JP2022101571A - 多階層フォトニック構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年3月13日に出願された米国特許出願公開第15/457,980号明細書及び2016年3月15日に出願された米国特許出願第62/308,687号明細書の利益を主張するものであり、この出願は、2009年2月13日に出願された米国特許出願公開第12/371,461号明細書及び2016年3月15日に出願された米国特許出願第62/308,585号明細書に関連し、これらの特許出願のそれぞれの内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に明示的に援用される。
の変調器から平面外に結合する効率的な方法又はシステムがない状態で、変調構造及び表面が概ねデバイスの平面に直交して、平面に平行に伝達される光を結合するという点で、現在、空間光変調器に利用可能な光電子工学電子変調技術に対する制限がある。最良の種類の平坦な変調器としては、IBMの小型フットプリントのマッハツェンダー変調器、リング共振器変調器並びに平坦磁気光学及び磁性フォトニック変調器が挙げられる。
及び高密度集積し、それにより、これまで使用が非実用的又は不可能であった表示及び空間光変調等の機能に平坦フォトニック及び光電子工学デバイスの使用を有効に可能にすると共に、それにより、「準透過」及び「トランスフェクティブ」ディスプレイ及びSLMといったデバイス型を可能にし、一般に、異種デバイス、フォトニック集積回路並びに当技術分野で既知の全てのカテゴリでのデータ信号プロセスの全ての種類のハイブリッドデバイス及びシステムのより高い集積、低コスト及び効率をサポートする、3D又は多層デバイスとの及びそのようなデバイスの層間、及びそのようなデバイスのバックプレーン、フォアプレーン及びサイド内外への効率的な信号処理及び切り替えのシステム及び方法である。
別段のことが定義される場合を除き、本明細書で使用される全ての用語(技術用語及び科学用語を含む)は、本発明の一般原理が属する技術分野の当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義される用語等の用語は、関連技術及び本開示と関連する意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において理想化又は過度に形式的な意味で明示的に定義される場合を除き、そのように解釈されないことが更に理解される。
み合わせ得る特性(色、周波数、振幅、タイミングであるが、掌性ではない)を有し得る。
表示画像プリミティブ120jを生成する信号処理マトリックス130を更に含む。本発明の実施形態の任意の特定の実装形態の適合及び目的に応じて、マトリックス130の多くの可能な構成がある(幾つかの実施形態は、一次元アレイを含み得る)。一般に、マトリックス130は、複数の信号チャネル、例えばチャネル135~160を含む。マトリックス130の各チャネルに多くの異なる可能な構成がある。各チャネルは、離散光ファイバチャネルから生じる光学分離等の他のチャネルから十分に分離され、したがって、実装形態/実施形態では、あるチャネル内の信号は、クロストーク閾値を超えて他の信号と干渉しない。各チャネルは、1つ又は複数の入力及び1つ又は複数の出力を含む。各入力は、画像構成信号115をDIPP110から受信する。各出力は、表示画像プリミティブ120を生成する。入力から出力に、各チャネルは、純粋な信号情報を向け、その純粋な信号情報は、チャネル内で随時、元の画像構成信号115、1つ若しくは複数の処理済みの元の画像構成信号の組の離散化、及び/又は1つ若しくは複数の処理済みの元の画像構成信号の組の統合を含み得、各「処理」は、1つ又は複数の信号の1つ又は複数の統合又は離散化を含み得る。
を示す。チャネル140は、2つの元の画像構成信号、例えば信号1153及び信号1154を受信し、例えば1つの表示画像プリミティブ1202を生成する。チャネル140は、2つの振幅を追加できるようにし、したがって、プリミティブ1202は、いずれの構成信号よりも大きい振幅を有する。チャネル140は、構成信号をインターリーブ/多重化することにより、タイミングを改善することもでき、例えば、各構成信号は、30Hzで動作し得るが、その結果生成されるプリミティブは、60Hzで動作し得る。
、プリミティブ生成システムに入力される。プリミティブ生成システムは、M数の入力チャネルを有する入力段165を含む(Mは、Nと同じであることができるが、一致する必要はない - 図1では、例えば、幾つかの信号は、マトリックス130に入力されない)。入力チャネルの入力は、画像構成信号115xを1つの表示画像プリミティブ前駆体110xから受信する。図1では、各入力チャネルは、入力及び出力を有し、各入力チャネルは、1つの元の画像構成信号を入力から出力に向け、入力段165のM数の入力及びM数の出力がある。プリミティブ生成システムは、P数の配信チャネルを有する配信段170も含み、各配信チャネルは、入力及び出力を含む。一般に、M=Nであり、Pは、実装に応じて様々であることができる。幾つかの実施形態では、Pは、N未満であり、例えばP=N/2である。それらの実施形態では、配信チャネルの各入力は、入力チャネルから一意の対の出力に結合される。幾つかの実施形態では、Pは、Nよりも大きく、例えばP=N*2である。それらの実施形態では、入力チャネルの各出力は、配信チャネルの一意の対の入力に結合される。したがって、プリミティブ生成システムは、画像構成信号を表示画像プリミティブ前駆体からスケーリングする - 幾つかの場合、複数の画像構成信号は、配信チャネル内で信号として結合され、他の場合、1つの画像構成信号は、分割され、複数の配信チャネルに提示される。マトリックス130、入力段165及び配信段170の多くの可能な変形形態がある。
