專利名稱：包括內(nèi)部/中間接觸區(qū)域的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的系統(tǒng)、方法及計(jì)算機(jī)程序的制作方法
對(duì)照的相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求享有以下申請(qǐng)的權(quán)益2004年2月12日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)60/544,591，和以下各美國專利申請(qǐng)10/812,294，10/811,782和10/812,295(每個(gè)都在2004年3月29日提交)；以及美國專利申請(qǐng)11/011,761，11/011,751，11/011,496，11/011,762和11/011,770(每個(gè)都在2004年12月14日提交)；以及美國專利申請(qǐng)10/906,220，10/906,221，10/906,222，10/906,223，10/906,224，10/906,226和10/906,226(每個(gè)都在2005年2月9日提交)；以及美國專利申請(qǐng)10/906,255，10/906,256，10/906,257，10/906,258，10/906,259，10/906,260，10/906,261，10/906,262和10/906,263(每個(gè)都在2005年2月11日提交)。在此將以上申請(qǐng)整體引入作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明整體涉及用于傳播輻射的傳送器，更具體的，涉及具有傳導(dǎo)通道的波導(dǎo)，所述傳導(dǎo)通道具有光學(xué)活性成分，光學(xué)活性成分提高了波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)外界影響的響應(yīng)度。
法拉第效應(yīng)是這樣一種現(xiàn)象其中當(dāng)光線通過放置在磁場中并與磁場平行的透明介質(zhì)進(jìn)行傳播時(shí)，線偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。偏振旋轉(zhuǎn)量的效果隨著磁場強(qiáng)度、介質(zhì)固有的維爾德常數(shù)以及光路長度而改變。旋轉(zhuǎn)的經(jīng)驗(yàn)角度由以下給出β＝BVd，(等式1)其中V稱為維爾德常數(shù)(并且具有弧度分cm-1高斯-1的單位)。B是磁場，d是在場中的傳播距離。在量子力學(xué)描述中，由于磁場的加入改變了能級(jí)而發(fā)生法拉第旋轉(zhuǎn)。
已知的是，使用具有高維爾德常數(shù)的離散材料(例如含鐵的石榴石晶體)來測量磁場(例如作為評(píng)估電流強(qiáng)度的一種方法，而由電流所引發(fā)的那些磁場)，或者作為在光學(xué)隔離器中使用的法拉第旋轉(zhuǎn)器。光學(xué)隔離器包括將偏振平面旋轉(zhuǎn)45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器，用于施加磁場的磁體，偏振器和檢偏器。常規(guī)的光學(xué)隔離器是其中沒有采用波導(dǎo)(例如，光纖)的體型。
在常規(guī)光學(xué)裝置中，已經(jīng)由包含順磁性和鐵磁性材料的離散晶體，特別是石榴石(例如釔/鐵榴石)生產(chǎn)出了磁光調(diào)制器。諸如此類的器件需要相當(dāng)大的磁控制場。磁光效應(yīng)還用于薄層技術(shù)，特別是用于生產(chǎn)非互易器件，例如非互易接點(diǎn)。諸如此類的器件是基于采用法拉第效應(yīng)或者科頓-穆頓效應(yīng)進(jìn)行的方式轉(zhuǎn)換。
在磁光器件中采用順磁性和鐵磁性材料的另一個(gè)缺點(diǎn)在于，除了偏振角度之外，這些材料還對(duì)例如振幅、相位和/或者頻率之類的輻射的特性產(chǎn)生不利影響。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)知道了將離散磁光體型器件(例如晶體)用于共同地定義顯示器件的應(yīng)用。這些現(xiàn)有技術(shù)的顯示器具有幾個(gè)缺點(diǎn)，包括每個(gè)圖像元素(像素)有著相對(duì)較高的成本，控制單個(gè)像素的高操作成本，控制復(fù)雜度的增加，控制復(fù)雜度的增加仍然不能夠?qū)ο鄬?duì)大的顯示器件進(jìn)行很好的縮放。
常規(guī)成像系統(tǒng)可以粗略地分為兩類(a)平板顯示器(FPD)和(b)投影系統(tǒng)(其包括作為發(fā)射顯示器的陰極射線管(CRT))。一般來講，兩種系統(tǒng)所采用的主要技術(shù)是不同的，盡管存在例外。對(duì)任何預(yù)期技術(shù)而言這兩類都具有明顯的困難，并且現(xiàn)有技術(shù)仍然需要圓滿地克服這些困難。
與主流陰極射線管(CRT)技術(shù)相比(與標(biāo)準(zhǔn)深度基本等于顯示區(qū)域?qū)挾鹊腃RT顯示器相比，“平板”意味著“平”或者“薄”)，現(xiàn)有FPD技術(shù)面臨的主要困難在于成本。
為了實(shí)現(xiàn)給定的一組包括分辨率、亮度和對(duì)比度在內(nèi)的成像標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)PD技術(shù)大致比CRT技術(shù)昂貴三到四倍。然而，CRT技術(shù)的龐大體積和重量是主要缺點(diǎn)，特別是在顯示區(qū)域被按比例放得更大時(shí)。對(duì)薄顯示器的需求已經(jīng)驅(qū)使在FPD的領(lǐng)域開發(fā)出了多種技術(shù)。
FPD的高成本很大程度上是由于在主流的液晶二極管(LCD)技術(shù)中，或者是在不太普及的氣體等離子技術(shù)中使用了精密的元件材料。LCD中所使用的向列型材料中的不規(guī)則性導(dǎo)致相對(duì)較高的缺陷率；其中單個(gè)單元有缺陷的LCD元件的陣列經(jīng)常導(dǎo)致整個(gè)顯示器的廢棄，或者對(duì)有缺陷的元件進(jìn)行昂貴的替換。
對(duì)于LCD和氣體-等離子顯示技術(shù)而言，在這種顯示器的制造中對(duì)液體或者氣體進(jìn)行控制的固有困難是基本技術(shù)和成本局限。
高成本的額外來源是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中在每個(gè)光閥/發(fā)光元件上的相對(duì)高的開關(guān)電壓的需求。不管是對(duì)LCD顯示器的向列型材料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而改變通過液體單元而傳輸?shù)墓獾钠?，還是對(duì)在氣體等離子顯示器中氣體單元的激發(fā)，都需要相對(duì)高的電壓實(shí)現(xiàn)在成像元件上的高開關(guān)速度。對(duì)于LCD而言，“有源矩陣”是高成本方案，在其中，將單個(gè)晶體管元件分配給每個(gè)成像位置。
當(dāng)圖像質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)增加時(shí)，對(duì)于高清晰度電視(HDTV)或者更高質(zhì)量的設(shè)備，現(xiàn)有FPD技術(shù)現(xiàn)在不能以與CRT可比擬的成本實(shí)現(xiàn)圖像質(zhì)量。在質(zhì)量范圍的末端上的成本差異是最明顯的。并且，不管對(duì)電視還是對(duì)計(jì)算機(jī)顯示器，盡管在技術(shù)具有可行性，實(shí)現(xiàn)35mm電影質(zhì)量的分辨率將必須承擔(dān)使其脫離消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域的成本。
對(duì)于投影系統(tǒng)而言，存在兩種基本子類電視(或者計(jì)算機(jī))顯示器，和劇場電影投影系統(tǒng)。在與傳統(tǒng)的35mm電影投影設(shè)備進(jìn)行比較時(shí)，相對(duì)成本是主要議題。然而，對(duì)于HDTV而言，與常規(guī)的CRT、LCD FPD或者氣體-等離子FPD相比，投影系統(tǒng)是低成本解決方案。
當(dāng)前投影系統(tǒng)技術(shù)面臨著其他困難。HDTV投影系統(tǒng)面臨著使顯示器深度最小，同時(shí)在相對(duì)短的到顯示器表面的投射距離的局限下保持一致的圖像質(zhì)量的雙重困難。該平衡典型地導(dǎo)致在相對(duì)較低的成本價(jià)格下的較差滿意度的妥協(xié)。
然而，對(duì)于投影系統(tǒng)的技術(shù)需求的新領(lǐng)域是電影劇場領(lǐng)域。電影屏幕安裝是投影系統(tǒng)的新興應(yīng)用區(qū)域，在該應(yīng)用中，典型地不會(huì)涉及控制臺(tái)深度與一致的圖像質(zhì)量之間對(duì)立的議題。取而代之的是，困難是在具有可比成本情況下，要相當(dāng)于(至少)傳統(tǒng)35mm電影放映機(jī)的質(zhì)量。包括基于直接驅(qū)動(dòng)圖像光源放大器(“D-ILA”)，數(shù)字光處理技術(shù)(“DLP”)，和光柵光閥(“GLV”)的系統(tǒng)在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)最近盡管在質(zhì)量上相當(dāng)于傳統(tǒng)電影放映裝置，但其與傳統(tǒng)電影放映機(jī)相比，具有明顯的成本差距。
直接驅(qū)動(dòng)圖像光源放大器是JVC投影儀公司開發(fā)的反射式液晶光閥器件。驅(qū)動(dòng)集成電路(“IC”)將圖像直接寫到基于CMOS的光閥上。液晶與信號(hào)電平成比例地改變反射率。這些垂直排列(垂面排列)晶體實(shí)現(xiàn)了上升時(shí)間加上下降時(shí)間小于16毫秒的非?？焖俚捻憫?yīng)時(shí)間。來自氙或者超高性能(“UHP”)金屬鹵素?zé)舻墓饨?jīng)過偏振光束分離器進(jìn)行傳輸，經(jīng)過D-ILA器件反射，并投影到屏幕上。
在DLPTM投影系統(tǒng)的中心是光學(xué)半導(dǎo)體，其被稱為數(shù)字微鏡器件，或者DMD芯片，在1987年由德州儀器公司的Dr.Larry Hornbeck發(fā)明。DMD芯片是精密復(fù)雜的光開關(guān)。它包括高達(dá)一百三十萬個(gè)鉸鏈放置的顯微鏡面的矩形陣列；這些微鏡中的每一個(gè)的尺寸都小于人頭發(fā)寬度的五分之一，并且對(duì)應(yīng)所投影圖像的一個(gè)像素。當(dāng)DMD芯片與數(shù)字視頻或圖形信號(hào)、光源和投影透鏡協(xié)調(diào)工作時(shí)，它的鏡面將全數(shù)字圖像反射到屏幕或者其他平面上。DMD及其周圍的精密復(fù)雜的電子器件被稱為數(shù)字光處理TM技術(shù)。
稱為GLV(光柵光閥)的過程正在開發(fā)中?；谠摷夹g(shù)的原型器件實(shí)現(xiàn)了3000∶1的對(duì)比度比率(目前典型的高端投影顯示器僅僅實(shí)現(xiàn)了1000∶1)。該器件使用了三個(gè)選定的具有特定波長的激光器來提供顏色。這三個(gè)激光器是紅色(642nm)，綠色(532nm)和藍(lán)色(457nm)。該過程采用了MEMS技術(shù)(微機(jī)電系統(tǒng))并且包括在一條線上1,080個(gè)像素的微帶狀陣列。每個(gè)像素包括六個(gè)帶狀物，其中三個(gè)固定，三個(gè)上/下移動(dòng)。當(dāng)供電時(shí)，三個(gè)移動(dòng)帶狀物形成一種衍射光柵，其“過濾”出光線。
部分成本差距是由于這些技術(shù)在較低成本下實(shí)現(xiàn)特定關(guān)鍵圖像質(zhì)量參數(shù)面臨的固有難題。對(duì)于微鏡DLP而言，對(duì)比度，特別是在“黑色”的質(zhì)量中的對(duì)比度是難以實(shí)現(xiàn)的。而GLV不必面臨該困難(通過光學(xué)光柵波干涉來實(shí)現(xiàn)像素?zé)o效，或者黑色)，取而代之的是其面臨采用線陣列掃描源實(shí)現(xiàn)有效的類似電影的間歇圖像的困難。
基于LCD或者M(jìn)EMS的現(xiàn)有技術(shù)還受到生產(chǎn)具有至少1K×1K元件陣列(微鏡，硅基液晶(“LCoS”)等等)的器件的經(jīng)濟(jì)性的約束。當(dāng)包含這些數(shù)量的元件并在必要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)下工作時(shí)，在基于芯片的系統(tǒng)中的缺陷率高。
已知將階躍型光纖協(xié)同法拉第效應(yīng)用于各種通信用途。光纖的通信應(yīng)用是公知的，然而，在將法拉第效應(yīng)應(yīng)用到光纖時(shí)存在固有沖突，這是因?yàn)榕c色散和其他性能規(guī)格有關(guān)的常規(guī)光纖的通信特性沒有進(jìn)行優(yōu)化以對(duì)法拉第效應(yīng)達(dá)到最優(yōu)化，在一些情況下通信特性甚至由于法拉第效應(yīng)的優(yōu)化而降低了。在一些傳統(tǒng)光纖應(yīng)用中，通過在54米的路徑長度上使用100奧斯特的磁場，實(shí)現(xiàn)了90度偏振旋轉(zhuǎn)。通過將光纖放置在螺線管內(nèi)部，并通過導(dǎo)引電流流經(jīng)該螺線管而產(chǎn)生所期望的磁場，來得到所期望的場。對(duì)于通信應(yīng)用，考慮到其設(shè)計(jì)用于具有以千米計(jì)算的總路徑長度的系統(tǒng)中時(shí)，54米的路徑長度是可以接受的。
在光纖環(huán)境中的法拉第效應(yīng)的另一種常規(guī)用途是用于覆蓋通過光纖的低速數(shù)據(jù)傳輸加上常規(guī)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。法拉第效應(yīng)用于緩慢地調(diào)制高速數(shù)據(jù)以提供帶外信令或控制。此外，該用途是與通信用途一起作為主要考慮事項(xiàng)而實(shí)現(xiàn)的。
在這些常規(guī)應(yīng)用中，光纖設(shè)計(jì)用于通信用途，并且對(duì)參與法拉第效應(yīng)的光纖特性的任何修改都不允許降低通信性能，所述通信性能典型地包括用于公里+-長度光纖通道的衰減和色散性能規(guī)格。
一旦對(duì)于光纖的性能規(guī)格實(shí)現(xiàn)了可接受的級(jí)別以允許在通信中使用，光纖制造技術(shù)就發(fā)展起來并進(jìn)行改善以允許超常長度的光學(xué)上純凈和均勻的光纖的有效的和節(jié)省成本的制造。概觀光纖的基本制造過程包括粗加工成品玻璃圓柱體的制造、從該粗加工成品中拉制光纖、以及測試所述光纖。典型地，采用改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)過程制成半成品，該過程通過硅溶液產(chǎn)生氧氣泡，該硅溶液具有產(chǎn)生最終光纖所期望屬性(例如，折射率、膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)等)所必需的必不可少的化學(xué)成分。引導(dǎo)氣體蒸氣進(jìn)入在特定的車床中的合成硅石或者石英管(包層)的內(nèi)部。該機(jī)床打開，吹管(torch)沿著該管的外部移動(dòng)。來自吹管的熱量使得氣體中的化學(xué)成分與氧氣發(fā)生反應(yīng)，并形成二氧化硅和二氧化鍺，并且這些二氧化物沉積在該管的內(nèi)部并熔合在一起，形成玻璃。該過程的結(jié)果是產(chǎn)生半成品。
在制成半成品，并且對(duì)其進(jìn)行冷卻和測試之后，將其放置在光纖拉絲塔(fiber drawing tower)內(nèi)，光纖拉絲塔將粗加工成品放置在接近石墨熔爐的頂部。該熔爐將粗加工成品的尖端融化，形成融化的“滴”，其由于重力的原因而開始下落。當(dāng)它下落時(shí)，它冷卻并形成玻璃線。通過一系列處理站使該線形成絲，其上涂覆所期望的涂層并使所述涂層固化，將該線附著在牽引機(jī)上，牽引機(jī)以計(jì)算機(jī)監(jiān)控的速度對(duì)該線進(jìn)行拉絲，從而使該線具有期望的厚度。以大約33到66英尺/秒的速度拉出光纖，并將已經(jīng)拉出的線纏繞在線軸上。這些線軸包含有多于1.4英里的光纖的情況并不罕見。
對(duì)該已經(jīng)完成的光纖進(jìn)行測試，包括對(duì)性能規(guī)格的測試。通信等級(jí)光纖的這些性能規(guī)格包括抗拉強(qiáng)度(每平方英寸100,000磅或者更大)，折射率分布圖(光學(xué)缺陷的數(shù)字孔徑和屏幕)、光纖幾何形狀(芯直徑、包層尺度和涂層直徑)、衰減(各種波長的光在距離上的減弱)、帶寬、色散、工作溫度/范圍、溫度與衰減的依存關(guān)系和在水下傳導(dǎo)光的能力。
在1996年，出現(xiàn)了上述光纖的變體，該變體從此稱為光子晶體光纖(PCF)。PCF是在較高折射率的背景材料中采用低折射率材料的微結(jié)構(gòu)排列的光纖/導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。背景材料通常是未摻雜質(zhì)的硅石，并且典型地通過沿著光纖長度而連續(xù)的空氣空間來設(shè)置低折射率區(qū)域。PCF分為兩類(1)高折射率傳導(dǎo)光纖，和(2)低折射率傳導(dǎo)光纖。
與以上所述的常規(guī)光纖類似，高折射率傳導(dǎo)光纖采用改進(jìn)的全內(nèi)反射(MTIR)規(guī)則，在固體芯中對(duì)光線進(jìn)行傳導(dǎo)。全內(nèi)反射是由在微結(jié)構(gòu)空氣填充區(qū)域中的較低的有效折射率造成的。
低折射率傳導(dǎo)光纖采用光子能帶隙(PBG)效應(yīng)對(duì)光線進(jìn)行傳導(dǎo)。在PBG效應(yīng)使得在微結(jié)構(gòu)包層區(qū)域中進(jìn)行傳播變得不可能時(shí)，光線被限制在低折射率芯。
盡管術(shù)語“常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)”用于包括廣大范圍的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)和方法，但是可以如這里所述，對(duì)這些結(jié)構(gòu)的范圍進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)于使用不同光纖類型的很多不同應(yīng)用，采用不同的光纖類型的輔助特征。正確操作光纖系統(tǒng)依賴于知道使用了何種類型的光纖以及為什么使用該類型的光纖。
常規(guī)系統(tǒng)包括單模的、多模的和PCF的波導(dǎo)，還包括很多亞變種(sub-variety)。例如，多模光纖包括階躍型光纖和漸變型光纖，并且單模光纖包括階躍型、匹配包層型、下陷包層型和其他異常的結(jié)構(gòu)。多模光纖最好設(shè)計(jì)用于較短的傳輸距離，并且適合用于LAN系統(tǒng)中和視頻監(jiān)控中。單模光纖最好設(shè)計(jì)用于較長的傳輸距離，其適合于長距離電話通訊和多通道電視廣播系統(tǒng)?！翱諝獍鼘印被蛘唠[失耦合式波導(dǎo)包括光學(xué)線(optical wire)和光學(xué)納米線(optical nano-wire)。
