該放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすための影響を及ぼすゾーンを通して該放射線信号を再帰することとを含む。   Disclosed is an apparatus and method for a transport system supported by a substrate with a radiation baffle system. The transport includes a semiconductor substrate, the substrate includes an integrated waveguide structure including one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output, and control An influencer system coupled to the waveguide structure to independently control an attribute that affects the amplitude of the radiation signal within the zone of influence, and affects the amplitude of the radiation signal And a recursive system for periodically returning the radiation signal into the affecting zone for periodically affecting the affecting attribute. The method of operation comprises: a) a radiation signal through a waveguide structure comprising a single guiding channel supported in a substrate and one or more boundary regions for propagating the radiation signal from input to output. And b) recursing the radiation signal through an influencing zone for periodically affecting attributes that affect the amplitude of the radiation signal.

それは、製造方法のための本発明の好適実施形態でもあり、該方法はa)1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するために1つまたは複数の境界領域とを含む導波管構造を基板の中に配置することと、b)影響を及ぼすゾーンの中で該放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するための導波管構造に、制御に反応してインフルエンサシステムを近接させることと、c)外放射線信号の該振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすための該影響を及ぼすゾーンを通して放射線信号を再帰させるために導波管構造の経路を配列することとを含む。   It is also a preferred embodiment of the present invention for a manufacturing method, the method comprising: a) a wave guide comprising one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output. Responsive to the control to place the tube structure in the substrate, and b) to the waveguide structure to independently control the attributes that affect the amplitude of the radiation signal within the zone of influence. A path of the waveguide structure to bring the influencer system into close proximity and c) to recurve the radiation signal through the influencing zone to periodically influence the attribute affecting the amplitude of the external radiation signal Arranging.

本発明の該装置、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播された信号は、改良され、成熟した導波管製造プロセスを使用することの優位点を提供する。好適実施形態では、該導波管は光学トランスポート、好ましくは放射線の所望される属性を保ちながらも光学的にアクティブな構成物質を含むことにより該インフルエンサの特徴に影響を及ぼす短距離特性を強化するように適応された光ファイバまたは導波管チャネルである。好適実施形態では、影響を受ける放射線の特性は放射線の偏光状態を含み、該インフルエンサは該光学トランスポートの伝達軸に平行に伝播される制御可能な可変磁場を使用して偏光回転角度を制御するためにファラデー効果を使用する。該光学トランスポートは、非常に短い光学経路上で低い磁場強度を使用して偏光を迅速に制御できるようにするために構築される。放射線は、当初、1つの特定の偏光を有する波動成分を生成するために制御される。その波動成分の偏光は、第2の偏光フィルタが該影響を及ぼす効果に応えて発せられる放射線の振幅を変調するように影響を受ける。好適実施形態では、この変調は発せられた放射線を消すことを含む。該組み込まれた特許出願、優先出願、及び関連出願はファラデー構造の導波管、ファラデー構造導波管変調器、ディスプレイ及び本発明と協調する他の導波管構造、及び方法を開示している。   The apparatus, method, computer program product and propagated signal of the present invention provide the advantage of using an improved and mature waveguide manufacturing process. In a preferred embodiment, the waveguide has an optical transport, preferably a short-range characteristic that affects the characteristics of the influencer by including an optically active component while maintaining the desired attributes of radiation. An optical fiber or waveguide channel adapted to strengthen. In a preferred embodiment, the characteristics of the affected radiation include the polarization state of the radiation, and the influencer controls the polarization rotation angle using a controllable variable magnetic field that propagates parallel to the transmission axis of the optical transport. Use the Faraday effect to do that. The optical transport is constructed so that the polarization can be quickly controlled using a low magnetic field strength over a very short optical path. The radiation is initially controlled to generate a wave component having one specific polarization. The polarization of the wave component is affected such that the second polarizing filter modulates the amplitude of the radiation emitted in response to the effect. In a preferred embodiment, this modulation includes extinguishing the emitted radiation. The incorporated patent applications, priority applications, and related applications disclose Faraday structured waveguides, Faraday structured waveguide modulators, displays, and other waveguide structures and methods that cooperate with the present invention. .

低コストの均一な効率のよい磁気光学システム要素の製造で使用するための本発明の一部としてここに開示されているように成熟した効率的な光ファイバ導波管製造プロセスを活用することは、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する該導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術を提供する。   Leveraging a mature and efficient fiber optic waveguide manufacturing process as disclosed herein as part of the present invention for use in the manufacture of low cost, uniform and efficient magneto-optic system elements In order to reduce the unit cost and increase manufacturability, reproducibility, uniformity and reliability, while enhancing the responsiveness of the properties affecting the radiation of the waveguide to external influences An alternative waveguide technology is provided that offers superior advantages.

本発明は、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために、従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術に関する。以下の説明は、当業者が本発明を作り、使用することができるようにするために提示され、特許出願及びその要件との関連で提供される。好適実施形態及びここに説明されている一般的な原則と特徴に対する多様な変型は、容易に当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明は示されている実施形態に限られることを目的とするのではなく、ここに説明されている原則と特徴に一貫した最も幅広い範囲を与えられるべきである。   The present invention has been developed in the past to reduce the unit cost and increase manufacturability, reproducibility, uniformity and reliability while enhancing the reactivity of the properties affecting the radiation of the waveguide to external influences. The present invention relates to an alternative waveguide technology that provides advantages over this technology. The following description is presented to enable one of ordinary skill in the art to make and use the invention and is provided in the context of a patent application and its requirements. Various modifications to the preferred embodiment and the general principles and features described herein will be readily apparent to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and features described herein.

以下の説明では、(1)光学トランスポート、(2)プロパティインフルエンサ、及び(3)消すことという用語は、本発明の文脈において特定の意味を有する。本発明の目的のために、光学トランスポートは、放射線の所望される属性を保ちつつ、該インフルエンサの該特徴に影響を及ぼす特性を強化するように特に適応された導波管である。好適実施形態では、影響を受ける放射線の特性はその偏光回転状態を含み、該インフルエンサは該光学トランスポートの伝達軸に平行に伝播される制御可能な可変磁場を使用して偏光角を制御するためにファラデー効果を使用する。該光学トランスポートは、非常に短い光学経路上で低い磁場強度を使用して偏光を迅速に制御できるようにするために構築される。いくつかの特定のインプリメンテーションでは、光学トランスポートは、ファイバの導波属性を同時に保ち、それ以外の場合プロパティインフルエンサによる、放射線特性(複数の場合がある)の効率的な構築及び協力的なみせかけに対処しながら、伝達された放射線の導波管のために高いベルデ定数を示す光ファイバを含む。   In the following description, the terms (1) optical transport, (2) property influencer, and (3) erasure have a specific meaning in the context of the present invention. For the purposes of the present invention, an optical transport is a waveguide that is specifically adapted to enhance the properties that affect the features of the influencer while preserving the desired attributes of radiation. In a preferred embodiment, the properties of the affected radiation include its polarization rotation state, and the influencer controls the polarization angle using a controllable variable magnetic field that propagates parallel to the transmission axis of the optical transport. To use the Faraday effect. The optical transport is constructed so that the polarization can be quickly controlled using a low magnetic field strength over a very short optical path. In some specific implementations, the optical transport keeps the fiber's guided properties at the same time, otherwise the property influencer effectively builds and collaborates the radiation characteristics (s). It includes an optical fiber that exhibits a high Verde constant due to the waveguide of transmitted radiation while addressing spurious appearances.

プロパティインフルエンサは、光学トランスポートにより伝達される放射線の特性制御を実現するための構造である。好適実施形態では、プロパティインフルエンサは、コア及び1つまたは複数のクラッディング層を有する光ファイバによって形成される光学トランスポートのための1つのインプリメンテーションでは、好ましくはインフルエンサが光学トランスポートの導波属性を大きく不利に改変することなくクラッディング層の1つまたは複数の中に、または上に統合される、光学トランスポートに動作可能なように結合される。伝達される放射線の偏光特性を使用する好適実施形態では、プロパティインフルエンサの好ましいインプリメンテーションはコイル、コイルフォームまたは、(その内の1つまたは複数が制御可能である)1つまたは複数の磁場を使用して、光学トランスポート内のファラデー効果出現場をサポートする/生じさせる(したがって、伝達された放射線に影響を及ぼす)統合が可能な他の構造等の偏光が影響を及ぼす構造である。   A property influencer is a structure for realizing characteristic control of radiation transmitted by an optical transport. In a preferred embodiment, the property influencer is preferably an influencer of the optical transport, in one implementation for an optical transport formed by an optical fiber having a core and one or more cladding layers. It is operably coupled to an optical transport that is integrated into or onto one or more of the cladding layers without significantly adversely altering the waveguiding attributes. In preferred embodiments using the polarization characteristics of the transmitted radiation, the preferred implementation of the property influencer is a coil, coil form or one or more magnetic fields (one or more of which are controllable). Is the structure in which the polarization affects, such as other structures that can be integrated to support / produce the Faraday effect field in the optical transport (and thus affect the transmitted radiation).

本発明の構造化された導波管はいくつかの実施形態では、伝播される放射線の振幅を制御する変調器の中のトランスポートとして働いてよい。該変調器によって発せられる放射線は、光学トランスポート上でのプロパティインフルエンサの相互作用により制御される最大放射線振幅と最小放射線振幅を有する。消すことは単に最小放射線振幅が、「オフ」または「暗い」または放射線の不在を示す他の分類として特徴付けられる(特定の実施形態にとって適切に)十分に低いレベルであることを指す。言い換えると、いくつかの応用例では、十分に低いが、検出可能/認識できる放射線振幅が、そのレベルがインプリメンテーションまたは実施形態のためのパラメータを満たすときに「消された」と適切に識別されてよい。本発明は、導波管製造の間に誘導領域に配置される光学的にアクティブな構成物質を使用することによりインフルエンサに対する導波管の反応を改善する。   The structured waveguide of the present invention may in some embodiments serve as a transport in a modulator that controls the amplitude of the propagated radiation. The radiation emitted by the modulator has a maximum radiation amplitude and a minimum radiation amplitude that are controlled by the interaction of property influencers on the optical transport. Erasing simply refers to the minimum radiation amplitude being at a sufficiently low level (appropriate for certain embodiments) characterized as “off” or “dark” or other classification indicating the absence of radiation. In other words, in some applications, the sufficiently low but detectable / recognizable radiation amplitude is properly identified as “extinguished” when its level meets the parameters for the implementation or embodiment. May be. The present invention improves the response of the waveguide to the influencer by using an optically active component that is placed in the guiding region during waveguide fabrication.

図1は、ファラデー構造導波管変調器100のための本発明の好適実施形態の一般的な概略平面図である。変調器100は光学トランスポート105と、トランスポート105に動作可能なように結合されているプロパティインフルエンサ110と、第1のプロパティエレメント120と、第2のプロパティエレメント125とを含む。   FIG. 1 is a general schematic plan view of a preferred embodiment of the present invention for a Faraday waveguide modulator 100. Modulator 100 includes an optical transport 105, a property influencer 110 operably coupled to transport 105, a first property element 120, and a second property element 125.

トランスポート105は、技術の多くの周知の光学導波管構造に基づいて実現されてよい。例えば、トランスポート105は1つの誘導領域と1つまたは複数の境界領域(例えば、コアと、該コアのための1つまたは複数のクラッディング層)を含む誘導チャネルを有する特別に適応された光ファイバ(従来またはPCF)であってよいか、あるいはトランスポート105は1つまたは複数のこのような誘導チャネルを有するバルクデバイスまたは基板の導波管チャネルであってよい。従来の導波管構造は、影響を受ける放射線の特性のタイプ及びインフルエンサ110の性質に基づいて修正される。   The transport 105 may be implemented based on many well-known optical waveguide structures in the art. For example, the transport 105 is a specially adapted light having a guide channel that includes a guide region and one or more boundary regions (eg, a core and one or more cladding layers for the core). It may be a fiber (conventional or PCF) or the transport 105 may be a bulk device or substrate waveguide channel having one or more such inductive channels. Conventional waveguide structures are modified based on the type of radiation characteristics affected and the nature of the influencer 110.

インフルエンサ110は、トランスポート105を通して及び/またはトランスポート105上で伝達される放射線に対する(開示されている影響を通して等、直接的にまたは間接的に)特性影響を明らかにするための構造である。多くの異なるタイプの放射線特性が影響を受けることがある。そして、多くのケースでは既定の特性に影響を及ぼすために使用される特定の構造がインプリメンテーションごとに変化してよい。好適実施形態では、放射線の出力振幅を制御するために同様に使用されてよい特性は影響のための望ましい特性である。 例えば、放射線偏光角は影響を受けることがある1つの特性であり、放射線の伝達された振幅を制御するために使用されてよい特性である。固定された偏光器等の別の要素を使用すると、該偏光器の伝達軸に比較した放射線の偏光角に基づいて放射線振幅が制御される。この例では、偏光角を制御すると伝達される放射線が変化する。   Influencer 110 is a structure for characterizing characteristics (directly or indirectly, such as through disclosed effects) on radiation transmitted through and / or on transport 105. . Many different types of radiation characteristics can be affected. And in many cases, the specific structure used to affect a given property may vary from implementation to implementation. In a preferred embodiment, a property that may also be used to control the output amplitude of radiation is a desirable property for influence. For example, the radiation polarization angle is one property that can be affected and may be used to control the transmitted amplitude of the radiation. Using another element, such as a fixed polarizer, the radiation amplitude is controlled based on the polarization angle of the radiation compared to the transmission axis of the polarizer. In this example, the transmitted radiation changes when the polarization angle is controlled.

しかしながら、他のタイプの特性も影響を受ける可能性があり、放射線位相または放射線周波数等の出力振幅を制御するために使用されてよいことが理解される。通常、他の要素は特性の性質、及び特性に対する影響のタイプと程度に基づいて出力振幅を制御するために変調器100とともに使用される。いくつかの実施形態では、望ましくは出力振幅よりむしろ放射線の別の特徴が制御されてよく、それには識別されたもの以外の放射線特性が制御される、あるいは特性が所望される属性に対する所望される制御を達成するために異なるように制御される必要があることが要求される可能性がある。   However, it is understood that other types of characteristics may also be affected and may be used to control output amplitude, such as radiation phase or radiation frequency. Other factors are typically used with modulator 100 to control the output amplitude based on the nature of the characteristic and the type and degree of influence on the characteristic. In some embodiments, other characteristics of the radiation may desirably be controlled, rather than the output amplitude, which may be desired for attributes whose characteristics other than those identified are controlled or for which the characteristics are desired. It may be required to be controlled differently to achieve control.

ファラデー効果はトランスポート105内で偏光制御を達成する一つの方法の一つの例に過ぎない。ファラデー偏光回転影響のためのインフルエンサ110の好適実施形態は、トランスポート105に近接する、あるいはトランスポート105内に/上に統合される可変磁場と固定磁場の組み合わせを使用する。これらの磁場は望ましくは、制御する磁場がトランスポート105を通して伝達される放射線の伝播方向に平行に向けられるように生成される。 該トランスポートを基準にして磁場の方向及び大きさを適切に制御することにより、放射線偏光角に対する影響の所望される程度が達成される。   The Faraday effect is just one example of one way to achieve polarization control within transport 105. A preferred embodiment of influencer 110 for Faraday polarization rotation effects uses a combination of a variable and fixed magnetic field that is proximate to or integrated into / on transport 105. These magnetic fields are preferably generated such that the controlling magnetic field is oriented parallel to the direction of propagation of the radiation transmitted through the transport 105. By appropriately controlling the direction and magnitude of the magnetic field with respect to the transport, the desired degree of influence on the radiation polarization angle is achieved.

トランスポート105が、インフルエンサ110によって選択された特性の「influencibility」を改善する/最大限にするために構築されることが、この特定の例では好ましい。ファラデー効果を使用する偏光回転特性の場合、トランスポート105はドーピングされ、形成され、処理され、及び/またはベルデ定数を高める/最大限にするために扱われる。ベルデ定数が大きくなるほど、インフルエンサ110もさらに容易に既定の電界の強さとトランスポート長で偏光回転角度に影響を及ぼすことができる。このインプリメンテーションの好適実施形態では、ベルデ定数に対する注意はトランスポート105二次の導波管態様の他の特長/属性/特徴を用いる一次タスクである。いくつかのインプリメンテーションはそれ以外に提供してよいが、好適実施形態では、インフルエンサ110は(例えばプリフォーム製造及び/または引き上げプロセス等)導波管製造プロセスを通してトランスポート105と統合される、あるいはそれ以外の場合「強力に関連付けられる」。   It is preferred in this particular example that the transport 105 is constructed to improve / maximize the “influency” of the property selected by the influencer 110. In the case of polarization rotation characteristics using the Faraday effect, the transport 105 is doped, formed, processed, and / or handled to increase / maximize the Verde constant. As the Verde constant increases, the influencer 110 can more easily affect the polarization rotation angle with a predetermined electric field strength and transport length. In the preferred embodiment of this implementation, attention to the Verde constant is a primary task using other features / attributes / features of the transport 105 secondary waveguide aspect. Although some implementations may be provided otherwise, in a preferred embodiment, influencer 110 is integrated with transport 105 through a waveguide manufacturing process (such as a preform manufacturing and / or pulling process). Or otherwise “strongly associated”.

エレメント120とエレメント125は、インフルエンサ110によって影響を及ぼされる所望される放射線特性を選択する/フィルタリングする/作用するためのプロパティエレメントである。エレメント120は、適切な特性の所望される状態を有する入力放射線の波動成分を渡すために「ゲート開閉」要素として使用されるフィルタであってよいか、あるいはそれは適切な特性の所望される状態に入力放射線の1つまたは複数の波動成分を適合させるための「処理」要素であってよい。エレメント120からのゲート開閉/処理された波動成分は光学トランスポート105に提供され、プロパティインフルエンサ110は前述されたようにトランスポートされた波動成分に制御自在に影響を及ぼす。   Elements 120 and 125 are property elements for selecting / filtering / acting on the desired radiation characteristics affected by influencer 110. Element 120 may be a filter used as a “gating” element to pass a wave component of the input radiation having the desired state of the appropriate characteristics, or it may be in the desired state of the appropriate characteristics. It may be a “processing” element for adapting one or more wave components of the input radiation. The gated / processed wave component from element 120 is provided to optical transport 105, and property influencer 110 controllably affects the transported wave component as described above.

エレメント125は、エレメント120に対する協調的な構造であり、影響を受けた波動成分に作用する。エレメント125は、波動成分の特性の状態に基づいてWAVE_OUTを渡し、WAVE OUTの振幅を制御する構造である。その制御の性質と詳細は、影響を受けた特性とエレメント120からの特性の状態、及びその初期状態がインフルエンサ110によってどのように影響を受けたのかの細部に関連する。   The element 125 is a cooperative structure with respect to the element 120 and acts on the affected wave component. The element 125 has a structure for passing WAVE_OUT based on the characteristic state of the wave component and controlling the amplitude of WAVE OUT. The nature and details of the control are related to the characteristics affected and the state of the characteristics from element 120 and the details of how the initial state was affected by influencer 110.

例えば、影響を受ける特性が波動成分の偏光特性/偏光回転角度である場合、エレメント120とエレメント125は偏光フィルタであってよい。エレメント120は例えば右回転偏光等の波動成分の偏光の1つの特定のタイプを選択する。インフルエンサ110は、放射線がトランスポート105を通過するときにその偏光回転角度を制御する。エレメント125は、エレメント125の伝達角に比較した最終的な偏光回転角度に基づいて影響を受けた波動成分をフィルタリングする。言い換えると、影響を受けた波動成分の偏光回転角度がエレメント125の伝達軸と一致するとき、WAVE_OUTは高い振幅を有する。影響を受けた波動成分の偏光回転角度がエレメント125の伝達軸と「交差する」とき、WAVE_OUTは低い振幅を有する。この文脈での交差とは、従来の偏光フィルタの伝達軸と約九十度ずれた回転角を指す。   For example, the element 120 and the element 125 may be polarization filters if the affected characteristic is the polarization characteristic / polarization rotation angle of the wave component. Element 120 selects one particular type of polarization of the wave component, eg, right-handed polarized light. The influencer 110 controls the polarization rotation angle of the radiation as it passes through the transport 105. Element 125 filters the affected wave component based on the final polarization rotation angle compared to the transmission angle of element 125. In other words, WAVE_OUT has a high amplitude when the polarization rotation angle of the affected wave component coincides with the transmission axis of element 125. WAVE_OUT has a low amplitude when the polarization rotation angle of the affected wave component “crosses” the transmission axis of element 125. Crossing in this context refers to a rotation angle that is approximately ninety degrees off the transmission axis of a conventional polarizing filter.

さらに、デフォルト状態の結果WAVE_OUTの最大振幅、WAVE_OUTの最小振幅、あるいは間のなんらかの値が生じるように、エレメント120とエレメント125の相対的な向きを確立することができる。デフォルト状態とはインフルエンサ110から影響を受けない出力振幅の大きさを指す。例えば、エレメント120の伝達軸に対して九十度の関係にエレメント125の伝達軸を設定することにより、デフォルト状態は好適実施形態の最小振幅となるであろう。   Furthermore, the relative orientation of element 120 and element 125 can be established such that the default state results in a maximum amplitude of WAVE_OUT, a minimum amplitude of WAVE_OUT, or some value in between. The default state refers to the magnitude of the output amplitude that is not affected by the influencer 110. For example, by setting the transmission axis of element 125 in a ninety degree relationship with respect to the transmission axis of element 120, the default state would be the minimum amplitude of the preferred embodiment.

エレメント120とエレメント125は別々の構成要素であってよい、あるいは1つまたは複数の構造がトランスポート105の上にまたは中に統合されてよい。他の実施形態では、これらのエレメントはトランスポート105の特定の領域内で、またはトランスポート105全体で分散されてよいが、いくつかのケースでは、エレメントは好適実施形態においてのようにトランスポート105の「入力」と「出力」で局所化されてよい。   Element 120 and element 125 may be separate components, or one or more structures may be integrated on or in transport 105. In other embodiments, these elements may be distributed within a particular region of transport 105 or across transport 105, but in some cases, the elements may be transport 105 as in the preferred embodiment. May be localized with "input" and "output".

動作中、(WAVE_INとして示されている)放射線はエレメント120に入射し、(例えば、右回転偏光(RCP)回転成分等の)適切な特性がRCP波動成分をトランスポート105に渡すためにゲート開閉/処理される。トランスポート105は、それがエレメント125によって相互作用され、(WAVE_OUTとして示される)波動成分が渡されるまで、RCP波動成分を伝達する入射WAVE_INは、通常(例えば、右回転偏光(RCP)及び左回転偏光(LCP)等)偏光特性に対して複数の直交状態を有する。エレメント120は(例えば該直交状態の内の1つを渡し、1つの状態だけが渡されるように他を遮る/シフトする等)偏光回転特性の特定の状態を生じさせる。インフルエンサ110は、制御信号に応えて該渡された波動成分のその特定の偏光回転に影響を与え、該制御信号により指定されるようにそれを変更してよい。本実施形態のインフルエンサ110は約九十度の範囲で偏光回転特性に影響を及ぼすことができる。エレメント125は次に、該波動成分が影響を受けるにつれそれと相互作用し、該波動成分偏光回転がエレメント125の該伝達軸と一致すると最大値から、及び該波動成分偏光が該伝達軸と「交差する」ときには最小値からWAVE_INの放射線振幅を変調できるようにする。エレメント120を使用することによって、好適実施携帯のWAVE_OUTの振幅は最大レベルから消されるレベルまで可変である。   In operation, radiation (shown as WAVE_IN) is incident on the element 120 and appropriate characteristics (eg, right-handed polarization (RCP) rotation component) are gated to pass the RCP wave component to the transport 105. /It is processed. The transport W105 is normally (e.g., right rotated polarization (RCP) and left rotated) until it interacts with the element 125 and passes the wave component (denoted as WAVE_OUT) passing the RCP wave component. A plurality of orthogonal states with respect to polarization characteristics (polarized light (LCP), etc.). Element 120 produces a particular state of polarization rotation characteristics (eg, passing one of the orthogonal states, blocking / shifting the other so that only one state is passed, etc.). The influencer 110 may affect that particular polarization rotation of the passed wave component in response to a control signal and modify it as specified by the control signal. The influencer 110 of the present embodiment can affect the polarization rotation characteristics within a range of about 90 degrees. Element 125 then interacts with the wave component as it is affected, from the maximum when the wave component polarization rotation coincides with the transmission axis of element 125, and the wave component polarization "crosses" the transmission axis. When “Yes”, the radiation amplitude of WAVE_IN can be modulated from the minimum value. By using element 120, the amplitude of the preferred implementation WAVE_OUT is variable from a maximum level to a level that is extinguished.

図2は、図1に示される好適実施形態の特定のインプリメンテーションの詳細な概略平面図である。本発明はこの特定の例に制限されていないが、該インプリメンテーションは特に該説明を簡略化するために説明される。図1に示されているファラデー構造化波動変調器100は、図2に示されているファラデー光変調器200である。   FIG. 2 is a detailed schematic plan view of a particular implementation of the preferred embodiment shown in FIG. Although the present invention is not limited to this particular example, the implementation is specifically described to simplify the description. The Faraday structured wave modulator 100 shown in FIG. 1 is the Faraday light modulator 200 shown in FIG.

変調器200はコア205と、第1のクラッディング層210と、第2のクラッディング層215と、コイルまたはコイルフォーム220(第1の制御ノード225と第2の制御ノード230を有するコイル220)と、入力エレメント235と、出力エレメント240とを含む。図3は、エレメント235とエレメント240の間で取られる図2に示されている好適実施形態の断面図であり、類似する番号が同じまたは対応する構造を示している。   The modulator 200 includes a core 205, a first cladding layer 210, a second cladding layer 215, and a coil or coil form 220 (coil 220 having a first control node 225 and a second control node 230). And an input element 235 and an output element 240. FIG. 3 is a cross-sectional view of the preferred embodiment shown in FIG. 2 taken between element 235 and element 240, with like numbers indicating the same or corresponding structure.

コア205は、真空付着方法での変形等の標準的なファイバ製造技法により追加される以下のドーパントの内の1つまたは複数を含んでよい。つまり、(a)カラー染料ドーパント(変調器200を事実上光源システムから輝くカラーフィルターにする)、(b)YIG/Bi−YIGまたはTbまたはTGGあるいは活性化磁場が存在する場合に効率的なファラデー回転を達成するためにコア205のベルデ定数を増加するための他のドーパントのような光学的にアクティブなドーパントである。製造中にファイバを加熱する、またはファイバに応力を加えることによりコア205の中に穴または凸凹が追加され、さらにベルデ定数を増加する、及び/または非線形効果を実現する。ここでの説明をさらに簡略化するために、説明はおもに非PCF導波管に集中する。しかしながら、本説明の文脈ではPCF変形は、文脈が明確にこのような代替に反さない限り、非PCF波長実施形態に代替してよい。PCF導波管の場合、カラー染料ドーパントを使用するよりむしろ、波長選択バンドギャップ結合または長手方向構造を使用してカラーフィルタリングが実現される/空隙が充填され、ドーピングされてよい。したがって、カラーフィルタリング/染料ドーピングが非PCF導波管に関連して説明されるたびに、波長選択バンドギャップ結合の使用及び/またはPCF導波管の充填とドーピングも、適切なときに代替してよい。   The core 205 may include one or more of the following dopants added by standard fiber manufacturing techniques, such as variations in vacuum deposition methods. That is, (a) a color dye dopant (which effectively makes the modulator 200 a shining color filter from the light source system), (b) an efficient Faraday in the presence of YIG / Bi-YIG or Tb or TGG or an activating magnetic field. An optically active dopant, like other dopants, to increase the Verde constant of the core 205 to achieve rotation. Holes or irregularities are added in the core 205 by heating or stressing the fiber during manufacturing, further increasing the Verde constant and / or realizing a non-linear effect. To further simplify the description here, the description will mainly focus on non-PCF waveguides. However, in the context of this description, PCF variants may be substituted for non-PCF wavelength embodiments, unless the context clearly violates such alternatives. In the case of PCF waveguides, rather than using a color dye dopant, color filtering may be achieved using wavelength selective bandgap coupling or longitudinal structure / air gaps may be filled and doped. Thus, whenever color filtering / dye doping is described in the context of non-PCF waveguides, the use of wavelength selective bandgap coupling and / or filling and doping of PCF waveguides may be substituted when appropriate. Good.

多くのシリカ光ファイバが、ドーパントがシリカパーセンテージを基準にして高いレベルで製造される(このレベルは五十パーセントドーパントほど高い場合がある)。他の種類のファイバのシリカ構造における現在のドーパントの濃度は数十ミクロンの距離で約九十度の回転を達成する。従来のファイバ製造メーカはドーパント濃度(例えばJDSユニふフェーズ社(JDS Uniphase)から市販されているファイバ等)を高める上で、及びドーパントプロファイル(例えばコーニング社(Corning incorporated)から市販されているファイバ等)を制御する上で改善を達成し続けている。コア205は、ミクロン規模の距離で低電力の、必要な迅速な回転を与えるほど、光学的にアクティブなドーパントの十分に高く、制御されている濃度を達成し、これらの電力/距離値は、さらに改善が行われるにつれて減少し続ける。   Many silica optical fibers are manufactured with a high level of dopant based on silica percentage (this level can be as high as fifty percent dopant). Current dopant concentrations in the silica structure of other types of fibers achieve about ninety degrees of rotation at distances of tens of microns. Conventional fiber manufacturers have increased the dopant concentration (eg, fibers available from JDS Uniphase) and dopant profiles (eg, fibers available from Corning Incorporated) ) Continue to achieve improvements in controlling. The core 205 achieves a sufficiently high and controlled concentration of optically active dopants to provide the necessary rapid rotation of low power at micron scale distances, and these power / distance values are It continues to decrease as further improvements are made.