み光子出力の組を生成する第2の機能の組(第1の機能の組を含むか、含まないか、又は部分的に含むことができる)を含み得る。第2の処理済み光子出力の組は、更なる処理(別の階層又は同じ階層の別の部分に通信し得る)のために構造200の別の部分に向けら得、又は構造200から出ることができる。
って製作され、z軸入力チャネルに沿って垂直に整列する少なくとも1つのz軸リング共振器で構成される正規化されたリング共振器の組により実施され、少なくとも1つのx-y平面共振器は、z軸リング共振器の少なくとも1つに対して直角に製作され整列され、それにより、z軸及びx平面共振器は、互いと共振結合し、したがって起点が面内であるか又は面外であるかに関係なく、効率的なビーム又は信号の面内外への移送を行う。
波及びサイズ決め手段であり、少なくとも1つx-yフォトニックデバイス平面に隣接して又は接合されて固定保持され、モノリシック結合構造を実施し、z軸上で入結合ビーム及び出結合ビームを互いから効率的に分離し、経路及びビーム直径を光学的に制御しながら、x-yアレイへの埃及び汚染をなくすという付随する利点を有する。
った平面と直角をなすx-y地面上にある線として見ることができる。
を使用してもしなくてもよい本明細書において提案されるこの新規の最適化を行うことができ、モバイルデバイスのLCD又は画像投影のためのDMD若しくはLCoSチップ等の直接ビューマイクロディスプレイSLMにおいて、本発明なしでは可能ではない本開示の単純な一実施形態は、LC又はOLEDセルのフィルファクタの低減ではなく増大に繋がる。
州に所在のAspen Aerogels等の企業は、エアロゲルに長い間関連してきた破砕性問題をなくす、エアロゲル及び他のファイバの新規の商用複合体を示した。加えて、エアロゲルの層は、x-yデバイス層に堆積して、平坦化し得、ファイバのアレイ(織物構造アレイ、溶融アレイ又は織物構造及び処理済みプリフォームによる統合光学部)は、エアロゲルに接合されるか、又はエアロゲルに平坦デバイス及びファイバアレイがインサイチューで製作される。
- 援用される、本開示の発明者による’461号出願 - を含め、追加の光学戦略が利用可能である。ファイバ端部自体は、拡散を増大させるために変更し得、市販されており、当技術分野で既知である。
PIC実施形態であれ関係なく、光学信号又はビームが光学チャネル化スペーサコントローラから出る際、更なるビーム整形及び制御を達成し得る。
「透過型SLM」及びマルチデバイス層3D PICの両方に必要とされる、チップ又はより大きいデバイス等のx-yデバイス層の両側からの光学結合を実現するために、平坦変調器等のフォトニックデバイスが製作されるアクティブデバイス層のみならず、基板を通しても同様にチャネルを製作しなければならない。
バイス結合又は両方を用いて外部x-yデバイス(チップ又はより大きい)と集積される光学チャネル化スペースコントローラを外面として有し得る。
放することで、より高い速度、環境堅牢性、製作の容易さ及びコスト、低消費電力、軽量並びにより高い光学制御を略あらゆるタイプのコンピューティング、データ記憶、電気通信及び画像ディスプレイにもたらす。
入るあらゆる実施形態及び均等物を包含することを意図される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求によってのみ決定されるべきである。
Claims (27)
- 基板と、
前記基板に積層されたN数の階層であって、N≧1である、N数の階層と
を含み、前記階層のそれぞれは、スペーサ材料に配置されたフォトニック素子の組を含む、多階層フォトニック構造。 - 前記スペーサ材料は、概ね空気と等しい低い屈折率を含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記スペーサ材料は、エアロゲルを含む、請求項2に記載の多階層フォトニック構造。
- 隣接する上階層を有する前記階層のそれぞれは、基板を含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- N≧2であり、第1の階層は、第2の階層上に配置され、前記第2の階層は、前記第2の階層と前記階層との間に配置されたスーパーストレートを含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- N≧2であり、第1の階層は、第2の階層上に配置され、前記第2の階層は、前記第2の階層と前記階層との間に配置されたスーパーストレートを含む、請求項2に記載の多階層フォトニック構造。