階躍型通常指波導(dǎo)的折射率有著急劇改變的構(gòu)造—芯具有比包層更大的折射率。漸變型指提供在遠(yuǎn)離芯的中心(例如，芯具有拋物線型剖面)過程中折射率分布逐漸減小的結(jié)構(gòu)。單模光纖已經(jīng)開發(fā)出設(shè)計(jì)用于特定的應(yīng)用(例如，長度和輻射頻率，諸如無色散偏移光纖(NDSF)，色散偏移光纖(DSF)和非零色散偏移光纖(NZDSF))的多種不同分布。已經(jīng)開發(fā)的單模光纖的重要變種稱為偏振保持(PM)光纖。迄今為止所討論的所有其他單模光纖都能夠隨意地承載偏振光。PM光纖僅僅傳播輸入光的一個(gè)偏振。PM光纖包含其他光纖類型所不曾見到的特征。除了芯之外，存在額外的(2)稱為應(yīng)力棒的縱向區(qū)域。正如它們的名字所暗示的那樣，這些應(yīng)力棒在光纖的芯中產(chǎn)生應(yīng)力，從而使得僅僅便于光的一個(gè)偏振平面的傳輸。
如上所述，常規(guī)磁光系統(tǒng)，特別是法拉第旋轉(zhuǎn)器和隔離器，已經(jīng)采用了特殊的磁光材料，所述材料包括摻雜稀土的石榴石晶體和其他特殊材料，通常為釔鐵-石榴石(YIG)或者鉍-取代YIG。采用浮區(qū)(FZ)法使得YIG單晶體生長。在該方法中，將Y2O3和Fe2O3混合在一起以符合YIG的理想配比成分，然后將混合物燒結(jié)。將所獲得的燒結(jié)物設(shè)置為FZ熔爐中的一個(gè)軸上的母棒，而YIG籽晶設(shè)置在剩余的軸上。指定配方的所燒結(jié)的材料放置在母棒與籽晶之間的中心區(qū)域，以便生成促進(jìn)YIG單晶體的沉積所需的流體。來自鹵素?zé)舻墓饩劢乖谠撝行膮^(qū)域，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)軸。該中心在含氧的大氣中被加熱時(shí)，形成熔化區(qū)域。在該條件下，以恒定速度移動(dòng)母棒和籽晶，造成熔化區(qū)域沿著母棒移動(dòng)，從而使得從YIG燒結(jié)物中生長單晶體。
由于FZ方法使得晶體從懸在空中的母棒生長，排除了污染并生產(chǎn)出高純度晶體。FZ方法生產(chǎn)出尺寸為012×120mm的結(jié)晶塊。
采用包括LPE熔爐的液相外延(LPE)方法使得雙重取代(bi-substituted)鐵榴石厚膜生長。對(duì)晶體物質(zhì)和PbO-B2O3助熔劑進(jìn)行加熱并使其在鉑坩堝中熔化。將諸如(GdCa)2(GaMgZr)5O12的單晶體晶片在對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，將其浸泡在熔化的表面上，這就使得雙重取代鐵榴石厚膜在晶片上生長。能夠生長成直徑尺寸達(dá)到3英寸的厚膜。
為了獲得45度的法拉第旋轉(zhuǎn)器，將這些膜研磨到特定厚度，涂覆抗反射涂層，然后切割為1-2mm的正方形以適合于隔離器。雙重取代鐵榴石厚膜比YIG單晶體具有更大的法拉第旋轉(zhuǎn)能力，必須使其按照100μm的量級(jí)變薄，因而需要更高精度的處理。
對(duì)于鉍-取代釔-鐵-石榴石(Bi-YIG)材料、薄膜和納米粉末的生產(chǎn)和合成具有了更新的系統(tǒng)。亞特蘭大桃樹工業(yè)大道5313(GA30341)的nGimat公司采用燃燒化學(xué)氣相沉積(CCVD)法來生成薄膜涂層。在CCVD過程中，將前體融解在溶液中，前體是用于涂覆目標(biāo)的含金屬化學(xué)物，溶液典型的是易燃的燃料。采用特定的噴嘴將該溶液霧化，以形成微小的液滴。然后，氧氣流將這些液滴帶到火焰中，并在其中被點(diǎn)燃。通過簡單地將襯底(被涂覆的材料)拖到火焰前，而加上涂層。來自火焰的熱量提供了氣化液滴以及前體起反應(yīng)而沉積(凝結(jié))到襯底上所需的能量。
此外，已經(jīng)采用了外延揭開(epitaxial liftoff)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)III-IV和基本半導(dǎo)體系統(tǒng)的不均勻集成。然而，采用一些過程對(duì)很多其他重要材料系統(tǒng)的器件進(jìn)行集成已經(jīng)是困難的了。該問題的好的示例是已經(jīng)在半導(dǎo)體平臺(tái)上的單晶體過渡金屬氧化物的集成，這是芯片上薄膜光學(xué)隔離器所需的系統(tǒng)。已經(jīng)報(bào)道過在磁性石榴石中外延揭開的實(shí)現(xiàn)。深度離子注入用于在釓鎵石榴石(GGG)上生長的單晶體釔鐵榴石(YIG)和鉍-取代釔鐵榴石(Bi-YIG)外延層中生成埋入犧牲層(buriedsacrificial layer)。注入所產(chǎn)生的破壞引起犧牲層與石榴石其他部分之間的巨大的蝕刻選擇性。通過在磷酸中進(jìn)行蝕刻，已經(jīng)從原始GGG襯底上揭開了10微米厚的膜。已經(jīng)將毫米尺寸的片轉(zhuǎn)換為硅和砷化鎵襯底。
此外，研究人員已經(jīng)報(bào)告了多層結(jié)構(gòu)，他們將其稱為磁光光子晶體，磁光光子晶體在748nm上顯示比相同厚度的單層鉍鐵榴石膜大(140％)的法拉第旋轉(zhuǎn)。當(dāng)前法拉第旋轉(zhuǎn)器通常都是單晶體的或者外延膜的。然而，單晶體器件相當(dāng)大，使得它們?cè)谥T如集成光學(xué)中的應(yīng)用很困難。并且即使是膜顯示出厚度在500μm的量級(jí)上，也期望有可替換的材料系統(tǒng)。已經(jīng)研究了鐵榴石，特別是鉍和釔鐵榴石的堆積式膜的應(yīng)用。設(shè)計(jì)用于750nm的光的，堆積的特征在于70nm厚的鉍鐵榴石(BIG)上面的81nm厚的釔鐵榴石(YIG)的四個(gè)異質(zhì)外延層，279nm厚的BIG中心層，以及該YIG上面的四個(gè)BIG層。為了制造該堆積，采用了使用LPX305i 248nm KrF受激準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行的脈沖激光沉積。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)在大部分磁光系統(tǒng)中采用了特殊的磁光材料，但是還已經(jīng)知道的是，通過生成必要的磁場強(qiáng)度來使用采用較少傳統(tǒng)磁光材料(例如非PCF光纖)的法拉第效應(yīng)一只要不危害通信規(guī)格。在一些情況中，采用制造后方法結(jié)合預(yù)先做的光纖，來提供特定的特殊涂層以用在特定磁光應(yīng)用中。對(duì)于特定磁光晶體和其他體型實(shí)現(xiàn)方式中也是一樣，因?yàn)轭A(yù)先做的材料的制造后處理有時(shí)對(duì)于達(dá)到期望的結(jié)果是必須的。這種額外的處理增加了特制光纖的最終成本，并引入了另外的情況，即，在這些情況中，光纖可能不滿足規(guī)格。由于很多磁應(yīng)用裝置典型地包括很少數(shù)量(典型地為1個(gè)或者2個(gè))的磁光部件，因此每個(gè)單元的相對(duì)高的成本是可以容忍的。然而，隨著所期望磁光部件數(shù)量的增加，最終成本(按照金錢和時(shí)間計(jì))增多，并且在使用幾百或幾千這樣的部件的應(yīng)用裝置中，就必須大幅度降低單元成本。
所需要的是可替換的波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)勢在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)度，同時(shí)降低單元成本并增加可制造性、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種裝置和方法，包括半導(dǎo)體襯底，其包括具有傳導(dǎo)區(qū)域和耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；第一PN結(jié)，布置在所述襯底中并耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上；以及摻雜劑原子，布置在所述PN結(jié)處的所述襯底中。
可替換的實(shí)施例包括存儲(chǔ)器器件，具有波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有用于傳播輻射信號(hào)的傳導(dǎo)區(qū)域；影響器，耦合到所述波導(dǎo)，用于控制在第一模式和第二模式之間的在所述波導(dǎo)中傳播的輻射信號(hào)的特征；以及閉鎖(latching)層，耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域并響應(yīng)于所述影響器，用于在儲(chǔ)存周期(memory cycle)保持所述輻射信號(hào)的所述特征。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于傳送器的制造方法，所述方法包括a)將接觸區(qū)域相對(duì)于波導(dǎo)的波導(dǎo)部分放置，所述波導(dǎo)具有外部表面層并包括在所述外部表面層下面的結(jié)構(gòu)，其中所述波導(dǎo)部分貼近所述結(jié)構(gòu)；b)將元件布置在所述接觸區(qū)域中；以及c)使得所述元件與所述結(jié)構(gòu)相互連接。
本發(fā)明的裝置、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和傳播信號(hào)具有的優(yōu)勢在于，使用了修改過的和成熟的波導(dǎo)制造過程。在優(yōu)選實(shí)施例中，波導(dǎo)是光傳送器，優(yōu)選地為光纖或者波導(dǎo)，其適合于通過包含光學(xué)活性成分來提高影響器的影響短-長度特性的特征，而同時(shí)保持輻射的所期望屬性。在優(yōu)選實(shí)施例中，要受到影響的輻射特性包括輻射的偏振狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用可控的、可改變的并平行于光傳送器的傳輸軸傳播的磁場來控制偏振旋轉(zhuǎn)角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。最初對(duì)輻射進(jìn)行控制，以產(chǎn)生具有一個(gè)特定偏振的波分量；所述波分量的偏振受到影響，從而使得第二偏振濾波器相應(yīng)于影響效果而對(duì)所傳輸輻射的振幅進(jìn)行調(diào)制。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，所述調(diào)制包括熄滅(extinguishing)所述所傳輸輻射。所引入的專利申請(qǐng)，優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)和相關(guān)申請(qǐng)公開了與本發(fā)明共有的法拉第波導(dǎo)、法拉第結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)調(diào)制器、顯示器和其他波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和方法。所述摻雜區(qū)域(例如，所述被摻雜邊界區(qū)域)生成垂直于所述傳輸軸的磁場，并且不改變所期望的影響器引起的偏振變化，而是提高性能(例如，通過所述通道區(qū)域的飽和領(lǐng)域，以減少光損失和/或者提高影響器的響應(yīng)性)。
對(duì)成熟制造過程與這里作為本發(fā)明的部分所公開的，用于低成本、一致的高效的磁光系統(tǒng)元件的生產(chǎn)的高效光纖光波導(dǎo)制造過程進(jìn)行的調(diào)節(jié)，提供了可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單元開支并增加制造能力、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖；圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的特定實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)示意性平面圖；圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)施例的側(cè)視圖；圖4是顯示器組件的優(yōu)選實(shí)施例的示意性方框圖；圖5是圖4所示前面板的輸出端口的一種布置；圖6是對(duì)于圖2所示結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的一部分的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示；圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)的示意性方框圖，用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)的粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例；圖8是用于制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)的示意圖；圖9是波導(dǎo)通道的橫截面，垂直于貼近集成影響器(例如線圈管)結(jié)構(gòu)的傳播軸；圖10是波導(dǎo)的橫斷面，在最初的直徑切割之后在處理中平行于傳播軸；以及圖11是波導(dǎo)粗加工成品的橫斷面，在最初的直徑切割以及將接觸層設(shè)置在圖10所示的波導(dǎo)上之后在處理中平行于傳播軸。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)度，同時(shí)降低單元成本并提高可制造性、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。以下描述是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且以下描述按照專利申請(qǐng)的上下文和其要求提供的。對(duì)于在此所述的優(yōu)選實(shí)施例和通用原理以及特征所進(jìn)行的各種修改，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會(huì)是顯而易見的。因此，本發(fā)明并非旨在限定于所示實(shí)施例，而是要按照與在此所述的原理和特征一致的最大范圍。
在以下描述中，在本發(fā)明的環(huán)境中，三個(gè)術(shù)語具有特定的含義(1)光傳送器，(2)特性影響器，和(3)熄滅。為了本發(fā)明的目的，光傳送器是特別適合于提高影響器的影響特性的特征，同時(shí)保留輻射的所期望屬性的波導(dǎo)。在優(yōu)選實(shí)施例中，要受到影響的輻射特性包括其偏振旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用平行于光傳送器的傳輸軸傳播的、可控的、可改變的磁場來控制偏振角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過在非常短的光路上使用低磁場強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。在一些特定實(shí)現(xiàn)方式中，光傳送器包括這樣的光纖所述光纖在保留光纖的導(dǎo)波屬性的同時(shí)對(duì)于所傳輸輻射的波長呈現(xiàn)高維爾德常數(shù)，并且所述光纖另外提供該輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的有效構(gòu)造以及受特性影響器影響的輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的聯(lián)合影響(cooperativeaffectation)。
特性影響器是用于實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳送器所傳輸?shù)妮椛涞奶匦钥刂频慕Y(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器用于耦合到光傳送器，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，所述光傳送器是指由具有芯和一個(gè)或多個(gè)包層的光纖所形成的光傳送器，優(yōu)選地，所述影響器集成到一個(gè)或多個(gè)包層中或者在一個(gè)或多個(gè)包層上，而不會(huì)明顯地對(duì)光傳送器的導(dǎo)波屬性造成不利影響。在使用所傳輸輻射的偏振特性的優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式是偏振影響結(jié)構(gòu)，例如線圈、線圈管或者采用一個(gè)或多個(gè)磁場(所述一個(gè)或者多個(gè)磁場是可控的)在光傳送器中支持/產(chǎn)生法拉第效應(yīng)表現(xiàn)場(并因而影響所傳輸?shù)妮椛?的其他能夠集成的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)能夠用于一些實(shí)施例中，作為調(diào)制器中的光傳送器，所述調(diào)制器控制所傳播輻射的振幅。由調(diào)制器所發(fā)射的輻射將具有由光傳送器上的特性影響器的交互作用所控制的最大輻射振幅和最小輻射振幅。熄滅簡單地指在足夠低的電平(對(duì)于特定實(shí)施例而言適當(dāng)?shù)?上的最小輻射振幅，其特征是“關(guān)閉”或者“黑”或者其他指示輻射不存在的分類。換句話說，在一些應(yīng)用中，當(dāng)電平滿足實(shí)現(xiàn)方式或者實(shí)施例的參數(shù)時(shí)，足夠低但是能夠檢測/能夠辨識(shí)的輻射振幅可以適當(dāng)?shù)乜醋鳌跋纭?。本發(fā)明通過使用在波導(dǎo)制造期間布置在傳導(dǎo)區(qū)域中的光學(xué)活性成分，改善了波導(dǎo)對(duì)于影響器的響應(yīng)。
圖1是用于法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖。調(diào)制器100包括光傳送器105、可耦合到傳送器105的特性影響器110、第一特性元件120和第二特性元件125。
傳送器105可以基于很多已知技術(shù)的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。例如，傳送器105可以是具有傳導(dǎo)通道的經(jīng)過專門調(diào)整的光纖(常規(guī)的或者PCF)，其中傳導(dǎo)通道包括傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域(例如芯和芯的一個(gè)或多個(gè)包層)，或者傳送器105可以是體器件的波導(dǎo)通道或者具有一個(gè)或多個(gè)這種傳導(dǎo)通道的襯底的波導(dǎo)通道。基于要受到影響的輻射特性的類型和影響器110的性質(zhì)對(duì)常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。