第1のクラッディング層210(好適実施形態ではオプション)は、強い磁場にさらされると恒久的に磁化する強磁性単分子磁石でドーピングされる。第1のクラッディング層210の磁化はコア205またはプリフォームへの追加の前に、あるいは変調器200(コア、クラッディング、コーティング(複数の場合がある)及び/またはエレメントを完備)が引き出された後に起こる可能性がある。このプロセスの間、プリフォームまたは引き出されたファイバはコア205の伝達軸から九十度偏位された強力な永久磁場を通過する。好適実施形態では、この磁化はファイバ引張装置の要素として配置される電磁石によって達成される。(永久磁気特性のある)第1のクラッディング層210が光学的にアクティブなコア205の磁気領域を飽和するために提供されるが、層210からの磁場の方向は伝播の方向に直角であるため、ファイバ200を通過する放射線の回転の角度を変更しない。組み込まれている仮出願は結晶構造において最適ではない原子核の微粉化によってドーピングされた強磁性クラッディングの向きを最適化するための方法を説明している。   The first cladding layer 210 (optional in the preferred embodiment) is doped with a ferromagnetic monomolecular magnet that is permanently magnetized when exposed to a strong magnetic field. The magnetization of the first cladding layer 210 is extracted prior to addition to the core 205 or preform or from the modulator 200 (complete with core, cladding, coating (s) and / or elements). Can happen after. During this process, the preform or drawn fiber passes through a strong permanent magnetic field that is displaced ninety degrees from the transmission axis of the core 205. In a preferred embodiment, this magnetization is achieved by an electromagnet arranged as an element of the fiber tensioner. A first cladding layer 210 (with permanent magnetic properties) is provided to saturate the magnetic region of the optically active core 205, but the direction of the magnetic field from the layer 210 is perpendicular to the direction of propagation. Therefore, the angle of rotation of the radiation passing through the fiber 200 is not changed. The incorporated provisional application describes a method for optimizing the orientation of the ferromagnetic cladding doped by atomic atomization that is not optimal in crystal structure.

相対的に高温で磁化されてよい単一分子磁石(SMM)が発見されるため、これらのSMMの使用はドーパントとして好ましい。これらのSMMを使用すると、優れたドーピング濃度の生成及びドーパントプロファイルの制御が可能になる。市販されている単一分子磁石の例と方法はコロラド州デンバー(Denver,Colorado)のゼッタコア社(ZettaCore,Inc.)から入手できる。   The use of these SMMs is preferred as a dopant since single molecule magnets (SMMs) are discovered that can be magnetized at relatively high temperatures. The use of these SMMs allows for the generation of excellent doping concentrations and control of the dopant profile. Examples and methods of commercially available single molecule magnets are available from ZettaCore, Inc. of Denver, Colorado.

第2のクラッディング層215は、フェリ磁性体または強磁性体でドーピングされ、適切なヒステリシス曲線により特徴付けられる。好適実施形態は、必要な場を生じさせるときに、やはり「幅広く」、「平坦」である「短い」曲線を使用する。第2のクラッディング層215が、それ自体切り替えマトリクス駆動回路(不図示)等のコントローラから信号(例えば制御パルス)によって駆動される、隣接する電界発生要素(例えばコイル220)によって生じる磁場によって飽和すると、第2のクラッディング層215はすぐに変調器200に所望される回転の度数に適切な磁化の程度に達する。さらに、第2のクラッディング層215は、以後のパルスが磁化レベルを高める(同じ方向の電流)、リフレッシュする(電流なし、あるいは+/−保守電流)、または削減する(反対方向の電流)までそのレベルで磁化されたままとなる、あるいはそのレベルに十分近いままとなる。ドーピングされた第2のクラッディング層215のこの残留磁束が、インフルエンサ110(例えばコイル220)によって場が絶えず適用されなくても経時的に適切な度数の回転を維持する。   The second cladding layer 215 is doped with a ferrimagnetic or ferromagnetic material and is characterized by an appropriate hysteresis curve. The preferred embodiment uses a “short” curve that is also “wide” and “flat” when producing the required field. When the second cladding layer 215 is saturated by a magnetic field generated by an adjacent electric field generating element (eg, coil 220), which is itself driven by a signal (eg, control pulse) from a controller such as a switching matrix drive circuit (not shown). The second cladding layer 215 immediately reaches a degree of magnetization appropriate to the degree of rotation desired for the modulator 200. In addition, the second cladding layer 215 may cause a subsequent pulse to increase the magnetization level (current in the same direction), refresh (no current or +/− maintenance current), or reduce (current in the opposite direction). It remains magnetized at that level or remains close enough to that level. This residual magnetic flux in the doped second cladding layer 215 maintains an appropriate degree of rotation over time even if the field is not constantly applied by the influencer 110 (eg, coil 220).

ドーピングされたフェリ磁性体/強磁性体の適切な変型/最適化は適切なプロセスステップでのクラッディングのイオン衝撃によってさらに達成されてよい。「導波管上に強磁性薄膜を配置する方法、及び該方法により配置される強磁性薄膜を備える磁気光学構成要素(METHOD OF DEPOSITING A FERROMAGNETIC FILM ON A WAVEGUIDE AND A MAGNETO−OPTIC COMPONENT COMPRISING A THIN FERROMAGNETIC FILM DEPOSITED BY THE METHOD)」と題され、フランスのパリ(Paris)のアルカテル(Alcatel)に譲渡され、気相方法により導波管上に付着される強磁性薄膜が好ましい結晶構造内で順序付けられていない原子核を粉砕する入射角でイオンビームにより衝撃を与えられる、米国特許番号第6,103,010号が参照される。結晶構造の改変は技術で公知の方法であり、製造されたファイバ内またはドーピング済みのプリフォーム材の上のどちらかでドーピングされたシリカクラッディング上に利用されてよい。該第‘010号特許はすべての目的のために参照することによりこれにより組み込まれている。   Appropriate modification / optimization of the doped ferrimagnet / ferromagnet may further be achieved by ion bombardment of the cladding with appropriate process steps. “METHOD OF DEPOSITING A FERROMAGNETIC FILM ON A WAVEGUIDE AND A MAGNETO-OPTIC COMPONING COMPROMING AROM FILM DEPOSITED BY THE METHOD), which is assigned to Alcatel in Paris, France, and the ferromagnetic thin films deposited on the waveguide by the vapor phase method are ordered within the preferred crystal structure. Reference is made to US Pat. No. 6,103,010, which is bombarded by an ion beam at an angle of incidence that crushes no nuclei. Modification of the crystal structure is a method known in the art and may be utilized on silica cladding doped either in the manufactured fiber or on a doped preform material. The '010 patent is hereby incorporated by reference for all purposes.

第1のクラッディング層210と同様に、作成され、相対的に高温で磁化されてよい適切な単一分子磁石(SMM)は、第2のクラッディング層215が優れたドーピング濃度を可能にできるようにするために好適実施形態内のドーパントとして好ましい。   Similar to the first cladding layer 210, a suitable single molecule magnet (SMM) that can be made and magnetized at a relatively high temperature can allow the second cladding layer 215 to have an excellent doping concentration. Therefore, it is preferable as a dopant in a preferred embodiment.

好適実施形態のコイル220は、初期磁場を生じさせるためにファイバ200上または中で一体化して製造される。コイル220からのこの磁場はコア205を通って伝達される放射線の偏光の角度を回転し、第2のクラッディング層215内のフェリ磁性ドーパント/強磁性ドーパントを磁化する。これらの磁場の組み合わせは(ここに組み込まれている関連特許出願の内の1つに説明されるようなディスプレイをファイバ200のマトリクスが集合的に形成するときの1ビデオフレームの時間等の)所望される期間、所望される回転角を維持する。本説明の目的のために、「コイルフォーム」は、複数の導電性のセグメントが互いに平行に、且つファイバの軸に直角に配置されるコイルに類似する構造と定義される。材料の性能が高まる―つまり、ドーピングされたコアの有効ベルデ定数がさらに高いベルデ定数のドーパントのおかげで上昇する(あるいは非線形効果を生じさせるものを含む補強された構造上の変型として)―につれて、コイルまたはファイバエレメントを囲む「コイルフォーム」に対するニーズは削減されるかあるいは未然に防がれてよく、より簡略な単一バンドまたはガウスシリンダ構造が実際的となるであろう。(シリンダ構造及びコイル及び他の類似する構造を含む)これらの構造は、ここに説明されているコイルフォームの機能を果たすときにコイルフォームの定義の中に含まれる。用語コイルとコイルフォームは、文脈が許すときには交互に用いられてよい。   The coil 220 of the preferred embodiment is manufactured integrally on or in the fiber 200 to generate an initial magnetic field. This magnetic field from the coil 220 rotates the angle of polarization of the radiation transmitted through the core 205 and magnetizes the ferrimagnetic / ferromagnetic dopant in the second cladding layer 215. A combination of these magnetic fields is desired (such as the time of one video frame when the matrix of fibers 200 collectively forms a display as described in one of the related patent applications incorporated herein). The desired rotation angle is maintained for a given period. For purposes of this description, a “coil form” is defined as a structure similar to a coil in which a plurality of conductive segments are disposed parallel to each other and perpendicular to the axis of the fiber. As the performance of the material increases—that is, the effective Verde constant of the doped core increases (or as a reinforced structural variant, including one that produces non-linear effects) —because of higher Verde constant dopants. The need for a “coil foam” surrounding a coil or fiber element may be reduced or obviated, and a simpler single band or Gaussian cylinder structure will be practical. These structures (including cylinder structures and coils and other similar structures) are included in the definition of a coil form when performing the functions of the coil form described herein. The terms coil and coil form may be used interchangeably when the context allows.

ファラデー効果を指定する方程式の変数、つまり磁界強度、磁界が適用される距離及び回転する媒体のベルデ定数を考えるとき、1つの結果は、変調器200を使用する構造、構成要素及び/または装置が、あまり強力ではない磁場を生じさせる材料から形成されるコイルまたはコイルフォームを補償できるということである。補償は変調器200をさらに長くすることによって、あるいは有効ベルデ定数をさらに増加する/改善することによって達成されてよい。例えば、いくつかのインプリメンテーションでは、コイル220は金属ワイヤより効率的ではない導電性高分子である導電体を使用する。他のインプリメンテーションでは、コイル220は、それ以外の場合より効率的な材料とともに使用されるであろうより幅広いがより少ない巻き線を使用する。コイル220が従来のプロセスにより製造されるが、あまり効率的ではない動作を有するコイル220を作成するとき等さらに他の例では、他のパラメータは適切な全体的な動作を達成するために、必要に応じて補償する。   When considering the variables in the equation that specify the Faraday effect, ie the magnetic field strength, the distance to which the magnetic field is applied, and the Verde constant of the rotating medium, one result is that the structure, components and / or apparatus using the modulator 200 is It can compensate for a coil or coil form formed from a material that produces a less powerful magnetic field. Compensation may be achieved by making the modulator 200 longer or by further increasing / improving the effective Verde constant. For example, in some implementations, the coil 220 uses a conductor that is a conductive polymer that is less efficient than a metal wire. In other implementations, the coil 220 uses wider but fewer windings that would otherwise be used with more efficient materials. In still other examples, such as when creating a coil 220 that has a less efficient operation, although the coil 220 is manufactured by a conventional process, other parameters may be necessary to achieve proper overall operation. Compensate accordingly.

設計パラメータ−ファイバ長、コアのベルデ定数、及び場発生エレメントのピーク場出力と効率−の間にはトレードオフがある。これらのトレードオフを考慮に入れると、以下を含む一体形成されるコイルフォームの4つの好適実施形態が生じる。つまり(1)コイル/コイルフォームを実現するためのツイストファイバ、(2)巻き線の複数の層を達成するために導電性パターンで印刷される薄膜でエピタキシャルに巻き付けられるファイバ、(3)コイル/コイルフォームを製造するためにファイバ上で浸漬ペンナノリソグラフィーにより印刷される、及び(4)コーティングされた/ドーピングされたガラス繊維をまきつけられるコイル/コイルフォーム、あるいは代わりに金属でコーティングされる、またはコーティングされていない導電性高分子、つまり金属性のワイヤである。これらの実施形態の追加の詳細は、前記に参照された関連する、組み込まれている仮特許出願に説明されている。   There is a trade-off between design parameters—fiber length, core Verde constant, and field generating element peak field power and efficiency. Taking these trade-offs into account, four preferred embodiments of integrally formed coil foams result including: (1) a twisted fiber for realizing a coil / coil form, (2) a fiber epitaxially wound with a thin film printed with a conductive pattern to achieve a plurality of layers of windings, (3) a coil / Printed by dipping pen nanolithography on the fiber to produce a coil foam, and (4) a coil / coil foam that is coated with coated / doped glass fiber, or alternatively coated with metal, or An uncoated conductive polymer, that is, a metallic wire. Additional details of these embodiments are set forth in the related and incorporated provisional patent applications referenced above.

ノード225とノード230は、コア205、クラッディング層215、及びコイル220内での必要な磁場の生成を含むための信号を受信する。単純な実施形態でのこの信号は、所望される磁場を作成し、変調器200を通って伝播するWAVE_IN放射線の偏光角を回転させるための適切な規模と持続時間のDC(直流)信号である。コントローラ(不図示)は、変調器200が使用されるときにこの制御信号を提供してよい。   Nodes 225 and 230 receive signals to include the necessary magnetic field generation within the core 205, the cladding layer 215, and the coil 220. This signal in a simple embodiment is a DC (direct current) signal of appropriate magnitude and duration to create the desired magnetic field and rotate the polarization angle of the WAVE_IN radiation propagating through the modulator 200. . A controller (not shown) may provide this control signal when the modulator 200 is used.

入力エレメント235と出力エレメント240は、好適実施形態では、別々の構成要素として設けられる、あるいはコア205の中に/上に統合される偏光フィルタである。入力エレメント235は、偏光器として、多くの異なるやり方で実現されてよい。コア205の中への単一の偏光タイプ(特殊円形または線形)の光の通過を可能にする多様な偏光機構が利用されてよい。つまり、好適実施形態ではコア205の「入力」端でエピタキシャルに付着される薄膜を使用する。代替好適実施形態は(組み込まれている仮特許出願に説明されるようにコア205またはクラッディング層内のシリカに対する修正等の)偏光フィルタリングを達成するために導波管200上で市販されているナノスケールの微細構造化技法を使用する。1つまたは複数の光源(複数の場合がある)からの光の効率的な入力のためのいくつかのインプリメンテーションでは、好ましい照明システムは「間違った」初期偏光の光の繰り返される反射を可能にするための空洞を含んでよい。それにより、すべての光は究極的に受け入れられる、つまり「正しい」偏光の中に分解する。要すれば、特に照明ソースから変調器200までの距離に応じて、偏光維持導波管(ファイバ、半導体)が利用されてよい。   Input element 235 and output element 240 are polarization filters that are provided as separate components or integrated in / on core 205 in the preferred embodiment. Input element 235 may be implemented in many different ways as a polarizer. A variety of polarization mechanisms that allow the passage of a single polarization type (special circular or linear) light into the core 205 may be utilized. That is, the preferred embodiment uses a thin film that is epitaxially deposited at the “input” end of the core 205. Alternative preferred embodiments are commercially available on the waveguide 200 to achieve polarization filtering (such as modifications to the silica in the core 205 or cladding layer as described in the incorporated provisional patent application). Use nanoscale microstructure structuring techniques. In some implementations for efficient input of light from one or more light sources (s), the preferred illumination system allows repeated reflections of “wrong” initially polarized light A cavity may be included. Thereby, all the light is ultimately accepted, ie it decomposes into “correct” polarized light. If desired, polarization maintaining waveguides (fibers, semiconductors) may be utilized, particularly depending on the distance from the illumination source to the modulator 200.

好適実施形態の出力エレメント240は、デフォルトの「オフ」変調器200のために入力エレメント235の向きから九十度偏位される「偏光フィルタ」エレメントである。(いくつかの実施形態では、デフォルトは入力エレメントと出力エレメントの軸を位置合わせすることにより「オン」にされてよい。同様に、五十パーセント振幅等の他のデフォルトは、入力エレメントと出力エレメントの適切な関係性及びインフルエンサからの適切な制御によって実現されてよい。)エレメント240は好ましくはコア205の出力端上でエピタキシャルに付着される薄膜である。入力エレメント235と出力エレメント240は、他の偏光フィルタ/制御システムを使用してここに説明されている構成とは異なるように構成されてよい。影響を受ける放射線特性が放射線偏光角(例えば、位相または周波数)以外の特性を含む場合、他の入力関数と出力関数が、インフルエンサに応えてWAVE_OUTの振幅を変調するために前述されたように所望される特性を適切にゲート開閉する/処理する/フィルタリングするために使用される。   The output element 240 of the preferred embodiment is a “polarizing filter” element that is deflected ninety degrees from the orientation of the input element 235 for the default “off” modulator 200. (In some embodiments, the default may be turned “on” by aligning the axes of the input and output elements. Similarly, other defaults such as fifty percent amplitude may be input and output elements. The element 240 is preferably a thin film that is epitaxially deposited on the output end of the core 205. Input element 235 and output element 240 may be configured differently from those described herein using other polarizing filter / control systems. If the affected radiation properties include properties other than the radiation polarization angle (eg, phase or frequency), other input and output functions may be used as described above to modulate the amplitude of WAVE_OUT in response to the influencer. Used to properly gate / process / filter desired characteristics.

図4はディスプレイ組み立て品400の好適実施形態の概略ブロック図である。組み立て品400は、それぞれが図2に示されるような導波管変調器200i、jによって生じする複数のピクチャエレメント(ピクセル)の集合体を含む。変調器200i、jの各インフルエンサの制御のための制御信号が、コントローラ405によって提供される。放射線源410は、変調器200i、jによる入力/制御のためにソース放射線を提供し、フロントパネルは変調器200i、jを所望されるパターンに配列するため、及びまたはオプションで一個または複数のピクセルの出力後処理を提供するために使用されてよい。 FIG. 4 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of display assembly 400. The assembly 400 includes a collection of picture elements (pixels) each produced by a waveguide modulator 200 i, j as shown in FIG. A control signal for control of each influencer of the modulator 200 i, j is provided by the controller 405. The radiation source 410 provides source radiation for input / control by the modulators 200 i, j , and the front panel arranges the modulators 200 i, j in the desired pattern and / or optionally one or more. May be used to provide post-output processing of a number of pixels.

放射線源410は、単一の均衡の取れた白い、または別々のRGB/CMY調整済の1つまたは複数のソース、あるいは他の適切な放射線周波数であってよい。ソース(複数の場合がある)410は、変調器200i、jの入力端から遠隔であってよい、これらの入力端に隣接してよい、あるいは変調器200i、jの上に/中に統合されてよい。他のインプリメンテーションは複数のまたはさらに多く(変調器200i、jごとに1つのソースの場合もある)を使用してよいが、いくつかのインプリメンテーションでは、単一のソースが使用される。 The radiation source 410 may be a single balanced white or separate RGB / CMY tuned source or sources, or other suitable radiation frequency. The source (s) 410 may be remote from the inputs of the modulators 200 i, j , may be adjacent to these inputs, or on / in the modulators 200 i, j. May be integrated. Other implementations may use multiple or even more (possibly one source per modulator 200 i, j ), but some implementations use a single source The

前述されたように、変調器200i、jの光学トランスポートのための好適実施形態は、特殊光ファイバの形を取る光チャネルを含む。しかし、材料を通して「深く」形成されるチャネルまたは領域を含む半導体導波管、導波管穴、または他の光学導波管チャネルも本発明の範囲内に包含される。これらの導波管要素はディスプレイの根本的なイメージング構造であり、振幅変調機構及びカラー選択機構を統合して組み込む。FPDインプリメンテーションのための好適実施形態では、(長さはここに説明されるように異なってもよいが)光チャネルのそれぞれの長さは好ましくは約数十ミクロンである。 As described above, the preferred embodiment for the optical transport of modulators 200 i, j includes an optical channel in the form of a special optical fiber. However, semiconductor waveguides, waveguide holes, or other optical waveguide channels that include channels or regions formed "deep" through the material are also encompassed within the scope of the present invention. These waveguide elements are the underlying imaging structure of the display and integrate and incorporate an amplitude modulation mechanism and a color selection mechanism. In a preferred embodiment for an FPD implementation, the length of each of the optical channels is preferably on the order of tens of microns (although the length may vary as described herein).

光学トランスポートの長さが短く(約20mm以下)、有効ベルデ値が上昇する、及び/または磁場強度が強くなるにつれて絶えず短縮できることは好適実施形態の1つの特長である。ディスプレイの実際の奥行きはチャネル長の関数であるが、光学トランスポートは導波管であるため、経路はソースから出力まで線形である必要はない(経路長)。言い換えると、いくつかのインプリメンテーションでは実際の経路はさらに浅い有効奥行きも提供するために曲げられてよい。経路長は、前述されたようにベルデ定数と磁場強度の関数であり、好適実施形態は数ミリメートル以下という非常に短い経路長に対処するが、いくつかのインプリメンテーションではさらに長い長さも使用されてよい。必要な長さは入力放射線上で所望される程度の影響/制御を達成するためにインフルエンサにより決定される。偏光放射線の好適実施形態では、この制御は約九十度の回転を達成できる。いくつかの応用例では、消すレベルがさらに高い(例えばさらに明るい)と、必要な経路長を短縮するさらに少ない回転が使用されてよい。したがって経路長も波動成分に対する所望される影響の程度によって影響を受ける。   It is a feature of the preferred embodiment that the length of the optical transport is short (about 20 mm or less), the effective verde value increases and / or can be constantly shortened as the magnetic field strength increases. The actual depth of the display is a function of the channel length, but since the optical transport is a waveguide, the path need not be linear from source to output (path length). In other words, in some implementations the actual path may be bent to provide a shallower effective depth. The path length is a function of the Verde constant and the magnetic field strength as described above, and the preferred embodiment addresses very short path lengths of a few millimeters or less, although longer lengths are also used in some implementations. It's okay. The required length is determined by the influencer to achieve the desired degree of influence / control on the input radiation. In the preferred embodiment of polarized radiation, this control can achieve about ninety degrees of rotation. In some applications, higher levels of erasing (eg, brighter) may use fewer rotations that reduce the required path length. Accordingly, the path length is also affected by the desired degree of influence on the wave component.

コントローラ405は、適切な切り替えシステムの構築及び組み立てのための多くの代替策を含む。好ましいインプリメンテーションはポイントツーポイントコントローラを含むだけではなく、それは変調器200i、jを構造的に結合し、保持し、各ピクセルを電子的にアドレス指定する「マトリクス」も包含する。光ファイバのケースでは、ファイバ構成要素の性質に固有なのは、全ファイバテキスタイル構造のための可能性及びファイバ要素の適切なアドレス指定である。可撓メッシュまたは固形マトリクスは、付随する組み立て方法のある代替構造である。 The controller 405 includes many alternatives for the construction and assembly of a suitable switching system. The preferred implementation not only includes a point-to-point controller, but it also includes a “matrix” that structurally couples and holds the modulators 200 i, j and electronically addresses each pixel. In the fiber optic case, inherent to the nature of the fiber component is the potential for an all-fiber textile structure and proper addressing of the fiber element. A flexible mesh or solid matrix is an alternative structure with an accompanying assembly method.

一台または複数台の変調器200i、jの出力端がその適用を改善するために処理されてよいことは好適実施形態の一つの特長である。例えば、導波管構造の出力端部は、特に光ファイバとして実現されているとき、熱処理され、引っ張られ、先細の端部を形成する、あるいはそれ以外の場合、すり減らされ、撚られ、あるいは出力端での光散乱の強化のために整形されてよく、それによりディスプレイ面での視角を改善する。変調器出力端のいくつか及び/またはすべては、所望される結果を達成する所望される出力構造を集合的に生じさせるために類似したやり方または異なるやり方で処理されてよい。例えば、一個または複数のピクセルからのWAVE_OUTの多様な焦点、減衰、色、または他の属性(複数の場合がある)は一つまたは複数の出力端部/対応するパネル位置(複数の場合がある)の処理によって制御されるまたは影響を及ぼされてよい。 It is a feature of the preferred embodiment that the output of one or more modulators 200 i, j may be processed to improve its application. For example, the output end of the waveguide structure is heat treated and pulled, particularly when implemented as an optical fiber, to form a tapered end, or otherwise worn out, twisted, or It may be shaped to enhance light scattering at the output end, thereby improving the viewing angle at the display surface. Some and / or all of the modulator outputs may be processed in a similar or different manner to collectively produce the desired output structure that achieves the desired result. For example, the various focus, attenuation, color, or other attribute (s) of WAVE_OUT from one or more pixels may be one or more output edges / corresponding panel positions (may be multiple). ) May be controlled or influenced by the process.

フロントパネル415は、単に偏光構成要素に向く1枚の光学ガラスまたは他の透明な光学材であってよい、あるいはそれは追加の機能上の特長及び構造上の特長を含んでよい。例えば、パネル415は、変調器200i、jの出力端を、隣接する変調器200i、jとの所望される相対的な向きに配列するためにガイドまたは他の構造を含んでよい。図5は、図4に示されているフロントパネル415の出力ポート500x,yのための一つの配列の図である。(例えば、円形、楕円形、または他の規則正しいまたは不規則な幾何学形状等)所望されるディスプレイに応じて他の配列も考えられる。応用例がそれを必要とするときには、アクティブ表示領域は、リングまたは「ドーナッツ」ディスプレイが適切なときに可能となるように隣接的なピクセルである必要はない。他のインプリメンテーションでは、出力ポートは一個または複数のピクセルでの他の種類の出力後処理に焦点を当ててよい、分散してよい、フィルタリングしてよい、あるいは実行してよい。 The front panel 415 may simply be a piece of optical glass or other transparent optical material that faces the polarizing component, or it may include additional functional and structural features. For example, the panel 415 may include a guide or other structure to align the output ends of the modulators 200 i, j in the desired relative orientation with the adjacent modulators 200 i, j . FIG. 5 is a diagram of one arrangement for the output ports 500x, y of the front panel 415 shown in FIG. Other arrangements are also contemplated depending on the display desired (eg, circular, oval, or other regular or irregular geometry). When an application requires it, the active display area need not be adjacent pixels, as is possible when a ring or “donut” display is appropriate. In other implementations, the output port may focus on other types of output post-processing on one or more pixels, may be distributed, may be filtered, or may be performed.

導波管端部が、(その内のいくつかはパネル415の一部として含まれてよい)追加の光学素子及びレンズと順に追加の焦点合わせ能力を可能にする(例えば曲面等の)所望される三次元表面に終端する、ディスプレイまたはプロジェクタ表面の光学幾何学形状はそれ自体変化する。いくつかの応用例は、それぞれが本発明により異なる曲率と向きを持ち、適切な出力形状を提供する、凹んだ表面領域、平坦な表面領域及び/または出っ張った表面領域の複数の領域を必要としてよい。いくつかの応用例では、特殊な幾何学形状は固定される必要はないが、所望されるとおりに形状/向き/寸法を変更するために動的に改変可能であってよい。本発明のインプリメンテーションは多様なタイプのハプティックディスプレイシステムも作り出してよい。   A waveguide end is desired (such as a curved surface) that allows additional focusing capability in order with additional optical elements and lenses (some of which may be included as part of panel 415). The optical geometry of the display or projector surface that terminates in a three-dimensional surface changes itself. Some applications require multiple regions of concave surface area, flat surface area and / or protruding surface area, each having a different curvature and orientation according to the present invention and providing an appropriate output shape. Good. In some applications, special geometric shapes need not be fixed, but may be dynamically modifiable to change shape / orientation / dimensions as desired. Implementations of the present invention may also create various types of haptic display systems.

投影システムのインプリメンテーションでは、放射源410、変調器200i、jに結合されるコントローラ405付きの「切り替え組み立て品」、及びフロントパネル415は、互いから何らかの距離で、別々のモジュールまたは装置の中に収容されることから恩恵を受けてよい。放射線源410に関して、いくつかの実施形態では、通常は大型劇場スクリーンを照明するために必要とされる高振幅光のタイプにより生じる熱のために、照明ソース(複数の場合がある)を切り替え組み立て品から分離することが有利である。複数の照明源が使用されるとしても、例えば単一のキセノンランプ内でそれ以外の場合集中する熱出力を分散すると、熱出力は依然として、切り替えエレメント及び表示エレメントからの分離が所望されてよいほど十分に大きくてよい。このようにして照明源(複数の場合がある)は、ヒートシンク及び冷却エレメント付きの断熱されたケースに収容されるであろう。次に、ファイバは分離されたまたは単一のソースから切り替え組み立て品に光を伝達し、それから画面上に投影されるであろう。画面はフロントパネル415のいくつかの特長を含んでよい、あるいはパネル415は適切な表面を照明する前に使用されてよい。 In a projection system implementation, the radiation source 410, the “switching assembly” with the controller 405 coupled to the modulators 200 i, j , and the front panel 415 may be separated from each other by a separate module or device. You may benefit from being housed inside. With respect to radiation source 410, in some embodiments, the illumination source (s) are switched and assembled due to the heat generated by the type of high amplitude light normally required to illuminate a large theater screen. It is advantageous to separate from the product. Even if multiple illumination sources are used, for example, if the otherwise concentrated heat output is distributed within a single xenon lamp, the heat output may still be desired to be separated from the switching and display elements. It can be big enough. In this way the illumination source (s) will be housed in an insulated case with heat sink and cooling element. The fiber will then transmit light from a separate or single source to the switching assembly and then projected onto the screen. The screen may include some features of the front panel 415, or the panel 415 may be used before illuminating a suitable surface.