- N≧2であり、第1の階層は、第2の階層上に配置され、前記第2の階層は、前記第2の階層と前記階層との間に配置されたスーパーストレートを含む、請求項3に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記フォトニック素子の組は、フォトニック機能デバイスを含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記フォトニック素子の組は、フォトニック機能素子の対と、前記フォトニック機能素子の対間に配置された経路光学系とを含み、前記経路光学系は、前記フォトニック機能素子の対間で光子を向け且つルーティングするように構成される、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記経路光学系は、誘電体ミラー構造、ミラー構造、プリズム構造、点偏向器構造、光路リダイレクト構造又はそれらの組み合わせからなる群から選択される1つ又は複数の構造を含む、請求項9に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第1の階層の前記フォトニック素子の組は、第1のフォトニック素子の組を含み、前記第2の階層の前記フォトニック素子の組は、第2のフォトニック素子の組を含み、前記第1のフォトニック素子の組は、前記第2のフォトニック素子の組から独立している、請求項5に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第1のフォトニック素子の組及び前記第2のフォトニック素子の組は、それぞれフォトニック機能素子の対と、前記フォトニック機能素子の対間に配置された経路光学系とを含み、前記経路光学系は、前記フォトニック機能素子の対間で光子を向け且つルーティングするように構成される、請求項11に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記経路光学系は、誘電体ミラー構造、ミラー構造、プリズム構造、点偏向器構造、光
路リダイレクト構造又はそれらの組み合わせからなる群から選択される1つ又は複数の構造を含む、請求項12に記載の多階層フォトニック構造。 - 前記第1の階層の前記フォトニック素子の組は、第1のフォトニック素子の組を含み、前記第2の階層の前記フォトニック素子の組は、第2のフォトニック素子の組を含み、光学バイアは、前記第1の階層と前記第2の階層との間に配置され、前記第1のフォトニック素子の組は、前記光学バイアを通して前記第2のフォトニック素子の組に光学的に結合される、請求項5に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第1のフォトニック素子の組は、第1のフォトニック機能素子及び第1の経路光学系を含み、前記第2のフォトニック素子の組は、第2のフォトニック機能素子及び第2の経路光学系を含み、前記第1の経路光学系は、前記第1のフォトニック機能素子と光学的に通信され、前記第2の経路光学系は、前記第2のフォトニック機能素子と光学的に通信され、前記経路光学系は、前記光学バイアを通して互いと光学的に通信され、前記経路光学系のそれぞれは、それ自体と、それが光学的に通信される他の全てのフォトニック素子との間で光子を向け且つルーティングするように構成される、請求項14に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記経路光学系のそれぞれは、誘電体ミラー構造、ミラー構造、プリズム構造、点偏向器構造、光路リダイレクト構造又はそれらの組み合わせからなる群から選択される1つ又は複数の構造を含む、請求項15に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記基板において、特定の階層内に配置された特定のフォトニック素子の近傍に配置された光学バイアを更に含み、前記光学バイアは、前記特定のフォトニック素子から前記基板を通して且つ前記特定の階層と前記基板との間の任意の介在階層を通して延在する第1の光子伝送路を含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第1の光子伝送路は、入力路、出力路又は前記基板を通る双方向入力/出力路から選択される第1の有向経路を含む、請求項17に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記特定の階層は、前記特定のフォトニック素子から、前記特定の階層を通して前記特定を階層の縁部における出口まで延在する第2の光子伝送路を含む、請求項17に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第2の光子伝送路は、入力路、出力路又は前記特定の階層を通る双方向入力/出力路から選択される第2の有向経路を含む、請求項19に記載の多階層フォトニック構造。
- 特定の階層は、特定のフォトニック素子から、前記特定の階層を通して前記特定の階層の縁部における出口まで延在する第1の光子伝送路を含む、請求項1に記載の多階層フォトニック構造。
- 前記第1の光子伝送路は、入力路、出力路又は前記特定の階層を通る双方向入力/出力路から選択される第1の有向経路を含む、請求項21に記載の多階層フォトニック構造。
- 多階層フォトニック構造を生成する方法であって、
基板層を形成することと、
前記基板層上にN数の階層層を積層することであって、N≧1である、積層することとを含み、前記階層層のそれぞれは、スペーサ材料に配置されたフォトニック素子の組を含む、方法。 - 前記層の1つ又は複数内又は前記層の1つ又は複数を通る伝送路の組を生成することを更に含む、請求項23に記載の方法。
- 前記層内に光学バイアの組を生成することであって、前記層の1つ又は複数を通る伝送路は、前記光学バイアの組の少なくとも1つの前記光学バイアを通して延在する、生成することを更に含む、請求項24に記載の方法。
- 本質的に本明細書に開示される装置。
- 本質的に本明細書に開示される方法。
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