影響器110是用于表現(xiàn)對(duì)通過傳送器105和/或在傳送器105上傳輸?shù)妮椛涞奶匦杂绊?直接或者非直接地，例如通過所公開的效應(yīng))的結(jié)構(gòu)。很多不同類型的輻射特性可能受到影響，并且在很多情況下，用于影響任何給定特性的特定結(jié)構(gòu)可以隨實(shí)現(xiàn)方式的不同而改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以用于進(jìn)而控制輻射輸出振幅的特性是期望受到影響的特性。例如，輻射偏振角度是可能受到影響的一個(gè)特性，并且是能夠用于控制所傳輸?shù)妮椛湔穹奶匦?。另一種元件的使用，例如固定偏振器，會(huì)基于與輻射相對(duì)于偏振器傳輸軸的偏振角度來控制輻射振幅。在該示例中，對(duì)偏振角度的控制改變了所傳輸?shù)妮椛洹?br> 然而，應(yīng)該理解的是，其他類型的特性也可以受到影響，并可以用于控制輸出振幅，例如輻射相位或者輻射頻率。典型地，其他元件與調(diào)制器100一同使用，以基于特性的性質(zhì)以及對(duì)特性的影響的類型和等級(jí)來控制輸出振幅。在一些實(shí)施例中，可能期望對(duì)除振幅之外的輻射的另一種特征進(jìn)行控制，所述特征可能要求對(duì)除了已經(jīng)確定的那些特性之外的其他輻射特性進(jìn)行控制，或者可能需要對(duì)特性進(jìn)行不同的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所期望屬性的所期望控制法拉第效應(yīng)僅僅是在傳送器105中實(shí)現(xiàn)偏振控制的一種方法的一個(gè)示例。用于法拉第偏振旋轉(zhuǎn)影響的影響器110的優(yōu)選實(shí)施例使用了貼近傳送器105的或者在傳送器105中/上集成的可變磁場和固定磁場的組合。期望生成這些磁場，以便將控制磁場定向?yàn)槠叫杏谕ㄟ^傳送器105傳輸?shù)妮椛涞膫鞑シ较颉?duì)磁場相對(duì)于傳送器的方向和大小的適當(dāng)控制達(dá)到了對(duì)輻射偏振角度的影響的所期望等級(jí)。
在該特定示例中優(yōu)選為，將傳送器105構(gòu)造為提高/最大化影響器110對(duì)所選定特性的“可影響能力”。對(duì)于采用法拉第效應(yīng)的偏振旋轉(zhuǎn)特性，對(duì)傳送器105進(jìn)行摻雜、成形、處理和/或者加工，以增加/最大化維爾德常數(shù)。維爾德常數(shù)越大，影響器110能夠越容易地在給定場強(qiáng)和傳送器長度上影響偏振旋轉(zhuǎn)角度。在該實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)維爾德常數(shù)的關(guān)注是主要任務(wù)，傳送器105的波導(dǎo)方面的其他特征/屬性/特點(diǎn)是次要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，影響器110是通過波導(dǎo)制造過程(例如，粗加工成品制造和/或者拉制過程)與傳送器105集成的，或者是與傳送器105“強(qiáng)相關(guān)”的，盡管一些實(shí)現(xiàn)方式可能提供其他方式。
元件120和元件125是用于對(duì)要受到影響器110影響的所期望輻射特性進(jìn)行選擇/過濾/操作的特性元件。元件120可以是濾波器，其被用做“選通”元件，以傳遞具有對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)的輸入輻射的波分量，或者它可以是“處理”元件，以使得輸入輻射的一個(gè)或多個(gè)波分量符合對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)。將來自元件120的被選通/被處理的波分量提供給光傳送器105，并且特性影響器110可控地影響如上所述的被傳送波分量。
元件125是與元件120的合作結(jié)構(gòu)，并且作用在受影響的波分量上。元件125是基于波分量的特性狀態(tài)來傳遞WAVE_OUT并控制WAVE_OUT的振幅的結(jié)構(gòu)。該控制的性質(zhì)和細(xì)節(jié)涉及來自元件120的受影響特性和特性的狀態(tài)，并且涉及該初始狀態(tài)如何受到影響器110影響的細(xì)節(jié)。
例如，當(dāng)要受到影響的特性是波分量的偏振特性/偏振旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，元件120和元件125可以是偏振濾波器。元件120為波分量選擇一種特定類型的偏振，例如右旋圓偏振。影響器110在輻射通過傳送器105時(shí)，控制輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角度。元件125基于相對(duì)于元件125的傳輸角度的最終偏振旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)受到影響的波分量進(jìn)行濾波。換句話說，當(dāng)受到影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸匹配時(shí)，WAVE_OUT具有高振幅。當(dāng)受影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸“交叉”時(shí)，WAVE_OUT具有低振幅。在該上下文中的交叉指與旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于常規(guī)偏振濾波器的傳輸軸偏離了大約90度。
此外，可以建立元件120與元件125的相對(duì)方向，以便缺省條件造成WAVE_OUT的最大振幅、WAVE_OUT的最小振幅或者這之間的其他值。缺省條件指沒有受到來自影響器110的影響的輸出振幅的大小。例如，通過將元件125的傳輸軸設(shè)定為相對(duì)于元件120的傳輸軸成90度，對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例而言，缺省條件會(huì)是最小振幅。
元件120和元件125可以是分立部件，或者其中一個(gè)或兩個(gè)結(jié)構(gòu)可以集成到傳送器105上或者傳送器105中。在一些情況下，在優(yōu)選實(shí)施例中，這些元件可以位于在傳送器105的“輸入端”和“輸出端”，而在其他實(shí)施例中，這些元件可以分布在傳送器105的特定區(qū)域中或者遍布傳送器105。
在操作中，輻射(顯示為WAVE_IN)是入射到元件120的，并且對(duì)適當(dāng)?shù)奶匦?例如右旋圓偏振(RCP)旋轉(zhuǎn)分量)進(jìn)行選通/處理，以將RCP波分量傳遞到傳送器105。傳送器105傳輸RCP波分量，直到它與元件125相互作用并傳遞波分量(顯示為WAVE_OUT)。入射WAVE_IN典型地具有多個(gè)對(duì)于偏振特性(例如右旋圓偏振(RCP)和左旋圓偏振(LCP))的正交狀態(tài)。元件120產(chǎn)生偏振旋轉(zhuǎn)特性的特定狀態(tài)(例如，傳遞正交狀態(tài)之一并阻塞/偏移其他狀態(tài)，從而僅僅傳遞一個(gè)狀態(tài))。影響器110響應(yīng)控制信號(hào)，影響所傳遞波分量的該特定偏振旋轉(zhuǎn)，并可以按照控制信號(hào)指定的那樣對(duì)其進(jìn)行改變。優(yōu)選實(shí)施例中的影響器110能夠影響大約90度范圍上的偏振旋轉(zhuǎn)特性。然后，當(dāng)波分量已經(jīng)受到影響時(shí)，元件125與波分量相互作用，從而允許在波分量偏振旋轉(zhuǎn)與元件125的傳輸軸相匹配時(shí)將WAVE_IN的輻射振幅從最大值進(jìn)行調(diào)制，并且在波分量偏振與該傳輸軸“交叉”時(shí)從最小值進(jìn)行調(diào)制。通過使用元件120，優(yōu)選實(shí)施例的WAVE_OUT的振幅可以從最大電平變化到熄滅電平。
圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意性平面圖。盡管本發(fā)明并不局限于該特定示例，但是對(duì)該實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行特別描述以簡化論述。圖1所示的法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100是圖2所示的法拉第光調(diào)制器200。
調(diào)制器200包括芯205、第一包層210、第二包層215、線圈或線圈管220(線圈220具有第一控制節(jié)點(diǎn)225和第二控制節(jié)點(diǎn)230)，輸入元件235和輸出元件240。圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)施例中的元件235與元件240之間截取的剖面圖，其中相同的數(shù)字具有相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)。
芯205可以包含通過標(biāo)準(zhǔn)光纖制造技術(shù)(例如通過真空沉積方法上的變體)添加的一個(gè)或多個(gè)以下?lián)诫s物(a)顏色染料摻雜物(使得調(diào)制器200對(duì)來自源照明系統(tǒng)的光進(jìn)行有效地顏色濾波)，和(b)光學(xué)活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他摻雜物，用于增加芯205的維爾德常數(shù)，以在存在主動(dòng)磁場的情況下實(shí)現(xiàn)有效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在制造過程中對(duì)光纖加熱或者施加壓力，從而在芯205中添加孔或者不規(guī)則形狀，以進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)和/或者實(shí)現(xiàn)非線性效應(yīng)。這里為了簡化論述，將論述主要集中在非PCF波導(dǎo)上。然而，在該論述的范圍內(nèi)，PCF變體可以替代非PCF波長實(shí)施例，除非該范圍明顯與這種替代相反。對(duì)于PCF波導(dǎo)而言，使用可選擇波長的帶隙耦合或者可以填充與摻雜的縱向結(jié)構(gòu)/空隙來實(shí)現(xiàn)顏色濾波，而不是使用顏色染料摻雜物。因此，無論何時(shí)結(jié)合非PCF波導(dǎo)對(duì)顏色濾波/染料摻雜進(jìn)行論述，當(dāng)合適的時(shí)候，可以替代對(duì)PCF波導(dǎo)使用可選擇波長的帶隙耦合和/或填充與摻雜。
很多硅石光纖制造為摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的(該等級(jí)大約是50％的摻雜物)。在其他類型光纖的硅石結(jié)構(gòu)中的當(dāng)前摻雜物濃度在數(shù)十微米距離上實(shí)現(xiàn)了大約90度旋轉(zhuǎn)。常規(guī)光纖制造在提高摻雜物濃度方面(例如可以通過市場從JDS Uniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面(例如可以通過市場從Corning公司買到的光纖)持續(xù)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。芯205實(shí)現(xiàn)了光學(xué)活性摻雜物的足夠高并且受控的濃度，以提供在微米量級(jí)距離上具有低功率的必要的快速旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)時(shí)，這些功率/距離的值會(huì)持續(xù)降低。
采用鐵磁性單分子磁體對(duì)第一包層210(在優(yōu)選實(shí)施例中可選)進(jìn)行摻雜，當(dāng)?shù)谝话鼘?10曝露在強(qiáng)磁場下時(shí)被永久磁化。第一包層210的磁化可以在附到芯205上之前或者預(yù)成形之前進(jìn)行，或者在調(diào)制器200被拉制之后(完成芯、包層、涂層和/或元件)進(jìn)行。在該過程中，粗加工成品或者所拉制光纖通過與芯205的傳輸軸有90度偏移的強(qiáng)永久磁場。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過設(shè)置為光纖牽引裝置的元件的電磁體實(shí)現(xiàn)該磁化。第一包層210(具有永久磁特性)用于使得光學(xué)活性的芯205的磁疇飽和，但是并不改變通過光纖200的輻射的旋轉(zhuǎn)角度，這是由于來自層210的磁場方向是在傳播方向的直角上。所引入的臨時(shí)申請(qǐng)描述了通過對(duì)晶體結(jié)構(gòu)中的非最佳晶核進(jìn)行粉碎，來對(duì)摻雜鐵磁性包層的方向進(jìn)行優(yōu)化的方法。
由于發(fā)現(xiàn)單分子磁體(SMM)在相對(duì)高的溫度下可被磁化，所以這些SMM的使用優(yōu)選地是作為摻雜物。這些SMM的使用允許較高摻雜濃度的生產(chǎn)和摻雜分布的控制。市場上可以買到單分子磁體的示例和方法是來自于科羅拉多州丹佛市的ZettaCore公司。
采用亞鐵磁性材料或者鐵磁性材料對(duì)第二包層215進(jìn)行摻雜，并且其特征在于具有適當(dāng)?shù)拇艤€。在生成必要場時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例采用“短”曲線，并且該曲線也是“寬的”和“扁的”。當(dāng)通過由臨近的場生成元件(例如線圈220)所生成的磁場使得第二包層215飽和時(shí)，第二包層215很快達(dá)到對(duì)于調(diào)制器200所期望的旋轉(zhuǎn)角度而言合適的磁化等級(jí)，其中所述場生成元件本身通過來自例如開關(guān)矩陣驅(qū)動(dòng)電路的控制器(未示出)的信號(hào)(例如控制脈沖)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，第二包層215將磁化保留在該等級(jí)上或者充分接近該等級(jí)，直到隨后的脈沖或者增加(相同方向的電流)、更新(沒有電流或者+/-維持電流)、或者降低(反向電流)該磁化級(jí)別。被摻雜的第二包層215的該剩余磁通量隨著時(shí)間保持適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角度，而沒有恒定應(yīng)用受影響器110影響(例如線圈220)的場。
在適當(dāng)?shù)倪^程步驟上，對(duì)被摻雜的亞鐵/鐵磁性材料的適當(dāng)修改/優(yōu)化可以進(jìn)一步受到包層的離子轟擊的影響。參考題目為“METHODOF DEPOSITING A FERROMAGNETIC FILM ON A WAVEGUIDEAND A MEGNETO-OPTIC COMPONENT COMPRISING A THINFERROMAGNETIC FILM DEPOSITED BY THE METHOD”，并轉(zhuǎn)讓給法國巴黎的阿爾卡特(Alcatel)的美國專利No.6,103,010，其中，采用離子束在某一入射角度上對(duì)采用氣相方法在波導(dǎo)上沉積的鐵磁性薄膜進(jìn)行轟擊，對(duì)優(yōu)選晶體結(jié)構(gòu)中的非規(guī)則核進(jìn)行粉碎。晶體結(jié)構(gòu)的改變是現(xiàn)有技術(shù)中的公知方法，并且所述改變可以用于所加工的光纖中或者被摻雜的粗加工成品材料上的被摻雜硅石包層。該’010專利在此清楚地引入作為參考。
與第一包層210類似，已開發(fā)的在相對(duì)高溫度上可被磁化的合適的單分子磁體(SMM)，將優(yōu)選地作為優(yōu)選實(shí)施例中的用于第二包層215的摻雜物，以允許較高的摻雜濃度。
優(yōu)選實(shí)施例的線圈220是在光纖200上或者光纖200中集成制造的，以生成初始磁場。該來自線圈220的磁場使得通過芯205傳輸?shù)妮椛涞钠窠嵌刃D(zhuǎn)，并對(duì)第二包層215中的亞鐵/鐵磁性摻雜物進(jìn)行磁化。這些磁場的組合將所期望的旋轉(zhuǎn)角度保持所期望的一段時(shí)間(如這里所引入的相關(guān)專利申請(qǐng)之一所述、當(dāng)光纖200的矩陣共同形成顯示器時(shí)，可以是例如圖像幀的時(shí)間)。為了描述本發(fā)明，將“線圈管”定義為類似線圈的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槎鄠€(gè)導(dǎo)電段相互平行放置，并且相對(duì)光纖軸為直角。當(dāng)材料性能提高時(shí)，—即，當(dāng)由于較高維爾德常數(shù)的摻雜物而使得被摻雜的芯的有效維爾德常數(shù)增大時(shí)(或者在擴(kuò)大結(jié)構(gòu)修改時(shí)，包括引入非線性效應(yīng)的那些修改)—對(duì)圍繞光纖元件的線圈或者“線圈管”的需求就可以降低或者消除，較簡單的單帶或者高斯圓柱體結(jié)構(gòu)會(huì)是實(shí)用的。這些結(jié)構(gòu)(包括圓柱體結(jié)構(gòu)和線圈以及其他類似結(jié)構(gòu))當(dāng)用作這里所述的線圈管的功能時(shí)，也包含在線圈管的定義中。在上下文允許的情況下，術(shù)語線圈和線圈管可以互換。
當(dāng)考慮確定法拉第效應(yīng)的等式的變量場強(qiáng)、施加場的距離和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的維爾德常數(shù)時(shí)，一個(gè)結(jié)果是使用調(diào)制器200的結(jié)構(gòu)、部件和/或者器件能夠補(bǔ)償產(chǎn)生較小強(qiáng)度磁場的材料所形成的線圈或者線圈管。通過使調(diào)制器更長，或者通過進(jìn)一步增大/提高有效的維爾德常數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)該補(bǔ)償。例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，線圈220采用的導(dǎo)電材料是比金屬線效率差的導(dǎo)電聚合體。在另外的實(shí)現(xiàn)方式中，線圈220采用更寬但是更少的繞組，否則就與更加有效的材料一起使用。在其他例子中，例如，當(dāng)通過便利的過程制造線圈220但是生產(chǎn)線圈220的工作效率較低時(shí)，采用其他參數(shù)進(jìn)行必要補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)合適的整體操作。
在設(shè)計(jì)參數(shù)—光纖長度、芯的維爾德常數(shù)以及場生成元件的峰值場輸出和效率—之間存在折衷?？紤]到這些折衷，而生成完整成形的線圈管的四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，包括(1)纏繞光纖以實(shí)現(xiàn)線圈/線圈管，(2)用印有導(dǎo)電圖案的薄膜外延包裹光纖，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)繞組層，(3)通過浸蘸筆納米平板印刷術(shù)(dip-pen nanolithography)在光纖上印制以制造線圈/線圈管，以及(4)將線圈/線圈管纏繞上具有涂層/被摻雜的玻璃光纖，或者可以替換地具有金屬涂層或者沒有涂層的導(dǎo)電聚合體，或者金屬線。在以上所參考的相關(guān)的和引入的臨時(shí)申請(qǐng)中描述了這些實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