切り替え組み立て品の投影/ディスプレイ表面からの分離には独自の優位点がある。照明及び切り替え組み立て品を投影システム基部に設置する(同はFPDについて正しいであろう)と、映写TVキャビネットの奥行きを縮小できる。あるいは、投影表面は薄いランプ状の柱の上部にあるコンパクトなボールの中に収容されてよい、あるいは、反射ファブリックスクリーンを利用する技影システムの前面に天井、ケーブルから吊り下げてよい。   There are unique advantages to the projection / separation of the switching assembly from the display surface. Placing the lighting and switching assembly at the base of the projection system (which would be true for FPD) can reduce the depth of the projection TV cabinet. Alternatively, the projection surface may be housed in a compact ball at the top of a thin lamp-like column, or suspended from the ceiling and cable in front of a shadowing system that utilizes a reflective fabric screen.

劇場映写の場合、床の上の装置から映写ウィンドウ領域にあるコンパクトな最終的な光学装置までの導波管構造によって、切り替え組み立て品により形成される画像を伝達する可能性が、他の潜在的な優位点及び構成の中で、従来のフィルムプロジェクタと好適実施形態の新型プロジェクタの両方を同じ映写室内に収容するための空間活用戦略を示唆している。   In the case of theatrical projection, the waveguide structure from the device on the floor to the compact final optical device in the projection window area has the potential to convey the image formed by the switching assembly. Among other advantages and configurations, it suggests a space utilization strategy for accommodating both a conventional film projector and a new preferred embodiment projector in the same projection room.

並んで配列されるまたは接着される、それぞれがストリップ上に数千の導波管を備える導波管ストリップのモノリシックな構造は、高精細度のイメージングを達成してよい。しかしながら、「バルク」光ファイバ構成要素の構築も好適実施形態で必要な小さな突出面を達成してよい。(特に、外部電気通信ケーブルの耐久性能要件のない)シングルモードファイバは、ファイバの断面積がきわめて小さく、ディスプレイピクセルまたはサブピクセルとして適切であるほど十分に小さい直径を有する。   A monolithic structure of waveguide strips arranged side by side or glued, each comprising thousands of waveguides on the strip, may achieve high definition imaging. However, the construction of “bulk” fiber optic components may also achieve the small protruding surfaces required in the preferred embodiment. Single mode fibers (especially without the durability performance requirements of external telecommunications cables) have a sufficiently small diameter that the fiber cross-sectional area is very small and suitable as a display pixel or subpixel.

加えて、統合された光学製造技法は、大量にモノリシックまたは表面的な単一半導体基板またはチップの製造において本発明の減衰器アレイを達成できると期待されている。   In addition, integrated optical fabrication techniques are expected to be able to achieve the attenuator array of the present invention in the manufacture of large monolithic or superficial single semiconductor substrates or chips.

溶融ファイバ投影表面においては、溶融ファイバ表面は次に光学アレイに画像の焦点を合わせる目的の曲率を達成するために研磨されてよい。代わりに、接着剤で接合される、またはそれ以外の場合結び付けられるファイバ端部は整形された先端を有してよく、必要な場合曲面を達成するために整形されたマトリクス内のその終点に配列されてよい。   In the molten fiber projection surface, the molten fiber surface may then be polished to achieve the desired curvature to focus the image on the optical array. Alternatively, the fiber ends that are glued or otherwise tied together may have a shaped tip and, if necessary, arranged at its end in a shaped matrix to achieve a curved surface. May be.

プロジェクションテレビまたは他の非劇場映写応用例の場合、照明モジュールと切り替えモジュールをプロジェクタ表面から分離するというオプションにより、あまりかさばらないプロジェクションテレビキャビネット構造を達成する新規の方法が可能になる。   In the case of projection television or other non-theater projection applications, the option of separating the lighting module and switching module from the projector surface allows a new way of achieving a less bulky projection television cabinet structure.

図6は、図2に示されている構造化された導波管205の一部600の本発明の好適実施形態の概略表現である。部分600は導波管205の放射線伝播チャネルであり、通常、誘導チャネル(例えばファイバ導波管のためのコア)であるが、1つまたは複数の境界領域(例えばファイバ導波管のためのクラッディング)を含んでよい。他の導波構造は、導波管のチャネル領域の伝達軸に沿って伝播される放射線の導波性を強化するためのさまざまな特定の機構を有する。導波管はフォトニック結晶ファイバ、構造物質の特殊な薄膜積み重ね及び他の材料を含む。導波性の特殊な機構は導波管ごとに異なってよいが、本発明はさまざまな構造とともに使用するために適応されてよい。   FIG. 6 is a schematic representation of a preferred embodiment of the present invention of a portion 600 of the structured waveguide 205 shown in FIG. Portion 600 is a radiation propagation channel of waveguide 205, typically a guiding channel (eg, a core for a fiber waveguide), but one or more boundary regions (eg, a cladding for a fiber waveguide). ). Other waveguiding structures have a variety of specific mechanisms for enhancing the waveguiding properties of radiation propagating along the transmission axis of the channel region of the waveguide. Waveguides include photonic crystal fibers, special thin film stacks of structural materials, and other materials. Although the specific features of waveguiding may vary from waveguide to waveguide, the present invention may be adapted for use with a variety of structures.

本発明の目的のために、用語誘導領域または誘導チャネル及び境界領域はチャネルの伝達軸に沿った放射線の伝播を強化するための協調構造をさす。これらの構造は、さまざまなバッファまたはコーティングあるいは導波管の製造後処理とは異なる。原則の相違点は、導波管の他の構成要素は伝播しないが、境界領域が通常、誘導領域を通って伝播される波動成分を伝播できるという点である。例えばマルチモード光ファイバ導波管では、高次モードのかなりのエネルギーが境界領域を通して伝播される。一つの相違点は、他の支持構造は該して実質的に不透明である一方、誘導領域/境界領域(複数の場合がある)が伝播する放射線にとって実質的に透明であるという点である。   For the purposes of the present invention, the term guiding region or guiding channel and boundary region refers to a cooperative structure for enhancing the propagation of radiation along the channel's transmission axis. These structures are different from the post-fabrication processing of various buffers or coatings or waveguides. The difference in principle is that the other components of the waveguide do not propagate, but the boundary region can propagate wave components that normally propagate through the guiding region. For example, in multimode fiber optic waveguides, significant energy in higher order modes propagates through the boundary region. One difference is that the other support structure is thus substantially opaque while the guide / boundary region (s) are substantially transparent to the propagating radiation.

前述されたように、インフルエンサ110は、それが伝達軸に沿って伝達されるにつれて伝播する波動成分の特性に影響を及ぼすために導波管205と協調して作動する。したがって、部分600はインフルエンサ応答属性を有すると言われており、好適実施形態ではこの属性はインフルエンサ110に対する伝播波動特性の反応を強化するように特に構造化されている。部分600は、誘導領域及び/または一つまたは複数の境界領域内に特定のインプリメンテーションのために望ましいとして配置される複数の構成物質(例えば希土ドーパント605、穴610、構造上の凹凸615、超微粒気泡620、及び/または他のエレメント625)を含む。好適実施形態では、部分600は、多くの場合、約25ミリメートル未満という非常に短い長さを有し、前述されたように、ときにはそれよりはるかに短い長さを有する。これらの構成物質によって強化されるインフルエンサ応答属性は、(例えば、減衰及び波長分散を含む約数キロメートル以上の非常に長い長さのために最適化された電気通信ファイバとは対照的に)短い長さの導波管に最適化される。別の応用例に最適化されている部分600の構成物質は、導波管の電気通信の使用を著しく悪化させるであろう。構成物質の存在は電気通信の用途を傷つけることを目的としていないが、本好適実施形態はインフルエンサ反応属性を電気通信属性(複数の場合がある)よりも強化することに対して集中することにより、このような劣化が生じることがあり、好適実施形態の欠点ではない。   As previously described, influencer 110 operates in concert with waveguide 205 to affect the properties of wave components that propagate as it is transmitted along the transmission axis. Thus, portion 600 is said to have an influencer response attribute, which in a preferred embodiment is specifically structured to enhance the response of the propagating wave characteristic to influencer 110. Portion 600 may include a plurality of components (eg, rare earth dopants 605, holes 610, structural irregularities 615) disposed as desired for a particular implementation within the guiding region and / or one or more boundary regions. , Ultrafine bubbles 620, and / or other elements 625). In preferred embodiments, portion 600 often has a very short length of less than about 25 millimeters, and sometimes has a much shorter length, as described above. The influencer response attributes enhanced by these constituents are short (eg, as opposed to telecommunications fibers optimized for very long lengths of about several kilometers or more including attenuation and chromatic dispersion) Optimized for length waveguides. The components of portion 600 that are optimized for another application will significantly exacerbate the use of waveguide telecommunications. Although the presence of constituents is not intended to hurt telecommunications applications, the preferred embodiment concentrates on enhancing the influencer reaction attribute over the telecommunications attribute (s). Such degradation may occur and is not a disadvantage of the preferred embodiment.

本発明は、インフルエンサ110のさまざまな構造によって影響を受ける可能性がある多くのさまざまな波動特性があると考える。好適実施形態は、部分600のファラデー効果関連の特性を目標とする。前述されたように、ファラデー効果は伝播方向に平行な磁場に反応する偏光回転の変化を誘発する。好適実施形態ではインフルエンサ110が伝達軸に平行な磁場を生成すると、部分600では、回転の量が磁場の強度、部分600の長さ、及び部分600のベルデ定数に依存する。構成物質は、例えば部分600の有効ベルデ定数を高めることによって等、この磁場に対する部分600の反応性を高める。   The present invention considers that there are many different wave characteristics that can be affected by different structures of influencer 110. The preferred embodiment targets the Faraday effect related properties of portion 600. As described above, the Faraday effect induces a change in polarization rotation in response to a magnetic field parallel to the propagation direction. In the preferred embodiment, when influencer 110 generates a magnetic field parallel to the transmission axis, in portion 600, the amount of rotation depends on the strength of the magnetic field, the length of portion 600, and the Verde constant of portion 600. The constituent material increases the reactivity of the portion 600 to this magnetic field, for example by increasing the effective Verde constant of the portion 600.

本発明による導波管製造及び特徴のパラダイムシフトの1つの意義は、キロメートル長の光学的に純粋な電気通信グレードの導波管を製造するために使用される製造技法の修正により、潜在的に光学的に不純な(しかし光学的にアクティブな)インフルエンサ−反応導波管の製造が可能になるという点である。前述されたように、好適実施形態のいくつかのインプリメンテーションは、ここに開示されているように修正された無数の非常に短い長さの導波管を使用してよい。コスト削減及び他の効率/長所は、これらの集合体を、ここに説明されているように製造されたより長い導波管から作成される(例えば分裂)短い長さの導波管から形成することにより実現される。これらのコスト節約及び他の効率と長所は、システムエレメントとして従来製造された別々の磁気光学結晶を利用する磁気光学システムの欠点の多くを克服する可能性を有する、成熟した製造技法及び装置を使用する優位点を含む。例えば、これらの欠点は高い製造費、多数の磁気光学結晶全体での均一性の欠如、個々の構成要素の集合体のサイズを制限する個々の構成要素の相対的に大きなサイズを含む。   One significance of the waveguide fabrication and feature paradigm shift according to the present invention is that the modification of the fabrication techniques used to fabricate kilometer-length optically pure telecommunications grade waveguides potentially It is possible to produce optically impure (but optically active) influencer-reactive waveguides. As previously mentioned, some implementations of the preferred embodiment may use a myriad of very short length waveguides modified as disclosed herein. Cost savings and other efficiencies / advantages are that these assemblies are formed from short length waveguides that are created (eg, split) from longer waveguides manufactured as described herein. It is realized by. These cost savings and other efficiencies and advantages use mature manufacturing techniques and equipment that have the potential to overcome many of the shortcomings of magneto-optical systems that utilize separate magneto-optical crystals conventionally manufactured as system elements. Including advantages to For example, these drawbacks include high manufacturing costs, lack of uniformity across multiple magneto-optic crystals, and the relatively large size of the individual components that limit the size of the collection of individual components.

好適実施形態は、ファイバ導波管及びファイバ導波管製造方法論に対する修正を含む。その最も一般的なもので、光ファイバは透明な(重要な波長での)誘電体(通常はガラスまたはプラスチック)のフィラメントであり、通常は、光を誘導する断面が円形である。早期光ファイバの場合、円筒形のコアは同様の幾何学形状のクラッディングにより取り囲まれ、親密に接触していた。これらの光ファイバは、クラッディング層の屈折率よりわずかに大きな屈折率をコアに与えることによって光を誘導した。他のファイバタイプは異なる誘導の仕組みを提供する――本発明の関連で重要なものは前述されたようなフォトニック結晶ファイバ(PCF)を含む。   Preferred embodiments include modifications to the fiber waveguide and fiber waveguide manufacturing methodology. In its most common, an optical fiber is a transparent (at a critical wavelength) dielectric (usually glass or plastic) filament, usually with a circular cross-section for guiding light. In the case of early optical fibers, the cylindrical core was surrounded by a similar geometric cladding and was in intimate contact. These optical fibers guided the light by giving the core a refractive index that is slightly larger than the refractive index of the cladding layer. Other fiber types provide different guidance mechanisms-important in the context of the present invention include photonic crystal fibers (PCF) as described above.

シリカ(二酸化ケイ素(SiO))は、最も一般的な通信グレード光ファイバが作られる基本的な材料である。シリカは、結晶性形状または非晶形で発生してよく、自然に石英と砂等の不純な形式で発生する。ベルデ定数は、特定の材料のファラデー効果の強度を説明する光学定数である。シリカを含む大部分の物質のベルデ定数はきわめて小さく、波長に依存している。それは、テルビウム(Tb)等の常磁性イオンを含有する物質で非常に強力である。高ベルデ定数が、テルビウムでドーピングされた密度が高いフリントガラスで、またはテルビウムガリウムガーネット(TGG)の結晶の中で見つけられる。この物質は概して優れた透明性特性を有し、レーザ損失に非常に耐性がある。ファラデー効果は、有色ではない(つまりそれは波長に依存していない)が、ベルデ定数はきわめて強力に波長の関数である。632.8nmでは、TGGのベルデ定数は134radT−1であると報告されるのに対して、1064nmでは、それは−40radT−1まで低下した。 この動作は、1つの波長で特定の回転の度数で製造される装置はより長い波長で、はるかに少ない回転を生じさせることを意味する。 Silica (silicon dioxide (SiO 2 )) is the basic material from which the most common communication grade optical fibers are made. Silica may occur in crystalline or amorphous forms and occurs naturally in impure forms such as quartz and sand. The Verde constant is an optical constant that describes the strength of the Faraday effect of a particular material. Most materials, including silica, have very small Verde constants and are wavelength dependent. It is a substance that contains paramagnetic ions such as terbium (Tb) and is very powerful. High Verde constants are found in terbium-doped high density flint glasses or in crystals of terbium gallium garnet (TGG). This material generally has excellent transparency properties and is very resistant to laser loss. The Faraday effect is not colored (ie it is wavelength independent), but the Verde constant is a very powerful function of wavelength. At 632.8 nm, the TGG Verde constant is reported to be 134 rad T-1, whereas at 1064 nm it has dropped to -40 rad T-1. This operation means that a device manufactured with a particular degree of rotation at one wavelength will produce much less rotation at longer wavelengths.

構成物質は、いくつかの手段では、YIG/Bi−YIGまたはTbまたはTGG、あるいは活性化磁場が存在する場合に効率的なファラデー回転を達成するために導波管のベルデ定数を高める他の最善に機能するドーパント等の光学的に活性化したドーパントを含む。後述されるようにファイバ製造プロセスの間に加熱するまたは応力を与えると、部分600に追加の構成物質(穴または凹凸)を加えることによってベルデ定数をさらに高めてよい。 従来の導波管で使用されるような希土類は、伝達属性エレメントの受動的な強化として利用され、光学的にアクティブな応用例では利用されない。   Constituent materials are in some ways YIG / Bi-YIG or Tb or TGG or other best to increase the Verde constant of the waveguide to achieve efficient Faraday rotation in the presence of an activating magnetic field. Optically activated dopants such as dopants that function in When heated or stressed during the fiber manufacturing process as described below, the Verde constant may be further increased by adding additional constituents (holes or irregularities) to the portion 600. Rare earths, such as those used in conventional waveguides, are utilized as passive enhancements for transmission attribute elements and are not utilized in optically active applications.

シリカ光ファイバはシリカパーセンテージ自体と比較して、少なくとも50%のドーパントなど高レベルのドーパントで製造されるので、及び必要なドーパント濃度は数十ミクロン以下で90°の回転を達成するために他の種類のシリカ構造で立証され、既定の改善策は増加するドーパント濃度(例えば、JDSユニフェーズ社(JDS Uniphase)から市販されているファイバ)で立証され、改善策は(例えばコーニング社(Corning Incorporated)から市販されているファイバ等)制御するドーパントプロファイルで立証されたので、ミクロン規模の距離で低電力で回転を誘発するために光学的にアクティブなドーパントの十分に高く、制御された濃度を達成することができる。   Silica optical fiber is manufactured with a high level of dopant, such as at least 50% dopant, compared to the silica percentage itself, and other dopant concentrations required to achieve 90 ° rotation at tens of microns or less. Proven improvements with proven dopant concentrations (eg, fibers available from JDS Uniphase) and improvements are known (eg, Corning Incorporated), with proven silica structures. To achieve sufficiently high and controlled concentrations of optically active dopants to induce rotation at low power at micron scale distances, as demonstrated by controlled dopant profiles be able to.

図7は、本発明の導波管プリフォームの好適実施形態を遂行するための代表的な導波管製造システム700の概略ブロック図である。システム700は、プリフォームと呼ばれているガラスロッドを製造するために改良型化学蒸着(MCVD)プロセスを表す。従来のプロセスからのプリフォームは超高純度ガラスのソリッドロッドであり、所望されるファイバの光学特性を正確に再現するが、線寸法は2桁以上拡大される。しかしながら、システム700は最適純度を強調しないが、インフルエンサ反応の短い距離の最適化を最適化するプリフォームを製造する。プリフォームは通常、以下の化学蒸着(CVD)方法の内の1つを使用して作られる。つまり、1.改善型化学蒸着(MCVD)、2.プラズマ改良型化学蒸着(PMCVD)、3.プラズマ化学蒸着(PCVD)、4.外部蒸着(OVD)、5.気相軸付け(AVD)である。すべてのこれらの方法は、回転するロッドの外部またはガラス管内部で、すすと呼ばれているガラス粒子の層として付着される酸化物を形成する熱化学蒸着反応に基づいている。同じ化学反応がこれらの方法で発生する。   FIG. 7 is a schematic block diagram of an exemplary waveguide manufacturing system 700 for performing the preferred embodiment of the waveguide preform of the present invention. System 700 represents a modified chemical vapor deposition (MCVD) process to produce a glass rod called a preform. The preform from the conventional process is a solid rod of ultra high purity glass that accurately reproduces the desired optical properties of the fiber, but increases the line dimensions by more than two orders of magnitude. However, the system 700 does not emphasize optimal purity, but produces a preform that optimizes short distance optimization of the influencer reaction. The preform is typically made using one of the following chemical vapor deposition (CVD) methods. That is, 1. Improved chemical vapor deposition (MCVD), 2. 2. plasma enhanced chemical vapor deposition (PMCVD); 3. plasma enhanced chemical vapor deposition (PCVD); 4. External deposition (OVD), Gas phase shafting (AVD). All these methods are based on a thermal chemical vapor deposition reaction that forms an oxide deposited as a layer of glass particles, called soot, outside the rotating rod or inside the glass tube. The same chemical reaction occurs in these ways.

Siとドーパントにソースを提供する(例えば、出発物質がSiCl、GeCl、POCl及びガス状のBClの溶液である)多様な液体は、酸素ガス、加熱されたバブラー705内の各液体、及びソース710からのガスが存在する場合に加熱される。これらの液体は大量流量計715によって制御される酸素ストリームの中で蒸発し、ガスにより、シリカ旋盤720内でのガラスを製造するハロゲン化物の燃焼からシリカと他の酸化物を形成する。酸化反応と呼ばれている化学反応は以下に一覧されるように気相で発生する。つまり、GeCl+O→GeO+2ClSiCl+O→SiO+2Cl4POCl+3O→2P+6Cl4BCl+3O→2B+6Clである。 Various liquids that provide sources for Si and dopants (eg, starting materials are solutions of SiCl 4 , GeCl 4 , POCl 3 and gaseous BCl 3 ) are oxygen gas, each liquid in heated bubbler 705. And when there is gas from the source 710, it is heated. These liquids evaporate in the oxygen stream controlled by the mass flow meter 715 and the gas forms silica and other oxides from the combustion of the halide that produces the glass in the silica lathe 720. Chemical reactions called oxidation reactions occur in the gas phase as listed below. That is, GeCl 4 + O 2 → GeO 2 + 2Cl 2 SiCl 4 + O 2 → SiO 2 + 2Cl 2 4POCl 3 + 3O 2 → 2P 2 O 5 + 6Cl 2 4BCl 3 + 3O 2 → 2B 2 O 3 + 6Cl 2

酸化ゲルマニウム及び五酸化リンは、ガラスの屈折率を高め、酸化ホウ素はそれを減少させる。これらの酸化物がドーパントとして公知である。プリフォームのインフルエンサ反応属性を強化するために適切な構成物質を含む他のバブラー705は、示されているものに加えて使用されてよい。   Germanium oxide and phosphorus pentoxide increase the refractive index of the glass, and boron oxide decreases it. These oxides are known as dopants. Other bubblers 705 that contain suitable components to enhance the influencer reaction attributes of the preform may be used in addition to those shown.

プロセスの間に混合物の組成を変更すると、屈折率プロファイル及びプリフォームの構成要素プロファイルに影響を及ぼす。酸素の流量は混合弁715によって制御され、反応体の気体725は、酸化が発生する加熱管735を含むシリカパイプ730の中に吹き込まれる。塩素ガス740は管735から吹き出されるが、酸化化合物はすす745の形で管の中に付着される。鉄及び銅の不純物の濃度は、加工されていない液体中の約10ppbから、すす745の中の1ppb未満に削減される。   Changing the composition of the mixture during the process affects the refractive index profile and the component profile of the preform. The flow rate of oxygen is controlled by a mixing valve 715 and the reactant gas 725 is blown into a silica pipe 730 that includes a heated tube 735 where oxidation occurs. Chlorine gas 740 is blown out of tube 735, while the oxidized compound is deposited in the tube in the form of soot 745. The concentration of iron and copper impurities is reduced from about 10 ppb in the unprocessed liquid to less than 1 ppb in soot 745.

管735は、横断式H2O2バーナ750を使用して加熱され、ガラス755の中にすす745をガラス状にするために絶えず回転される。多様な蒸気725の相対的な流れを調整することにより、コア対クラッディング、あるいはGIファイバ用の可変コア指数プロファイル等の異なる屈折率の複数の層が得られる。層化が完了された後、管735は加熱され、プリフォームロッドと呼ばれる丸い固形の断面のあるロッドの中に崩れる。このステップでは、ロッドの中心が材料で完全に充填しており、中空ではないことが必須である。プリフォームロッドは、次に、図8と協調して説明されるように、引き抜きの炉の中に入れられる。     The tube 735 is heated using a transverse H 2 O 2 burner 750 and is continuously rotated to glass the soot 745 into the glass 755. By adjusting the relative flow of the various vapors 725, multiple layers of different refractive indices such as core-to-cladding or variable core index profiles for GI fibers can be obtained. After stratification is complete, tube 735 is heated and collapses into a round solid cross-section rod called a preform rod. In this step, it is essential that the center of the rod is completely filled with material and not hollow. The preform rod is then placed in a drawing furnace as described in conjunction with FIG.

MCVDのおもな優位点とは、反応及び付着が閉じられた空間の中で発生するため、望ましくない不純物が入ることはさらに難しくなる。ファイバのインデックスプロファイルは制御するのが容易であり、SMファイバに必要な精度は相対的に容易に達成できる。装置は構築し、制御するのが簡単である。該方法の潜在的に重大な制限は、管の寸法が本質的にロッドサイズを制限するという点である。したがって、この技法は、通常、長さ35km、あるいは最大限でも20kmから40kmのファイバを形成する。さらに、シリカ管内の不純物、おもにHとOH―は、ファイバの中に拡散する傾向がある。また、プリフォームロッドの中空の中心を排除するために付着物を溶かすプロセスは、ときどきコアの屈折率の下降を引き起こし、通常ファイバを電気通信用途に不適切にするが、本発明の文脈では概して重要ではない。コストと費用という点で、方法の主要な不利な点とは、それが、酸化反応を開始し、すすをガラス状にするために、つまり蒸気を直接的にではなく、管735が加熱される間接的な加熱を利用しているため、付着率が相対的にゆっくりしているという点である。付着率は通常1分当たり0.5から2gである。 The main advantage of MCVD is that reaction and deposition occur in a closed space, making it more difficult for unwanted impurities to enter. The index profile of the fiber is easy to control and the accuracy required for the SM fiber can be achieved relatively easily. The device is simple to build and control. A potentially significant limitation of the method is that the tube dimensions inherently limit the rod size. Thus, this technique typically forms a fiber of 35 km length, or at most 20 km to 40 km. In addition, impurities in the silica tube, mainly H 2 and OH—, tend to diffuse into the fiber. Also, the process of melting deposits to eliminate the hollow center of the preform rod sometimes causes a decrease in the refractive index of the core, making the fiber usually unsuitable for telecommunications applications, but generally in the context of the present invention It does not matter. In terms of cost and expense, the main disadvantage of the process is that it initiates the oxidation reaction and heats the tube 735 to make the soot vitreous, that is, not directly steam. Since indirect heating is used, the adhesion rate is relatively slow. The adhesion rate is usually 0.5 to 2 g per minute.

前述されたプロセスの変形は、希土類でドーピングされたファイバを処理する。希土類でドーピングされたファイバを製造するために、プロセスは希土類でドーピングされたプリフォーム―典型的には、溶液ドーピングプロセスを使用して製造される―で開始する。最初に、おもに溶融シリカからなる光学クラッディングが基板管の内部に付着される。次に、やはりゲルマニウムを含んでよいコア材料が下げられた温度で付着され、「ガラス原料」として公知の拡散した透水層を形成する。該ガラス原料の付着後、この部分的に完成したプリフォームは一端で密封され、旋盤から外され、(例えば、ネオジミウム、エルビウム、イッテルビウム等の)所望される希土類ドーパントの適切な塩の溶液が導入される。固定された期間、この溶液はガラス原料に透水するために放置される。過剰な溶液を廃棄した後、プリフォームは旋盤に返され、乾燥され、強固にされる。強固中、ガラス原料内の割れ目が崩れ、希土類をカプセル化する。最後に、プリフォームは高温で制御された崩壊にさらされ、ガラスの固形ロッドを形成する−希土類はコアの中に組み込まれる。一般的には、ファイバケーブルの中に希土類を包含することは光学的にアクティブではない。つまりドーピングされた媒体を通して伝播する光の特徴に影響を及ぼすために電気的、または磁気的、または他の摂動または場に反応する。従来のシステムは、(電気通信属性を含む)導波管の「受動的な」伝送特徴を改善するという目標によって動かされる希土類ドーパントのパーセンテージを上昇するための継続中の探求の結果である。しかし、導波管コア/境界のドーパントのパーセンテージの増加は好適実施形態のための複合媒体/構造の光学活動に影響を及ぼすために有利である。前述されたように、好適実施形態では、ドーパント対シリカのパーセンテージは少なくとも五十パーセントである。   A variation of the process described above handles fibers doped with rare earths. In order to produce rare earth doped fibers, the process begins with a rare earth doped preform—typically produced using a solution doping process. First, an optical cladding, mainly made of fused silica, is deposited inside the substrate tube. Next, the core material, which may also contain germanium, is deposited at a reduced temperature to form a diffused water permeable layer known as a “glass raw material”. After deposition of the glass raw material, this partially completed preform is sealed at one end and removed from the lathe and introduced with the appropriate salt solution of the desired rare earth dopant (eg, neodymium, erbium, ytterbium, etc.) Is done. During the fixed period, the solution is left to permeate the glass material. After discarding excess solution, the preform is returned to the lathe, dried and hardened. While solid, the cracks in the glass material collapse and encapsulate the rare earth. Finally, the preform is subjected to controlled collapse at high temperatures, forming a solid rod of glass—rare earth is incorporated into the core. In general, including rare earths in fiber cables is not optically active. That is, it responds to electrical, magnetic, or other perturbations or fields to affect the characteristics of light propagating through the doped medium. Conventional systems are the result of ongoing search to increase the percentage of rare earth dopants driven by the goal of improving the “passive” transmission characteristics of the waveguide (including telecommunications attributes). However, increasing the percentage of dopant in the waveguide core / boundary is advantageous because it affects the optical activity of the composite media / structure for the preferred embodiment. As mentioned above, in a preferred embodiment, the dopant to silica percentage is at least fifty percent.