節(jié)點(diǎn)225和節(jié)點(diǎn)230接收用于在芯205、包層215和線圈220中導(dǎo)致必要磁場的生成的信號(hào)。在簡單實(shí)施例中，該信號(hào)是具有適當(dāng)大小和持續(xù)時(shí)間的DC(直流)信號(hào)，以生成所期望的磁場并對(duì)通過調(diào)制器200傳播的WAVE_IN輻射的偏振角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用調(diào)制器200時(shí)，控制器(未示出)可以提供該控制信號(hào)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入元件235和輸出元件240是偏振濾波器，其作為分立部件或者集成到芯205中/上。輸入元件235作為偏振器可以采用很多不同的方法實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎迷试S單一偏振類型(特定圓形或者線性)的光通過而進(jìn)入到芯205中的各種偏振機(jī)制；優(yōu)選實(shí)施例采用了外延沉積到芯205的“輸入”端的薄膜?？商鎿Q的優(yōu)選實(shí)施例在波導(dǎo)200上采用了市場上可以買到的納米量級(jí)的微構(gòu)造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)偏振濾波(例如所引入的臨時(shí)申請(qǐng)中所描述的對(duì)芯205或者包層中的硅石修改)。在來自一個(gè)或者多個(gè)光源的光的有效輸入的一些實(shí)現(xiàn)中，優(yōu)選照明系統(tǒng)可以包括空腔，其允許對(duì)“錯(cuò)誤的”初始偏振的光進(jìn)行重復(fù)反射；因此最終所有的光都成為有效的或者“正確的”偏振?？蛇x擇地，尤其是根據(jù)照明源到調(diào)制器200的距離，可以采用保持偏振的波導(dǎo)(光纖、半導(dǎo)體)。
優(yōu)選實(shí)施例的輸出元件240是“偏振濾波器”元件，其對(duì)于缺省為“關(guān)閉”的調(diào)制器200的輸入元件235的方向，有著90度的偏移。(在一些實(shí)施例中，通過排列輸入元件和輸出元件的軸，可以將缺省設(shè)置為“打開”。類似地，通過輸入元件和輸出元件與來自影響器的合適控制的適當(dāng)?shù)南嗷リP(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)其他缺省情況，例如50％振幅。)元件240優(yōu)選地為外延沉積到芯205的輸出端的薄膜。可以采用其他偏振濾波器/控制系統(tǒng)，將輸入元件235和輸出元件240配置為不同于這里所述的的配置。當(dāng)要受到影響的輻射特性包括除輻射偏振角度之外的特性時(shí)(例如相位或者頻率)，使用其他輸入和輸出功能以對(duì)如上所述的所期望特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x通/處理/濾波，以響應(yīng)于影響器而對(duì)WAVE_OUT的振幅進(jìn)行調(diào)制。
圖4是顯示器組件400的優(yōu)選實(shí)施例的示意性方框圖。組件400包括多個(gè)圖像元件(像素)的集合，每個(gè)圖像元件都由例如圖2所示的波導(dǎo)調(diào)制器200i，j生成。用于控制調(diào)制器200i，j的每個(gè)影響器的控制信號(hào)由控制器405提供。輻射源410提供用于調(diào)制器200i，j進(jìn)行輸入/控制的源輻射，并且可以使用前面板將調(diào)制器200i，j排列為所期望的圖案和/或者可選擇地提供一個(gè)或多個(gè)像素的輸出后處理。
輻射源410可以是單色白平衡的或者獨(dú)立的RGB/CMY調(diào)諧源(一個(gè)或多個(gè))或者其他合適的輻射頻率。一個(gè)(或多個(gè))輻射源410可以遠(yuǎn)離調(diào)制器200i，j的輸入端、臨近這些輸入端、或者集成到調(diào)制器200i，j上/中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，采用單一源，而其他實(shí)現(xiàn)方式可以采用幾個(gè)或者更多源(并且在一些情況下，每個(gè)調(diào)制器200i，j有一個(gè)源)。
如上所述，調(diào)制器200i，j的光傳送器的優(yōu)選實(shí)施例包括特定光纖形式的光通道。但是半導(dǎo)體波導(dǎo)、導(dǎo)波孔或其他光學(xué)導(dǎo)波通道，包括“在深度上”穿過材料而形成的通道或區(qū)域，也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些導(dǎo)波元件是顯示器的基本成像結(jié)構(gòu)，并且整體地結(jié)合了振幅調(diào)制機(jī)制和顏色選擇機(jī)制。在FPD實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光通道的長度優(yōu)選地在大約數(shù)十微米量級(jí)上(盡管該長度可能不同于這里所述的長度)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，光傳送器的長度短(在大約20mm的量級(jí)上以及更短)，并且在有效維爾德值增加和/或磁場強(qiáng)度增加時(shí)能夠繼續(xù)縮短。顯示器的實(shí)際深度將會(huì)是通道長度的函數(shù)，但是由于光傳送器是波導(dǎo)，因此從源到輸出的路徑(路徑長度)不需要是直線的。換句話說，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，實(shí)際路徑可以彎曲，以提供甚至更淺的有效深度。如上所述，路徑長度是維爾德常數(shù)和磁場強(qiáng)度的函數(shù)，并且優(yōu)選實(shí)施例提供幾個(gè)毫米甚至更短的非常短的路徑長度的同時(shí)，在一些實(shí)現(xiàn)方式中也可以采用較長的長度。由影響器確定必要長度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸入輻射的所期望的影響/控制的等級(jí)。在經(jīng)過偏振的輻射的優(yōu)選實(shí)施例中，該控制能夠?qū)崿F(xiàn)大約90度的旋轉(zhuǎn)。在一些應(yīng)用中，當(dāng)熄滅電平較高(例如較亮)時(shí)，則可以采用較小的旋轉(zhuǎn)，其縮短了必要路徑長度。因此，路徑長度還受到對(duì)波分量的所期望影響等級(jí)的影響。
控制器405包括用于合適的開關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)造和組件的多個(gè)可選方案。優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式不僅包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制器，它還包括結(jié)構(gòu)性地合并和保持調(diào)制器200i，j的“矩陣”，并對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行電子尋址。在光纖的情況中，光纖部件的性質(zhì)中固有的是用于光纖元件的全光纖、織物結(jié)構(gòu)和適當(dāng)尋址的可能性。可變形網(wǎng)孔或者固體矩陣是利用附帶組裝方法的可替換結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，可以對(duì)一個(gè)或者多個(gè)調(diào)制器200i，j的輸出端進(jìn)行處理，以改善其應(yīng)用。例如，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端，尤其是在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)為光纖時(shí)，可以被加熱處理，并被牽引以形成錐形末端，或以其它方式對(duì)其進(jìn)行磨損、纏繞或者定形，以提高在輸出端的光散射，從而改善在顯示器表面的可視角度?？梢圆捎孟囝愃频幕蛘卟幌囝愃频姆椒▽?duì)一些和/或所有的調(diào)制器輸出端進(jìn)行處理，以共同地產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)所期望結(jié)果的所期望輸出結(jié)構(gòu)。例如，可以通過對(duì)一個(gè)或者多個(gè)輸出端/相應(yīng)面板位置的處理，控制或者影響來自一個(gè)或者多個(gè)像素的WAVE_OUT的各種焦點(diǎn)、衰減、顏色或者其他屬性。
前面板415可以簡單地是面向偏振部件的一塊光學(xué)玻璃或者其他透明光學(xué)材料，或者它可以包括額外的功能性和結(jié)構(gòu)性特征。例如，面板415可以包括傳導(dǎo)裝置或者其他結(jié)構(gòu)，以將調(diào)制器200i，j的輸出端排列為相對(duì)于相鄰調(diào)制器200i，j的所期望的相對(duì)方向。圖5是圖4所示的前面板415的輸出端口500的一種布置的示圖。其他布置也是可能的，取決于所期望的顯示器(例如，圓形、橢圓形或者其他規(guī)則/不規(guī)則幾何形狀)。當(dāng)應(yīng)用需要時(shí)，主動(dòng)顯示區(qū)不必一定是連續(xù)像素，因此在適當(dāng)時(shí)，可以是環(huán)形或者“圓環(huán)形”顯示器。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，輸出端口可以在一個(gè)或者多個(gè)像素上聚焦、散射、濾波或者執(zhí)行其他類型的輸出后處理。
顯示器或者投影機(jī)表面的光學(xué)幾何形狀可以自己改變，其中波導(dǎo)末端被端接在所期望的三維平面(例如曲線平面)上，所述平面允許依次采用額外的光學(xué)元件和透鏡(可以包含其中的一些作為面板415的部分)的額外聚焦能力。一些應(yīng)用可能需要很多凹面區(qū)域、平面和/或者凸面區(qū)域，每個(gè)都具有不同的曲度和方向，并具有本發(fā)明提供的適當(dāng)?shù)妮敵鲂螤?。在一些?yīng)用中，特定的幾何形狀不需要固定，而是可以動(dòng)態(tài)變化的，以根據(jù)需要改變形狀/方向/維度。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式還可以生產(chǎn)各種類型觸摸顯示器系統(tǒng)。
在投射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式中，輻射源410、具有耦合到多個(gè)調(diào)制器200i，j的控制器405的“開關(guān)組件”和前面板415可以受益于以下情況將其容納在截然不同的模塊或者單元中，并且相互之間存在一定距離。對(duì)于輻射源410而言，在一些實(shí)施例中，優(yōu)勢是將照明源與開關(guān)組件分離，這是由于對(duì)巨大劇院屏幕進(jìn)行照明通常所必需的高振幅類型的光所產(chǎn)生的熱量。即使在使用多個(gè)照明源，對(duì)另外集中在例如單一氙氣燈上的熱量輸出進(jìn)行分配時(shí)，熱量輸出仍然足夠大，最好將開關(guān)和顯示元件分離。因此，將照明源容納在具有吸熱和冷卻元件的隔熱容器中。然后，光纖會(huì)將光從分離的或者單一的源傳遞到開關(guān)組件，并且然后將其投射到屏幕上。屏幕可以包括前面板415的一些特征，或者在對(duì)適當(dāng)?shù)谋砻孢M(jìn)行照明之前使用面板415。
開關(guān)組件與投射/顯示表面的分離可以具有其自身的優(yōu)點(diǎn)。將照明和開關(guān)組件放置在投影系統(tǒng)底座中(對(duì)于FPD也是一樣)能夠減小投影TV箱體的深度。或者，可以將投影表面包含在薄燈形桿的頂部的緊湊球形物中，或者從天花板依靠電纜懸掛著，在前面的投影系統(tǒng)采用反射紡織物屏幕。
除了其他潛在優(yōu)點(diǎn)和配置之外，對(duì)于劇院投影而言，依靠來自地板上單元的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將開關(guān)組件形成的圖像上行傳輸?shù)酵队按翱趨^(qū)域上的小型終端光學(xué)單元的可能性，要求空間利用策略以在相同的投影空間內(nèi)容納傳統(tǒng)電影放映機(jī)和優(yōu)選實(shí)施例的新投影機(jī)。
波導(dǎo)帶的整體式結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，其中每個(gè)波導(dǎo)帶都在帶上具有并排排列或者粘附的幾千個(gè)波導(dǎo)。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，“體型”光纖部件結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)必要的小投影表面區(qū)域。單模光纖(尤其是沒有外部通信電纜的耐久性性能需求)具有足夠小的直徑，從而使得光纖的截面面積非常小并且適合于作為顯示像素或者子像素。
此外，期望集成光學(xué)制造技術(shù)能夠在單半導(dǎo)體襯底或者芯片(大塊單片的或者表面的)的制造中完成本發(fā)明的衰減器陣列。
在熔融光纖投影表面，熔融光纖表面可以被研磨，以實(shí)現(xiàn)用于將圖像聚焦在光學(xué)陣列上的曲度；可以替換的是，采用粘合劑連接或以其它方式結(jié)合的光纖末端可以具有成形的頂端，并且如果必要，則可以將它們的終端設(shè)置在成形矩陣中，以實(shí)現(xiàn)彎曲的表面。
對(duì)于投影電視或者其他非劇場投影應(yīng)用，將照明和開關(guān)模塊與投影機(jī)表面分離的選項(xiàng)提供了實(shí)現(xiàn)更小體型投影電視箱體結(jié)構(gòu)的新穎方法。
圖6是對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)205的部分600的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示。部分600是波導(dǎo)205的輻射傳播通道，典型地為傳導(dǎo)通道(例如光纖波導(dǎo)的芯)，但是其可以包括一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域(例如，所述光纖波導(dǎo)的包層)。其他導(dǎo)波結(jié)構(gòu)具有不同的特定機(jī)制，用于提高沿著波導(dǎo)的通道區(qū)域傳輸軸傳播的輻射的導(dǎo)波。波導(dǎo)包括光子晶體光纖，結(jié)構(gòu)材料的特定的薄膜疊層以及其他材料。導(dǎo)波的特定機(jī)制可以隨波導(dǎo)的不同而改變，但是本發(fā)明可以適用不同的結(jié)構(gòu)。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語傳導(dǎo)區(qū)域或者傳導(dǎo)通道與邊界區(qū)域指用于提高沿著通道的傳輸軸的輻射傳播的協(xié)作結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)不同于緩沖器或者涂層或者波導(dǎo)的制造后加工。原理的不同在于，邊界區(qū)域典型地能夠傳播通過傳導(dǎo)區(qū)域傳播的波分量，而波導(dǎo)的其他部件則不行。例如，在多模光纖波導(dǎo)中，較高能級(jí)模式的主要能量是通過邊界區(qū)域傳播的。不同的一點(diǎn)在于，傳導(dǎo)區(qū)域/邊界區(qū)域?qū)τ谡趥鞑サ妮椛浠旧鲜峭该鞯?，而其他支撐結(jié)構(gòu)通常是基本不透明的。
如上所述，影響器110與波導(dǎo)205協(xié)同工作，以在波分量沿著傳輸軸傳輸時(shí)，影響正在傳播的波分量的特性。因此假設(shè)部分600具有影響器響應(yīng)屬性，并且在優(yōu)選實(shí)施例中，該屬性特別被配置用于提高正在傳播的波的特性對(duì)于影響器110的響應(yīng)度。如任何特定實(shí)現(xiàn)方式需要的，部分600包括布置在傳導(dǎo)區(qū)域和/或者一個(gè)或多個(gè)邊緣區(qū)域的多種成分(例如，稀土摻雜物605、孔610、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形狀615、微型泡620和/或者其他元件625)。在優(yōu)選實(shí)施例中，部分600的長度可以非常短，在很多情況下小于大約25毫米，并且如上所述，有時(shí)比該長度還要短很多。對(duì)通過這些成分而提高的影響器響應(yīng)屬性，針對(duì)短長度的波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化(例如，與針對(duì)千米量級(jí)甚至更高量級(jí)的長度進(jìn)行優(yōu)化的通信光纖對(duì)比，包括衰減和波長散射)。針對(duì)不同應(yīng)用而進(jìn)行優(yōu)化的部分600的成分，可能嚴(yán)重降低波導(dǎo)通信應(yīng)用的質(zhì)量。所述成分的存在目的不是要降低通信應(yīng)用的質(zhì)量，但是本優(yōu)選實(shí)施例的焦點(diǎn)在于跳過通信屬性而提高影響器響應(yīng)屬性，這就可能發(fā)生這種質(zhì)量降低，并且這不是優(yōu)選實(shí)施例的缺點(diǎn)。
本發(fā)明考慮到存在很多不同的波特性，這些波特性可能受到不同結(jié)構(gòu)的影響器110的影響；優(yōu)選實(shí)施例的目標(biāo)是部分600的與法拉第效應(yīng)相關(guān)的特性。如上所述，法拉第效應(yīng)使得偏振旋轉(zhuǎn)響應(yīng)平行于傳播方向的磁場而發(fā)生改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)影響器110生成平行于傳輸軸的磁場時(shí)，在部分600中，旋轉(zhuǎn)量取決于磁場強(qiáng)度、部分600的長度和部分600的維爾德常數(shù)。所述成分提高了部分600對(duì)于該磁場的響應(yīng)度，例如通過增加部分600的有效維爾德常數(shù)。
在本發(fā)明的波導(dǎo)制造與特征中的范例變化的一個(gè)重要意義在于，對(duì)制造千米長度的光學(xué)上純凈的通信級(jí)波導(dǎo)所使用的制造方法的修改，使得能夠制造便宜的千米長度的潛在光學(xué)上不純凈(但是光學(xué)活性的)的響應(yīng)于影響器的波導(dǎo)。如上所述，優(yōu)選實(shí)施例的一些實(shí)現(xiàn)方式可以采用按照這里所公開的那樣進(jìn)行修改的無數(shù)的長度非常短的波導(dǎo)。通過從由這里所述的較長的已制備波導(dǎo)中(例如劈開)所生成的較短波導(dǎo)形成這些集合，來實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)省和其他功效/優(yōu)點(diǎn)。這些成本的節(jié)省和其他功效與優(yōu)點(diǎn)包括以下優(yōu)點(diǎn)采用成熟制造技術(shù)和設(shè)備，其能夠克服采用離散的常規(guī)制備的磁光晶體作為系統(tǒng)元件的磁光系統(tǒng)的很多缺點(diǎn)。例如，這些缺點(diǎn)包括高生產(chǎn)成本、大量磁光晶體之間缺乏一致性和單個(gè)元件的相對(duì)較大的尺寸，所述尺寸限制了單個(gè)部件的集合的尺寸。
優(yōu)選實(shí)施例包括光纖波導(dǎo)和光纖波導(dǎo)制造方法的變型。最普通的是，光纖是透明(有感興趣波長)電介質(zhì)材料(典型地為玻璃或者塑料)的細(xì)絲，并且傳導(dǎo)光的截面通常是圓形的。對(duì)于早期的光纖而言，圓柱形芯被幾何形狀類似的包層圍繞著，并且與其緊密接觸。這些光纖通過為芯提供比包層略大的折射率來傳導(dǎo)光。其他光纖類型提供不同的傳導(dǎo)機(jī)制—在本發(fā)明的環(huán)境中，感興趣的光纖類型包括如上所述的光子晶體光纖(PCF)。
硅石(二氧化硅(SiO2))是制備最普通的通信等級(jí)光纖的基本材料。硅石可以是結(jié)晶或者非結(jié)晶形，并且天然為非純凈態(tài)，例如石英和沙子。維爾德常數(shù)是描述特定材料的法拉第效應(yīng)強(qiáng)度的光學(xué)常數(shù)。包括硅石在內(nèi)的大多數(shù)材料的維爾德常數(shù)是非常小的，并是波長相關(guān)的。在含有諸如鋱(Tb)之類的順磁性離子的材料中維爾德常數(shù)非常強(qiáng)。在鋱摻雜重火石玻璃中或者在鋱鎵石榴石(TGG)晶體中具有高維爾德常數(shù)。通常該材料具有優(yōu)良的透明特性，并且非?？辜す鈸p傷。盡管法拉第效應(yīng)不是彩色的(即它不取決于波長)，但是維爾德常數(shù)是非常徹底的波長的函數(shù)。在632.8nm，TGG的維爾德常數(shù)為-134radT-1，而在1064nm，其下降到-40radT-1。該行為意味著，在一個(gè)波長上以特定旋轉(zhuǎn)度制造的器件，在較長的波長上會(huì)產(chǎn)生較小的旋轉(zhuǎn)。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，成分可以包括光學(xué)活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他性能最佳的摻雜物，其提高波導(dǎo)的維爾德常數(shù)，以在存在主動(dòng)磁場的情況下實(shí)現(xiàn)高效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在以下所述的光纖制造過程中進(jìn)行加熱或者加壓，會(huì)通過在部分600中添加額外成分(例如孔或者不規(guī)則形狀)而進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)。在常規(guī)波導(dǎo)中所使用的稀土用作傳輸屬性元件的被動(dòng)增強(qiáng)，并且其不用在光學(xué)活性應(yīng)用中。
由于硅石光纖的制造中，摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的，高達(dá)至少50％的摻雜物，并且由于必要的摻雜物濃度已經(jīng)在用于在幾十個(gè)微米或者更小距離中實(shí)現(xiàn)90度旋轉(zhuǎn)的其他類型的硅石結(jié)構(gòu)中示出；以及在提高摻雜物濃度方面給出改進(jìn)(例如可以通過市場從JDSUniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面給出改進(jìn)(例如可以通過市場從Corning公司買到的光纖)，因此可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)活性摻雜物的足夠高和可控的濃度，以采用低功率在微米量級(jí)的距離上引起旋轉(zhuǎn)。
圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)700的示意性方框圖，其用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例。系統(tǒng)700代表改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)過程，以產(chǎn)生稱為粗加工成品的玻璃棒。從常規(guī)過程得到的粗加工成品是超高純度的玻璃固體棒，精確復(fù)制了所期望光纖的光學(xué)特性，但是具有放大兩個(gè)量級(jí)甚至更大的線性尺寸。然而，系統(tǒng)700產(chǎn)生的粗加工成品不強(qiáng)調(diào)光學(xué)純度而是對(duì)于影響器響應(yīng)的短長度優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化。典型地采用以下化學(xué)氣相沉積(CVD)方法之一制造粗加工成品1.改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(MCVD)，2.等離子改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(PMCVD)，3.等離子化學(xué)氣相沉積(PCVD)，4.外部氣相沉積(OVD)，5.軸向氣相沉積(AVD)。所有這些方法都基于形成氧化物的熱化學(xué)蒸氣反應(yīng)，氧化物在旋轉(zhuǎn)著的棒外部或者在玻璃管內(nèi)部沉積為稱為煙黑(soot)的若干層玻璃顆粒。在這些方法中發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)。
在氧氣、被加熱的起泡器705中每種液體和來自源710的氣體的存在的情況下，對(duì)為Si和摻雜物提供源的各種液體(例如，原材料是SiCl4，GeCl4，POCl3和氣態(tài)BCl3的溶液)進(jìn)行加熱。在由質(zhì)量流量計(jì)715控制的氧氣流中使這些液體汽化，并且采用所述氣體，從硅石車床720中的生產(chǎn)玻璃的鹵化物的燃燒中，形成硅石和其他氧化物。在氣相中發(fā)生稱為氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，如以下所示
。
二氧化鍺和五氧化二磷提高了玻璃的折射率，氧化硼—降低玻璃的折射率。這些氧化物已知作為摻雜物。除了所示的這些之外，可以使用包括用于提高粗加工成品的影響器響應(yīng)屬性的合適成分的其他起泡器705。
在過程中改變混合物的組成影響粗加工成品的折射率分布和成分分布。通過混合閥715控制氧氣流量，并且將反應(yīng)物蒸氣725吹入硅石管730，硅石管730包括在其中發(fā)生氧化的加熱管735。氯氣740從管735中吹出，但是氧化物混合物以煙黑745的形式沉積在管中。鐵和銅雜質(zhì)的濃度從原始液體中的大約10ppb降低到煙黑745中的小于1ppb。
采用來回移動(dòng)的H2O2噴燈750對(duì)管735進(jìn)行加熱，并對(duì)管735進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以使得煙黑745玻璃化為玻璃755。通過調(diào)節(jié)各種蒸汽725的相對(duì)流量，獲得具有不同折射率的幾個(gè)層，例如芯相對(duì)于包層，或者用于GI光纖的可變芯折射率分布。在完成層形成之后，對(duì)管735加熱，將其皺縮成為具有圓形實(shí)體截面的棒，稱為粗加工成品棒。在該步驟中，必要的是，棒的中心要完全填滿材料并且沒有空洞。然后將粗加工成品棒放到熔爐中以進(jìn)行拉制，如將要結(jié)合圖8所描述的。
MCVD的主要優(yōu)點(diǎn)在于，反應(yīng)和沉積發(fā)生在密閉空間中，因此不希望的雜質(zhì)很難進(jìn)入。光纖的折射率分布容易控制，并且對(duì)于SM光纖所必需的精確性也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)備是容易構(gòu)建和控制的。所述方法的潛在的重要局限性在于管的尺寸從本質(zhì)上限制了棒的大小。因此，該技術(shù)所形成的光纖典型地長度為35km，或者最大到20-40km。另外，在硅石管中的雜質(zhì)，主要為H2和OH-，容易擴(kuò)散進(jìn)入光纖。而且，熔化沉積物以消除粗加工成品棒的空洞中心的過程，有時(shí)會(huì)造成芯中的折射率的降低，這就典型地導(dǎo)致光纖不適合于通信用途，但是這不是本發(fā)明的環(huán)境中通常關(guān)心的。在成本和費(fèi)用方面，所述方法的主要缺點(diǎn)在于沉積率相對(duì)較慢，這是因?yàn)樗捎昧朔侵苯蛹訜?，即?duì)管735進(jìn)行加熱而不是對(duì)蒸汽直接加熱，以開始氧化反應(yīng)并使得煙黑玻璃化。沉積率典型地為0.5到2g/分。
上述過程的變體制造摻雜稀土的光纖。為了制造摻雜稀土的光纖，過程開始于摻雜稀土的粗加工成品—典型地采用溶液摻雜過程制造。最初，主要由熔融硅石組成的光學(xué)包層沉積到襯底管的內(nèi)部。芯材料還可以包括鍺，然后在降低的溫度下對(duì)芯材料進(jìn)行沉積，以形成擴(kuò)散可滲透層，其稱為“玻璃料”。在玻璃料的沉積之后，將該部分完成的粗加工成品在一端封閉，從車床移出并且引入所期望稀土摻雜物(例如釹、鉺、釔等)的合適的鹽的溶液。在固定時(shí)間周期內(nèi)，保留該溶液以滲透玻璃料。在去掉任何多余溶液之后，將粗加工成品返回車床以對(duì)其進(jìn)行干燥和加強(qiáng)。在加強(qiáng)過程中，在玻璃料中的空隙坍塌并且密封稀土。最后，將粗加工成品進(jìn)行可控的坍塌，在高溫下形成固體玻璃棒—使稀土結(jié)合在芯中。通常在光纖電纜中引入稀土不是光學(xué)活性的，即，響應(yīng)于電或磁或其他干擾或場，以影響通過被摻雜的介質(zhì)傳播的光的特征。常規(guī)系統(tǒng)是目前對(duì)于提高稀土摻雜物百分比的當(dāng)前需求的結(jié)果，其是由改善波導(dǎo)的“被動(dòng)”傳輸特征(包括通信屬性)的目的所驅(qū)動(dòng)的。但是在波導(dǎo)芯/邊界中的摻雜物百分比的提高對(duì)于影響優(yōu)選實(shí)施例的混合物介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的光學(xué)活性而言是有利的。如上所述，在優(yōu)選實(shí)施例中，摻雜物與硅石之間的百分比比例至少為50％。
圖8是用于從粗加工成品805中，例如從圖7所示系統(tǒng)700中制造的一個(gè)粗加工成品中，制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)800的示意圖。系統(tǒng)800將粗加工成品805轉(zhuǎn)換為頭發(fā)絲細(xì)的細(xì)絲，典型地通過拉制來執(zhí)行。粗加工成品805放置在進(jìn)料裝置810中，進(jìn)料裝置810附著在靠近拉絲塔815的頂部。裝置810放低粗加工成品805直到末端進(jìn)入高純度石墨熔爐820中。將純凈的氣體噴入熔爐，以提供清潔并且導(dǎo)電的大氣。在熔爐820中，嚴(yán)格控制的接近1900℃的溫度軟化粗加工成品805末端。一旦到達(dá)粗加工成品的末端軟化點(diǎn)，重力就起作用并允許熔化的料塊“自由下落”直到已經(jīng)將其拉長為細(xì)線。
操作人員通過激光千分尺825和一系列用于制造傳送器835的處理站830x(例如用于涂層和緩沖器)使該光纖線形成絲，傳送器835通過牽引器840纏繞在線軸上，并且開始拉制過程。采用位于拉絲塔815底部的牽引器840拉出光纖，然后纏繞在卷筒上。在拉制過程中，采用最適宜溫度對(duì)粗加工成品805進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)理想的拉制張力。在工業(yè)上每秒10-20米的拉制速度并不罕見。
在拉制過程中，所拉制光纖的直徑控制在125微米，公差僅1微米?；诩す獾闹睆綐?biāo)尺825監(jiān)視光纖的直徑。標(biāo)尺825以超過每秒750次的速率對(duì)光纖直徑進(jìn)行采樣。將直徑的實(shí)際值與125微米的目標(biāo)值進(jìn)行比較。與目標(biāo)之間輕微的偏差都會(huì)轉(zhuǎn)換為拉制速度的改變，并輸入牽引器840中進(jìn)行修正。
處理站830x典型地包括用于為光纖添加兩層保護(hù)涂層—柔軟的內(nèi)部涂層和堅(jiān)硬的外部涂層的模具。這兩部分保護(hù)套提供了機(jī)械保護(hù)，以便在保護(hù)光纖的干凈表面不受惡劣環(huán)境的影響的同時(shí)進(jìn)行處理。這些涂層采用紫外燈固化，其作為相同的處理站830x或者其他處理站830x的部分。其他站830x在傳送器835通過該站時(shí)，可以提供用于提高傳送器835的影響器響應(yīng)屬性的裝置/系統(tǒng)。例如，各種機(jī)械應(yīng)力器、離子轟擊或者其他用于在拉制階段引入影響器響應(yīng)屬性的機(jī)制增強(qiáng)成分。
在纏在線軸上之后，測試所拉制的光纖以得到合適的光學(xué)和幾何參數(shù)。對(duì)于傳輸光纖，通常首先測試抗張強(qiáng)度，以確保已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖的最小抗張強(qiáng)度。在第一次測試之后，執(zhí)行很多不同的測試，用于傳輸光纖的測試包括對(duì)傳輸屬性的測試，其包括衰減(在距離上信號(hào)強(qiáng)度的減小)、帶寬(信息運(yùn)載能力；多模光纖的重要測量)、數(shù)字孔徑(光纖的光可接受角度的測量)、截止波長(在單模光纖中，在截止波長之上的波長時(shí)，僅能夠傳輸單模)、模場直徑(在單模光纖中，光纖中光脈沖的輻射寬度；對(duì)于互連而言重要)以及色散(由于不同波長的射線采用不同速度通過芯而產(chǎn)生的光脈沖的散射；在單模光纖中，這是信息運(yùn)載能力的限制因素)。
正如在此所描述的，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例使用光纖作為傳送器，并且主要通過采用“線性”法拉第效應(yīng)實(shí)現(xiàn)振幅控制。雖然法拉第效應(yīng)是線性效應(yīng)，其中傳播輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角度變化是基于對(duì)其施加磁場的長度和通過其傳播輻射的材料的維爾德常數(shù)而直接與在傳播方向上施加的磁場大小相關(guān)。然而，傳送器中使用的材料在建立所期望的磁場強(qiáng)度時(shí)可以不必對(duì)例如來自影響器的感應(yīng)磁場具有線性響應(yīng)。在這方面，響應(yīng)于來自控制器和/或影響器磁場和/或偏振和/或調(diào)制器或WAVE_IN的其他屬性或特征的應(yīng)用信號(hào)，所傳播輻射的實(shí)際輸出振幅可以是非線性的。為了當(dāng)前論述的目的，采用一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)變量表示的調(diào)制器(或其元件)的特征被稱作調(diào)制器(或其元件)的衰減分布。
任何給定的衰減分布都可以適合特定的實(shí)施例，例如通過控制調(diào)制器或其元件的組成、方向和/或排序。例如，改變構(gòu)成傳送器的材料可以改變傳送器的“受影響能力”或改變影響器“影響”任何特定的傳播波分量的程度。這僅僅是合成衰減分布的一個(gè)例子。優(yōu)選實(shí)施例的調(diào)制器使得衰減平滑，其中不同的導(dǎo)波通道具有不同的衰減分布。例如，在一些具有取決于偏振旋向性(handedness)的衰減分布的實(shí)現(xiàn)中，調(diào)制器可以為用于左旋圓偏振波分量的傳送器提供與用于右旋圓偏振波分量的第二傳送器的補(bǔ)充導(dǎo)波通道的衰減分布相比不同的衰減分布。
除了上述為傳送器提供的不同材料構(gòu)成之外，還存在其他用于調(diào)節(jié)衰減分布的機(jī)制。在一些實(shí)施例中波分量的生成/修改響應(yīng)于傳播輻射從WAVE_IN到WAVE_OUT經(jīng)過的調(diào)制器元件的順序，可以不是嚴(yán)格“可交換的”。在這些情況下，可以通過提供不同順序的不可交換元件來改變衰減分布。這僅僅是配置衰減分布的一個(gè)例子。在其他實(shí)施例中，為每一個(gè)導(dǎo)波通道建立不同的“旋轉(zhuǎn)偏置”，而產(chǎn)生不同的衰減分布。如上所述，某些傳送器配置有在輸入偏振器與輸出偏振器/檢偏器之間的預(yù)定義方向。例如，該角度可以是0度(典型地定義“常開(ON)”通道)，或者其可以是90度(典型地定義“常關(guān)(OFF)”通道)。任何給定的通道在各個(gè)角位移區(qū)域中都可以具有不同的響應(yīng)(即從0到90度，從30到60度，以及從60到90度)。不同的通道可以偏置(例如缺省“DC”影響信號(hào))到不同位移區(qū)域中，并且同時(shí)影響器對(duì)傳播波分量的該偏置旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。這僅僅是操作衰減分布的一個(gè)例子。支持具有多個(gè)導(dǎo)波通道以及為通道設(shè)計(jì)/匹配/補(bǔ)充衰減分布是有幾個(gè)理由的。這些理由包括在WAVE_OUT中的節(jié)能、效率以及一致性。
用對(duì)立偏振元件(選擇器)托著的，可變法拉第旋轉(zhuǎn)器或法拉第“衰減器”在光路方向上施加了可變場，使得這種裝置能夠旋轉(zhuǎn)偏振的向量(例如，從0到90度)，允許穿過第一偏振器的入射光的增加的部分通過第二偏振器。當(dāng)沒有施加場的時(shí)候，則穿過第一偏振器的光就完全被第二偏振器阻塞了。當(dāng)施加適當(dāng)?shù)摹白畲蟆眻鰰r(shí)，就被旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)钠窠嵌?，并?00％的光穿過第二偏振元件。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括具有用于處理、調(diào)制以及控制輻射的傳導(dǎo)區(qū)域、邊界區(qū)域以及其他結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)。這些結(jié)構(gòu)中的某些結(jié)構(gòu)整體布置在目前使用的波導(dǎo)中，或者響應(yīng)于外部刺激、控制或者結(jié)構(gòu)。以下討論描述了對(duì)全部或者部分埋入結(jié)構(gòu)提供訪問的優(yōu)選實(shí)施例。