図8は、図7に示されているシステム700から製造させるもののように、プリフォーム805から本発明の好適実施形態を作るための代表的なファイバ引き上げシステム800の概略図である。システム800はプリフォーム805を、通常は引抜により成形されている髪の毛のように細いフィラメントに変換する。プリフォーム805はタワー815の上部近くに取り付けられる送り機構810の中に取り付けられる。機構810は、高純度グラファイト炉820の中に先端が入るまでプリフォーム805を低くする。純粋な気体が炉の中に注入され、清潔且つ導電性の大気を提供する。炉820内では、1900℃に近づく厳しく統制された温度がプリフォーム805の先端を軟化させる。プリフォーム先端の軟化点にいったん到達すると、重力が優勢になり、溶融塊が、それが薄いストランドに引き伸ばされるまで「自然落下」する。   FIG. 8 is a schematic diagram of an exemplary fiber pulling system 800 for making a preferred embodiment of the present invention from a preform 805, such as that produced from the system 700 shown in FIG. The system 800 converts the preform 805 into thin filaments, such as hair that is normally shaped by drawing. The preform 805 is mounted in a feed mechanism 810 that is mounted near the top of the tower 815. The mechanism 810 lowers the preform 805 until the tip enters the high purity graphite furnace 820. Pure gas is injected into the furnace to provide a clean and conductive atmosphere. Within the furnace 820, a tightly controlled temperature approaching 1900 ° C. softens the tip of the preform 805. Once the softening point at the preform tip is reached, gravity prevails and the molten mass “spontaneously falls” until it is stretched into thin strands.

オペレータが牽引車840によってスプール上に巻き付けられるトランスポート835を製造するために、このファイバのストランドをレーザマイクロメータ825及び(例えば、コーティング及びバッファ用の)一連の処理ステーション830xに通し、引抜きプロセスが開始する。ファイバは引抜きタワー815の下部に位置する牽引車840により引っ張られてから、巻き付けドラムに巻き付けられる。引抜き中、プリフォーム805は理想的な引抜き張力を達成するために最適温度で加熱される。毎秒10メートルから20メートルの引抜き速度は業界では珍しくない。   In order for an operator to produce a transport 835 that is wound on a spool by a tow wheel 840, this strand of fiber is passed through a laser micrometer 825 and a series of processing stations 830x (eg, for coating and buffering), and the drawing process is performed. Start. The fiber is pulled by a towing vehicle 840 located at the bottom of the drawing tower 815 and then wound around a winding drum. During drawing, the preform 805 is heated at an optimum temperature to achieve an ideal drawing tension. Drawing speeds of 10 to 20 meters per second are not uncommon in the industry.

引抜きプロセス中、引き抜かれるファイバの直径は1ミクロンにすぎない公差の範囲内で125ミクロンに制御される。レーザベースの直径ゲージ825はファイバの直径を監視する。ゲージ825は毎秒750回を超える速度でファイバの直径をサンプリングする。直径の実際の値は125ミクロンターゲットに比較される。ターゲットからのわずかな偏差は、引抜き速度の変化に変換され、補正のために牽引車840に送られる。   During the drawing process, the diameter of the drawn fiber is controlled to 125 microns within a tolerance of only 1 micron. A laser-based diameter gauge 825 monitors the fiber diameter. Gauge 825 samples the fiber diameter at a rate in excess of 750 times per second. The actual value of the diameter is compared to a 125 micron target. A slight deviation from the target is converted into a change in drawing speed and sent to the towing vehicle 840 for correction.

処理ステーション830xは、通常、ファイバに−柔らかい内側コーティングと硬い外側コーティングという−2つの層保護コーティングを塗布するための金型を含む。この2つの部分の保護被覆物は、厳しい環境からファイバの傷つけられていない表面も保護しつつ、処理のための機械的な保護を提供する。これらのコーティングは、同じまたは他の処理ステーション830xの一部として紫外線ランプによって硬化される。他のステーション830xは、トランスポート835のインフルエンサ反応属性を、それがステーション(複数の場合がある)を通過するにつれて、強化するための装置/システムを提供してよい。例えば、多様な機械的なストレッサ、イオン衝撃、またはインフルエンサ反応属性を導入するための他の機構は、引抜き段階で構成物質を強化する。   Processing station 830x typically includes a mold for applying two layer protective coatings on the fiber—a soft inner coating and a hard outer coating. This two-part protective coating provides mechanical protection for processing while also protecting the unblemished surface of the fiber from harsh environments. These coatings are cured by an ultraviolet lamp as part of the same or other processing station 830x. Other stations 830x may provide an apparatus / system for enhancing the influencer response attributes of transport 835 as it passes through the station (s). For example, other mechanisms for introducing a variety of mechanical stressors, ion bombardment, or influencer reaction attributes enhance the constituent materials at the draw stage.

リールに巻かれた後、引き抜かれたファイバは適切な光学及び幾何学的なパラメータについて試験される。伝送ファイバの場合、通常、引っ張り強さは、ファイバのための最小引っ張り強さが達成されたことを確実にするために最初に試験される。該最初の試験の後に、多くの異なる試験が実行され、伝送ファイバの場合には、減衰(距離で信号強度の減少)、帯域幅(情報伝播容量、マルチモードファイバの重要な測定値)、開口数(ファイバの受光角度の測定値)、遮断波長(シングルモードファイバでは、シングルモードだけが伝播する波長)、モードフィールド直径(シングルモードファイバでは、ファイバ内の光パルスの変形方向の幅、相互接続のために重要)、及び色分散(さまざまな速度コアを通って移動するさまざまな波長の光線のための光のパルスの広がり、シングルモードファイバでは、これは情報伝播量のための制限する要因である)を含む伝送属性についての試験を含む。   After being wound on a reel, the drawn fiber is tested for appropriate optical and geometric parameters. For transmission fibers, typically the tensile strength is first tested to ensure that the minimum tensile strength for the fiber has been achieved. After the initial test, many different tests are performed, in the case of transmission fibers, attenuation (decrease in signal strength with distance), bandwidth (information propagation capacity, important measurement of multimode fiber), aperture Number (measurement of fiber acceptance angle), cutoff wavelength (wavelength that only single mode propagates in single mode fiber), mode field diameter (in single mode fiber, width of deformation direction of optical pulse in fiber, interconnection Important for), and chromatic dispersion (spreading of light for different wavelength rays traveling through different velocity cores, in single-mode fiber, this is a limiting factor for the amount of information propagation Test for transmission attributes including

ここに説明されていたように、本発明の好適実施形態はトランスポートとして光ファイバを使用し、「線形の」ファラデー効果を使用することによりおもに振幅制御を実現する。
ファラデー効果は、伝播放射線の偏光回転角度変化が、場が適用される長さ、及び放射線が通って伝播される材料のベルデ定数に基づき伝播の方向で適用される磁場の規模に直接的に関連付けられている線形効果であるが、トランスポートで使用される材料は所望される磁場強度を確立する際には、例えばインフルエンサから等の誘発磁場に対する線形応答を有していないことがある。この意味では、伝播される放射線の実際の出力振幅はコントローラ及び/またはインフルエンサ磁場からの適用された信号、及び/または偏光、及び/または変調器のまたはWAVE_INの他の属性または特徴に応えて非線形であってよい。 本説明のために、一つまたは複数のシステム変数という点での変調器(またはその要素)の特徴付けは、変調器(またはその要素)の減衰プロファイルと呼ばれている。
As described herein, the preferred embodiment of the present invention uses an optical fiber as the transport, and primarily achieves amplitude control by using the “linear” Faraday effect.
The Faraday effect is directly related to the magnitude of the magnetic field applied in the direction of propagation based on the length to which the field is applied and the Verde constant of the material through which the radiation is propagated. Although the linear effect that is used, the materials used in the transport may not have a linear response to an induced magnetic field, such as from an influencer, in establishing the desired magnetic field strength. In this sense, the actual output amplitude of the propagated radiation is a function of the applied signal from the controller and / or influencer field, and / or polarization, and / or other attributes or features of the modulator or WAVE_IN. It may be non-linear. For purposes of this description, the characterization of a modulator (or element thereof) in terms of one or more system variables is referred to as the modulator (or element) attenuation profile.

ファイバ製造プロセスは、特に、ドーパントプロファイルの操作、プロダクションランの間の周期的なドーピング、及び関連処理活動を改善するだけではなく、ドーピング濃度も改善することに関して進展し続ける。米国特許第6,532,774号、高レベルの希土類濃度をガラス繊維プリフォームの中に提供する方法(Method of providing a High Level of Rare Earth concentrations in Glass Fiber Preforms)は、複数のドーパントの共同ドーピングのための改善されたプロセスを示す。ドーパントの濃度を無事に高めることは、非線形効果も容易にするためにドーピングされたコアの性能だけではなく、ドーピングされたコアの線形ベルデ定数も直接的に改善する。   The fiber manufacturing process continues to advance, particularly with respect to improving doping concentration as well as manipulating dopant profiles, periodic doping during production runs, and related processing activities. US Pat. No. 6,532,774, Method of Providing High Level of Rare Earth Concentrations in Glass Fiber Preforms, Co-Doping of Multiple Dopants An improved process for showing. Successful increase of the dopant concentration directly improves not only the performance of the doped core to facilitate non-linear effects, but also the linear Verde constant of the doped core.

既定の減衰プロファイルは、例えば変調器またはその要素の組成、向き及び/または順序付けを制御することによって特定の実施形態に合わせられてよい。例えば、トランスポートを構成する材料を変更すると、トランスポートの「influencibility」を変更してよい、あるいはインフルエンサが特定の伝播wave_componentに「影響を及ぼす」程度を改変してよい。これは組成減衰プロファイルの1つの例にすぎない。好適実施形態の変調器は、異なる導波チャネルが異なる減衰プロファイルを有する減衰平滑化を可能にする。例えば、偏光掌性に依存する減衰プロファイルを有するいくつかのインプリメンテーションでは、変調器は、右掌性の偏光されたwave_componentsのための第2のトランスポートの相補的な導波チャネルに使用される減衰プロファイルとは異なる減衰プロファイルを左掌性の偏光されたwave_components用のトランスポートに与えてよい。   The predetermined attenuation profile may be tailored to a particular embodiment, for example, by controlling the composition, orientation and / or ordering of the modulator or its elements. For example, changing the material that makes up the transport may change the “influency” of the transport, or alter the degree to which an influencer “influences” a particular propagation wave_component. This is just one example of a composition decay profile. The modulator of the preferred embodiment allows attenuation smoothing where different waveguide channels have different attenuation profiles. For example, in some implementations having an attenuation profile that depends on polarization palmarity, a modulator is used in the complementary transport channel of the second transport for right-handed polarized wave_components. A different attenuation profile may be provided to the transport for left-handed polarized wave_components.

トランスポートのための異なる材料組成の提供を説明する前記説明に加えて、減衰プロファイルを調整するための追加の機構がある。いくつかの実施形態では、wave_component生成/修正は、伝播放射線がWAVE_INからWAVE_OUTに横切る変調器のエレメントの順序に応えて厳密に「交換可能」ではない場合がある。これらの例では、非可換エレメントの別の順序付けを提供することにより減衰プロファイルを改変することが可能である。これは構成減衰プロファイルの一例にすぎない。他の実施形態では、それぞれの導波チャネルに異なる「回転バイアス」を確立すると、異なる減衰プロファイルが作成される。前述されたように、いくつかのトランスポートは入力偏光器と出力偏光器/アナライザの間で所定の向きで構成される。例えば、この角度は(典型的には、「通常オン」チャネルを定義する)ゼロ度であってよい、あるいはそれは(典型的には、「通常オフ」チャネルを定義する)九十度であってよい。既定のチャネルは多様な角変位領域(すなわち、ゼロから三十度、三十度から六十度、及び六十度から九十度)で異なる反応を有してよい。異なるチャネルは異なる変位領域の中に(例えば、デフォルトの「DC」インフルエンサ信号で)偏向されてよく、インフルエンサはこの偏向された回転の周りの伝播wave_componentに影響を及ぼす。これは、操作減衰プロファイルの一例にすぎない。複数の導波チャネルを有すること、及びチャネルのために減衰プロファイルを調整する/適合させる/補完することをサポートする複数の理由が存在する。これらの理由は、WAVE_OUTにおける省力化、効率、及び一様性を含む。   In addition to the above description describing the provision of different material compositions for the transport, there are additional mechanisms for adjusting the attenuation profile. In some embodiments, wave_component generation / modification may not be strictly “exchangeable” in response to the order of the elements of the modulator where the propagating radiation traverses from WAVE_IN to WAVE_OUT. In these examples, the attenuation profile can be modified by providing another ordering of the non-commutative elements. This is just one example of a configured attenuation profile. In other embodiments, different attenuation profiles are created when different “rotational biases” are established for each waveguide channel. As previously mentioned, some transports are configured with a predetermined orientation between the input polarizer and the output polarizer / analyzer. For example, this angle may be zero degrees (typically defining a “normally on” channel) or it is ninety degrees (typically defining a “normally off” channel) Good. A given channel may have different responses in various angular displacement regions (ie, zero to thirty degrees, thirty degrees to sixty degrees, and sixty degrees to ninety degrees). Different channels may be deflected into different displacement regions (eg, with a default “DC” influencer signal), which influences the propagation wave_component around this deflected rotation. This is just one example of an operational decay profile. There are multiple reasons to support having multiple waveguide channels and adjusting / adapting / complementing the attenuation profile for the channels. These reasons include labor savings, efficiency, and uniformity in WAVE_OUT.

対向する偏光(セレクタ)エレメントによって一括されると、可変ファラデー回転子またはファラデー「減衰器」が光経路の方向で変化する場を適用し、このような装置が偏光のベクトルを(例えば0度から90度に)回転できるようにし、第1の偏光器を通過した入射光の増加する部分が第2の偏光器を通過できるようにする。場が適用されないときには、第1の偏光器を通過する光は第2の偏光器によって完全に遮られる。適切な「最大」場が適用されると、光の100%が適切な偏光角まで回転され、光の100%が第2の偏光エレメントを通過する。   When bundled by opposing polarization (selector) elements, a variable Faraday rotator or Faraday “attenuator” applies a field that changes in the direction of the optical path, and such a device reduces the polarization vector (eg, from 0 degrees). 90 degrees) so that an increasing portion of incident light that has passed through the first polarizer can pass through the second polarizer. When the field is not applied, the light passing through the first polarizer is completely blocked by the second polarizer. When the appropriate “maximum” field is applied, 100% of the light is rotated to the appropriate polarization angle and 100% of the light passes through the second polarizing element.

前記に開示された本発明のこれらの好適実施形態は、システム、その構成要素、製造と組み立ての方法、及びきわめて薄くてコンパクト、きわめて低製造コストの構造で硬いまたは可撓のどちらかであり、優秀な視角、解像度、輝度、コントラスト及び一般的に優れた性能特性を所有する有利な運転モードのおかげである。   These preferred embodiments of the present invention disclosed above are either rigid or flexible with a system, its components, methods of manufacture and assembly, and a very thin and compact, very low manufacturing cost structure, Thanks to an advantageous driving mode possessing excellent viewing angle, resolution, brightness, contrast and generally excellent performance characteristics.

説明された構造及び方法が、光ファイバエレメントで統合されたファラデー減衰と色選択を組み込んだ光ファイバベースの磁気光学ディスプレイの構成部品をテキスタイル様式で組み立てるために、必要に応じて三次元織物(woven)切り替えマトリクスのテキスタイル製造ですべての変形を含む、本発明の本実施形態の範囲をいっぱいにしないことが、精密テキスタイル当業者に明らかでなければならない。   The described structure and method can be used as a three-dimensional fabric (woven) as needed to assemble components of a fiber optic-based magneto-optic display that incorporates Faraday attenuation and color selection integrated with fiber optic elements. It should be clear to those skilled in the precision textile art that it does not fill the scope of this embodiment of the present invention, including all variations in switching matrix textile manufacturing.

ここで及び組み込まれている特許出願の中に開示されている構造、構成要素及び技法は、ディスプレイ等のためのシステム及びプロセスの提供において本発明の好適実施形態の関連でおもに説明されてきた。しかしながら、構造、構成要素、及び技法は他の適用性も有し、そのうちのいくつかは組み込まれていた特許出願の中で識別された。本発明により開示された統合された光ファイバ光電子構成要素装置の本発明の意義に関してなされた前記の所見をさらに詳しく述べるために、このような統合された構成部品の三次元テキスタイルアセンブリが統合された光電子コンピューティングまたは電子フォトニックコンピューティングのための代替パラダイムを提案することが重要である。それには、波分割多重送信(WDM)システム用のスイッチングマトリクスとして、及びさらに広義には、フォトニック電子構成部品と半導体電子構成部品を最適に結合する、LSI及びVLSIスケーリングの代替ICパラダイムとして直接的な応用例がある。   The structures, components and techniques disclosed herein and in the incorporated patent applications have been primarily described in the context of preferred embodiments of the present invention in providing systems and processes for displays and the like. However, the structure, components, and techniques have other applicability, some of which have been identified in the incorporated patent applications. In order to further elaborate the above observations made regarding the significance of the present invention of the integrated fiber optic optoelectronic component device disclosed by the present invention, such a three-dimensional textile assembly of integrated components was integrated. It is important to propose an alternative paradigm for optoelectronic computing or electrophotonic computing. This can be done directly as a switching matrix for wave division multiplexing (WDM) systems and, more broadly, as an alternative IC paradigm for LSI and VLSI scaling that optimally combines photonic and semiconductor electronic components. There are various application examples.

このようにして、好ましい実施形態の装置の及び同の製造方法の開示は、本質的に広く応用がきく。事実上、この好適実施形態は、強力な言外の意味をもって別の方法で再び述べられてよい。組み込まれている仮特許の該織られた導波構造を検討する別の方法は、「ディスプレイ表示出力表面アレイを形成するように構成された三次元光ファイバテキスタイル構造化集積回路素子」としてである。本発明をディスプレーの厳密なフィールドの外で適用することの例は、フィールドプログラマブルゲートアレイとして構成されるテキスト−光ファイバマトリックスであろう。要素を統合するための三次元テキスタイル幾何学形状の組み合わされた優位点、つまりそれぞれがその長所に従って実現されるフォトニクスとエレクトロニクスの最適化された組み合わせ、多層クラッディング及びコーティングが綿密に「モノリシック」構造を実現し、フォトニックコアに巻き付けられ、フォトニックコアの回りに連続面を形成する半導体素子及びフォトニック素子両方のための高い引っ張り強さのself−substrateとしてのファイバのIC可能性、電気光学テキスタイルブロックを形成するためのテキスタイル製織の製造費優位点とファイバの大きなバッチ製造のコスト優位点とともにそれらすべての効率が平面的な半導体ウェハパラダイムに重要な代替策を提供する。   In this way, the disclosure of the preferred embodiment apparatus and the same manufacturing method are inherently widely applicable. In fact, this preferred embodiment may be restated in a different way with a powerful outreach. Another way to consider the woven waveguide structure of the incorporated provisional patent is as “a three-dimensional fiber optic textile structured integrated circuit element configured to form a display display output surface array”. . An example of applying the present invention outside the exact field of a display would be a text-to-fiber matrix configured as a field programmable gate array. Combined advantages of 3D textile geometry for integrating elements, that is, an optimized combination of photonics and electronics, each realized according to its advantages, multilayer cladding and coating are closely "monolithic" structures , Electro-optics of fiber as a high tensile strength self-substrate for both semiconductor and photonic elements wound around a photonic core and forming a continuous surface around the photonic core All of these efficiencies, along with the cost advantage of textile weaving to form textile blocks and the cost advantage of large batch production of fibers, provide an important alternative to the planar semiconductor wafer paradigm.

本発明の好ましい可撓導波管チャネル(例えば光ファイバ)実施形態により紹介されるこの新しいパラダイムは、三次元マイクロテキスタイルマトリクスでの光ファイバと他の導電性のIC構造化ファイバとフィラメントの結合を可能にする。ここで他のどこかで開示されているようなさらに大きな直径のファイバは、一体的に製造されたクラッディング間、及びクラッディング内の完全マイクロプロセッサデバイスを有してよい。より小さなファイバはより小型のICデバイスを有してよい。そして、フォトニック結晶ファイバ及び他の光ファイバ構造、特にシングルモードファイバはナノスケールの直径に近づくので、個々のファイバはその円筒長さに沿って数個のIC機能/エレメントを統合してよいにすぎない。複雑なマイクロテキスタイルマトリクスはこのようにして、導電性である、または構造的であるナノファイバを含む直径が変化する光ファイバで製織され、他のフィラメントと結合され、周期的なICエレメント相互クラッディングまたは内部クラッディングで製造されてもよい。ファイバはさらに大きなフォトニックサーキュレータ構造のエレメントであってよく、マイクロ光ネットワークの中に融合される、または継ぎ直されてよい。   This new paradigm, introduced by the preferred flexible waveguide channel (e.g. optical fiber) embodiment of the present invention, combines optical fibers with other conductive IC structured fibers and filaments in a three-dimensional microtextile matrix. enable. Larger diameter fibers as disclosed elsewhere herein may have a fully microprocessor device between and within the integrally manufactured cladding. Smaller fibers may have smaller IC devices. And since photonic crystal fibers and other optical fiber structures, particularly single mode fibers, approach nanoscale diameters, individual fibers may integrate several IC functions / elements along their cylindrical length. Only. Complex microtextile matrices are thus woven with optical fibers of varying diameter, including nanofibers that are conductive or structural, combined with other filaments, and periodic IC element intercladding Or it may be manufactured with internal cladding. The fiber can be an element of a larger photonic circulator structure and can be fused or re-wired into a micro-optical network.

このようなマイクロテキスタイルマトリクスのファイバは、コイルフォーム/電界発生エレメント、電極、トランジスタ、コンデンサ等を含む、透明なIC構造を含む等しい屈折率のコアとクラッディングで製造されてもよく、その結果、製織されたテキスタイル構造は、ファイバ間/フィラメント間ゾルが、凝固時に個々のクラッディングの代替になるようにUV硬化時に必要な差動屈折率を所有するゾルを注入されてよい。   Such microtextile matrix fibers may be manufactured with equal refractive index cores and claddings, including transparent IC structures, including coil forms / field generating elements, electrodes, transistors, capacitors, etc. The woven textile structure may be injected with a sol that possesses the required differential index of refraction during UV curing so that the interfiber / interfilament sol replaces the individual cladding during solidification.

この手順は、マイクロテキスタイル構造をナノ粒子の静電自己集合の浴で連続飽和することによってさらに開発されてよい。いくつかの実施形態では製織前、あるいはファイバまたはフィラメントが半平行組み合わせにあるときのパターン化の方がより柔軟であるが、フィラメントストランドを分離するためのルーミング動作は、製織されている間のファイバとフィラメントの所望されるパターン化を容易にする。これらの方法及び材料加工の技術に公知の他の方法を通した、ファイバ間ゾルの構造を制御し、その結果光タッピング及びファイバ結合間のフォトニックバンドギャップ切り替え(1999年1月25日に出願され、すべての目的のために参照することによりその全体で本書に明示的に組み込まれている「フォトニックバンドギャップ材料を活用するトランジスタ及び同を備える集積回路デバイス(Transistor Utilizing Photonic Band−Gap Material and Integrated Circuit Devices Comprising Same)」と題される米国特許第6,278,105号を参照すること)が大幅に助長される可能性はかなりの意味合いをもって幅広い。統合されたファラデー減衰器光ファイバがこのようなIC構造においてメモリエレメントとしても機能することは、LSI規模の構造及びVLSI規模の構造におけるキャッシュインプリメンテーションにとって重要である。フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)は、さらにこのIC構造パラダイムのためのインプリメンテーションの想像力に富んだ領域を示す。   This procedure may be further developed by continuously saturating the microtextile structure with a bath of electrostatic self-assembly of nanoparticles. In some embodiments, patterning is more flexible before weaving, or when the fibers or filaments are in a semi-parallel combination, but the rooming operation to separate filament strands can be performed while the fibers are being woven. And facilitates the desired patterning of the filament. Through these methods and other methods known in the art of material processing, the structure of the inter-fiber sol is controlled, so that photonic band gap switching between optical tapping and fiber coupling (filed on Jan. 25, 1999) Which is expressly incorporated herein by reference in its entirety for all purposes, “Transistor Utilizing Photonic Bandgap Materials and Integrated Circuit Devices Comprising the Same” The potential to be greatly encouraged is substantially widespread (see US Pat. No. 6,278,105) entitled “Integrated Circuit Devices Compiling Same)”. It is important for cache implementation in LSI scale structures and VLSI scale structures that the integrated Faraday attenuator optical fiber also functions as a memory element in such an IC structure. Field programmable gate arrays (FPGAs) further represent an imaginative area of implementation for this IC structure paradigm.

光ファイバ及び他のマイクロフィラメントとで製織されたマイクロテキスタイル構造の複雑度は、光ファイバの導波性を破壊することなく曲げの最大角度が改善するにつれて大きくなる。深海の有機体により成長される薄い毛細管光ファイバの特性に関する最近報告された研究は、撚り、二重戻しの点まで曲げることができるであろう光学誘導構造を明らかにした。組み込まれている仮特許出願に開示されるマイクロテキスタイルICシステムタイプの三次元製織は、それにより−技術に公知の複雑な織物タービン構造によって立証されるように複合曲線三次元製織のような−非直線的な製織を含み、一般的には、その中に開示されているマイクロテキスタイルデバイスクラスと製造の方法は公知の及び開発される完全な範囲の精密三次元製織幾何学形状を包含する。   The complexity of microtextile structures woven with optical fibers and other microfilaments increases as the maximum angle of bending improves without destroying the waveguide properties of the optical fiber. A recently reported study on the properties of thin capillary optical fibers grown by deep-sea organisms has revealed optical guiding structures that could be twisted and bent to double-return points. The three-dimensional weaving of the microtextile IC system type disclosed in the incorporated provisional patent application is thereby non-non-functional such as a compound curve three-dimensional weaving as evidenced by complex fabric turbine structures known in the art. In general, the microtextile device classes and methods of manufacture disclosed therein encompass a full range of precision three-dimensional weaving geometries known and developed, including linear weaving.

小さな直径のファイバとフィラメントを用いるマイクロテキスタイルパラダイムのさらなる開発は、例えばそのナノマニピュレータ技術がここに説明されているような可撓導波管チャネルを製織するための「ナノルーム」システムを提供するために本発明を使用して適応されてよい、テキサス州リチャードソン、ノースプラノロード1321(1321 North Plano Road、Richardson、Texas)のジベックス社(Zyvex Corporation)から市販されているナノアセンブリ方法を使用することにより進展すると予想されている。ジベックス社(Zyvex Corporation)に加えて、そのナノスケールオプティカルトウィーザーもここに説明されているようなマイクロ製織製造プロセスによく適しているイリノイ州、シカゴ、スイートCL20、ノースミシガンアベニュー316(316、North Michigan Avenue、Suite CL20、Chicago、Illinois)のアリックス社(Arryx,Inc.)は、オプションで効率的な機械/光学ルーミングパラダイムで、その動作がニューハンプシャー州、ロチェスター、エアポートドライブ112(112 Airport Drive、Rochester、New Hampshire)アルバニーインターナショナルテクニウィーブ社(Albany International Techniweave,Inc.)によって例証されている方法及び装置のいくつかのミクロスケールまたはナノスケールインプリメンテーションでパターン化されているジベックス(Zyvex)のナノマニピュレータと組み合わされている。   Further development of the microtextile paradigm using small diameter fibers and filaments, for example, to provide a “nanoroom” system for weaving flexible waveguide channels whose nanomanipulator technology is described herein By using a nanoassembly method commercially available from Zyvex Corporation of Richardson, TX, 1321 North Plano Road, Richardson, Texas, which may be adapted using the present invention. Expected to progress. In addition to Zyvex Corporation, its nanoscale optical weeter is well suited for microweaving manufacturing processes as described herein, Chicago, Illinois, Sweet CL20, North Michigan Avenue 316 (316, North) Aryx, Inc. of Michigan Avenue, Suite CL20, Chicago, Illinois is an optional and efficient mechanical / optical roaming paradigm that operates in Airport Drive 112, 112, Rochester, New Hampshire. , New Hampshire) Albany International Technology Corporation (Albany International) combined with a Zyvex nanomanipulator that is patterned with several microscale or nanoscale implementations of the method and apparatus illustrated by Titional Technology, Inc.).

光学的に透明な媒体の中を移動する光と導電性媒体の中の電子の間の公知の1000:1速度差は、電子的要素と光子要素を構造化し、半導体造作のサイズの縮小に対してのみに集中することに対する何らかの抑制を緩める上での自由度を暗示し、このマイクロテキスタイルのICアーキテクチャにより可能にされる――究極的には、電子的要素と光子要素、及び回路経路要素の最適な混合物を可能にする。このようにして、他のファイバはきわめて小さな直径であってよく、数個の電子構成要素だけを組み込むが、いくつかのファイバはより多数の半導体素子相互及び内部クラッディングをサポートするためにより大きな直径で製造されてよく、いくつかのファイバは「全光学」構成要素だけである。フォトニックである多くの「経路要素」を最大化し、したがってフォトニック経路により接続される最適スケールのファイバで製造されるより小さいマイクロプロセッサ構造を可能にすることは最適化の可能性の論理的な結果である。   The known 1000: 1 speed difference between the light traveling in the optically transparent medium and the electrons in the conductive medium structures the electronic and photonic elements, reducing the size of the semiconductor feature. Improves the freedom to loosen any restraint on concentrating only on, and is made possible by this microtextile IC architecture-ultimately the electronic and photonic elements and circuit path elements Allows for an optimal mixture. In this way, other fibers may be very small in diameter and incorporate only a few electronic components, while some fibers have larger diameters to support a greater number of semiconductor elements and internal cladding. Some fibers are only “all-optical” components. Maximizing the many “path elements” that are photonics, and thus enabling smaller microprocessor structures made with optimal-scale fibers connected by photonic paths, is a logical possibility of optimization. It is a result.

暗示されているマイクロテキスタイルIC「キューブ」(または他の三次元マイクロテキスタイル構造)は、このようにしてさらに大きい、及びさらに小さい光ファイバと他のフィラメント、導電性マイクロ毛細管の任意の数の組み合わせを含んでよく、該構造に冷却を提供するために循環する流体を充填され、純粋に構造的(半導体エレメントでマイクロ構造化されたファイバにより構造的)且つ導電性である(あるいはマイクロ構造化内部クラッディング、電子及びフォトニックで導電性被覆されている)。   The implied microtextile IC “cube” (or other three-dimensional microtextile structure) thus combines any number of combinations of larger and smaller optical fibers and other filaments, conductive microcapillaries. May be included, filled with a circulating fluid to provide cooling to the structure, purely structural (structured by a fiber microstructured with semiconductor elements) and conductive (or microstructured internal cladding). Conductive coatings with padding, electrons and photonics).

図9は、本発明の好適実施形態による横断方向統合モジュラースイッチ/ジャンクションシステム900の一般概略図である。システム900は、さらに詳しく後述されるように導波管内の1組の側面方向ポート(チャネル905内のポート915とチャネル910内のポート920)を使用して、ある導波チャネル905内の放射線の伝播を別の側面方向の導波チャネル910へリダイレクトするための機構を提供する。第1のチャネル905は、インフルエンサセグメント925(例えば、統合コイルフォーム)と、前記に、及び組み込まれている特許出願に説明されるようなオプションの第1のオプションの境界領域930と第2のオプションの境界領域935を有して構成される。さらに、第1のチャネル905は偏光器940と対応するアナライザ945を含む(及びオプションの二次インフルエンサ(明確にするために不図示)を含む可能性がある)。第1のチャネルは第2の境界領域930に設けられるポート915に近接する該第1の境界領域930の一部に側面方向偏光アナライザポート950を含む。ジャンクションを通るlossinessを改善するためにジャンクションにあるチャネル905とチャネル910を取り囲むオプションの材料955が設けられている。材料955は、ポート915とポート920の所望される位置合わせを確実にするために役立つだけではなく、信号損失を減少させるためにも、硬化したゾル、ナノ自己集合した特殊材料または所望される屈折率を有する同等物であってよい。インフルエンサ925は、第1のチャネル905を通って伝播する放射線の偏光、及びアナライザポート905の伝達軸に比較して相対的な偏光角に基づいてポート915を通過する放射線の量を制御する。システム900の追加の構造及び動作が後述される。   FIG. 9 is a general schematic diagram of a transversely integrated modular switch / junction system 900 according to a preferred embodiment of the present invention. System 900 uses a set of lateral ports (port 915 in channel 905 and port 920 in channel 910) in a waveguide, as described in more detail below, for radiation in a waveguide channel 905. A mechanism is provided for redirecting propagation to another lateral waveguide channel 910. The first channel 905 includes an influencer segment 925 (eg, an integrated coil form) and an optional first optional boundary region 930 and second as described above and in the incorporated patent applications. An optional boundary region 935 is configured. Further, the first channel 905 includes a polarizer 940 and a corresponding analyzer 945 (and may include an optional secondary influencer (not shown for clarity)). The first channel includes a lateral polarization analyzer port 950 in a portion of the first boundary region 930 proximate to a port 915 provided in the second boundary region 930. An optional material 955 is provided surrounding the channel 905 and channel 910 at the junction to improve the lossiness through the junction. The material 955 not only helps to ensure the desired alignment of the ports 915 and 920, but also reduces the signal loss by curing sols, nano self-assembled special materials or desired refraction. It may be an equivalent having a rate. Influencer 925 controls the amount of radiation that passes through port 915 based on the polarization of the radiation propagating through first channel 905 and the relative polarization angle relative to the transmission port of analyzer port 905. Additional structures and operations of system 900 are described below.

ポート915とポート920は、後述される溶融ファイバ起動器方法または同等物を通して実現される境界領域(複数の場合がある)の中の誘導構造であり、GRINレンズ構造を含むことがある。これらのポートは境界領域内の正確な場所に配置されてよい、あるいは該ポートは該チャネルの長さ(または長さの一部)に沿って周期的に配置されてよい。いくつかの実施形態では、該境界領域の内の1つの全体的な部分が、所望される属性(偏光またはポート)構造と、該ジャンクション場所にある他の境界領域内の1つまたは複数の対応する構造を有することがある。   Ports 915 and 920 are guiding structures in the boundary region (s) that are realized through the molten fiber starter method or equivalent described below, and may include a GRIN lens structure. These ports may be placed at precise locations within the border region, or the ports may be placed periodically along the length (or part of the length) of the channel. In some embodiments, one overall portion of the boundary region is associated with a desired attribute (polarization or port) structure and one or more correspondences in other boundary regions at the junction location. May have a structure.

偏光器940とアナライザ945は、さらに下方にチャネル905を伝播する放射線の振幅を制御するオプションの構造である。このセグメントのためのオプションのインフルエンサエレメントを含む偏光器940とアナライザは、インフルエンサ925と協力してチャネル905と910の間の放射線を制御する。   Polarizer 940 and analyzer 945 are optional structures that control the amplitude of the radiation that propagates further down channel 905. A polarizer 940 and analyzer, including an optional influencer element for this segment, works with influencer 925 to control the radiation between channels 905 and 910.

このようなマイクロテキスタイルアーキテクチャにおいてファイバ間で切り替わることは、本書の他の箇所に開示されている統合マイクロファラデー減衰器光ファイバエレメントの「横断方向の」(対「インラインの」)変形によって以下のように容易にされてよい。テキスタイルマトリックス内で直角に配置されているファイバ間のジャンクションポイント/接点ポイントがファイバ間の新しいタイプの「ライトタップ」の中心である。本発明の好適実施形態による光ファイバマイクロファラデー減衰器の第1のクラッディングでは、(ファイバの複数のファラデー減衰器セクションに外部のファイバの軸上の)クラッディングが、偏光−フィルタリング(本書で前記に開示されたファイバ一体偏光フィルタリング及びニュージャージー、サマセット、コットンテールレーン1600(1600 Cottontail Lane、Somerset、New Jersey)、ナノオプト社(NanoOpto Corporation)によるサブ波長ナノグリッドを参照すること)または(組み込まれている特許出願で参照され、開示されている)偏光非対称となるために周期的な屈折率変化がある微細構造化されている。これらのセクションでは、屈折率はコアの屈折率と等しくなるために(電気的、加熱、光反応性によるイオン注入によって、または技術で公知の他の手段によって)改変された。(代わりに、第1のクラッディング全体が非常に微細構造化され、等しい屈折率である)。差別的な屈折率によって達成される誘導、及び偏光境界に加えて、構造上−幾何学形状(例えば、光子結合及びサブ波長穴−空洞/グリッドシステムの使用)も本発明の範囲内に含まれる。本書の説明を簡略化するために、誘導及び境界は差別的な屈折率を使用して説明される――ただし、それらの例では、(文脈が明らかにそれ以外を示さない限り)構造上−幾何学形状も使用されてよい。   Switching between fibers in such a microtextile architecture is due to the “transverse” (vs. “in-line”) deformation of the integrated microfaraday attenuator fiber optic element disclosed elsewhere in this document as follows: Can be easily done. The junction / contact point between fibers arranged at right angles in the textile matrix is the center of a new type of “light tap” between fibers. In the first cladding of a fiber optic micro-Faraday attenuator according to a preferred embodiment of the present invention, the cladding (on the axis of the fiber external to the Faraday attenuator section of the fiber) is polarization-filtered (as described herein above). Fiber integrated polarization filtering and New Jersey, Somerset, Cotton Tail Lane 1600 (see 1600 Cotton Lane, Somerset, New Jersey), sub-wavelength nanogrid (see NanoOpto Corporation) or (incorporated) Have been microstructured with periodic refractive index changes to be polarization asymmetric (see and disclosed in a patent application). In these sections, the refractive index was modified (by electrical, heating, photoreactive ion implantation, or by other means known in the art) to be equal to the refractive index of the core. (Instead, the entire first cladding is very microstructured and has an equal refractive index). In addition to the guidance and polarization boundaries achieved by the differential refractive index, structural-geometric shapes (eg, photon coupling and subwavelength holes-use of cavities / grid systems) are also within the scope of the present invention. . To simplify the description of this document, guidance and boundaries are described using a differential index of refraction—however, in those examples, structurally (unless the context clearly indicates otherwise) — Geometric shapes may also be used.

本書に開示されている統合ファラデー−減衰器のこの変形は、導波管自体が半導体光学導波管を結合するために折り畳まれているカリフォルニア、フレモント、ページアベニュー1220(1220 Page Avenue,Fremont,California)のジェムファイアー社(Gemfire Corporation)のものを含む、他のすべての従来の技術による「ライトタップ」と根本的に区別される。ジェムファイアー(Gemfire)のインプリメンテーションにおける導波構造の折り畳みは、光子または電子光子スイッチングパラダイムまたはネットワークの効力のある構成要素の破壊を意味し、チャネル間の光信号の効率的な伝送を保証する。他の従来のタイプの「ライトタップ」が必要とするように、コア領域間で誘導されない信号を制御するための追加の、複雑な補償を必要としない「ライトタップ」は、定義によりさらに簡略且つさらに効率的である。   This variation of the integrated Faraday-attenuator disclosed in this document is based on the 1220 Page Avenue, Fremont, California, California, Fremont, Page Avenue 1220 where the waveguide itself is folded to couple the semiconductor optical waveguide. ) Fundamentally different from all other conventional "light taps", including those from Gemfire Corporation. Folding of the waveguide structure in a Gemfire implementation means the destruction of the effective components of the photon or electron photon switching paradigm or network, ensuring efficient transmission of optical signals between channels . As required by other conventional types of “light taps”, additional “light taps” that do not require complex compensation to control signals that are not induced between the core regions are simpler by definition and Even more efficient.

このようにして、従来の技術における他の「ライトタップ」と対照してみると、好適実施形態の切り替え機構は格子構造を達成するために、分極した領域の活性化、つまり電極のアレイの活性化ではない。それは好適実施形態においてはむしろ、コアを通って伝播する光の偏光角を回転し、そのスイッチを、事実上偏光フィルタであるクラッディングのセクションと結合するおかげで出力ファイバと入力ファイバのクラッディング横断方向誘導構造(つまり導波管)を通る信号の正確に制御される部分が脇にそれるインラインファラデー減衰器スイッチである。該スイッチの速度は、陰極と陽極により覆われている相対的に広範囲な領域の化学的な特徴を変更する測度と対照的に、ファラデー減衰器の速度である。   In this way, in contrast to other “light taps” in the prior art, the switching mechanism of the preferred embodiment is the activation of the polarized region, ie the activation of the array of electrodes, in order to achieve a lattice structure. It's not a change. Rather in the preferred embodiment, it rotates the polarization angle of the light propagating through the core and couples the switch with a section of the cladding, which is effectively a polarizing filter, thanks to the output fiber and input fiber cladding crossing. An inline Faraday attenuator switch in which the precisely controlled portion of the signal through the direction guiding structure (i.e., the waveguide) is deflected aside. The speed of the switch is that of a Faraday attenuator as opposed to a measure that changes the chemical characteristics of a relatively wide area covered by the cathode and anode.

コア(及び要すれば第1のクラッディング)で全内部反射を実現するためにコア(及び要すれば該第1のクラッディング)と十分に異なる屈折率の第2のクラッディングでは、(統合ファラデー減衰器セクションの外部のファイバの軸上で)2つの構造の内のどちらか1つが製造される。   In a second cladding with a refractive index sufficiently different from the core (and the first cladding, if necessary) to achieve total internal reflection in the core (and, if necessary, the first cladding) (integrated Either one of the two structures is fabricated (on the fiber axis outside the Faraday attenuator section).

第1:該第2のクラッディングの中の、ファイバの軸に直角に、またはファイバの軸に直角に近い光学軸があり、本書の他の箇所で、及び組み込まれている特許出願の中で参照される方法に従って製造されるグラジエントインデックス(GRIN)レンズ構造。第1のチャネル905からGRINレンズを通過する光が接点で第2のチャネル910と結合し、やはり第2のチャネル910の軸に直角に入射する、あるいは好ましい方向で第2のチャネル910の中に斜めに入射するように、光ファイバの軸に直角に向けられる、またはわずかに偏位されるかのどちらかの焦点経路。   First: There is an optical axis in the second cladding perpendicular to or near the fiber axis, elsewhere in this document, and in the incorporated patent applications Gradient index (GRIN) lens structure manufactured according to the referenced method. Light passing through the GRIN lens from the first channel 905 is coupled to the second channel 910 at the contact point and is also incident at right angles to the axis of the second channel 910 or into the second channel 910 in a preferred direction. A focal path that is either directed at a right angle to the axis of the optical fiber, or slightly deflected, so that it is incident obliquely.

第2:イオン注入によって、製造プロセスでの電極間での電圧の印加によって、加熱によって、光反応的に、あるいは技術で公知の他の手段によって製造されるコア(及び要すれば該第1のクラッディング)と同じ屈折率のさらに簡略な光チャネル。この簡略な導波チャネルの軸は、前記の他のオプションにおいてのように直角となるまたはわずかに偏位されてよい。   Second: a core manufactured by ion implantation, by application of voltage between electrodes in the manufacturing process, by heating, photoreactively, or by other means known in the art (and the first if necessary) A simpler optical channel with the same index of refraction as cladding. The axis of this simple waveguide channel may be perpendicular or slightly offset as in the other options described above.

このマイクロファラデー減衰器ベースの「ライトタップ」、つまりさらに正確に定義される「横断方向ファイバ間(または導波管間)ファラデー減衰器スイッチ」の操作は、偏光角が活性化された統合マイクロファラデー減衰器セクションを通過することによって回転され、(ファイバ「ライトタップ」の公知の動作による)「漏れ」つまりさらに正確に定義されることには、第1のクラッディングを通って、第2のクラッディング内のGRINレンズ構造またはさらに簡略な光チャネルの中に、どちらかの出力チャネルから誘導され、第2のチャネル910の中に結合する。   The operation of this micro-Faraday attenuator-based “light tap”, or more precisely defined “cross-fiber-to-fiber (or waveguide-to-waveguide) Faraday attenuator switch”, is an integrated micro-Faraday with the polarization angle activated. In order to be rotated by passing through the attenuator section and to be defined as “leakage” or more precisely (due to the known operation of the fiber “light tap”), through the first cladding, the second cladding. It is derived from either output channel and couples into the second channel 910 into the GRIN lens structure in the ring or even a simpler optical channel.

第2のチャネル910は、平行構造(GRINレンズまたは第2のクラッディング内のクラッディング導波チャネル)によって第1のチャネル905から受光される光を偏光−フィルタリングまたは非対称の第1のクラッディングの中に、およびそこから第2のチャネル910のコアの中に最適に結合するために製造される。前記に示されるようにファイバ間マトリックスを取り囲んでいるのは、該テキスタイル構造を含浸し、ファイバ(または導波管)の間で誘導される光を閉じ込め、結合の効率を保証する差別的な屈折率を持つ硬化ゾルである。   The second channel 910 polarization-filters or asymmetrics the first cladding light received from the first channel 905 by a parallel structure (GRIN lens or cladding waveguide channel in the second cladding). Manufactured to optimally couple into and from the core of the second channel 910. Surrounding the inter-fiber matrix as indicated above is the differential refraction that impregnates the textile structure, confines the light guided between the fibers (or waveguides) and ensures coupling efficiency Cured sol with a rate.

該クラッディングをマイクロ構造化する有利な代替の新規方法は、好適例が後述されているMCVD/PMCVD/PCVD/OVDプリフォーム製造方法の新規修正の指定により達成されてよい。   An advantageous alternative novel method of microstructuring the cladding may be achieved by designating a new modification of the MCVD / PMCVD / PCVD / OVD preform manufacturing method whose preferred examples are described below.

図10は、図9に示されている横断方向の統合変調器スイッチ/ジャンクション900のための一連の製造ステップの一般的な概略図である。製造システム1000は、(組み込まれている仮特許出願及び同等物に説明されるような溶融ファイバフェースプレート等の)、ブロック1005の薄いセクション1010が取り除かれた、多くの導波チャネルを有する材料1005のブロックの形成を含む。セクション1010は、起動器壁シート1015を形成するために軟化され、作成される。シート1015は引き抜きのための所望されるプリフォームを製造するためのシリカ起動器管1020を形成するために圧延される。   FIG. 10 is a general schematic diagram of a series of manufacturing steps for the transverse integrated modulator switch / junction 900 shown in FIG. The manufacturing system 1000 includes a material 1005 with many waveguide channels (such as a fused fiber faceplate as described in the incorporated provisional patent application and the equivalent), with the thin section 1010 of the block 1005 removed. Including the formation of blocks. Section 1010 is softened and made to form an activator wall sheet 1015. Sheet 1015 is rolled to form a silica initiator tube 1020 for producing the desired preform for drawing.

この新規方法に従って、該プリフォームを大きくするためにすすが上に付着されるシリカ管は、溶融されたファイバ断面の圧延され、溶融された薄膜から製造されるシリンダの形を取る。すなわち、異なる屈折率と異なる電気光学特性の薄いファイバセクションのグリッドを実現するためにこのように異なって最適化されたファイバを交互に入れ替える、要すればクラッディング及びコアの適切なドーピング特徴のために選ばれる異なる特徴の光ファイバが溶融され、溶融ファイバマトリックスのセクションが薄いシートに切断される。   In accordance with this novel method, the silica tube deposited on the soot to enlarge the preform takes the form of a cylinder made from a rolled and melted thin film of a molten fiber cross section. I.e., alternating differently optimized fibers in this way to achieve a grid of thin fiber sections with different refractive indices and different electro-optic properties, if necessary for proper cladding and core doping features The optical fibers of different characteristics selected for are melted and the section of the molten fiber matrix is cut into thin sheets.

シートは次に均等に加熱され、軟化され、公知のプリフォーム製造プロセスに従って薄いプリフォームを製造するために起動器として適切な薄壁シリンダを達成するために過熱された整形ピンの回りで曲げられる。   The sheet is then heated evenly, softened and bent around a heated heating pin to achieve a thin wall cylinder suitable as a starter to produce a thin preform according to known preform manufacturing processes. .

溶融ファイバシートで利用されるファイバの寸法は、そこから引き抜かれるファイバのためのクラッディングにおいて結果として生じる横断方向構造の最適な寸法を生じさせるように選ばれる。しかしながら、一般的には、構造直径がそれにより製造されるプリフォームからの引き抜き中に効果的に増加するために、この目的のためのファイバは考えられる最小の製造寸法(コア及びクラッディング)である。このようなファイバ寸法は、事実上断面では個々のファイバとしてのシングルモード使用にも小さすぎる可能性がある。しかしながら、溶融ファイバセクションまたはスライスのための厚さの適切な選択と結合され、結果として生じる引き抜かれたファイバのクラッディングにおける連続的にパターン化された横断方向導波構造の寸法は、横断方向構造が所望される(シングルモード、マルチモード)「コア」と「クラッディング」寸法を有するように制御されてよい。   The dimensions of the fiber utilized in the molten fiber sheet are chosen to produce the optimum dimensions of the resulting transverse structure in the cladding for the fiber drawn therefrom. In general, however, the fiber for this purpose will have the smallest possible manufacturing dimensions (core and cladding) because the structural diameter effectively increases during drawing from the preform produced thereby. is there. Such fiber dimensions may in fact be too small in cross section for single mode use as individual fibers. However, the dimensions of the continuously patterned transverse waveguide structure in the resulting drawn fiber cladding combined with an appropriate choice of thickness for the molten fiber section or slice is the transverse structure May be controlled to have the desired “core” and “cladding” dimensions (single mode, multimode).

マイクロ構造への適切な寸法をさらに保証するために、ファイバの小さい方の組み合わせが溶融され、軟化され、引き抜かれ、その後、ファイバの最終的なアレイが長さで溶融されてから、シリンダに形成するためにシートに分けられる前に再び他のファイバと溶融される。   To further ensure proper dimensions to the microstructure, the smaller combination of fibers is melted, softened, drawn, and then the final array of fibers is melted in length before forming into a cylinder To be melted again with other fibers before being separated into sheets.

本発明の統合ファラデー減衰器装置のファイバ間の変形のインプリメンテーションにおける柔軟性を助長するために、コア及び該第1のチャネルの第1のクラッディングの中の偏光セクションは、ともに(これにより反転可能である場合がある)相対的な「入力」端部と、相対的な「出力」端部の両方で、組み込まれている特許出願で参照され、開示されている方法に従ってクラッディング上またはクラッディング間/内に製造される電極構造により、あるいは公知の方法によるUV励起、つまり組み込まれている特許出願の他の箇所で開示され、参照される形式及び方法に従って、クラッディング間またはクラッディング内で製造される装置によって発生してよいこのようなUV信号によって切り替え自在に誘導されてよい。電極構造によるとき、偏光フィルタリングまたは非対称状態の切り替えは電気工学、またはUV信号による場合「全光学」として説明されてよい。   To facilitate flexibility in the implementation of the inter-fiber deformation of the integrated Faraday attenuator device of the present invention, the core and the polarization section in the first cladding of the first channel are both Or on the cladding according to the methods referenced and disclosed in the incorporated patent applications, both at the relative “input” end (which may be invertible) and the relative “output” end. Depending on the type and method disclosed and referred to by UV excitation, i.e. elsewhere in the incorporated patent application, by electrode structures produced between / into the cladding, or in known manner, It may be switchably guided by such a UV signal that may be generated by a device manufactured within. When due to the electrode structure, polarization filtering or switching of the asymmetric state may be described as electrical engineering, or “all-optical” when due to UV signals.

統合ファラデー減衰器の新規の変形と従来の技術による「ライトタップ」の前述の比較により暗示されるように、UV活性化による変形は好適インプリメンテーションである。   As implied by the new comparison of the integrated Faraday attenuator and the previous comparison of the “light tap” according to the prior art, the UV activation variant is the preferred implementation.

その結果、コア及びクラッディングのこのような偏光フィルタリングまたは非対称セクションは「過渡的」と呼ばれてよく、その結果、該フィルタまたは非対称要素が、統合ファラデー減衰器の可変輝度切り替え素子としての動作とともに活性化されるか非活性化されてよい、つまり「オン」または「オフ」に切り替えられてよく、米国特許第5,126,874号(開示が、すべての目的のために本書に参照することによりその全体として明示的に組み込まれている、1990年11月7日に出願された「過渡的光学素子及び回路を作成するための方法及び装置(Method and apparatus for creating transient optical elements and circuits)」)を参照すること。   As a result, such polarization filtering or asymmetric sections of the core and cladding may be referred to as “transient” so that the filter or asymmetric element works with the integrated Faraday attenuator as a variable brightness switching element. It may be activated or deactivated, ie it may be switched “on” or “off” and is disclosed in US Pat. No. 5,126,874, the disclosure of which is hereby incorporated by reference for all purposes. "Method and apparatus for creating transient elements and circuits" filed Nov. 7, 1990, which is expressly incorporated by reference in its entirety. "Method and apparatus for creating transient elements and circuits" ) .

該第1のクラッディングは、示されているようにコアと同じ率であってよく、該第2のクラッディングは差別的な屈折率を有し、その結果コアに対する「間違った」偏光の閉じ込めはクラッディングだけの偏光フィルタリングまたは非対称構造によって達成される。したがって、該第1のクラッディングのデフォルト設定値は、偏光フィルタ/非対称によって該コアに光を閉じ込める「オン」、あるいはコアと該第1のクラッディングの中で光を誘導し、該第2のクラッディングだけによって閉じ込めることができるようにする「オフ」のどちらかであってよく、その結果、それは、電極またはUV活性化要素が構造化される、該デフォルトの反対の設定値に切り替え可能のセクション内にある場合がある。   The first cladding may be the same index as the core as shown, and the second cladding has a differential index of refraction, resulting in a “wrong” polarization confinement to the core. Is achieved by polarization-only polarization filtering or asymmetric structures. Thus, the default setting for the first cladding is “on” to confine light in the core by polarization filters / asymmetric, or induce light in the core and the first cladding, and the second cladding It can be either “off” allowing it to be confined only by cladding, so that it can be switched to the default opposite setting, where the electrode or UV activation element is structured. May be in a section.

マイクロテキスタイル三次元ICの動作を特徴付ける1つの方法は、クラッディング内及びクラッディング間にマイクロ誘導構造のある横断方向に構造化され、IC素子とトランジスタがこれらのチャネルとクラッディング内及びクラッディング間で統合し、統合インライン及び横断方向ファラデー減衰器装置が構造の周期的な素子として製造される導波チャネルが、バスとしてコアの中で、統合ファラデー減衰器手段によってインラインでまたは横断方向で切り替えられる波分割多重送信(WDM)型マルチモードパルス化信号を搬送してよく任意の信号パルスのいくつかまたはすべてがクラッディング内の横断方向誘導構造を通して、該クラッディング内の半導体及び光子構造へ、及びファイバ間でも、バスとしてまたは他の電子−光子構成要素として働く。   One way to characterize the operation of microtextile three-dimensional ICs is to structure the transverse direction with micro-inductive structures within and between claddings, and IC elements and transistors within these channels and between claddings and between claddings. Waveguide channels integrated in and integrated inline and transverse Faraday attenuator devices are manufactured as periodic elements of the structure are switched inline or transversely by the integrated Faraday attenuator means in the core as a bus A wave division multiplexing (WDM) type multimode pulsed signal may be carried, and some or all of any signal pulse passes through a transverse guidance structure in the cladding to the semiconductor and photon structures in the cladding, and Even between fibers, as a bus or other electro-photon It acts as a growth element.

いくつかのチャネルは、単一素子がクラッディング内またはクラッディング間で製造されるナノスケール及びシングルモードであってよい、あるいはより大きな直径且つマルチモードまたはシングルモードであってよく、クラッディングの間、クラッディング内、またはクラッディング上の非常に多数(マイクロプロセッサに近い)半導体(電子または光子)素子で効果的に製造されてよい。チャネルは、任意の数のサイズ、及び全体的なマイクロテキスタイルアーキテクチャと組み合わされるファイバ自体の中の微細構造IC素子との組み合わせで、バスまたは個々のスイッチング素子またはメモリ素子としての機能を果たしてよい。切り替え等は、このようにしてファイバコアの中で、コアとクラッディングの間で、該クラッディング内の素子の間で、及びファイバの間で発生する。   Some channels may be nanoscale and single mode where a single element is fabricated within or between claddings, or may be of larger diameter and multimode or single mode, during cladding. It can be effectively manufactured with a very large number (similar to a microprocessor) of semiconductor (electronic or photon) devices in, or on the cladding. A channel may serve as a bus or individual switching element or memory element in any number of sizes and combinations with microstructured IC elements in the fiber itself combined with the overall microtextile architecture. Switching or the like thus occurs in the fiber core, between the core and the cladding, between the elements in the cladding, and between the fibers.

原子レベルでの表面の滑らかさ、及びクモの糸の2倍から5倍の引っ張り強さを持ち、サファイアテーパの回りにガラス繊維を巻き付け、加熱し、その後相対的に高速で引っ張るという単純なプロセスにより製造される50nmの「光ナノワイヤ」のハーバード大学(Harvard University)におけるEric Mazur、Limin Tong及び他による立証は、マイクロテキスタイル構造のインプリメンテーションにきわめてよく適している。可視光線から近赤外線が、光ファイバ導波管タイプのこのサブ波長直径の変形で誘導されたが、コア内へ閉じ込める代わりに、誘導される光のほぼ半分は内部で、表面に沿って半分は一過性で搬送される。重要なことには、光がファイバ間の光学エバネセント結合によって低い損失で結合されてよい。   A simple process that has surface smoothness at the atomic level and twice to five times the tensile strength of spider silk, wraps glass fiber around a sapphire tape, heats it, and then pulls it at a relatively high speed Evidence by Eric Mazur, Limin Tong and others at Harvard University of 50 nm “optical nanowires” manufactured by is very well suited for the implementation of microtextile structures. Visible to near-infrared was induced with this subwavelength diameter variation of the fiber optic waveguide type, but instead of confining it in the core, almost half of the guided light is internal and half along the surface. It is transported temporarily. Importantly, light may be coupled with low loss by optical evanescent coupling between the fibers.