在優(yōu)選實(shí)施例中，波導(dǎo)是光纖，其具有用于傳播區(qū)域的芯，以及作為邊界區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)包層區(qū)域。很多埋入結(jié)構(gòu)是在芯或者包層的一個(gè)或者多個(gè)中，因此優(yōu)選實(shí)施例通常稱為包層間/包層內(nèi)接觸。如引入的專利申請(qǐng)中所述，優(yōu)選實(shí)施例中的重要結(jié)構(gòu)是影響器，并且在最優(yōu)選實(shí)施例中，包括線圈管作為影響器的部分。如上所述和引入的專利申請(qǐng)中所述，必須為與線圈管進(jìn)行接觸/通信提供便利，在很多實(shí)現(xiàn)中，所述線圈管是具有多包層/涂層/套的光纖的內(nèi)部元件。優(yōu)選實(shí)施例杠桿作用似地影響技術(shù)中精確排列的改善，在Sarcos和猶他州大學(xué)的Steve Jacobsen已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了示例，如在猶他州鹽湖城的Sarcos小組和其他Sarcos組織的一個(gè)或者多個(gè)專利申請(qǐng)中所反映出的。例如，1995年9月5日申請(qǐng)的US專利5673,131題目為“Highdensity，three-dimensional，intercoupled circuit structure”中描述的三維電路結(jié)構(gòu)具有用于選擇性地交互耦合的集成電路。因此為了所有的目的，特別將該’131專利整體引入作為參考。
因此特別將美國專利US6,654,522整體引入作為參考，其描述了商業(yè)上公開的一種方法，用于在光纖結(jié)構(gòu)中形成軸向延伸的微結(jié)構(gòu)空氣孔。優(yōu)選實(shí)施例修改了該公開方法，以生成垂直于光纖軸的微結(jié)構(gòu)空氣孔。本發(fā)明的修改方法包括加熱具有薄的外部包層的光纖，該光纖的形成使得其以薄導(dǎo)線束的形式分離，使下一(內(nèi)部)包層暴露在空氣中。
該’522專利中公開的過程的修改和應(yīng)用的可替換方案是采用毛細(xì)空氣孔，其已經(jīng)在粗加工成品階段存在于包層中。在該替換方案中，這些毛細(xì)空氣孔由于包層的薄度，會(huì)響應(yīng)于短時(shí)間但強(qiáng)度充足的加熱以及/或者短時(shí)間但有力地拉伸而損壞。這些損壞的空氣孔通過形成孔(典型的為卵形孔)來暴露了下面結(jié)構(gòu)(例如包層或者層)。必須選擇該包層的溫度、加熱時(shí)間以及組成，以便使內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上不受影響。
在這種過程中，在當(dāng)前情況下下一層包括線圈管，所述下一層通過包層在其大部分區(qū)域進(jìn)行了保護(hù)，但在一些點(diǎn)處通過微結(jié)構(gòu)的卵形孔暴露在空氣中。施加充分的包含孔的涂層的方法，不管是涂層還是包層，都是現(xiàn)有技術(shù)中公知的。當(dāng)將這種處理過的材料隨后作為柱面通過導(dǎo)電液聚合體溶膠涂敷在帶、點(diǎn)，或者光纖的部分上，并且凝固時(shí)，在導(dǎo)電聚合體通過孔穿透線圈管層的位置形成接觸。
在引入的專利申請(qǐng)中，將一個(gè)或者多個(gè)薄膜纏繞在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)周圍，生成線圈管結(jié)構(gòu)。為了提供所選擇的從薄膜外部向內(nèi)部的導(dǎo)電點(diǎn)，在印制或沉積導(dǎo)電圖案之前，可以有選擇地對(duì)薄膜打上微穿孔，這通過掩?？涛g、激光器、氣壓穿孔，或其他現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)沉積導(dǎo)電材料時(shí)，在那些具有適當(dāng)尺寸的穿孔的區(qū)域中，導(dǎo)電材料可以有選擇地通過所述穿孔進(jìn)入或接觸。穿孔可以是圓形的或是其他幾何形狀，包括直線、方形以及更多復(fù)雜的形狀和形狀大小的組合。
可選的，在薄膜帶的前沿，薄膜帶在一段較小的距離上稍寬，從而在纏繞在光纖周圍之后，額外的寬度用作接口并且可以“折疊”以提供對(duì)由纏繞薄膜形成的纏繞結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層的良好接觸。
在其中一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電子纏繞圖案的多個(gè)薄膜層纏繞在光纖周圍，而不會(huì)明顯地增加所得到的集成設(shè)備的直徑。其結(jié)果是具有非常薄且緊湊間隔的導(dǎo)電帶的結(jié)構(gòu)，對(duì)于給定的光纖的長度“1”不止纏繞一次，而是反復(fù)的纏繞所述光纖x次，等效于在“1”光纖周圍纏繞相同的x個(gè)金屬線圈。
對(duì)于線圈管良好的電接觸點(diǎn)可以通過所選擇的穿孔區(qū)實(shí)現(xiàn)，以便纏繞部分的“最底層”具有通過穿孔到達(dá)外部層的“清楚的”(不與多個(gè)包裹層覆蓋重疊)導(dǎo)管。然后，當(dāng)導(dǎo)電液體聚合物溶液通過穿孔區(qū)域應(yīng)用到底部時(shí)，該導(dǎo)電溶液滲入并接觸最內(nèi)層。在紫外線(UV)固化時(shí)，該接觸結(jié)構(gòu)被凝固。
可選的，在一邊折起的薄膜“接口”處，在光纖元件的輸出端，為開始纏繞的薄膜條的最內(nèi)部分，(在圖14中示出在光纖元件的輸入端)然后在纏繞薄膜的終止沿，以及印刷在薄膜上的最終的導(dǎo)電帶提供接觸點(diǎn)。換句話說，在線圈管的一端的最內(nèi)層和線圈管的另一端的最外層處提供接觸。
對(duì)于通過任何可替代方法形成的電路，在接口處或通過穿孔深度接觸進(jìn)入薄膜線圈管的電流，被分配給底層的平行導(dǎo)線，并且這些平行導(dǎo)線在纏繞在光纖周圍的薄膜條的整個(gè)長度上密集印制。電流圍繞光纖流動(dòng)與薄膜條被纏繞一樣多的次數(shù)，最終在薄膜條的最外沿的接觸點(diǎn)處，接近光纖部件的“頂端”或輸出端的位置，流出薄膜線圈管結(jié)構(gòu)，如所示。
在引入的專利申請(qǐng)中所公開的實(shí)施例中，導(dǎo)波執(zhí)照過程用于生產(chǎn)在光纖制造的體延伸(bulk run)上的線圈管結(jié)構(gòu)之間的間隙。其后，劈開波導(dǎo)資源，生成傳送器段。制造過程劈開段，所述段包括“頭”和“尾”，沒有通過在這些間隙點(diǎn)處劈開而形成的線圈管。
在一個(gè)線圈管制造的公開優(yōu)選實(shí)施例中，浸蘸筆納米平板印刷術(shù)過程將合適的線圈管結(jié)構(gòu)印刷/畫在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上。在該過程中，將每個(gè)所印刷的線圈管的分離的“底部”和“頂部”接觸點(diǎn)印刷到波導(dǎo)包層/涂層上。
可替換的，為了提供所選擇的從薄膜外部向內(nèi)部的導(dǎo)電點(diǎn)，在印制或沉積導(dǎo)電圖案之前，應(yīng)該采用微穿孔可選地對(duì)包層或者涂層穿孔，這是通過蝕刻或者其他包括加熱和細(xì)包層拉長和造成布置在其中其他位置的卵形孔洞的空腔塌陷在內(nèi)的方法實(shí)現(xiàn)的，或者在導(dǎo)電圖案印刷或者沉積之前采用其他現(xiàn)有技術(shù)已知的方法。
還可以用于替換印刷薄膜的是，在光纖體制造過程中為光纖施加絕緣涂層，但是這種光纖是被掩膜的，或者將光纖蘸浸在液體聚合體型材料中，僅僅向上浸泡到光纖的輸入端，從而使得線圈管的細(xì)終端未被涂覆。然后，施加導(dǎo)電的第二涂層，在該示例中，該涂層一直延伸到線圈管的暴露出來的導(dǎo)電終端。
集成電光子波導(dǎo)器件(例如光纖)是從傳統(tǒng)磁光器件變化而來的范例。參見2001年12月25日由Onaka等提交的美國專利號(hào)6,333,806，題目為“Variable optical attenuator which applies a magnetic field toa Faraday element to rotate the polarization of a light signal”，在此為了全部目的特別將其整體引入作為參考。
波導(dǎo)，特別是例如光纖的離散波導(dǎo)可被看作是自襯底，可以將固態(tài)電子和光子元件布置在該自襯底中。本發(fā)明的實(shí)施例的新穎的光纖部件所公開的的新穎的方法和結(jié)構(gòu)代表一種將光纖作為計(jì)算元件和設(shè)備的概念的范例變化實(shí)現(xiàn)。許多例子之一是在波導(dǎo)邊界區(qū)域中實(shí)現(xiàn)亞鐵/鐵磁摻雜劑的重要性，其有效地實(shí)現(xiàn)了基于波導(dǎo)的保持邏輯狀態(tài)的存儲(chǔ)器件。通過波導(dǎo)的特定段傳播的輻射的偏振角度提供了讀出邏輯狀態(tài)的機(jī)制。注意，該邏輯狀態(tài)可以用二進(jìn)制系統(tǒng)(例如ON或者OFF指示)或者多邏輯級(jí)別。此外，該邏輯系統(tǒng)還可以在邏輯系統(tǒng)之間動(dòng)態(tài)變換即，在第一操作階段它可以是二進(jìn)制系統(tǒng)，而在第二操作階段它可以是多狀態(tài)的。
以高容量和低缺陷制造一種結(jié)構(gòu)的能力代表了用于光學(xué)開關(guān)系統(tǒng)以及最終的光電子集成計(jì)算的光電子或光子的替代范例，其中該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體摻雜方法和導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，并包括不同折射內(nèi)反射和光子能帶隙限制。最終，通過低成本、高容量、密集機(jī)制的，包含量子孔、大規(guī)?？滓约叭毕荨⒉捎霉?、鍺、金屬價(jià)替代物的摻雜劑操作的電子能帶隙和光子能帶隙結(jié)構(gòu)的組合為基于晶片的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的更大范圍的替代選擇。這樣，就可廣泛地應(yīng)用這里所公開的新穎的部件。
與這里所公開的和引入的專利申請(qǐng)中所公開的每個(gè)子像素通過x-y軸向晶體管由開關(guān)x-y行列尋址的“無源”矩陣的實(shí)現(xiàn)相比，實(shí)現(xiàn)晶體管或者其他有源器件以控制顯示器的子像素的額外的復(fù)雜度在給定了用于光纖摻雜劑材料的當(dāng)前的維爾德常數(shù)的情況下，對(duì)于獲得法拉第衰減器元件的最佳性能仍是有益的。
在“有源矩陣”方式的情況下，下面描述光纖或織物矩陣所必需的選項(xiàng)。圖9、圖10和圖11是通過摻雜集成到波導(dǎo)通道中的有源半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的整體示意圖，特別是在光纖的情況下。
將晶體管制造成光纖結(jié)構(gòu)的集成元件的可能，是由下面的事實(shí)引出的，即光纖可作為“自襯底”，在其上可制造包括晶體管在內(nèi)的其它電子和光電子結(jié)構(gòu)，“在包層間”制造。邊界區(qū)域在此有時(shí)也稱為包層或者層，包層或者層實(shí)際上是半導(dǎo)體和電子光子結(jié)構(gòu)，邊界區(qū)域可通過光纖粗加工成品以及拉制工藝，以及/或者在光纖上外延地生長來制造，這如半導(dǎo)體晶片一樣。另外，制造薄膜，通過外延揭開從標(biāo)準(zhǔn)襯底上移走薄膜，并如引入的關(guān)于印刷在薄膜上的線圈管的專利申請(qǐng)中所公開的那樣，粘著在光纖上而不需要從襯底上外延揭開，以上的方法事實(shí)上是半導(dǎo)體制造范例的變型。
圖9是波導(dǎo)通道900的橫截面，垂直于貼近集成影響器(例如線圈管)結(jié)構(gòu)的傳播軸。從中央開始向外，通道900包括芯905、可選的第一邊界區(qū)910、第二邊界區(qū)915、緩沖器/影響器區(qū)920、“N”區(qū)域925、柵區(qū)域930、“P”區(qū)域935以及導(dǎo)電接觸區(qū)940。芯905是光學(xué)活性的芯，其在優(yōu)選實(shí)施例中是染料摻雜的，目的是獲得所需的光譜特征，其它的包括提高通道900對(duì)來自影響器區(qū)920的振幅效應(yīng)控制影響的“影響性”的傳送器特性。如上文和引用的專利申請(qǐng)中所述，可選區(qū)域910可以用永久磁性成分來摻雜，區(qū)域915可包括亞鐵/鐵磁成分來改善操作。
圖10是波導(dǎo)1000的橫斷面，在最初的直徑切割1050之后在處理中平行于傳播軸。晶體管可在光纖制造過程中“在包層間”制造，優(yōu)選地作為相對(duì)于內(nèi)部包層1和2(內(nèi)部包層1是可選的)的“外部”結(jié)構(gòu)。被摻雜以獲得適當(dāng)?shù)碾娊^緣和磁屏蔽的薄緩沖層玻璃煙灰，沉積在粗加工成品上，以便形成另一個(gè)包層，該層位于已經(jīng)按光纖規(guī)范要求而建立的包層和摻雜的芯之上，并且該層已經(jīng)以金屬煙灰或金屬粉末進(jìn)行涂敷，以實(shí)現(xiàn)場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，(該相同的緩沖器層可以是粗加工成品的同一層，在線圈管作為場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)是必需的情況下，其間歇地被涂敷并扭絞或“螺旋噴涂”或“螺旋切割”，并根據(jù)在引用的專利申請(qǐng)中公開的制造線圈管的相應(yīng)選項(xiàng))。摻雜的半導(dǎo)體“P”和“N”包層被沉積，在其中間沉積有“柵極”層，它們?nèi)孔鳛榇旨庸こ善返某练e煙灰的包層元件?？梢园催@種普遍方法制造各種晶體管類型。
如此沉積在粗加工成品的包層的長度被分段，通過在旋轉(zhuǎn)的粗加工成品上切開直徑切割口1005來界定線圈管/場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，以便將該粗加工成品在線圈管/場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的輸出端，切穿到緩沖器/影響器層920。切割口1050定義了光纖軸的環(huán)形槽。
圖11是波導(dǎo)粗加工成品1100的橫斷面，在最初的直徑切割1005以及在波導(dǎo)1000上沉積接觸層940之后在過程中平行于傳播軸。粗加工成品1100包括X/Y尋址矩陣的“X”尋址輸入1105和“Y”尋址輸出1110。輸入1105是用于與行段接觸的縱向?qū)щ娫涿總€(gè)都具有定義晶體管開關(guān)元件的分層接觸結(jié)構(gòu)1115。通過直接將控制信號(hào)引向“A”處的輸入1105，然后經(jīng)過晶體管元件1115輸入到影響器區(qū)920(如“B”所示)然后至如“C”所示的Y輸出1110，以激勵(lì)影響器920，從而為影響器區(qū)920的激勵(lì)定義電路。在某些實(shí)例中，形成額外的軸向槽1120來隔離各區(qū)，例如晶體管元件1115。
然后在粗加工成品1100上沉積金屬煙灰，其填充在線圈管/場生成結(jié)構(gòu)的輸出端上的切割口1005。然后在增加了導(dǎo)電層之后制造第二組切割口1120，其中一個(gè)貼近在線圈管/場生成結(jié)構(gòu)的輸出端上的切割口，兩個(gè)在該結(jié)構(gòu)的相對(duì)輸入端，通過導(dǎo)電層和半導(dǎo)體層至內(nèi)部緩沖器/線圈管層，以便使晶體管結(jié)構(gòu)1115和線圈管段B導(dǎo)電絕緣。在完成直徑切割之后，只有在線圈管/場生成結(jié)構(gòu)的輸出端上的第一次切割口，采用連接到外在導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料來進(jìn)行填充。
在線圈管的相對(duì)“底部”填充切割口的導(dǎo)電金屬煙灰提供了直接與晶體管結(jié)構(gòu)相接觸的觸點(diǎn)，而在線圈管的相對(duì)“頂部”填充了“最高處”的切割口的導(dǎo)電金屬煙灰形成了與線圈管自身的直接接觸。然后，形成與“較低”的大“圓柱”，也就是包層結(jié)構(gòu)的晶體管結(jié)構(gòu)的最外側(cè)導(dǎo)電層(在粗加工成品階段鋪設(shè)金屬煙灰)的接觸，提供了與光纖集成的開關(guān)，而與“上部”薄圓柱部分的接觸完成了電路。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時(shí)，電流以適當(dāng)?shù)拇笮∽鳛槊}沖流到線圈管，磁化亞鐵/鐵磁摻雜劑分子，以保持穿過芯的光的偏振角的旋轉(zhuǎn)量。脈沖電流在線圈管的相對(duì)頂部流出，流經(jīng)相對(duì)于臨近的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電材料。
其他隔離包層結(jié)構(gòu)的晶體管的方法，在以晶體管和線圈管形成電路的情況下，該方法將內(nèi)部包層以及芯作為一組外部包層圓柱包圍，該包圍從也是由這些層構(gòu)成的光纖的整個(gè)長度開始，因此在不同層的元件間形成電路，該方法是實(shí)用的并被是本發(fā)明實(shí)施例的新穎方法所涵蓋。這些方法包括在引入的專利申請(qǐng)中參考的在商業(yè)上可用的Nanosonic的靜電自組合過程。
與上面的方法相類似的方法可在以涂層形成的拉制階段中實(shí)現(xiàn)，從而不是通過在粗加工成品上沉積煙灰形成包層，而是在光纖長度上增加涂層，在由作為包層的晶體管結(jié)構(gòu)所表示的圖案之后，在拉制光纖并通過相關(guān)的方法之一實(shí)現(xiàn)線圈管之后，大批制造晶體管結(jié)構(gòu)。
關(guān)于形成接觸點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)串聯(lián)的晶體管和線圈管，特別是在如果晶體管層是通過涂敷形成的或以印在膜上的線圈管或場生成結(jié)構(gòu)纏繞光纖時(shí)，另一個(gè)可用的選項(xiàng)是相關(guān)的。特別是，緩沖器層可以非常薄，以便在拉制之后，光纖可選擇地部分伸長，以便形成孔形狀并塌陷，因此導(dǎo)電“基底”包層與線圈管/場生成結(jié)構(gòu)的一些點(diǎn)接觸。相對(duì)于拉制軸通過優(yōu)先彎曲所產(chǎn)生的不等伸長，可在線圈管的“底部”先拉伸緩沖器層，影響“內(nèi)部”半導(dǎo)體層(或基底)之間的接觸。根據(jù)拉伸和彎曲的量以及孔深度或由此產(chǎn)生的斷裂，可以沉積導(dǎo)電聚合體或金屬粉末涂層，以形成和在粗加工成品階段所定義的采用煙灰“切割和填充”方法所形成的其它的不同深度的接觸。為了替代在粗加工成品階段定義的采用煙灰“切割和填充”方法所形成的其它的接觸結(jié)構(gòu)中的材料，在接觸點(diǎn)上的覆蓋的加熱和消融是一種進(jìn)一步的選項(xiàng)。
也可以通過改變包層或覆蓋的各層中的接觸點(diǎn)的材料性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)接觸點(diǎn)。這可通過以適當(dāng)?shù)娜肷浣沁M(jìn)行離子束轟擊，在線圈管或場產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的“底部”和“頂部”接觸點(diǎn)上打孔并將緩沖層和“內(nèi)部”半導(dǎo)體包層(或基底)固定在一起來實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q的是，可采用所改變的層的點(diǎn)蝕刻和外延沉積-在線圈管的相對(duì)“底部”以及線圈管的“頂部”的相對(duì)精確“點(diǎn)”用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料代替緩沖器層的精確“點(diǎn)”。用半導(dǎo)體或“基底”材料替代的緩沖器材料，兩個(gè)半導(dǎo)體和柵材料也在組合的光纖結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)上再次沉積(也通過適當(dāng)?shù)撵o電自組合方式進(jìn)行浸蘸)。