組み込まれている特許出願に開示されているように、注入されるゾルまたは偏光境界/フィルタのクラッディングとコーティングによって、あるいは他の手段によって、このような光ナノワイヤの間に挟み、それから統合ファラデー減衰器装置の横断方向変形によって操作することは、経路間にさらに簡略化されたスイッチング/ジャンクション素子を提供する。マイクロテキスタイルIC構造は特にワイヤの可撓性のために光ナノワイヤの特性によって特に助長され、それらを直角に曲げ、事実上捻るまたは結び目に縛ることができるようにする。   Sandwiched between such optical nanowires and then integrated Faraday attenuation by injected sol or polarization boundary / filter cladding and coating, or by other means, as disclosed in the incorporated patent application Manipulating by transversal deformation of the device provides a further simplified switching / junction element between the paths. Microtextile IC structures are particularly facilitated by the properties of optical nanowires, especially because of the flexibility of the wires, so that they can be bent at right angles and effectively twisted or tied to a knot.

シリカマイクロビーズ及びミクロン規模の光ワイヤから構成される超小型超低閾値ラマンレーザを立証するVaharaの元での関連研究だけではなく、直径数十ミクロンの「光ワイヤ」の製造を伴うカリフォルニア工科大学(The California Institute of Technology)におけるKerry Vahalaによる補完的な研究も、マイクロテキスタイル構造のためにきわめて有用である。マイクロテキスタイル構造の中に散在するマイクロビーズはマイクロテキスタイル構造素子により定位置に保持され、光ワイヤに結合され、三次元ICアーキテクチャ内の信号発生及び操作のために追加のオプションを実現してよい。   California Institute of Technology with the manufacture of "optical wires" with diameters of tens of microns, as well as related work under Vahara, which demonstrates ultra-compact ultra-low threshold Raman lasers composed of silica microbeads and micron-scale optical wires The complementary work by Kerry Vahala at The California Institute of Technology is also very useful for microtextile structures. Microbeads interspersed within the microtextile structure may be held in place by the microtextile structure element and coupled to the optical wire to provide additional options for signal generation and manipulation within the three-dimensional IC architecture.

光子スイッチング素子及び電子スイッチング素子、ファイバ間、クラッディング間等の最適混合物と組み合わされるインライン及び横断方向ファラデー減衰器スイッチ/ジャンクションの性質は、一定の光信号によってであるが、光パルスの型に対して変化する偏光状態だけによってバイナリロジックを実現する新規の方法を示唆する。このバイナリロジックシステムはそれにより、きわめて高速で変化してよい信号の偏光角によってのみ論理状態が操作され、検出される「常時オン」の光学通路を組み込む。混合された電子−光子マイクロテキスタイルICアーキテクチャで配備された統合ファラデー減衰器装置の開示された変形は、このようなバイナリロジック方式を実現し、マイクロプロセッサ及び光通信動作の速度及び効率の上昇に多数の可能性を取り入れてよい。   The nature of inline and transverse Faraday attenuator switches / junctions combined with an optimal mixture of photon and electronic switching elements, fiber-to-fiber, cladding-to-cladding, etc. depends on the optical signal, but for the type of optical pulse We suggest a new method to realize binary logic only by changing polarization state. This binary logic system thereby incorporates an “always-on” optical path where the logic state is manipulated and detected only by the polarization angle of the signal, which may change very rapidly. The disclosed variant of an integrated Faraday attenuator device deployed in a mixed electro-photon microtextile IC architecture implements such a binary logic scheme and is numerous in increasing the speed and efficiency of microprocessors and optical communication operations. The possibility of

これらの例示的な説明は、波分割多重スイッチングマトリックス、及び光子素子及び半導体電子素子を最適化するLSIとVLSI IC設計を含む本ディスプレイ発明の新規のテキスタイル構造及びスイッチングアーキテクチャの幅広い適用性を確立するために役立ち、技術を熟知する人は、新規方法、構成要素、システム及びアーキテクチャが詳細に開示されている例だけに限定されないことを認識するであろう。   These exemplary descriptions establish the wide applicability of the novel textile structure and switching architecture of the present display invention, including wave division multiplexed switching matrices, and LSI and VLSI IC designs that optimize photon and semiconductor electronic devices. Those skilled in the art will appreciate that the novel methods, components, systems and architectures are not limited to the examples disclosed in detail.

前記説明は、おもに光ファイバ等の別々の導波管チャネルを使用する本発明の好適インプリメンテーションに焦点を当てていた。説明では、他の導波管チャネル、特に基板または他の構造の中に形成される、あるいは薄膜アセンブリから生じる「バルクの」導波管の使用に関する周期的な参照が含まれていた。以下の説明は、半導体導波管チャネルのための好適実施形態のいくつかを明らかにする。   The description has focused primarily on the preferred implementation of the present invention using separate waveguide channels such as optical fibers. The description included periodic references regarding the use of “bulk” waveguides formed in other waveguide channels, particularly substrates or other structures, or resulting from thin film assemblies. The following description reveals some of the preferred embodiments for semiconductor waveguide channels.

本書、及び組み込まれている特許出願に説明されているハイブリッド光ファイバシリコンウェハ実施形態だけではなく、光ファイバ実施形態も新しいコスト経済性、ビデオ「ディスプレイ」またはプロジェクタと呼ばれている新しい応用例、及び他のディスプレイタイプと比較して表示される画像の全体的な品質の改善の可能性に対処する。その特性のいくつかは、例えば、LCD、ガスプラズマ、及び他の確立され緒についたばかりの技術の特徴である該半導体−製造により導出されるプロセスに対して光ファイバテキスタイル等の革新的な製造及び製作パラダイムの結果である特長のいくつか。   Not only the hybrid fiber optic silicon wafer embodiments described in this document and the incorporated patent applications, but also fiber optic embodiments are new cost-effective, new applications called video “displays” or projectors, And addressing the possibility of improving the overall quality of the displayed image compared to other display types. Some of its properties include, for example, innovative manufacturing such as fiber optic textiles and processes derived from the semiconductor-manufacturing that is characteristic of LCD, gas plasma, and other emerging technologies. Some of the features that are the result of the production paradigm.

本発明は、これらの異なる磁気光学ディスプレイ及びプロジェクタを製造するために1つまたは複数の放射線信号の経路及び特徴に対する精密な制御のインプリメンテーションを含む。これらの装置の重要な要素は、特殊なインプリメンテーションに関係なく、本書に説明されているような製造のすべてのそれらの実施形態及び製造の態様での優位点を導波をベースにした磁気光学ディスプレイに提供するために、導波一般の使用及び導波構造に一体化して製造される(例えばファラデー減衰器等の)インフルエンサ構造の使用を含む。これらの原則は、特に別々の導波管チャネルについて、前記に、及び組み込まれている特許出願に説明されてきた。これらの原則は、半導体及び薄膜導波管チャネル等の他のタイプの導波管チャネルにも適用する。   The present invention includes an implementation of precise control over the path and characteristics of one or more radiation signals to produce these different magneto-optic displays and projectors. An important element of these devices is that they are based on guided wave-based magnetics in all those embodiments and aspects of manufacturing as described herein, regardless of the specific implementation. For use in providing optical displays, this includes the general use of waveguides and the use of influencer structures (eg, Faraday attenuators) that are manufactured integrally with the waveguide structure. These principles have been described above and in the incorporated patent applications, particularly for separate waveguide channels. These principles also apply to other types of waveguide channels, such as semiconductor and thin film waveguide channels.

半導体ウェハ製造パラダイムの中では、半導体導波管ベースの磁気光学ディスプレイが、プロジェクタ実施形態、及び超薄型のディスプレイ「アップリケ」システム及び方法と本書で呼ばれている特殊化した実施形態だけではなく、「チップ上HDTVディスプレイ」を含む小型ディスプレイにも特に適している。その製造で真空内で液体または圧力で密封された構成部品を必要としないソリッドステート半導体構造として、本発明の半導体導波管実施形態がLCDまたはガスプラズマディスプレイよりも大幅に安価で、さらに優れた性能となる可能性を有している。   Among the semiconductor wafer manufacturing paradigms, semiconductor waveguide-based magneto-optic displays are not only projector embodiments and specialized embodiments referred to herein as ultra-thin display “applique” systems and methods. It is also particularly suitable for small displays including “on-chip HDTV displays”. As a solid-state semiconductor structure that does not require components sealed in liquid or pressure in vacuum in its manufacture, the semiconductor waveguide embodiment of the present invention is significantly less expensive and superior to LCD or gas plasma displays There is a possibility of performance.

言うまでもなく、小型ではないディスプレイ用に半導体導波をベースにしたFPDを選ぶと、特に、非常に大型のディスプレイの半導体ウェハ製造の周知のコストの制限のために、実質的にはあらゆるケースで光ファイバベースの磁気光学ベースのFPDの選択に大幅に劣る可能性がある。しかしながら、それは必ずしも当てはまらない可能性があり、特に組み込まれている仮出願及び他の組み込まれている出願からのコンポーネント化原則のいくつかが検討されるとき、半導体導波ベースのシステムは必ずしもさらに小型で薄型の応用例及びインプリメンテーションに制限されない。   Needless to say, choosing an FPD based on a semiconductor waveguide for a non-small display, especially in virtually every case, due to the well-known cost limitations of manufacturing semiconductor wafers for very large displays. The choice of fiber-based magneto-optic based FPD can be significantly inferior. However, it may not always be the case, and semiconductor waveguide-based systems are not necessarily more compact, especially when some of the componentization principles from the incorporated provisional application and other incorporated applications are considered. And is not limited to thin applications and implementations.

詳細が後述される小型ディスプレイとプロジェクタ応用例を含む、特定の応用例について本発明の半導体導波管ベースの実施形態の重要な優位点がある。半導体導波管ベースの実施形態は、特定の実施形態をサポートする導波管構造の表面を基準にした導波管チャネル軸に応じて、一般的には2つの幅広い範囲のグループに分類される。一般的には、導波管チャネル伝達軸は表面に平行であってよい、あるいはそれは表面に垂直であってよい。   There are significant advantages of the semiconductor waveguide-based embodiments of the present invention for specific applications, including small display and projector applications described in detail below. Semiconductor waveguide-based embodiments are generally classified into two broad ranges, depending on the waveguide channel axis relative to the surface of the waveguide structure that supports the particular embodiment. . In general, the waveguide channel transmission axis may be parallel to the surface or it may be perpendicular to the surface.

最初に、1997年1月28日にHammerに対して発行された「金属−強磁性光学導波管アイソレータ」と題される米国特許第5,598,492号と、2000年8月15日にBelouetに対して発行された「導波管及び本方法により付着される薄い強磁性膜を備える磁気光学構成部品上に強磁性膜を付着する方法(Method of depositing a ferromagnetic film on a waveguide and magneto−optic component comprising a thin ferromagnetic film deposited by the methotd)」と題される米国特許第6,103,010号を含む例が参照される。両方の例とも平面的な半導体光導波管ファラデー回転子を説明し、すべての目的のために参照することによりその全体として明示的に本書に組み込まれている。   First, US Pat. No. 5,598,492 entitled “Metal-Ferromagnetic Optical Waveguide Isolator” issued to Hammer on January 28, 1997, and August 15, 2000, Issued to Belouet, “Method of depositing a ferromagnetic film on a waveguide and magneto--a method for depositing a ferromagnetic film on a magneto-optic component comprising a thin ferromagnetic film deposited by this method. Reference is made to examples including US Pat. No. 6,103,010 entitled “Optical component compiling a thin ferromagnetic film deposited by the method”. Both examples describe a planar semiconductor optical waveguide Faraday rotator and are expressly incorporated herein in its entirety by reference for all purposes.

2つのグループの半導体ウェハシステムを使用すると、本発明の好適実施形態におけるディスプレイ/プロジェクタシステムの2つの基本的な変形がある。1)パッシブマトリックスまたはアクティブマトリックスのどちらかによって切り替えられる基板上に製作される「垂直に形成される」半導体導波管とファラデー減衰器構造のアレイ、及び2)ディスプレイシステムの中への入射平面光を偏向するための「偏向機構」(示されている例は四十五度の反射面または90度曲げを生じさせるフォトニック結晶欠陥である)と結合され、各導波管出力がピクセルまたはサブピクセルを作成する、導波管構造付きの統合された平面的な構成要素としてファラデー減衰器構造を組み込んだ平面的な半導体導波管。しかしながら、該2例は本発明の半導体導波管実施形態によって引き起こされる可能性の範囲を使い果たしておらず、本実施形態における発明およびその変形は示されている例によって制限されてもいない。   Using two groups of semiconductor wafer systems, there are two basic variations of the display / projector system in the preferred embodiment of the present invention. 1) An array of “vertically formed” semiconductor waveguides and Faraday attenuator structures fabricated on a substrate that is switched by either a passive matrix or an active matrix, and 2) incident plane light into the display system. Combined with a “deflection mechanism” for deflecting (the example shown is a forty-five degree reflective surface or a photonic crystal defect that produces a 90 degree bend) and each waveguide output is a pixel or sub A planar semiconductor waveguide that incorporates a Faraday attenuator structure as an integrated planar component with a waveguide structure that creates a pixel. However, the two examples do not use up the range of possibilities caused by the semiconductor waveguide embodiment of the present invention, and the invention and its variations in this embodiment are not limited by the examples shown.

「垂直」と平面的の両方とも、半導体導波管素子の効率的な製造に対して効用があるのは、テキサス州オースチン、ウェストブレーカーレーン1807−C(1807−C West Braker Lane,Austin,Texas)のモレキュラーインプリント社(Molecular Imprints Corporation)から市販されている方法、「ステップアンドフラッシュ」マイクロ−モールドインプリント方法、ナノオプティックからの光子サブ波長エンボス−エッチングソーシング(制限、カラーフィルタリング、偏光フィルタリング、及び管理等)、及びナノスケール自己集合製造方法を実現する前記に参照されたナノソニック社(NanoSonic Corporation)から市販されている方法である。これら及び類似する市販されている「ナノ技術」製造方法は、本発明の好適半導体実施形態にとって好適である。   Both “vertical” and planar have utility for efficient fabrication of semiconductor waveguide devices, Westbreaker Lane 1807-C, Austin, Texas (1807-C West Braker Lane, Austin, Texas) ), Commercially available from Molecular Imprints Corporation, "Step and Flash" micro-mold imprint method, photon subwavelength embossing-etch sourcing from nanooptics (limitation, color filtering, polarization filtering, And a method commercially available from NanoSonic Corporation, referred to above, to realize a nanoscale self-assembly manufacturing method.These and similar commercially available “nanotechnology” fabrication methods are suitable for the preferred semiconductor embodiments of the present invention.

製造プロセスという点で、単一基板上に別に構成される、異なる半導体導波管構成要素の最適化に対処する多段焼きなましプロトン交換(APE)製造方法論を開示する2003年11月18日にPetrovに対して発行された「光学材料で別個に最適化された導波管構造を形成するための方法(Methods for forming separately optimized waveguide structures in optical materials)」と題される米国特許第6,650,819号も参照されることに注意する。この開示は、後述される垂直導波管構造及び平面導波管構造の製造で有効であり、他に示されていない限り、マスキング/エッチングプロセスにおける好ましい製造方法は市販の多段焼きなましプロトン交換プロセスである。第‘819号特許はすべての目的のためにその全体として参照することによりこれにより明示的に組み込まれている。   To Petrov on November 18, 2003 disclosing a multi-stage annealed proton exchange (APE) manufacturing methodology that addresses the optimization of different semiconductor waveguide components that are separately configured on a single substrate in terms of manufacturing process US Pat. No. 6,50, entitled “Methods for forming separately optimized waveguide structures in optical materials” issued to Note that the issue is also referenced. This disclosure is useful in the manufacture of vertical and planar waveguide structures described below, and unless otherwise indicated, the preferred manufacturing method in the masking / etching process is a commercially available multi-stage annealed proton exchange process. is there. The '819 patent is hereby expressly incorporated by reference in its entirety for all purposes.

図11は、「垂直」ディスプレイシステム1100の一般的な概略図である。ディスプレイシステム1100は、各ストリップ1105の端縁から生じるピクセル/サブピクセルのマトリックスから集合的なディスプレイ面1110を生じさせるために、垂直に積み重ねられている複数のウェハストリップ1105を含む。各ピクセル/サブピクセルは、トランスポートチャネルセグメントに結合される複数の構造化され、順序付けられた変調器から生じ、トランスポートと変調器は各ストリップ1105の中に統合され、各トランスポート及び変調器は本書に、及び組み込まれている特許出願に説明されるように機能性と配列の可能性を有する。ディスプレイシステム1100は、各ストリップ1105が該ウェハ表面に平行に埋め込まれている導波管チャネルを有するウェハから形成され、これらのストリップがディスプレイシステムを生じさせるために垂直に積み重ねられているという点で一種のハイブリッドである。   FIG. 11 is a general schematic diagram of a “vertical” display system 1100. Display system 1100 includes a plurality of wafer strips 1105 that are vertically stacked to produce a collective display surface 1110 from a pixel / subpixel matrix that originates from the edge of each strip 1105. Each pixel / subpixel results from a plurality of structured and ordered modulators coupled to a transport channel segment, and the transport and modulator are integrated into each strip 1105, with each transport and modulator Has functionality and sequencing possibilities as described herein and in the incorporated patent applications. Display system 1100 is formed in that each strip 1105 is formed from a wafer having waveguide channels embedded parallel to the wafer surface, and these strips are stacked vertically to produce a display system. It is a kind of hybrid.

システム1100は、それぞれ約数千のファラデー減衰器導波管チャネルの平行なアレイに平面的な導波管の積層されたストリップを製造することによって達成され、各ストリップは、「垂直」ディスプレイ構造の中に導波管コアがある積層ストリップのシートを形成するためにR、GまたはBの染料でドーピングされ、あるいはカラーフィルタリングされ、上下ともに積層されている。偏向手段を使用しないこのような平面的なファラデー減衰気導波管チャネルの積層されたストリップは、このようにしてそれらの出力端を通してディスプレイアレイを形成し、該ディスプレイ面が「外向きに」向けられた、端部上の導波管構造を見ることによって形成され、該薄い基板及び取り囲むマトリックスがすべてその別々の個々のファラデー減衰器導波管チャネルである。システム1100はディスプレイ面1110に反対の照明光源を利用する、あるいは各ピクセル/サブピクセルエレメントのトランスポートセグメントの中に統合される。   The system 1100 is accomplished by fabricating stacked strips of planar waveguides in parallel arrays of approximately several thousand Faraday attenuator waveguide channels, each strip being a “vertical” display structure. It is doped with R, G, or B dyes or color filtered to form a laminated strip sheet with a waveguide core therein and laminated on both the top and bottom. Stacked strips of such planar Faraday damped air waveguide channels that do not use deflection means thus form a display array through their output ends, with the display surface facing "outwardly" Formed by looking at the waveguide structure on the end, the thin substrate and the surrounding matrix are all their separate individual Faraday attenuator waveguide channels. The system 1100 utilizes the opposite illumination source for the display surface 1110 or is integrated into the transport segment of each pixel / subpixel element.

図12は、図11に示されている1つのストリップ1105の一部の詳細模式図である。図12の拡大図は、入力端縁1210から出力端縁1215に側面方向に通る(円筒形の要素として示されている)複数のトランスポートセグメント1205を描く。(直線状の素子として示される)インフルエンサ素子1225は各セグメント1205に結合され、それぞれX−Yアドレス指定グリッド(X1230とY1235として示されている単一要素)に応える変調器を生じさせる。図12に示されているストリップ1105の部分は、それぞれが好ましいカラーモデル(この場合は、Rサブチャネル、Gサブチャネル及びBサブチャネル)の放射線信号を発生する3個のサブピクセルを有する2個のピクセルを含む。   FIG. 12 is a detailed schematic view of a portion of one strip 1105 shown in FIG. The enlarged view of FIG. 12 depicts a plurality of transport segments 1205 (shown as cylindrical elements) that run laterally from the input edge 1210 to the output edge 1215. Influencer elements 1225 (shown as linear elements) are coupled to each segment 1205 to produce modulators that respectively respond to XY addressing grids (single elements shown as X1230 and Y1235). The portion of strip 1105 shown in FIG. 12 is two with three sub-pixels each generating radiation signals of the preferred color model (in this case, R sub-channel, G sub-channel and B sub-channel). Of pixels.

図13は、半導体構造の中で垂直導波管チャネルを使用する半導体導波管ディスプレイ/プロジェクタを垂直解決策として実現するディスプレイシステム1300の代替好適実施形態である。ディスプレイシステム1300は、複数の垂直導波管チャネル1310が配置される溶融ファイバ透明基板1305を含む。各チャネル1310は、従来の光ファイバに同様に実現されるときに、1つまたは複数の境界領域−具体的にはオプションの第1の境界領域1315と第2の境界領域1320−を含む。境界領域1315は、差別的な誘導列において、差別的な屈折を有し、恒久的な磁気材料でドーピングされる材料である。第2の境界領域1320は、差別的な指数誘導例においてのように、差別的な屈折を有する材料であり、フェリ磁性/強磁性ドーパントでドーピングされる。組み立てられたインフルエンサエレメント1325(例えば、コイルフォームまたは他の適切な磁場発生構造)は層カプラ1330によって相互接続されるコイルフォーム層から作り出される。X−Yアドレス指定グリッド1335は、各インフルエンサエレメント1325の独立した接続/制御のために配置される。導波管チャネル、境界領域、コイルフォーム及びX/Yグリッドの構造、機能及び動作のための追加の詳細は、前記及び組み込まれている特許出願の中に説明されている。   FIG. 13 is an alternative preferred embodiment of a display system 1300 that implements a semiconductor waveguide display / projector using vertical waveguide channels in a semiconductor structure as a vertical solution. Display system 1300 includes a molten fiber transparent substrate 1305 on which a plurality of vertical waveguide channels 1310 are disposed. Each channel 1310 includes one or more boundary regions, specifically optional first boundary region 1315 and second boundary region 1320, when similarly implemented in a conventional optical fiber. The boundary region 1315 is a material that has a differential refraction in a differential guide train and is doped with a permanent magnetic material. The second boundary region 1320 is a material with differential refraction, as in the differential index induction example, and is doped with a ferrimagnetic / ferromagnetic dopant. An assembled influencer element 1325 (eg, coil foam or other suitable magnetic field generating structure) is created from the coil foam layers interconnected by the layer coupler 1330. An XY addressing grid 1335 is arranged for independent connection / control of each influencer element 1325. Additional details for the structure, function and operation of waveguide channels, boundary regions, coil forms and X / Y grids are described above and in the incorporated patent applications.

標準的な半導体付着、マスキング、及びエッチングによる構造の好ましい製造は以下のとおりである。透明な溶融ファイバ基板上にはドーピングされたシリカ材が付着される。透明な材料の第1の付着が行われ、RGB原色の内の1つの色である染料及び、本発明の光ファイバ実施形態に類似した光学的にアクティブなドーパントでドーピングされる。次に、円形の柱の列が残るようにマスクが作られる。残ったままの全ての列について、間に、基板まで下がってエッチングされる2列がある。ドーピングされた材料の各柱は、溶融ファイバフェースプレート内の光ファイバ上に正確に配置され、その結果ファイバ自体も染料でドーピングされ、コアはシリカ柱と同じ寸法となる。柱の列を形成するプロセスは繰り返され、その結果RGB列のセットが付着及びエッチングのシーケンスにより形成される。   A preferred fabrication of the structure by standard semiconductor deposition, masking, and etching is as follows. A doped silica material is deposited on the transparent fused fiber substrate. A first deposition of a transparent material is made and doped with a dye that is one of the RGB primary colors and an optically active dopant similar to the optical fiber embodiment of the present invention. Next, a mask is made so that circular column rows remain. For every row that remains, there are two rows in between that are etched down to the substrate. Each column of doped material is precisely placed on the optical fiber in the fused fiber faceplate so that the fiber itself is also doped with the dye and the core is the same size as the silica column. The process of forming the column of columns is repeated so that a set of RGB columns is formed by the deposition and etching sequence.

次に、元の柱の屈折率から区別される屈折率を保有する各柱を取り囲むドーピングされた材料の円柱を製作するために、付着及びエッチングの別のセットが実行され、その結果導波構造は、溶融されたファイバ基板から透明な柱の中に通る光を閉じ込めるために、それによって製造される。この「クラッディング」つまり境界領域も恒久的に磁化できる強磁性体、つまり好ましくは、形成後に導波管チャネルの軸に対して直角に設定された強力な磁場にさらされる単分子磁石でドーピングされてもよい。もしそうでないなら、それは、光ファイバ実施形態で前記に開示されるように、好ましくは、近接のインフルエンサ(例えば取り囲むコイルフォーム)による磁化時に残留磁束を保有するフェリ磁性体/強磁性体でドーピングされる。   Next, another set of deposition and etching is performed to produce a column of doped material surrounding each column that has a refractive index that is distinct from the refractive index of the original column, resulting in a waveguide structure. Is manufactured thereby to confine light passing from the molten fiber substrate into a transparent column. This "cladding" or boundary region is also doped with a ferromagnet that can be permanently magnetized, preferably a single molecule magnet that is exposed to a strong magnetic field set perpendicular to the axis of the waveguide channel after formation. May be. If not, it is preferably doped with a ferrimagnet / ferromagnet that retains a remanent flux when magnetized by a nearby influencer (eg, surrounding coil form), as disclosed above in the fiber optic embodiment. Is done.

「クラッディング」構造が恒久的に磁化できる材料でドーピングされる場合には、第2の「クラッディング」円柱が、第1の「クラッディング」円柱のために提供される説明に従って製造され、この「クラッディング」はフェリ磁性体/強磁性体で前述されたようにドーピングされる。   If the “cladding” structure is doped with a material that can be permanently magnetized, a second “cladding” cylinder is produced according to the instructions provided for the first “cladding” cylinder, “Cladding” is ferrimagnetic / ferromagnetic and doped as described above.

次に該ドーピングされた導波管構造を取り囲む「コイルフォーム」を製造するために一連の交互の付着及びエッチングが実行される。図14は、連続して「コイルフォーム」パターン、つまり第1の層上の円柱の壁を形成する部分的な円と、上に付着される非常に薄い第2の層に同じ導電材料内で垂直に接続する境界を構成する2つの層(第1の層1400と第2の層1405)を示す説明図である。その第2の層では、導電材料の円の非常に最小のセグメント(円柱壁の極めて小さな弧)だけがマスキングされ、エッチング後に残り、その結果非常に薄い絶縁層がその回りに付着される。   A series of alternating depositions and etches are then performed to produce a “coil foam” that surrounds the doped waveguide structure. FIG. 14 shows a continuous “coil foam” pattern, ie a partial circle forming a cylindrical wall on the first layer, and a very thin second layer deposited on the same conductive material. It is explanatory drawing which shows two layers (1st layer 1400 and 2nd layer 1405) which comprise the boundary connected perpendicularly | vertically. In that second layer, only a very minimal segment of the circle of conductive material (very small arc of the cylindrical wall) is masked and remains after etching, so that a very thin insulating layer is deposited around it.

プロセスは繰り返され、実質的には円、つまり最下部の層の「円柱のスライス」と同一である部分的な円を次の層に付着する。この新しい部分的な円、つまり「円柱−壁スライス」はそのそれ以外の場合絶縁層上の円柱壁の極めて小さな弧の共通した導電材料を通って下の層に垂直に接続される。そして、このプロセスの反復により、交互の層、つまりある層ではほぼ完全な導電性リングが導波管−柱の回りにあり、別の層は、次の層上の非常に薄い極めて小さなセグメントまで、及びその上の層まで、導波管−柱の回りで電流の流れを維持する同じ導電性材料の極めて小さな接続するセグメントだけが上にあり、再びほぼ完全な円が導波管柱の回りにある。   The process is repeated, attaching a circle, a partial circle that is substantially identical to the “cylindrical slice” of the bottom layer, to the next layer. This new partial circle, or “cylinder-wall slice”, is otherwise connected perpendicularly to the underlying layer through a very small arc of common conductive material of the cylindrical wall on the insulating layer. And by repeating this process, alternating layers, that is, almost complete conductive rings in one layer, are around the waveguide-columns, and another layer goes to a very thin very small segment on the next layer. , And up to the layer above, there is only a very small connecting segment of the same conductive material that maintains current flow around the waveguide-column, and again a nearly perfect circle is around the waveguide column. It is in.

全出力で、つまり完全90度で、溶融ファイバ基板を通って上方に通過する光の偏向角を回転するほど十分な強さの場を発生させるために必要とされるほど多くの「カラー」層が製造され、薄い絶縁層と散在し、導電材料の「スポット」だけが層間で電流を伝達する。現在の優良な光学的にアクティブなドーパントの確立された性能から、これは少数の「巻き線」つまりカラー層だけで達成されてよい。   As many "color" layers as needed to generate a field that is strong enough to rotate the deflection angle of light passing upward through the molten fiber substrate at full power, ie 90 degrees Are interspersed with thin insulating layers, and only “spots” of conductive material carry current between the layers. Due to the established performance of current good optically active dopants, this may be achieved with only a few “windings” or color layers.

次に、該部分的な円の入力ポイントで最下部の円に接する、ファラデー減衰器導波管構造のそれぞれの「基部」をアドレス指定するために基板上で、浸漬ペンナノリソグラフィ等のさらに新しい方法を含む標準的な方法によって導電グリッドが形成される。   Next, a newer, such as immersion pen nanolithography, on the substrate to address each "base" of the Faraday attenuator waveguide structure that touches the bottom circle at the partial circle input point The conductive grid is formed by standard methods including methods.

次に、半導体で製造されたファラデー減衰器構造の間の薄い間隙の中に黒のマトリックスが付着される。フォトニック結晶在留が利用されるときには、差異は、バンドギャップ構造が光を運び、(該光チャネルの回りのフェリ磁性体/強磁性体のドーピングされた円柱、及び要すれば恒久的に磁化できる材料の第1のドーピングされた円柱としてだけであるが)光を閉じ込めるためには差別的な屈折率「クラッディング」が必要ではないという点である。   Next, a black matrix is deposited in the thin gap between the Faraday attenuator structures made of semiconductor. When photonic crystal residence is utilized, the difference is that the bandgap structure carries light and can be permanently magnetized (if necessary, a ferrimagnetic / ferromagnetic doped cylinder around the optical channel, and if necessary The only difference is that no differential refractive index “cladding” is required to confine light (although only as the first doped cylinder of material).

最後に、好適実施形態では、必要とされるとき、あるいは材料の性能によって所望されるときを含む「上部」アドレス指定グリッドが導波管構造間の黒のマトリックスの上に付着される。必要時、黒いマトリックスは垂直導波管構造の上部を基準にして非常に高く付着されるだけなので、導電アドレス指定グリッドによりアドレス指定されたトランジスタは、導波管構造に沿って垂直に位置合わせされた半導体構成要素として形成され、コイルフォーム構造に必要とされる該交互の層の間で有利に製造される。次に、追加の黒い(不透明な)マトリックスがアドレス指定グリッドとオプションの垂直に付着されるトランジスタの上に付着され、その結果半導体ウェハ構造は同一平面上になる。いくつかの例では、光学散乱構造が形成され、付着され、垂直導波管構造の「出力」ポイントに直接的に付着され、該導波管構造からのすでに優れた分散角度を改善する。   Finally, in the preferred embodiment, an “upper” addressing grid is deposited over the black matrix between the waveguide structures, including when needed or desired by the performance of the material. When necessary, the black matrix is only deposited very high relative to the top of the vertical waveguide structure, so that the transistors addressed by the conductive addressing grid are aligned vertically along the waveguide structure. Formed as a semiconducting component and advantageously manufactured between the alternating layers required for the coil foam structure. Next, an additional black (opaque) matrix is deposited over the addressing grid and optional vertically deposited transistors so that the semiconductor wafer structure is coplanar. In some examples, an optical scattering structure is formed and attached and attached directly to the “output” point of the vertical waveguide structure, improving the already excellent dispersion angle from the waveguide structure.

図15は、半導体構造内の平面的な導波管チャネルを使用する平面的な解決策として、半導体導波管ディスプレイ/プロジェクタを実現するディスプレイシステム1500のための代替好適実施形態である。システム1500は、各サブピクセルに一様な照明を供給するために多数のきわめて狭い導波管チャネルを供給するシステム1500の端縁に1つまたは複数の照明源を含む。システム1500は、入力層、回転子層、及びディスプレイ層を含む多くの機能上の層を含む。下部層では、(X軸とY軸からの)各サブピクセル列が多数の極めて狭い導波管チャネルを供給し、各サブピクセルに一様な照明を提供する。このようにして、好適実施形態では、Y軸から、各列は(3000幅の場合)1500導波管チャネルを有し、それぞれのチャネルはその列上のサブピクセルで終端する。X軸及びY軸は交互のサブピクセルをアドレス指定する。X軸から、各列は約1350チャネルを含み、X軸とY軸はそれぞれ別の層の上にある。好適実施形態では、導波管チャネルは0.02ミクロン以下で製造されたフォトニック結晶構造の導波管である。それぞれの導波管はサブピクセル場所で終端し(いくつかのインプリメンテーションでは、複数のチャネルが単一のサブピクセル場所を照明する)、サブピクセルための所望される場所に出力場所を位置決めするために複雑な経路を画定してよい。伝播平面の中からディスプレイ平面の中に、伝播され、振幅が制御された放射線信号をリダイレクトするために該出力場所に偏向機構が設けられる。示されているように、ディスプレイ平面は伝播平面に垂直である。各導波管チャネルに沿って、1つまたは複数のインフルエンサ/変調器部分/層が該伝播された放射線信号の所望される振幅制御を生じさせるために設けられる。導波管チャネルはサブピクセル直径よりはるかに小さいので、導波管チャネルの出力が有効サイズを拡大するために分散または光学素子を含むことが好ましい。   FIG. 15 is an alternative preferred embodiment for a display system 1500 that implements a semiconductor waveguide display / projector as a planar solution using planar waveguide channels in a semiconductor structure. The system 1500 includes one or more illumination sources at the edges of the system 1500 that provides a number of very narrow waveguide channels to provide uniform illumination to each subpixel. System 1500 includes a number of functional layers including an input layer, a rotor layer, and a display layer. In the bottom layer, each subpixel column (from the X and Y axes) provides a number of very narrow waveguide channels to provide uniform illumination to each subpixel. Thus, in the preferred embodiment, from the Y axis, each column (if 3000 wide) has 1500 waveguide channels, each channel terminating in a subpixel on that column. The X and Y axes address alternating subpixels. From the X axis, each row contains about 1350 channels, with the X and Y axes on separate layers. In a preferred embodiment, the waveguide channel is a photonic crystal structured waveguide manufactured at 0.02 microns or less. Each waveguide terminates at a subpixel location (in some implementations, multiple channels illuminate a single subpixel location) and positions the output location at the desired location for the subpixel. Therefore, a complicated path may be defined. A deflection mechanism is provided at the output location to redirect radiation signals that are propagated and controlled in amplitude from within the propagation plane into the display plane. As shown, the display plane is perpendicular to the propagation plane. Along each waveguide channel, one or more influencer / modulator portions / layers are provided to produce the desired amplitude control of the propagated radiation signal. Since the waveguide channel is much smaller than the sub-pixel diameter, it is preferred that the output of the waveguide channel includes dispersion or optical elements to increase the effective size.

ディスプレイの表面に平行な連続ウェハ上の半導体導波管。サブピクセル導波管回転子素子ごとに、45度の鏡終端、つまり表面から外向きに出現するためにディスプレイ表面に平行から光を偏向し、このようにしてサブピクセルを形成する(10ミクロン直径で示される)フォトニック結晶曲げがある。   A semiconductor waveguide on a continuous wafer parallel to the surface of the display. For each subpixel waveguide rotator element, light is deflected from parallel to the display surface to emerge from the 45 ° mirror end, ie, outward from the surface, thus forming a subpixel (10 micron diameter). There is a photonic crystal bend).

ディスプレイアレイの中で組み合わされるトランスポート/インフルエンサ組み合わせの平面的な半導体光学導波管実施形態の1つの優位点は、照明源が「側面」から平面的な光導波管に平行に設けられる、きわめて薄い人工的な半導体プロセスディスプレイ構造を製造することにある。このようにして設けられる照明源は、RGB半導体レーザ、VCSELまたは端縁発光の平行列等のきわめてコンパクトな形式を取ることがある。このように、原則的には、構造は、重合体で密封されたテキスタイルを含む硬い基板または撓みやすい基板上に厚膜として製造されてよい。厚膜が具現化されたディスプレイとして、ディスプレイは「アップリケ」として付けられてよく、事実上、薄いディスプレイ材料で曲面状の幾何学表面にタイルを張る。   One advantage of transport / influencer combination planar semiconductor optical waveguide embodiments combined in a display array is that the illumination source is provided “parallel” from the “side” to the planar optical waveguide, It is to produce a very thin artificial semiconductor process display structure. The illumination source provided in this way may take a very compact form such as an RGB semiconductor laser, a VCSEL or a parallel row of edge emission. Thus, in principle, the structure may be manufactured as a thick film on a rigid or flexible substrate comprising a polymer sealed textile. As a display embodying a thick film, the display may be applied as an “applique”, effectively tiling a curved geometric surface with a thin display material.

一次半導体で製造された層は、(前記に開示されたフラットパネルディスプレイの実施形態においてのように、ディスプレイ表面に平行に後部空洞照明源全体からの照明に対して)側面照明源からの光を運ぶ複数の平面的な導波管からなる。図16は、水平面から垂直面に導波管/インフルエンサによって「バルブで調節される」光をリダイレクトする偏向機構1610と組み合わされた放射線信号1605を伝播するための半導体構造の中に統合されるトランスポート/インフルエンサシステム1600の断面である。   The layer made of the primary semiconductor emits light from the side illumination source (for illumination from the entire back cavity illumination source parallel to the display surface, as in the flat panel display embodiments disclosed above). Consists of a plurality of planar waveguides to carry. FIG. 16 is integrated into a semiconductor structure for propagating a radiation signal 1605 in combination with a deflection mechanism 1610 that redirects light “valve-tuned” by a waveguide / influencer from a horizontal plane to a vertical plane. 2 is a cross section of a transport / influencer system 1600.

好ましい実施形態の代表的な製造プロセスは以下を含む。厚膜材料は基板上に付着され、その結果薄膜はそれだけで基盤として成り立つとなるほど引っ張り強さで十分に堅牢であり、作業用の基板から取り除かれる場合にもその完全性を保持するであろう。半導体のリソグラフィックプロセス(材料の付着または印刷、マスキング及びエッチング等、浸漬ペンナノリソグラフィ)を通して、光学的に透明であるが、染料でドーピングされた材料が厚膜基板に付着されている。この第1の付着も、YIG、Bi−YIBまたはTb等の光学的にアクティブな材料で、あるいは現在の優良なドーパントでドーピングされる。すべての材料は、厚膜基板と同じヤング率に従って好ましくは可撓である。   A typical manufacturing process for the preferred embodiment includes: Thick film material is deposited on the substrate, so that the thin film is sufficiently strong in tensile strength that it can serve as a base by itself, and will retain its integrity when removed from the working substrate. . Through a semiconductor lithographic process (immersion pen nanolithography, such as material deposition or printing, masking and etching), an optically transparent but dye-doped material is deposited on the thick film substrate. This first deposition is also doped with an optically active material such as YIG, Bi-YIB or Tb, or with current good dopants. All materials are preferably flexible according to the same Young's modulus as the thick film substrate.

チャネルは、描かれているようにマスキングされ、付着される材料の大部分は取り除かれ、材料の線路を残す。浸漬ペンナノリソグラフィは、反射を達成するために適切な差別的な屈折率の同じまたは他の材料(つまり、フォトニック結晶曲げを製造するためのQWI)の中から該45°の偏向素子をステレオ印刷するために利用される。代わりに、モレキュラーインプリントの「ステップアンドフラッシュ」ステレオインプリント方法が利用されてよい。相対的にさらに複雑な他の方法も技術で公知である。   The channel is masked as depicted and most of the deposited material is removed, leaving a line of material. Immersion pen nanolithography stereophonizes the 45 ° deflection element out of the same or other material of the appropriate refractive index appropriate to achieve reflection (ie, QWI for producing photonic crystal bends). Used for printing. Alternatively, the molecular imprint “step and flash” stereo imprint method may be utilized. Other methods that are relatively more complex are also known in the art.

次に、チャネルの染料及び光学的にアクティブなドーピングされた材料の段が付着され、実際には該45度偏向素子に隣接する光チャネルに沿って変調器デバイスによって切り替えられ、該45度偏向素子によって偏向される光のためのディスプレイ表面の平面からの出口ポイントを形成する、該45度偏向素子の上に直接的に段を残すためにエッチングされる。   Next, a channel dye and a step of optically active doped material are deposited and actually switched by a modulator device along the optical channel adjacent to the 45 degree deflection element, the 45 degree deflection element Is etched to leave a step directly on the 45 degree deflection element, forming an exit point from the plane of the display surface for the light deflected by.

次に、材料は、同じ差別的な屈折率で付着され、元の線路と他の製造された素子を取り囲み、覆う。これが「クラッド材」と呼ばれる。該45度の変更素子またはフォトニック結晶曲げに隣接する導波チャネルのセグメントの上には、光チャネル上にその軸に垂直に製造されるであろう水平バンドをアドレス指定するために、平行に、及び光チャネル上に導電線路を可能とするために過去に付着された材料から空間がエッチングされる。フェリ磁性体/強磁性体でドーピングされる下の材料の層だけではなく該バンドの導電材料も付着するための空間もエッチングされる。その材料の下の空間はオプションで、機能が本書に、及び組み込まれている特許出願に詳説される恒久的に磁化できる材料でドーピングされた材料の付着のために残される。   The material is then deposited with the same differential refractive index, surrounding and covering the original line and other manufactured elements. This is called “cladding material”. On top of the segment of the waveguide channel adjacent to the 45 degree changing element or photonic crystal bend, parallel to address the horizontal band that would be manufactured perpendicular to its axis on the optical channel. And the space is etched from previously deposited material to allow conductive lines on the optical channel. The space for depositing the conductive material of the band as well as the underlying material layer doped with ferrimagnet / ferromagnet is also etched. The space under the material is optional and is left for deposition of a material doped with a permanently magnetizable material as detailed in this document and in the incorporated patent applications.

同様に以下の材料が(連続マスキングとエッチング及び/または浸漬ペンナノリソグラフィ、場発生バンドをアドレス指定するための光チャネルに平行な線路内の導電材料、光チャネル上に残される「クラッド」材の上で恒久的に磁化可能な(及び以後磁化される)材料のオプションの層、場発生素子により一時的に磁化され、残留磁束によって回転を維持するフェリ磁性体/強磁性体、及び光チャネルの軸に直角に配置される導電材料を生成する場のバンドで付着される。現在のドーパント性能に基づいた数個のバンドだけが必要とされる可能性がある。   Similarly, the following materials (continuous masking and etching and / or immersion pen nanolithography, conductive material in the line parallel to the optical channel for addressing the field generation band, "cladding" material left on the optical channel: An optional layer of material that is permanently magnetizable (and subsequently magnetized) above, a ferrimagnet / ferromagnet that is temporarily magnetized by a field generating element and maintains rotation by residual magnetic flux, and an optical channel Deposited in a field band that produces a conductive material placed perpendicular to the axis, only a few bands based on current dopant performance may be required.

最後に、マルチ厚膜の半−導体で製造される構造の表面が密封され、平らになるように「クラッド」材のさらに多くが付着される。オプションで、トランジスタが、ファラデー減衰器の場発生構造のアドレス指定の直前に、導電性のアドレス指定線路とインラインで製造されてよい。厚膜材料を適切な選択することにより、厚膜ディスプレイ構造全体が堅牢なポリマーで密封されたテキスタイル基板上に形成されてよい、あるいは形成する基板から取り外され、厚膜エピタキシーによって別の(おそらく幾何学的に複雑な)最終的に支えるディスプレイ面に接着されてよい。   Finally, more of the “cladding” material is deposited so that the surface of the structure made of multi-thick film semi-conductors is sealed and flattened. Optionally, the transistor may be fabricated in-line with the conductive addressing line just prior to addressing the field generating structure of the Faraday attenuator. By appropriate selection of thick film material, the entire thick film display structure may be formed on or removed from the substrate that is sealed with a robust polymer sealed textile substrate, and another (probably geometric) by thick film epitaxy. It may be glued to the final supporting display surface.

図17は、単一のピクセルを生じさせる3つのサブピクセルチャネルをさらに描く、図15に示されるディスプレイシステム1500の概略図である。各チャネルはシステム100の表面でマージされるために自立して制御され、偏向される。   FIG. 17 is a schematic diagram of the display system 1500 shown in FIG. 15 further depicting three sub-pixel channels that yield a single pixel. Each channel is independently controlled and deflected to be merged at the surface of the system 100.

図18は、システム1800内の導波経路構造のオプションのインプリメンテーションのための好適実施形態である。回転がピクセル1805の直径を横切って達成されなければならない、平面的な変調器方式の制限された寸法を補償するために、新規の「スイッチバック」戦略が導波管1810に利用される。欠陥の作成(周期的な穴、または他の構造の除去)によるフォトニック結晶構造がほぼ90度の曲げを光路で達成することを考えると、一連のスイッチバックのサブミクロン幅の光路を「折りたたむ」ための戦略により、長すぎる素子を生じさせずに影響を及ぼす効果(例えば磁場)にさらされる光ビームが移動する距離という点で、式1の「d」寸法が拡大する。事実上、標準的な半導体製造プロセスを介して形成される、回転子/減衰器素子を好適実施形態のスイッチバックに沿って連続して配備すると、それ以外の場合ならば実際的となると思われるよりはるかに大きな「d」寸法のおかげで非常に低い消費電力の素子が生じる。該チャネルの寸法が非常に小さいことを考えると、回転子/減衰器の全体的な寸法は従来の技術の導波管例より大幅に小さくなり、サブピクセルの最大寸法よりはるかに小さくなるであろう。   FIG. 18 is a preferred embodiment for an optional implementation of a waveguide path structure in system 1800. A novel “switchback” strategy is utilized for the waveguide 1810 to compensate for the limited dimensions of the planar modulator scheme that must be achieved across the diameter of the pixel 1805. Given that the photonic crystal structure by the creation of defects (removal of periodic holes or other structures) achieves almost 90 degrees of bending in the optical path, it “collapses” the sub-micron wide optical path of a series of switchbacks. The “d” dimension of Equation 1 is expanded in terms of the distance traveled by the light beam that is exposed to an effect (eg, a magnetic field) that does not produce an element that is too long. In effect, it would be practical to deploy the rotor / attenuator elements in succession along the switchback of the preferred embodiment, formed through a standard semiconductor manufacturing process, otherwise. A much lower “d” dimension results in a device with very low power consumption. Given the very small dimensions of the channel, the overall dimensions of the rotor / attenuator will be significantly smaller than the prior art waveguide examples and much smaller than the maximum subpixel dimensions. Let's go.

図11から図18に示されている好適実施形態は、組み込まれている特許出願に含まれているトランスポート、変調、ディスプレイ構造、機能及び動作を実現する基板化された導波チャネルを説明する。これらの実施形態は、光ファイバ及びフォトニック結晶ファイバ等の基板および独立した/別個の導波管チャネル内に形成される/付着される/配列される導波管チャネル間の代用可能性を強調している。それらの代用品の内の1つは、図9及び図10に示されている横断方向スイッチの使用である。その好適実施形態はファイバ間の切り替えを含んでいるが、図9の原則は導波管、つまり特に共通基板に配置される適切に構造化され、配列された導波管の間の切り替えに適用されてよい。いくつかのインプリメンテーションでは、切り替えは適切な関係で配列されるさまざまな基板の導波管の間である。   The preferred embodiment shown in FIGS. 11-18 describes a substrateized waveguide channel that implements the transport, modulation, display structure, functionality and operation included in the incorporated patent application. . These embodiments highlight the possibility of substituting between substrates such as optical fibers and photonic crystal fibers and waveguide channels formed / attached / arranged in independent / separate waveguide channels is doing. One of those alternatives is the use of a transverse switch as shown in FIGS. Although the preferred embodiment includes switching between fibers, the principle of FIG. 9 applies to switching between waveguides, specifically appropriately structured and arranged waveguides placed on a common substrate. May be. In some implementations, the switching is between the various substrate waveguides arranged in the proper relationship.

一般的には、本発明の態様を具現化するトランスポート、変調器及びシステムの性能属性は以下を含む。(光学的にアクティブな物質に隣接する電界発生要素を含む)サブピクセル直径:好ましくは<100ミクロン、さらに好ましくは<50ミクロン。(前述された代替実施形態では、染料でドーピングされた複数の光チャネルが1つの複合導波管構造で実現され、RGBピクセル寸法の正味の縮小を達成する)。サブピクセルエレメントの長さは好ましくは<100ミクロンであり、さらに好ましくは<50ミクロンである。単一のサブピクセルの場合、効果的な90°の回転を達成するための駆動電流:0から50m.Ampsである。応答時間:一般的にはファラデー回転子の場合きわめて高速(つまり1nsが立証されている)。   In general, the performance attributes of transports, modulators and systems embodying aspects of the present invention include: Subpixel diameter (including electric field generating elements adjacent to optically active material): preferably <100 microns, more preferably <50 microns. (In the alternative embodiment described above, multiple light channels doped with dye are realized in one composite waveguide structure to achieve a net reduction in RGB pixel dimensions). The length of the subpixel element is preferably <100 microns, more preferably <50 microns. For a single subpixel, drive current to achieve effective 90 ° rotation: 0 to 50 m. Amps. Response time: Generally very fast for a Faraday rotator (ie 1 ns is proven).

全体的なディスプレイ電力要件の基本的な理解として、好適実施形態の実際の電力要件は必ずしもサブピクセル総数かける90°回転に必要とされる最大電流の線形乗算に基づいて計算されないことに注意することが重要である。実際の平均電力要件及びピーク電力要件は、以下の因数を考慮に入れて計算されなければならない。つまり、両方とも100%を大幅に下回る、ガンマ及び平均カラーサブピクセル使用量。したがって平均回転は90°を大幅に下回る。ガンマ:すべてのサブピクセルを使用して白の背景を表示するコンピュータモニタさえサブピクセルごとに最大ガンマを必要とせず、ついでに言えばサブピクセルも必要としない。スペースのために、人間の視覚認知の科学の詳細な検討は行うことができない。しかしながら、適切な画像表示に必須であるのは(変化する周囲光レベルで見るための必要とされる基本表示輝度を考えると)ディスプレイ全体での相対的な強度、ピクセルとサブピクセルである。最大ガンマ(またはそれに近い)、及び360°回転(動作範囲が何であれ、90°またはその何らかの端数は、例えば太陽に直接的に発射するとき等、明るい光源の中への直接的なショット等の最も極端なコントラストを必要とするケースを含む一定のケースだけで必要とされるであろう。このようにして、ディスプレイのための平均ガンマは統計的には考えられる最大ガンマのなんらかの部分であろう。それが、コンピュータモニタの安定した「白い」背景の快適な表示のために、ファラデー回転が最大でもない理由である。要約すると、既定のサブピクセルを駆動する既定のファラデー減衰器が完全回転にある必要はめったになく、したがって完全電力をめったに要求しない。色:純粋な白だけがクラスタ内でRGBサブピクセルの等しく強力な組み合わせを必要とするため、カラー画像またはグレイスケール画像のどちらかの場合、一度に処理されるのは、ディスプレイのサブピクセルのなんらかの部分であることが注記されなければならない。RGB組み合わせによって加法的に形成される色は以下を暗示する。いくつかのカラーピクセルはただ1つ(R、GまたはBのどれか)の(変化する輝度の)サブピクセルが「オン」であることを必要とし、いくつかのピクセルは(変化する輝度の)二個のサブピクセルが「オン」であることを必要とし、いくつかのピクセルは(変化する輝度の)三個のサブピクセルが「オン」であることを必要とする。純粋な白のピクセルは三個すべてのサブピクセルが「オン」であることを必要とし、それらのファラデー減衰器は等しい輝度を達成するために回転される(カラーピクセルと白ピクセルは、色の彩度を減じるために並列できる。本発明の代替一実施形態では、「クラスタ」内の追加のサブピクセルは飽和に対するさらに効率的な制御を達成するために均衡の取れた白い光であってよい。   Note that as a basic understanding of the overall display power requirement, the actual power requirement of the preferred embodiment is not necessarily calculated based on a linear multiplication of the maximum current required for 90 ° rotation over the total number of subpixels. is important. The actual average and peak power requirements must be calculated taking into account the following factors: That is, gamma and average color subpixel usage, both well below 100%. The average rotation is therefore significantly below 90 °. Gamma: Even computer monitors that use all subpixels to display a white background do not need a maximum gamma per subpixel, and for that matter, no subpixels. Because of space, a detailed review of the science of human visual cognition is not possible. However, what is essential for proper image display is the relative intensity, pixels and subpixels across the display (considering the basic display brightness required for viewing at varying ambient light levels). Maximum gamma (or close to it), and 360 ° rotation (whatever the operating range is, 90 ° or some fraction thereof is, for example, a direct shot into a bright light source, such as when shooting directly into the sun, etc. It will be needed only in certain cases, including those that require the most extreme contrasts, thus the average gamma for the display will be some portion of the maximum possible gamma statistically That's why the Faraday rotation is not the maximum for a comfortable display of a stable “white” background on a computer monitor.In summary, the default Faraday attenuator that drives the default sub-pixel is at full rotation. There is rarely a need, and therefore rarely requires full power.Color: Only pure white is equal to the RGB sub-pixel in the cluster. It must be noted that, for either color or grayscale images, it is some part of the display's sub-pixels that are processed at one time, as either a color image or a grayscale image. The additively formed colors imply the following: Some color pixels require only one (either R, G or B) (with varying brightness) sub-pixels to be “on” And some pixels require two sub-pixels (with varying brightness) to be “on”, and some pixels have three sub-pixels (with varying brightness) “on” Pure white pixels require that all three subpixels be “on” and their Faraday attenuators are of equal brightness Rotated to achieve (color and white pixels can be paralleled to reduce color saturation. In an alternative embodiment of the invention, additional sub-pixels in the “cluster” are more efficient for saturation. It can be a balanced white light to achieve proper control.

カラーイメージング及びグレイスケールイメージングのサブピクセルクラスタに対する要求を考慮すると、平均的なフレームの場合、実際に対処される必要のあるすべてのディスプレイサブピクセルのなんらかの部分があり、ある程度まで「オン」であるものの場合、平均輝度は大幅に最大を下回ることは明らかである。これは単にRGB加法カラースキーム内のサブピクセルの関数のためであり、絶対ガンマの検討に加えられる要因である。   Considering the requirements for color and grayscale imaging sub-pixel clusters, in the case of an average frame, there is some part of every display sub-pixel that actually needs to be addressed, although it is “on” to some extent. If so, it is clear that the average brightness is significantly below the maximum. This is simply a function of the subpixel in the RGB additive color scheme and is a factor added to the consideration of absolute gamma.

統計分析は、これらの考慮事項のためのFLATアクティブマトリクス/連続アドレス指定デバイスの電力要望プロファイルを決定できる。それはいずれにせよ同時に完全ファラデー回転にあるディスプレイの各サブピクセルの仮想最大値を大幅に下回っている。既定のフレームについて決してすべてのサブピクセルが「オン」であるわけではなく、それらの「オン」の輝度は、多様な理由から、通常最大の相対的に小さななんらかの部分である。電流要件、つまり0°から90°の回転の0から50m.ampsに関して、最小仕様が検討される。 0°から90°の回転の例の電流範囲が既存のファラデー減衰器装置の性能仕様から既定の(0から50m.amps)であったが、この性能仕様が最小として設けられ、光通信用の基準装置の最高水準の技術によりすでに明確に置き換えられ、追い越されていることに注意することも重要である。最も重要なことには、それは改善された方法及び材料技術からの利点を含む、本発明に指定される新規の実施形態を反映していない。引用された仕様の達成以来性能の改善は継続しており、何かが加速してきた、及び加速し続ける場合、この範囲をさらに削減する。   Statistical analysis can determine the power desire profile of the FLAT active matrix / continuous addressing device for these considerations. In any case, it is well below the virtual maximum of each subpixel of the display in full Faraday rotation at the same time. Not all subpixels are “on” for a given frame, and their “on” brightness is usually some fraction of the largest relative size for various reasons. Current requirements, ie 0 to 50 m. Of rotation from 0 ° to 90 °. For amps, the minimum specification is considered. The current range of the example of rotation from 0 ° to 90 ° was the default (0 to 50 m.amps) from the performance specification of the existing Faraday attenuator device, but this performance specification is provided as a minimum, for optical communication It is also important to note that it has already been clearly replaced and overtaken by the highest standards of reference equipment. Most importantly, it does not reflect the novel embodiments specified in the present invention, including the benefits from improved methods and material technology. Performance improvements have continued since the achievement of the quoted specification, and if something has accelerated and continues to accelerate, this range will be further reduced.

本願に説明されているシステム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播される信号は、言うまでもなく、例えば中央演算処理装置(「CPU」)、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、システムオンチップ(「SOL」)、または任意の他のプログラマブルデバイスの中の、またはそれらに結合されるハードウェアで具現化されてよい。さらに、システム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播された信号は、ソフトウェアを記憶するように構成されている、例えばコンピュータ使用可能(例えば可読)媒体の中に配置されるソフトウェア(例えば、コンピュータ可読コード、プログラムコード、ソース言語、オブジェクト言語または機械言語等の任意の形式で配置される命令及び/またはデータ)で具現化されてよい。このようなソフトウェアにより、ここに説明されている装置及びプロセスの機能、製造、モデル化、シミュレーション、記述及び/または試験が可能になる。例えば、これは(例えば、C、C++等の)汎用プログラミング言語、GDSIIデータベース、Verilog HDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等を含むハードウェア記述言語(HDL)、あるいは他の使用可能なプログラム、データベース、ナノ処理、及び/または回路(つまり概略)キャプチャツールを使用することにより達成できる。このようなソフトウェアは、半導体、磁気ディスク、光ディスク(例えば、CD−ROM、DVD−ROM等)を含む公知のコンピュータ使用可能媒体の中で、及びコンピュータ使用可能(例えば可読)伝送媒体(例えば、搬送波またはデジタルベースの媒体、光ベースの媒体またはアナログベースの媒体を含む他の媒体)で具現化されるコンピュータデータ信号として配置できる。このようにして、ソフトウェアはインターネットとイントラネットを含む通信ネットワーク上で送信できる。システムウエアで具現化されるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品及び伝播信号は(例えばHDLで具現化される)知的所有権コアに含まれ、集積回路の製造でハードウェアに変換されてよい。さらに、ここに開示されているようなシステム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播される信号はハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして具現化されてよい。   The systems, methods, computer program products and propagated signals described herein are, of course, eg central processing units (“CPU”), microprocessors, microcontrollers, system on chip (“SOL”), or It may be embodied in hardware in or coupled to any other programmable device. Further, the system, method, computer program product, and propagated signal may be configured to store software, eg, software (eg, computer readable code, disposed in a computer usable (eg, readable) medium). The program code, the source language, the object language, and / or instructions and / or data arranged in an arbitrary format such as a machine language may be realized. Such software allows for the functionality, manufacturing, modeling, simulation, description and / or testing of the devices and processes described herein. For example, this may be a general purpose programming language (eg, C, C ++, etc.), a GDSII database, a hardware description language (HDL) including Verilog HDL, VHDL, AHDL (Altera HDL), or other usable program, database , Nanoprocessing, and / or using circuit (ie, schematic) capture tools. Such software can be used in known computer usable media including semiconductors, magnetic disks, optical disks (eg, CD-ROM, DVD-ROM, etc.), and computer usable (eg, readable) transmission media (eg, carrier waves). Or a computer data signal embodied on a digital-based medium, an optical-based medium, or other medium including an analog-based medium). In this way, the software can be transmitted over communication networks including the Internet and intranets. Systems, methods and computer program products and propagation signals embodied in system hardware may be included in an intellectual property core (e.g., embodied in HDL) and converted to hardware in the manufacture of integrated circuits. Further, systems, methods, computer program products and propagated signals as disclosed herein may be embodied as a combination of hardware and software.