形成有效的“層間”接觸點(diǎn)，并從而包括晶體管和線圈管的電路，晶體管和線圈管兩者本身都被作為批量制造工藝的一部分所制造的，并都是集成的“包層間”和/或“涂層間”結(jié)構(gòu)化元件，上述的這些和其它方法包括在本發(fā)明的方法和部件的范圍內(nèi)并能實(shí)現(xiàn)。
可以代替采用在粗加工成品和拉制過程中制造圍繞芯的包層的形式的晶體管結(jié)構(gòu)的是，晶體管結(jié)構(gòu)可以采用在事先制造作為自襯底的光纖上，用已知的半導(dǎo)體基于蒸氣的和其它方法來制造。量子勢阱混合(QWI)尤其有益。波導(dǎo)可能已經(jīng)有合成的p-n/和柵極包層，其然后被掩膜并蝕刻以形成合適的晶體管結(jié)構(gòu)，或者整個(gè)晶體管半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括其預(yù)先存在的光學(xué)活性芯，可選的永久磁化的包層1、亞鐵/鐵磁包層2和線圈管/場生成結(jié)構(gòu)，可在光纖上生長/掩膜/蝕刻。
用于在光纖結(jié)構(gòu)中集成地形成的晶體管的方法和元件的優(yōu)選實(shí)施例在如此制造的元件的數(shù)量方面沒有限制。通過粗加工成品的構(gòu)成和摻雜以及隨后的光纖拉制，或者與拉制的包層的頂部上的附加層的外延生長和再構(gòu)成進(jìn)行組合，以及/或者以另外制造并由外延揭開所移走的薄膜，以及這里所公開的變型和作為對(duì)方法及元件的邏輯延伸，可以制造多于一種晶體管“包層柱面”結(jié)構(gòu)。
元件或特征的種類的可能范圍，從如上所述的通過包層間結(jié)構(gòu)制造的單個(gè)晶體管，到通過光纖的三維結(jié)構(gòu)并在其上制造整個(gè)微處理器。元件的數(shù)量取決于光纖的大小。這里所公開的相對(duì)“裸露”的光纖結(jié)構(gòu)，不是必須以在通信范圍內(nèi)用于環(huán)境保護(hù)的堅(jiān)固的材料來覆蓋，可以具有相對(duì)小的直徑，其將“支持”每單位長度相對(duì)小的元件數(shù)量。然而，光纖的長度在這種情況下也可以提高，從而加倍了元件的數(shù)量。作為示例，300mm2的壓模區(qū)和0.30微米的特征大小可以通過250微米直徑和190mm長的光纖來實(shí)現(xiàn)。
較小直徑的單模光纖，其直徑為20微米并具有大約126微米的圓周，將在15mm的光纖段長度上產(chǎn)生1.89平方mm的表面積。采用該表面積(以多層結(jié)構(gòu))來制造集成電路，提供了現(xiàn)代電子微處理器的壓模區(qū)的并非微小的部分。然而，三維圓柱表面幾何形狀所提供的設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)與標(biāo)準(zhǔn)壓模的二維平面幾何形狀相比，具有其自身的優(yōu)點(diǎn)。而且，由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在包層內(nèi)部和包層之間并通過涂敷制造的，并因此可以向下利用光纖結(jié)構(gòu)至包括芯，因此固態(tài)光纖結(jié)構(gòu)可以另外地微結(jié)構(gòu)化，以便通過各種機(jī)制(包括形成導(dǎo)電的微細(xì)絲的射線摻雜分布)，允許在通過光纖體的外表面點(diǎn)之間形成額外的電路結(jié)構(gòu)和策略，并且橫穿類型(transverse-type)的法拉第調(diào)制器對(duì)在包層/涂層中的芯(其作用為例如“總線”)和結(jié)構(gòu)之間的光子開關(guān)的優(yōu)選的以及范例的機(jī)制造成影響。
光纖的這種固態(tài)IC微構(gòu)成顯而易見地不限制于晶體管、電容、電阻、線圈管或其它的電子半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，而是實(shí)際上提供了光電子集成的實(shí)質(zhì)范例，如其它部分所公開的方法、設(shè)備和元件所證明的。因此，這里所公開的新穎的集成(微)調(diào)制器光纖器件可替代地作為新穎的通常可采用的集成光電子IC器件的一個(gè)實(shí)例來公開。
不僅電子半導(dǎo)體特征可在包層內(nèi)部和包層之間制造，而且任意電光子或光電子設(shè)備都可以作為如此制造的這種集成IC的一個(gè)元件，其集成在光纖內(nèi)部用于改變光纖芯中的光通道，通過模式或?qū)Π鼘拥钠渌x擇來限制，或額外地在表面螺旋狀的通道中通過，該通道在拉制粗加工成品的處理中制造，或與作為主光纖的包層/覆蓋結(jié)構(gòu)中的輔助的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)而制造的半導(dǎo)體波導(dǎo)通道一樣制造。光子帶間隙可通過所參考的和其它部分所公開的以及現(xiàn)有技術(shù)公知的方法在包層內(nèi)部或包層之間制造，結(jié)果產(chǎn)生了合成的光纖結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以包括標(biāo)準(zhǔn)光纖芯和包層或在其上進(jìn)一步形成包層和覆蓋的光子晶體基底。
通過連續(xù)地在適當(dāng)?shù)娜芤褐姓航纬傻募{米粒子的靜電自組合，和有效且大容量地制造基于光纖的結(jié)構(gòu)特別相關(guān)。
制造方法的額外優(yōu)點(diǎn)，尤其是有效地制造光纖的彎曲表面幾何形狀可商業(yè)上從Molecular Imprints公司獲得。這種制造的范例以“stepand flash”印記平版印刷術(shù)為商標(biāo)，其可承受“納米印記”(nano-imprint)模型的亞微米對(duì)齊和室溫制造，“納米印記”模型復(fù)制了液體印記流動(dòng)性的納米結(jié)構(gòu)模型(在粘度足夠用于通過表面張力粘著到固化的光纖幾何形狀的情況下)，其快速(flash)UV固化。步進(jìn)(step)過程很適于在相對(duì)平坦的部分形成彎曲幾何形狀的圖案，并提供了潛在的低成本制造的可能。
在芯中傳導(dǎo)并限制在包層中的光，或者在輔助的且小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中傳導(dǎo)的光，可以由法拉第旋轉(zhuǎn)來控制，光纖的光折射摻雜以允許感應(yīng)的Bragg光柵和由光子激勵(lì)產(chǎn)生的其它結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，以及對(duì)光纖結(jié)構(gòu)(芯和包層)的電光改變來實(shí)現(xiàn)光柵和其它結(jié)構(gòu)，和其它的光子開關(guān)和調(diào)制方法可以有益地作為組合的復(fù)雜的基于光纖的IC結(jié)構(gòu)的元件來實(shí)現(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)粗加工成品拉制和其它現(xiàn)有技術(shù)所公知的一批光纖的制造工藝以及半導(dǎo)體制造方法的組合，包括經(jīng)過螺旋生長的一批光纖或例子轟擊批處理方法或靜電子組合，這種范例的功能是通過本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和實(shí)現(xiàn)方式說明的，并且其在織物結(jié)構(gòu)的情況下公開來進(jìn)一步發(fā)展，其中該織物結(jié)構(gòu)組合了多個(gè)這種IC光纖電光子設(shè)備。
對(duì)半導(dǎo)體平版印刷的光纖幾何形狀以及現(xiàn)有技術(shù)公知的可選形成圖案的方法(粒子束方向)進(jìn)行調(diào)整，以適于作為IC制造的自襯底的光纖的幾何形狀，所述調(diào)整可通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)公知的光學(xué)元件和調(diào)焦元件的標(biāo)準(zhǔn)修改而有效地進(jìn)行。
如在引入的專利申請(qǐng)中所公開的新穎方法，即，以印刷在這些薄膜上的導(dǎo)電圖案來對(duì)薄膜進(jìn)行外延纏繞以實(shí)現(xiàn)線圈管，用于將晶體管集成到光學(xué)部件的制造中的新穎方法遵從相同的類型。通過標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體或納米平板印刷方法，薄膜帶上印刷晶體管可以在相同的薄膜帶的頂部或底部進(jìn)行，該薄膜帶可選地纏繞在光纖周圍以影響產(chǎn)生場的線圈管，該場旋轉(zhuǎn)由光纖所傳導(dǎo)的光的偏振角?；蛘咚梢栽趪@光纖的頂部或底部的帶上形成，這里線圈管或線圈是由這里所公開的其它方法中的一種制造的。
上面情況的變體是在與法拉第衰減器光纖元件貼近的細(xì)絲上纏繞薄膜，其纏繞在織物層“x”帶狀物中的一個(gè)細(xì)絲上，或者是纏繞在編織在織物層的“y”軸上的一個(gè)細(xì)絲上，或者是平行于法拉第衰減器的“間隔”細(xì)絲上。如引入的專利申請(qǐng)所述的來實(shí)現(xiàn)纏繞，并且將如此制造的晶體管布置在臨近它們尋址的波導(dǎo)調(diào)制器/影響器元件。當(dāng)選擇的細(xì)絲是“x”或“y”帶狀物結(jié)構(gòu)的一部分時(shí)，尋址光纖是不導(dǎo)電的聚合體，該聚合體整體用薄膜來纏繞，該薄膜包括導(dǎo)電條帶，由晶體管周期性地中斷，以尋址每個(gè)調(diào)制器/影響器波導(dǎo)元件。當(dāng)細(xì)絲是臨近并平行于每個(gè)調(diào)制器/影響器波導(dǎo)元件的“間隔器”細(xì)絲時(shí)，尋址“x”和“y”細(xì)絲中的一個(gè)實(shí)際上接觸這些間隔器光纖，其隨后必須以薄膜來纏繞，以導(dǎo)電條帶以及印刷的晶體管來印刷，最后導(dǎo)電元件被印刷，以便其能圍繞細(xì)絲彎曲并接觸光纖的相對(duì)頂部或底部的實(shí)際調(diào)制器/影響器波導(dǎo)元件。尋址“x”和“y”細(xì)絲的另一個(gè)則接觸在波導(dǎo)的相對(duì)末端的法拉第衰減器光纖。
在引入的專利申請(qǐng)中所公開的相同的制造過程中，浸蘸筆納米平版印刷直接在光纖上印刷螺旋的線圈管纏繞結(jié)構(gòu)，根據(jù)所述相同制造過程，可以類似地在波導(dǎo)調(diào)制器/影響器自身上、在制造線圈管的段之上或者之下，以浸蘸筆納米平版印刷制造晶體管。上述用于利用“x”或“y”細(xì)絲或“間隔器”細(xì)絲的相同方案也適用于浸蘸筆納米平版印刷方法。導(dǎo)電帶也通過浸蘸筆納米平版印刷來印刷。
在這里所公開的所有在相鄰的三維織物層/矩陣結(jié)構(gòu)元件上制造光電子設(shè)備的新方法中，所獲得的優(yōu)點(diǎn)是屏蔽的可能和小型化象素元件結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展對(duì)相鄰元件的工藝步驟，減少織物層/矩陣中的每元件的工藝步驟的數(shù)量，總而言之，采用三維拓?fù)鋪慝@得光電子或光子開關(guān)設(shè)計(jì)的更大特殊效率。
在批量光纖制造過程中拉制波導(dǎo)并進(jìn)行各種摻雜和處理，如這里所公開的，以實(shí)現(xiàn)可選的有源芯染料摻雜芯；可選地?fù)诫s的永久磁化的內(nèi)部包層具有與光纖軸成直角的磁化；包層用最佳的亞鐵/鐵磁材料進(jìn)行摻雜，該材料可被磁化和退磁，其磁滯曲線適于在視頻幀周期內(nèi)保持旋轉(zhuǎn)振幅；線圈管或線圈或場生成元件，通過扭絞或向包層增加導(dǎo)電圖案或結(jié)構(gòu)化地以導(dǎo)電結(jié)構(gòu)—膜，涂敷的硅石光纖，導(dǎo)電聚合體等等—進(jìn)行纏繞在光纖結(jié)構(gòu)中制造，能夠接收有效數(shù)量的脈沖電流以產(chǎn)生磁化摻雜的外部包層的場；以及可選的晶體管，其也通過相同種類的方法作為結(jié)構(gòu)元件制造，并和其它結(jié)構(gòu)元件來組合以實(shí)現(xiàn)用于顯示器的有源矩陣。組合的光纖結(jié)構(gòu)的摻雜和構(gòu)成可以是周期性的或持續(xù)的，至少相對(duì)某種摻雜劑或結(jié)構(gòu)化特征而言是如此，以便可以實(shí)現(xiàn)光纖制造的典型長期低成本運(yùn)轉(zhuǎn)。如果線圈管實(shí)際上是連續(xù)的(連續(xù)的扭絞或插入導(dǎo)線，等等)，那么線圈管的功能性隨后通過接觸點(diǎn)精確地選擇線圈管的一部分來精確地訪問，使得就設(shè)備的工作而言這些點(diǎn)外的連續(xù)結(jié)構(gòu)不工作并不活動(dòng)。
光纖制造工藝?yán)^續(xù)發(fā)展，特別是提高摻雜劑濃度和對(duì)摻雜劑分布的操作、在生產(chǎn)過程中周期地?fù)诫s光纖等等。在2003年3月18日由Zhang等人申請(qǐng)的美國專利6,532,774，題目為“Method of Providinga High level of Rare Earth Concentrations in Glass Fiber Preforms”描述了對(duì)多摻雜劑系統(tǒng)共同摻雜的改善工藝。在提高摻雜劑濃度上的成功能夠直接改善摻雜的芯的線性維爾德常數(shù)，以及摻雜的芯的性能以利于非線性效應(yīng)。
最后，光纖的大規(guī)模制造模式支持這樣的元件檢測方式，即其允許對(duì)結(jié)構(gòu)化光纖大量進(jìn)行缺陷檢測，允許在光纖元件的切開和機(jī)織過程中，標(biāo)記和拋棄很長的光纖的缺陷部分。因此避免基于LCD和PDP的大規(guī)模半導(dǎo)體過程的嚴(yán)重缺陷率以及隨之而來的廢品率。
在此公開的普通開關(guān)范例的潛力的進(jìn)一步確立被包含在優(yōu)選地用于本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)矩陣的制造的三維織物點(diǎn)陣(lattice)組裝方法的公開中，以及包含在與此同時(shí)申請(qǐng)的相關(guān)專利申請(qǐng)中所公開的光纖結(jié)構(gòu)本身中的“有源矩陣”開關(guān)范例中對(duì)晶體管進(jìn)行集成的方法的公開中。
總之，體現(xiàn)本發(fā)明的方面的傳送器、調(diào)制器、和系統(tǒng)的性能屬性包括以下。子像素的直徑(包括與光學(xué)活性材料相鄰的場生成元件)優(yōu)選的是＜100微米，更優(yōu)選的是＜50微米。(在以上論述的替換實(shí)施例中，多染料摻雜的光通道是以一個(gè)復(fù)合波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，影響了RGB像素尺度中的網(wǎng)化簡(net reduction))。子像素元件的長度優(yōu)選的是＜100微米，更優(yōu)選的是＜50微米。驅(qū)動(dòng)電流，為了達(dá)到有效的90°旋轉(zhuǎn)，對(duì)于單個(gè)子像素是0-50m.Amp。響應(yīng)時(shí)間一般而言對(duì)于法拉第旋轉(zhuǎn)器來說非常高(即，已經(jīng)論證的1ns)。
作為整個(gè)顯示器的功率需求的基礎(chǔ)理解，重要的是要指出，優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)際功率需求不必基于子像素的總數(shù)乘以90度旋轉(zhuǎn)所需的最大電流的線性乘法來計(jì)算。實(shí)際的平均功率和峰值功率需求的計(jì)算必須考慮到下面的因素伽馬值和平均顏色子像素使用兩者都顯著低于100％因此平均旋轉(zhuǎn)顯著小于90度伽馬值即使計(jì)算機(jī)監(jiān)視器正顯示白色背景并使用了所有子像素，也不要求每個(gè)子像素的最大伽馬值，或就此而言，不要求任何子像素的最大伽馬值。在此的空間不允許對(duì)人類視覺感知的科學(xué)的詳細(xì)回顧。但是，對(duì)于適當(dāng)?shù)膱D像顯示而言，全部顯示器、像素和子像素的相對(duì)強(qiáng)度(為了在變化的環(huán)境光級(jí)別中進(jìn)行觀看，給出了所必需的基本顯示器亮度)是必要的。最大伽馬值(或接近最大伽馬值)，以及全旋轉(zhuǎn)(越過無論哪一個(gè)工作范圍，90度或它的某部分)將會(huì)僅僅在某些情況下需要，包括需要最極端的對(duì)比度的情況，例如對(duì)明亮光源的直接拍攝，例如在直接拍攝太陽的時(shí)候。因此顯示器的平均伽馬值在統(tǒng)計(jì)學(xué)上將會(huì)在可能的最大伽馬值的某部分上。那就是為什么為了計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的穩(wěn)定“白色”背景的舒適觀看，法拉第旋轉(zhuǎn)也將不會(huì)在最大值上?？傊?qū)動(dòng)任何給定子像素的任何給定法拉第衰減器會(huì)很少需要處于全旋轉(zhuǎn)，因此很少要求全功率。顏色由于只有純白色需要簇中RGB子像素的相等強(qiáng)度的組合，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于彩色圖像或灰度圖像中的任何一個(gè)而言，在任何一時(shí)刻都是將是對(duì)顯示器的子像素的某些部分尋址。由RGB組合加性地形成的顏色暗示了以下一些彩色像素會(huì)要求僅僅一個(gè)(R、G、或B)子像素(變化的強(qiáng)度)是“開”，一些像素會(huì)要求兩個(gè)子像素(變化的強(qiáng)度)是“開”，而一些像素會(huì)要求三個(gè)子像素(變化的強(qiáng)度)是“開”。純白像素會(huì)要求所有三個(gè)子像素是“開”，使它們的法拉第衰減器旋轉(zhuǎn)以達(dá)到相等的強(qiáng)度。(彩色和白色像素可以并置來稀釋顏色；在本發(fā)明的一個(gè)可替換實(shí)施例中，“簇”中的附加子像素可以是平衡的白光，以達(dá)到對(duì)飽和度的更加有效的控制)。
考慮到有關(guān)子像素簇的彩色成像命令和灰度成像命令，顯然，對(duì)于平均幀而言，所有顯示器子像素中的某部分會(huì)確實(shí)需要進(jìn)行尋址，而對(duì)于那些“開”到某種程度的那些子像素而言，平均強(qiáng)度會(huì)顯著地小于最大值。這僅僅由于RGB加性的配色方案中的子像素的功能，這是除了要考慮絕對(duì)伽馬之外的一個(gè)因素。