例えば切り替え制御用の本発明の好適インプリメンテーションの1つは、コンピュータ動作中にコンピューティングシステムのメモリに常駐するプログラミングステップまたは命令から構成されるオペレーティングシステムの中のルーチンとしてである。コンピュータシステムによって必要とされるまで、プログラム命令はディスクドライブ内等別の読取可能媒体に、またはCD ROMコンピュータ入力で使用するための光ディスクまたはフロッピー(登録商標)ディスクドライブコンピュータ入力で使用するためのフロッピー(登録商標)ディスク内等リムーバブルメモリ内に記憶されてよい。さらに、プログラム命令は、本発明のシステムで使用する前に別のコンピュータのメモリに記憶され、本発明のユーザにより要求されるとインターネット等のLANまたはWAN上で送信されてよい。当業者は、本発明を制御するプロセスが種々の形式のコンピュータ読取可能媒体の形式で分散することができることを理解する必要がある。   For example, one preferred implementation of the present invention for switching control is as a routine in an operating system that consists of programming steps or instructions that reside in the memory of the computing system during computer operation. Until required by the computer system, the program instructions are stored on another readable medium, such as in a disk drive, or on an optical disk or floppy disk drive computer input for use with CD ROM computer input. It may be stored in a removable memory such as a (registered trademark) disk. Further, the program instructions may be stored in the memory of another computer prior to use in the system of the present invention and transmitted over a LAN or WAN such as the Internet when requested by a user of the present invention. Those skilled in the art need to understand that the process controlling the present invention can be distributed in the form of various types of computer readable media.

C、C++、Java(登録商標)、アセンブリ言語等を含む任意の適切なプログラミング言語は、本発明のルーチンを実現するために使用できる。 手続き型またはオブジェクト指向型等さまざまなプログラミング技法が利用できる。ルーチンは単一の処理装置または複数のプロセッサで実行できる。ステップ、動作または計算は特殊な順序で提示されてよいが、この順序は異なる実施形態で変更されてよい。いくつかの実施形態では、本明細書中でシーケンシャルとして示されている複数のステップを同時に実行できる。ここに説明されている動作のシーケンスは、オペレーティングシステム、カーネル等の別のプロセスによって割り込み、サスペンド、またはそれ以外の場合制御できる。ルーチンはオペレーティングシステム環境の中で、あるいはシステム処理のすべてまたはかなりの部分を占有するスタンドアロンルーチンとして動作できる。   Any suitable programming language can be used to implement the routines of the present invention, including C, C ++, Java, assembly language, and the like. Various programming techniques such as procedural or object-oriented can be used. The routine can be executed on a single processing unit or on multiple processors. The steps, operations or calculations may be presented in a special order, but this order may be changed in different embodiments. In some embodiments, multiple steps shown herein as sequential can be performed simultaneously. The sequence of operations described herein can be interrupted, suspended, or otherwise controlled by another process such as an operating system, kernel, or the like. The routines can operate within the operating system environment or as stand-alone routines that occupy all or a significant portion of system processing.

ここでの説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために構成要素及び/または方法の例等の多数の特定の詳細が提供される。ただし、関連技術の当業者は、特定の詳細の1つまたは複数を使用せずに、あるいは他の装置、システム、組み立て品、方法、構成要素、材料、パーツ及び/または等を用いて実施できることを認識されるであろう。他の例では、本発明の実施形態の態様を分かりにくくするのを回避するために周知の構造、材料、または動作は具体的に図示されたり、詳細に説明されていない。   In the description herein, numerous specific details are provided, such as examples of components and / or methods, to provide a thorough understanding of embodiments of the invention. However, one of ordinary skill in the relevant arts may be practiced without using one or more of the specific details, or with other devices, systems, assemblies, methods, components, materials, parts and / or the like. Will be recognized. In other instances, well-known structures, materials, or operations are not specifically shown or described in detail to avoid obscuring aspects of embodiments of the present invention.

本発明の実施形態のための「コンピュータ読取可能媒体」は、命令実行システム、装置、システムまたはデバイスによって、またはそれらと関連して使用されるためのプログラムを格納する、記憶する、通信する、伝播するまたはトランスポートする任意の媒体であってよい。コンピュータ読取可能媒体は、例証としてのみであって制限としてではなく、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、または半導体システム、装置、システム、デバイス、伝播媒体、またはコンピュータメモリである場合がある。   A “computer-readable medium” for embodiments of the present invention stores, stores, communicates, propagates a program for use by or in connection with an instruction execution system, apparatus, system or device. It can be any medium that performs or transports. The computer readable medium is by way of example only and not limitation and is an electronic, magnetic, optical, electromagnetic, infrared, or semiconductor system, apparatus, system, device, propagation medium, or computer memory There is.

「プロセッサ」または「プロセス」は、データ、信号または他の情報を処理する任意の人間の、ハードウェアの及び/またはソフトウェアのシステム、機構または構成要素を含む。プロセッサは、汎用中央演算処理装置、複数の処理装置、機能性を達成するための専用回路網、または他のシステム付きのシステムを含むことがある。処理は、地理的な場所に制限される必要はない、あるいは時間的な制限を有する必要はない。例えば、プロセッサはその機能を「リアルタイムで」、「オフラインで」、「バッチモードで」等実行できる。処理の部分は異なるときに、異なる場所で、異なる(または同じ)処理システムによって実行できる。   A “processor” or “process” includes any human, hardware and / or software system, mechanism or component that processes data, signals or other information. A processor may include a general-purpose central processing unit, multiple processing units, a dedicated network for achieving functionality, or a system with other systems. The process need not be restricted to a geographical location or have time restrictions. For example, the processor may perform its function “in real time”, “offline”, “in batch mode”, and the like. The portions of processing can be performed at different locations and at different locations by different (or the same) processing systems.

本明細書全体での「一実施形態」、「実施形態」、「好適実施形態」または「特定の実施形態」に対する参照は、実施形態と関連して説明される特定の機能(feature)、構造または特徴が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれ、必ずしもすべての実施形態に含まれていないことを意味する。したがって、句「一実施形態では」、「実施形態では」、または「特定の実施形態では」が本明細書中の多様な箇所にそれぞれ出現することは必ずしも同じ実施形態を参照していない。さらに、本発明の特定の機能、構造または特徴は1つまたは複数の他の実施形態と適切に結合されてよい。ここに説明され、図解されている本発明の実施形態の他の変形及び変型が、ここの教示を鑑みて可能であり、本発明の精神及び範囲の一部として見なされなければならないことが理解されるべきである。   Reference throughout this specification to "one embodiment", "embodiment", "preferred embodiment" or "specific embodiment" refers to a particular feature, structure described in connection with the embodiment. Or means that a feature is included in at least one embodiment of the invention and not necessarily in all embodiments. Thus, the appearances of the phrases “in one embodiment”, “in an embodiment”, or “in a specific embodiment” in various places in the specification are not necessarily referring to the same embodiment. Furthermore, the particular functions, structures or features of the invention may be suitably combined with one or more other embodiments. It is understood that other variations and modifications of the embodiments of the invention described and illustrated herein are possible in light of the teaching herein and should be considered as part of the spirit and scope of the invention. It should be.

本発明の実施形態は、プログラミングされた汎用デジタルコンピュータを使用することによって、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、光学、化学、生物学、量子またはナノ加工のシステム、構成要素、及び機構を使用することによって実現されてよい。一般的には、本発明の機能は技術で公知であるような任意の手段によって達成できる。分散またはネットワーク化されたシステム、構成要素及び回路が使用できる。データの通信または転送は、有線、無線、または任意の他の手段によってよい。   Embodiments of the present invention provide application-specific integrated circuits, programmable logic devices, field programmable gate arrays, optical, chemical, biological, quantum or nanofabricated systems, components by using programmed general purpose digital computers. And by using a mechanism. In general, the functions of the present invention can be achieved by any means as is known in the art. Distributed or networked systems, components and circuits can be used. Data communication or transfer may be wired, wireless, or any other means.

また、図面/図に描かれている要素の1つまたは複数もさらに分離された方法でまたは統合された方法で実現される、あるいは特定の出願に従って有効であるように特定のケースでは削除されるまたは実施不可能とされることもあることが理解されるであろう。コンピュータが前述された方法のどれかを実行できるようにするために機械可読媒体の中に記憶できるプログラムまたはコードを実現することも本発明の精神及び範囲内である。   Also, one or more of the elements depicted in the drawings / drawings may be implemented in a separate or integrated manner, or deleted in certain cases to be valid in accordance with a particular application. It will also be understood that it may be impossible to implement. It is also within the spirit and scope of the present invention to implement a program or code that can be stored in a machine-readable medium to enable a computer to perform any of the methods described above.

さらに、図面/図中の信号矢印は、他に特に注記されない限り例示的としてのみ考えられ、制限的と考えられるべきではない。さらに、ここに使用されるような用語「または」は、他に示されない限り概して「及び/または」を意味することを目的としている。構成要素またはステップの組み合わせも、分離するまたは結合する能力を表すとして予想される技術が明らかでない場合、注記されると見なされる。   Further, the signal arrows in the drawings / drawings are to be considered as illustrative only and unless otherwise noted, and should not be considered limiting. Furthermore, the term “or” as used herein is generally intended to mean “and / or” unless stated otherwise. A combination of components or steps is also considered annotated if the technology expected to represent the ability to separate or combine is not clear.

ここの説明中、及び続く請求項を通して使用されるように、「1つの(a)」、「1つの(an)」及び「該」は、文脈がそれ以外に明確に決定しない限り複数の参照を含む。また、ここの説明中、及び続く請求項を通して「において」の意味は、文脈がそれ以外の明確に決定しない限り「において」及び「の上で」を含む。   As used herein in the description and throughout the claims that follow, “a”, “an”, and “the” refer to the plural unless the context clearly dictates otherwise. including. Also, in the description and throughout the following claims, the meaning of “in” includes “in” and “on” unless the context clearly dictates otherwise.

要約書に説明されている内容を含み本発明の図解されている実施形態の前記説明は、網羅的となる、あるいは本発明をここに開示されている正確な形式に制限することを目的としていない。本発明の特定の実施形態及び例は例示的な目的のためだけにここに説明されているが、当業者が認識し、理解するように、多様な同等な変型が本発明の精神及び範囲内で可能である。示されているように、これらの変型は本発明の図解されている実施形態の前記説明を鑑みて本発明に対して行われてよく、本発明の精神及び範囲内に含まれるべきである。   The above description of illustrated embodiments of the invention, including what is described in the abstract, is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed herein. . While particular embodiments and examples of the present invention have been described herein for purposes of illustration only, various equivalent variations will be within the spirit and scope of the present invention, as will be appreciated and understood by those skilled in the art. Is possible. As indicated, these variations may be made to the invention in light of the foregoing description of the illustrated embodiments of the invention and should be within the spirit and scope of the invention.

したがって、本発明はここにその特定の実施形態に関して説明されてきたが、変型の範囲、多様な変型及び置換は前記開示の中で目的とされ、いくつかの例では、本発明の実施形態のいくつかの特長が述べられているような本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、他の特長の対応する使用なしに利用されることが理解されるであろう。したがって、多くの変型は本発明の本質的な範囲及び精神に特定の状況または材料を適応するために行われてよい。本発明が、以下の請求項で使用される特定の用語に、及び/または本発明を実施するために考えられる最善の態様として開示されている特定の実施形態に制限されるのではなく、本発明が添付請求項に含まれるあらゆる及びすべての実施形態及び同等物を含むことが目的とされる。したがって、本発明の範囲は添付請求項によってのみ決定されるべきである。   Thus, although the invention has been described herein with reference to specific embodiments thereof, the scope of the variations, various variations and substitutions are intended in the disclosure, and in some examples, embodiments of the invention It will be understood that some features may be utilized without the corresponding use of other features without departing from the scope and spirit of the invention as described. Accordingly, many variations may be made to adapt a particular situation or material to the essential scope and spirit of the invention. The invention is not limited to the specific terms used in the following claims, and / or to the specific embodiments disclosed as the best mode contemplated for carrying out the invention. The invention is intended to cover all and all embodiments and equivalents contained in the appended claims. Accordingly, the scope of the invention should be determined only by the appended claims.

本発明の好適実施形態の一般的な概略平面図である。1 is a general schematic plan view of a preferred embodiment of the present invention. 図1に示されている好適実施形態の特定のインプリメンテーションの詳細な概略平面図である。FIG. 2 is a detailed schematic plan view of a particular implementation of the preferred embodiment shown in FIG. 図2に示されている好適実施形態の端面図である。FIG. 3 is an end view of the preferred embodiment shown in FIG. 2. ディスプレイ組み立て品の好適実施形態の概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram of a preferred embodiment of a display assembly. 図4に示されているフロントパネルの出力ポートの1つの配列の図である。FIG. 5 is a diagram of one arrangement of the front panel output ports shown in FIG. 4. 図2に示されている構造化された導波管の一部のための本発明の好適実施形態の概略表現である。3 is a schematic representation of a preferred embodiment of the present invention for a portion of the structured waveguide shown in FIG. 本発明の導波管プリフォームの好適実施形態を製造するための代表的な導波管製造システムの概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of an exemplary waveguide manufacturing system for manufacturing a preferred embodiment of the waveguide preform of the present invention. FIG. 本発明の好適実施形態を作るための代表的なファイバ引き上げシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of an exemplary fiber pulling system for making a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好適実施形態による横断方向の統合された変調器スイッチ/ジャンクション素子の一般的な概略図である。1 is a general schematic diagram of a transversely integrated modulator switch / junction element according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 図9に示されている横断方向の統合された変調器スイッチ/ジャンクションのための一連の製造ステップの一般的な概略図である。FIG. 10 is a general schematic of a series of manufacturing steps for the transversely integrated modulator switch / junction shown in FIG. 「垂直」ディスプレイシステムの一般的な概略図である。1 is a general schematic diagram of a “vertical” display system. FIG. 図11に示されている1つのストリップの一部の詳細な概略図である。FIG. 12 is a detailed schematic view of a portion of one strip shown in FIG. 11. 半導体構造内で垂直導波管チャネルを使用する垂直解決策として半導体導波管ディスプレイ/プロジェクタを実現するディスプレイシステムのための代替好適実施形態である。FIG. 5 is an alternative preferred embodiment for a display system that implements a semiconductor waveguide display / projector as a vertical solution using vertical waveguide channels within a semiconductor structure. 「コイルフォーム」パターンを連続して構成する2つの層(第1の層と第2の層)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows two layers (1st layer and 2nd layer) which comprise a "coil form" pattern continuously. 半導体構造内で平面的な導波管チャネルを使用する平面的な解決策として半導体導波管ディスプレイ/プロジェクタを実現するディスプレイシステムのための代替好適実施形態である。FIG. 6 is an alternative preferred embodiment for a display system that implements a semiconductor waveguide display / projector as a planar solution using planar waveguide channels within a semiconductor structure. 導波管/インフルエンサによって「弁で調節される」光を水平面から垂直面にリダイレクトする偏向機構1610と結合される、放射線信号1605を伝播するための半導体構造の中に統合されるトランスポート/インフルエンサシステム1600の断面図である。Transport / integrated in a semiconductor structure for propagating radiation signal 1605 coupled with a deflection mechanism 1610 that redirects light “valve-tuned” by a waveguide / influencer from a horizontal plane to a vertical plane 1 is a cross-sectional view of an influencer system 1600. FIG. 単一のピクセルを作成する3つのサブピクセルチャネルをさらに描く図15に示されているディスプレイシステムの概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram of the display system shown in FIG. 15 further depicting three sub-pixel channels that create a single pixel. システム内での導波管経路構造のオプションのインプリメンテーションのための好適実施形態を描く。1 depicts a preferred embodiment for an optional implementation of a waveguide path structure in a system.

Claims (28)

1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む統合された導波管構造と、
制御に反応し、影響を及ぼすゾーン内で前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するために結合されるインフルエンサシステムと、
前記放射線信号の前記振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために、前記影響を及ぼすゾーンの中に前記放射線信号を周期的に戻すための再帰システムと、
を支える半導体基板を備えるトランスポート。
An integrated waveguide structure including one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output;
An influencer system coupled to autonomously control attributes affecting the amplitude of the radiation signal within the zone of influence in response to the control;
A recursive system for periodically returning the radiation signal into the affecting zone to periodically affect an attribute affecting the amplitude of the radiation signal;
Transport equipped with a semiconductor substrate that supports
前記再帰システムが前記導波管の影響を及ぼす部分の拡張された長さの間で一連の一般的に90度の導波管保全出力先変更を含む請求項1に記載のトランスポート。   The transport of claim 1 wherein the recursive system includes a series of generally 90 degree waveguide integrity output redirects between the extended lengths of the affected portion of the waveguide. 前記影響を及ぼすゾーンが、前記導波管の伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項1に記載のトランスポート。   The transport of claim 1, wherein the influencing zone comprises a controllable magnetic field disposed parallel to the propagation axis of the waveguide. 前記導波管の前記影響を及ぼす部分のそれぞれが平行した伝播軸を含み、前記影響を及ぼすゾーンが前記導波管の前記部分の前記伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項2に記載のトランスポート。   Each of the influencing portions of the waveguide includes a parallel propagation axis, and the influencing zone includes a controllable magnetic field disposed parallel to the propagation axis of the portion of the waveguide. Item 3. The transport according to Item 2. 前記導波管がフォトニック結晶エレメントを含む請求項1に記載のトランスポート。   The transport of claim 1, wherein the waveguide includes a photonic crystal element. 前記出力がディスプレイピクセルに結合され、前記影響を及ぼすゾーンが前記ディスプレイピクセルの領域にほぼ等しい長さと幅とを含む請求項1に記載のトランスポート。   The transport of claim 1, wherein the output is coupled to a display pixel, and the zone of influence includes a length and width approximately equal to a region of the display pixel. 前記インフルエンサシステムが、前記導波管構造の一部の中に統合される素子を含む請求項1に記載のトランスポート。   The transport of claim 1, wherein the influencer system includes elements that are integrated into a portion of the waveguide structure. 前記基板が前記導波管構造を基準にして配列される複数の追加の導波管構造を支え、前記導波管構造のすべてが、ある導波管構造から次の導波管構造に前記放射線信号を切り替え自在にリダイレクトするための導波管対導波管切り替えシステムを含み、前記再帰システムが、前記影響を及ぼすゾーン内の前記導波管構造のセグメントが前記放射線信号を周期的に伝播する再帰ループを含む請求項1に記載のトランスポート。   The substrate supports a plurality of additional waveguide structures arranged with respect to the waveguide structure, all of the waveguide structures from one waveguide structure to the next waveguide structure. Including a waveguide-to-waveguide switching system for switchably redirecting signals, wherein the recursive system periodically propagates the radiation signal through a segment of the waveguide structure within the zone of effect The transport of claim 1 comprising a recursive loop. 製造方法であって、
a)1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む導波管構造を基板の中に配置することと、
b)影響を及ぼすゾーン内で前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するための前記導波管構造に、制御に反応して、インフルエンサシステムを近接させることと、
c)前記放射線信号の前記振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために前記影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰するために前記導波管構造の経路を配列することと、
を備える方法。
A manufacturing method comprising:
a) disposing a waveguide structure in a substrate that includes one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output;
b) bringing an influencer system in proximity to the waveguide structure for self-controlling the attributes affecting the amplitude of the radiation signal in the zone of influence in response to the control;
c) arranging a path of the waveguide structure to recursively pass the radiation signal through the affecting zone to periodically affect the attribute affecting the amplitude of the radiation signal;
A method comprising:
前記再帰システムが前記導波管の影響を及ぼす部分の拡張された長さの間で一連の一般的に九十度の導波管保全出力先変更を含む請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the recursive system includes a series of generally ninety degrees of waveguide integrity output redirection between extended lengths of the affected portion of the waveguide. 前記影響を及ぼすゾーンが、前記導波管の伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the influencing zone comprises a controllable magnetic field disposed parallel to the propagation axis of the waveguide. 前記導波管の前記影響を及ぼす部分が平行な伝播軸を含み、前記影響を及ぼすゾーンが前記導波管の前記部分の前記伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項10に記載の方法。   11. The influencing portion of the waveguide includes a parallel propagation axis, and the influencing zone includes a controllable magnetic field disposed parallel to the propagation axis of the portion of the waveguide. The method described in 1. 前記導波管がフォトニック結晶エレメントを含む請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the waveguide comprises a photonic crystal element. 前記出力がディスプレイピクセルに結合され、前記影響を及ぼすゾーンが前記ディスプレイピクセルの領域にほぼ等しい長さと幅とを含む請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the output is coupled to a display pixel, and the zone of influence comprises a length and width approximately equal to a region of the display pixel. 前記インフルエンサシステムが前記導波管構造の一部の中に統合される素子を含む請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the influencer system includes elements integrated into a portion of the waveguide structure. 前記基板が前記導波管構造を基準にして配列される複数の追加の導波管構造を支え、前記導波管構造のすべてが、ある導波管構造から次の導波管構造に前記放射線信号を切り替え自在にリダイレクトするための導波管対導波管切り替えシステムを含み、前記再帰システムが、前記影響を及ぼすゾーン内の前記導波管構造のセグメントが前記放射線信号を周期的に伝播する再帰ループを含む請求項9に記載の方法。   The substrate supports a plurality of additional waveguide structures arranged with respect to the waveguide structure, all of the waveguide structures from one waveguide structure to the next waveguide structure. Including a waveguide-to-waveguide switching system for switchably redirecting signals, wherein the recursive system periodically propagates the radiation signal through a segment of the waveguide structure within the zone of effect The method of claim 9, comprising a recursive loop. コンピューティングシステムにより実行されるときに方法を実行するコンピュータ実行可能命令が搬送される伝播信号であって、該方法が、
a)1つの誘導チャネルと、入力から出力に放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む導波管構造を基板の中に配置することと、
b)影響を及ぼすゾーン内で前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するための前記導波管構造に、制御に反応してインフルエンサシステムを近接させることと、
c)前記放射線信号の前記振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために前記影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰するために前記導波管構造の経路を配列することと、
を備える方法。
A propagated signal carrying computer-executable instructions for performing the method when executed by a computing system, the method comprising:
a) placing a waveguide structure in the substrate that includes one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output;
b) bringing an influencer system in proximity to the waveguide structure for self-controlling the attributes affecting the amplitude of the radiation signal in the zone of influence in response to the control;
c) arranging a path of the waveguide structure to recursively pass the radiation signal through the affecting zone to periodically affect the attribute affecting the amplitude of the radiation signal;
A method comprising:
前記再帰システムが、前記導波管の影響を及ぼす部分の拡張された長さの間で一連の一般的に九十度の導波管保全出力先変更を含む請求項17に記載の信号。   18. A signal according to claim 17, wherein the recursive system comprises a series of generally ninety degree waveguide integrity output redirects between the extended lengths of the affected portion of the waveguide. 前記影響を及ぼすゾーンが、前記導波管の伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項17に記載の信号。   18. A signal according to claim 17, wherein the influencing zone comprises a controllable magnetic field arranged parallel to the propagation axis of the waveguide. 前記導波管の前記影響を及ぼす部分のそれぞれが平行な伝播軸を含み、前記影響を及ぼすゾーンが前記導波管の前記部分の前記伝播軸に平行に配置される制御可能な磁場を含む請求項18に記載の信号。   Each of the influencing portions of the waveguide includes a parallel propagation axis, and the influencing zone includes a controllable magnetic field disposed parallel to the propagation axis of the portion of the waveguide. Item 19. The signal according to Item 18. 前記導波管がフォトニック結晶エレメントを含む請求項17に記載の信号。   The signal of claim 17, wherein the waveguide includes a photonic crystal element. 前記出力がディスプレイピクセルに結合され、前記影響を及ぼすゾーンが前記ディスプレイピクセルの領域にほぼ等しい長さ及び幅を含む請求項17に記載の信号。   The signal of claim 17, wherein the output is coupled to a display pixel, and the zone of influence includes a length and width approximately equal to a region of the display pixel. 前記インフルエンサシステムが前記導波管構造の一部の中に統合される素子を含む請求項17に記載の信号。   The signal of claim 17, wherein the influencer system includes elements integrated into a portion of the waveguide structure. 前記基板が前記導波管構造を基準にして配列される複数の追加の導波管構造を支え、前記導波管構造のすべてが、ある導波管構造から次の導波管構造に前記放射線信号を切り替え自在にリダイレクトするための導波管対導波管切り替えシステムを含み、前記再帰システムが、前記影響を及ぼすゾーン内の前記導波管構造のセグメントが前記放射線信号を周期的に伝播する再帰ループを含む請求項17に記載の信号。   The substrate supports a plurality of additional waveguide structures arranged with respect to the waveguide structure, all of the waveguide structures from one waveguide structure to the next waveguide structure. Including a waveguide-to-waveguide switching system for switchably redirecting signals, wherein the recursive system periodically propagates the radiation signal through a segment of the waveguide structure within the zone of effect The signal of claim 17 comprising a recursive loop. 操作方法であって、
a)基板内で支えられている導波管構造を通して放射線信号を伝播し、前記導波管構造が1つの誘導チャネルと、入力から出力へ前記放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含むことと、
b)前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰することと、
を備える方法。
An operation method,
a) Propagating a radiation signal through a waveguide structure supported in a substrate, the waveguide structure having one guiding channel and one or more boundaries for propagating the radiation signal from input to output Including an area,
b) recurring the radiation signal through zones that affect to periodically affect attributes that affect the amplitude of the radiation signal;
A method comprising:
コンピューティングシステムを使用して実行されるときに、装置を製造するためのプログラム命令を搬送するコンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、該実行されるプログラム命令が方法を実行し、該方法が、
a)1つの誘導チャネルと、入力から出力へ放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む導波管構造を基板の中に配置することと、
b)影響を及ぼすゾーン内で前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性を自立して制御するために前記導波管構造に、制御に反応してインフルエンサシステムを近接させることと、
c)前記放射線信号の前記振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために前記影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰するために前記導波管構造の経路を配列することと、
を備えるコンピュータプログラム製品。
A computer program product comprising a computer readable medium carrying program instructions for manufacturing a device when executed using a computing system, the program instructions being executed performing the method, The method is
a) disposing a waveguide structure in a substrate that includes one guiding channel and one or more boundary regions for propagating radiation signals from input to output;
b) bringing an influencer system in proximity to the waveguide structure in response to the control to independently control the attribute affecting the amplitude of the radiation signal within the zone of influence;
c) arranging a path of the waveguide structure to recursively pass the radiation signal through the affecting zone to periodically affect the attribute affecting the amplitude of the radiation signal;
A computer program product comprising:
コンピューティングシステムを使用して実行されるときに装置を操作するためのプログラム命令を搬送するコンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、該実行されたプログラム命令が方法を実行し、該方法が、
a)基板内で支えられる導波管構造を通して放射線信号を伝播し、前記導波管構造が1つの誘導チャネルと、入力から出力へ前記放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含むことと、
b)前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰することと、
を備える方法。
A computer program product comprising a computer readable medium carrying program instructions for operating a device when executed using a computing system, the executed program instructions performing the method, and the method But,
a) propagating a radiation signal through a waveguide structure supported in a substrate, wherein the waveguide structure has one guiding channel and one or more boundary regions for propagating the radiation signal from input to output; Including
b) recurring the radiation signal through zones that affect to periodically affect attributes that affect the amplitude of the radiation signal;
A method comprising:
1つの誘導チャネルと、入力から出力へ前記放射線信号を伝播するための1つまたは複数の境界領域とを含む、基板内で支えられている導波管構造を通して放射線信号を伝播するための手段と、
前記放射線信号の振幅に影響を及ぼす属性に周期的に影響を及ぼすために影響を及ぼすゾーンを通して前記放射線信号を再帰するための手段と、
を備える装置。
Means for propagating a radiation signal through a waveguide structure supported in a substrate, including one guiding channel and one or more boundary regions for propagating said radiation signal from input to output; ,
Means for recurring the radiation signal through zones that affect to periodically affect attributes that affect the amplitude of the radiation signal;
A device comprising:
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