統(tǒng)計(jì)分析能夠確定FLAT有源矩陣/連續(xù)編址器件的功率需求曲線，這歸功于這些考慮。無論如何，它都明顯小于同時(shí)處于全法拉第旋轉(zhuǎn)的顯示器每一子像素的虛數(shù)(imaginary)最大值。對(duì)于任何給定的幀而言，絕對(duì)不是所有子像素“開”，并且由于各種原因，這些“開”的子像素的強(qiáng)度典型的是最大強(qiáng)度的某一相對(duì)小的部分。就當(dāng)前的需求而論，對(duì)于0-90°的旋轉(zhuǎn)而言，0-50m.amp被視為最小規(guī)格。還很重要的是要指出，根據(jù)現(xiàn)有法拉第衰減器器件的性能規(guī)格，已經(jīng)給出了對(duì)于0-90°旋轉(zhuǎn)的作為示例性的當(dāng)前范圍(0-50.amp)，但是這性能規(guī)格是作為最小值來提供的，明顯已正被用于光通信的參考器件的現(xiàn)有技術(shù)取代和勝過。最重要的是它沒有反映本發(fā)明中所列舉的新穎實(shí)施例，包括來自改進(jìn)的方法和材料技術(shù)的好處。由于所引用的規(guī)格的實(shí)現(xiàn)，性能的改善已正在發(fā)生，任何已經(jīng)加速并且將會(huì)持續(xù)加速的事物都會(huì)進(jìn)一步縮小這個(gè)范圍。
在該申請(qǐng)中所描述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)當(dāng)然也可以用硬件實(shí)現(xiàn)；例如在中央處理器(“CPU”)、微處理器、微控制器、系統(tǒng)整合芯片(“SOC”)或者其他可編程器件中或者與之連接。此外，系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以用軟件(例如，計(jì)算機(jī)可讀代碼、程序代碼、指令和/或者以任何形式布置的數(shù)據(jù)，例如源、目標(biāo)或者機(jī)器語言)實(shí)現(xiàn)，例如置于用于存儲(chǔ)軟件的計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)介質(zhì)中。這種軟件實(shí)現(xiàn)在此描述的裝置和過程的功能、制造、建模、仿真、描述和/或者測試。例如，其能夠通過普通編程語言(例如C，C++)、GDSII數(shù)據(jù)庫、包括Verilog HDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等等的硬件描述語言(HDL)或者其他可用程序、數(shù)據(jù)塊、納米處理和/或者電路(即布圖)捕獲工具的使用來實(shí)現(xiàn)。這種軟件能夠置于任何已知計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中，包括半導(dǎo)體、磁盤、光盤(例如CD-ROM，DVD-ROM等等)，并且能夠作為在計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)傳輸介質(zhì)(例如，載波或者其他介質(zhì)，包括數(shù)字介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)、或者基于模擬的介質(zhì))中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)。同樣，所述軟件可以通過包括因特網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。采用軟件體現(xiàn)的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以包含在半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心中(例如在HDL中體現(xiàn))并在集成電路生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化為硬件。此外，在此所述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以作為硬件和軟件的組合體現(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)之一，例如用于開關(guān)控制，是作為在計(jì)算機(jī)工作過程中由駐留在計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的指令或者編程步驟組成的操作系統(tǒng)中的例行程序。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要之前，所述程序指令可以存儲(chǔ)在另一可讀介質(zhì)中，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器中，或者可移動(dòng)存儲(chǔ)器中，例如在CD-ROM計(jì)算機(jī)輸入中使用的光盤或者在軟盤驅(qū)動(dòng)器計(jì)算機(jī)輸入中使用的軟盤。此外，所述程序指令在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用之前可以存儲(chǔ)在另一計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，并在本發(fā)明的用戶需要時(shí)通過LAN或者WAN(例如因特網(wǎng))進(jìn)行傳輸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解控制本發(fā)明的過程能夠以多種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的形式發(fā)布。
任何合適的編程語言都能夠用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的例行程序，包括C，C++，Java，匯編語言等等。能夠采用不同的編程技術(shù)，例如程序上的或者特定目的對(duì)象。例行程序能夠在單一處理器件或者多處理器上執(zhí)行。盡管步驟、操作或者計(jì)算可以采用特定順序，但是在不同實(shí)施例中，該順序是可改變的。在一些實(shí)施例中，在本說明書中順序示出的多個(gè)步驟能夠同時(shí)執(zhí)行。在此所述的操作順序能夠中斷、暫停、或者進(jìn)行由另外進(jìn)程(例如操作系統(tǒng)、核等等)控制的其他動(dòng)作。例行程序能夠工作在操作系統(tǒng)環(huán)境中，或者作為占用系統(tǒng)處理的全部或者主要部分的單機(jī)例行程序。
在此所述中，提供了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，例如部件和/或者方法的示例，以便于對(duì)本發(fā)明的徹底理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道在沒有一個(gè)或多個(gè)明確細(xì)節(jié)時(shí)，或者采用其他裝置、系統(tǒng)、組件、方法、部件、材料、部分和/或者類似時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其他例子中，已知的結(jié)構(gòu)、材料或者操作沒有特別地詳細(xì)示出或描述，以避免混淆本發(fā)明的實(shí)施例的方面。
用于本發(fā)明的實(shí)施例的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是能夠通過使用指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)或器件或者與之連接而包括、存儲(chǔ)、通信、傳播或者傳送所使用程序的媒介。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是但不局限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或者半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)、器件、傳播介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。
“處理器”或者“處理”包括處理數(shù)據(jù)、信號(hào)或其他信息的任何人、硬件和/或者軟件系統(tǒng)、機(jī)制或者部件。處理器能夠包括具有通用中央處理器、多個(gè)處理單元、功能性專用電路的系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)。處理不需要限定在地理位置上，或者具有時(shí)間限制。例如，處理器能夠采用“實(shí)時(shí)”、“離線”，采用“成批模式”等等實(shí)現(xiàn)其功能。處理中的組成部分能夠在不同時(shí)間和不同地點(diǎn)采用不同(或者相同)處理系統(tǒng)執(zhí)行。
整個(gè)說明書中所提到的“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“優(yōu)選實(shí)施例”、“特定實(shí)施例”表示，結(jié)合實(shí)施例所描述的特定的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或者特征包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，而不必包含在所有實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書中的各個(gè)地方分別出現(xiàn)的語句“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”或者“在特定實(shí)施例中”不是必須指相同的實(shí)施例。此外，本發(fā)明的任意特定實(shí)施例的特定的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)或者特征可以以適當(dāng)?shù)姆绞脚c一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例合并。應(yīng)該理解的是，在此所描述和圖示的本發(fā)明的實(shí)施例的其他變化和修改也可以是根據(jù)在此的講述，并且是作為本發(fā)明的思想和范圍的組成部分。
可以通過使用已編程通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，通過使用特定用途集成電路、可編程邏輯器件、場可編程門陣列、光學(xué)的、化學(xué)的、生物的、量子的或者納米技術(shù)的系統(tǒng)、部件和機(jī)制實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。通常，本發(fā)明的功能能夠通過現(xiàn)有技術(shù)中的任何方式實(shí)現(xiàn)。能夠使用分布式或者網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、部件和電路。數(shù)據(jù)通信或者傳送可以是有線的、無線的，或者采用任何其他方式。
還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，附圖/表中所描述的一個(gè)或者多個(gè)元件還能夠采用更加分離或者集成的方式實(shí)現(xiàn)，或者甚至在特定情況下去掉或設(shè)為不工作，只要其根據(jù)特定應(yīng)用能夠使用。實(shí)現(xiàn)能夠存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)中的程序或者代碼以允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述任何方法，也在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
另外，在附圖/表中的任何信號(hào)箭頭都應(yīng)該僅作為示例，而不應(yīng)該進(jìn)行限定，除非有特殊的標(biāo)注。此外，在此所用的術(shù)語“或者”通常是為了指“和/或者”，除非另有所指。部件或者步驟的組合也將看作是進(jìn)行了標(biāo)注，并不清楚在何處將術(shù)語預(yù)先看作提供分離或者合并的能力。
如在此的描述中和以下權(quán)利要求中所使用的，“一個(gè)”，“該”包括復(fù)數(shù)含義，除非上下文明確的規(guī)定其他情況。此外，如在此的描述中和以下權(quán)利要求中所使用的，“在...之中”的意思包括“在...之中”和“在...之上”，除非上下文明確的規(guī)定其他情況。
之前對(duì)本發(fā)明的已圖示實(shí)施例的描述，包括摘要中所描述的內(nèi)容，并非窮舉或者將本發(fā)明限制在在此所公開的精確形式中。在此所描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例，示例僅僅是為了說明的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種等同修改。如所示，對(duì)本發(fā)明所作出的這些修改是在根據(jù)在之前的本發(fā)明的已圖示說明的實(shí)施例，并且要包括在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
因此，這里已經(jīng)參考其特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，修改的范圍、各種變化和置換的都在之前的公開中，并且應(yīng)該理解的是，在一些例子中，將會(huì)采用本發(fā)明的實(shí)施例的一些特點(diǎn)，而不使用其他相應(yīng)的特點(diǎn)，這不會(huì)脫離所公開的本發(fā)明的思想和范圍。因此，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)的思想和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種修改以適應(yīng)特定情況或者材料。本發(fā)明目的不是要限定在以下權(quán)利要求中所使用的特定術(shù)語和/或者限定于作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式而公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有實(shí)施例和等同物。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括半導(dǎo)體襯底，包括具有傳導(dǎo)區(qū)域和耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；第一PN結(jié)，布置在所述襯底中并耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上；以及摻雜劑原子，布置在所述PN結(jié)處的所述襯底中。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括集成到邊界區(qū)域并耦合到所述PN結(jié)的影響器。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括第二PN結(jié)，布置在所述襯底中并耦合到所述第一PN結(jié)，并且耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上以形成半導(dǎo)體開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，還包括集成到邊界區(qū)域并耦合到所述半導(dǎo)體開關(guān)的影響器。
5.存儲(chǔ)器器件，包括波導(dǎo)，具有用于傳播輻射信號(hào)的傳導(dǎo)區(qū)域；影響器，耦合到所述波導(dǎo)，用于控制在第一模式和第二模式之間的在所述波導(dǎo)中傳播的輻射信號(hào)的特征；以及閉鎖層(latching)，耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域并響應(yīng)于所述影響器，用于在儲(chǔ)存周期保持所述輻射信號(hào)的所述特征。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器器件，其中，所述特征是偏振角度，并且所述影響器生成與所述輻射信號(hào)的傳播方向平行的磁場。
7.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器器件，其中，所述閉鎖層包括布置在所述波導(dǎo)的邊界區(qū)域中的若干個(gè)磁性成分。
8.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器器件，其中，所述第一模式是第一偏振角度，并且其中，所述第二模式是不同于所述第一偏振角度的第二偏振角度。
9.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)器器件，其中，所述第二偏振角度偏離所述第一偏振角度90度。
10.一種制造方法，所述方法包括a)形成半導(dǎo)體襯底，所述襯底包括具有傳導(dǎo)區(qū)域和耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；b)將第一PN結(jié)布置在所述襯底中，并耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上；以及c)將摻雜劑原子布置在所述PN結(jié)處的所述襯底中。
11.一種運(yùn)載了計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的傳播信號(hào)，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行所述指令時(shí)，所述指令實(shí)現(xiàn)一種方法，所述方法包括a)形成半導(dǎo)體襯底，所述襯底包括具有傳導(dǎo)區(qū)域和耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；b)將第一PN結(jié)布置在所述襯底中，并耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上；以及c)將摻雜劑原子布置在所述PN結(jié)處的所述襯底中。
全文摘要
公開了一種裝置和方法，包括半導(dǎo)體襯底，其包括具有傳導(dǎo)區(qū)域和耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域的一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；第一PN結(jié)，布置在所述襯底中并耦合到所述一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域中的一個(gè)或者多個(gè)上；以及摻雜劑原子，布置在所述PN結(jié)處的所述襯底中?？商鎿Q實(shí)施例包括存儲(chǔ)器器件，具有波導(dǎo)，所述波導(dǎo)具有用于傳播輻射信號(hào)的傳導(dǎo)區(qū)域；影響器，耦合到所述波導(dǎo)，用于控制在第一模式和第二模式之間的在所述波導(dǎo)中傳播的輻射信號(hào)的特征；以及閉鎖層，耦合到所述傳導(dǎo)區(qū)域并響應(yīng)于所述影響器，用于在儲(chǔ)存周期保持所述輻射信號(hào)的所述特征。
文檔編號(hào)G02F1/295GK1969211SQ200580011048
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者薩瑟蘭·埃爾伍德 申請(qǐng)人:帕諾拉馬實(shí)驗(yàn)室有限公司