(57)【要約】放射スイッチング・アレイのための装置と方法であって、第１の放射波変調器と上記第１の変調器に近接する第２の放射波変調器とを含み、上記変調器は各々波動成分を受け取るためのトランスポートを有し、上記トランスポートは誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含み、かつ上記装置と方法は、上記導波管内に配置される、導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素と、上記トランスポートへ機能的に結合されて制御信号に応答する、上記波動成分が上記トランスポートを通って進むにつれて上記導波管内に上記インフルエンサ反応を誘発させることにより上記波動成分の放射−振幅制御特性に影響を与えるためのインフルエンサと、上記両変調器へ結合される、上記制御信号の各々を選択的にアサートして各変調器の振幅制御特性を独立して制御するためのコントローラと、を含む。スイッチング方法は、（ａ）互いに近接する複数のトランスポートの各々において波動成分を受け取ることを含み、各トランスポートは誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含み、上記導波管内には導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素が配置され、かつ（ｂ）各波動成分が各導波管を介して進むにつれてその放射振幅制御特性に独立して影響を与えること、を含む。
2007522521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置であって、
第１の特性を有する電磁波を受け取るための光学トランスポートを備え、上記トランスポートは、導波領域と、上記導波領域へ結合される１つまたは複数の誘導領域とを有し、
上記光学トランスポートへ機能的に結合されかつ上記１つまたは複数の誘導領域のうちの１つまたは複数の誘導領域と統合される少なくとも１つの部分を有する、上記トランスポートの第２の特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサを備え、上記第２の特性は、上記電磁波の上記第１の特性に影響を与える装置。
【請求項２】
方法であって、
光学トランスポートで第１の特性を有する電磁波を受け取ることを含み、上記トランスポートは、導波領域と、上記導波領域へ結合される１つまたは複数の誘導領域とを有し、
上記光学トランスポートへ結合されかつ上記１つまたは複数の誘導領域のうちの１つまたは複数の誘導領域と統合される少なくとも１つの部分を有するトランスポート・インフルエンサを使用して、上記トランスポートの第２の特性に影響を与えることを含み、上記第２の特性は上記電磁波の上記第１の特性に影響を与える方法。
【請求項３】
放射波輝度変調器であって、
放射波から波動成分を生成するための第１のエレメントを備え、上記波動成分は偏光特性を有し、上記偏光特性は直交する偏光セットのうちの一方の偏光であり、
上記波動成分を受け取るための光学トランスポートを備え、上記トランスポートは、導波領域と、上記導波領域へ結合される１つまたは複数の誘導領域とを有し、
上記光学トランスポートへ機能的に結合されかつ上記１つまたは複数の誘導領域のうちの１つまたは複数の誘導領域と統合される少なくとも１つの部分を有する、制御信号に応答して上記波動成分の上記偏光特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサと、
上記影響される波動成分と相互作用するための第２のエレメントと、を備え、上記波動成分の輝度は上記制御信号に応答して変わる放射波輝度変調器。
【請求項４】
放射波輝度変調方法であって、
放射波から波動成分を生成することを含み、上記波動成分は偏光特性を有し、上記偏光特性は直交する偏光セットのうちの一方の偏光であり、
導波領域と、上記導波領域へ結合される１つまたは複数の誘導領域とを有するトランスポートにより上記波動成分を受け取ることと、
上記１つまたは複数の誘導領域のうちの１つまたは複数の誘導領域と統合される少なくとも１つの部分を有するインフルエンサを使用して、制御信号に応答して上記波動成分の上記偏光特性に影響を与えることと、
上記影響される波動成分と相互作用すること、を含み、上記波動成分の輝度は上記制御信号に応答して変わる方法。
【請求項５】
ディスプレイ・アッセンブリであって、
複数の放射波変調器を備え、各変調器は、
放射波から波動成分を生成するための第１のエレメントを備え、上記波動成分は偏光特性を有し、上記偏光特性は直交する偏光セットのうちの一方であり、
上記波動成分を受け取るための光学トランスポートと、
上記光学トランスポートへ機能的に結合される、制御信号に応答して上記波動成分の上記偏光特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサと、
上記影響される波動成分と相互作用するための第２のエレメントと、を備え、上記波動成分の輝度は上記制御信号に応答して変わり、
上記各変調器について上記放射波を生成するための放射線源と、
上記変調器へ結合される、上記各変調器の上記輝度を独立して制御するために上記各制御信号を選択的にアサートするためのコントローラと、を備えるディスプレイ・アッセンブリ。
【請求項６】
ディスプレイ方法であって、
複数の変調器の各々について放射波を生成することを含み、各変調器は、
上記放射波から波動成分を生成するための第１のエレメントを備え、上記波動成分は偏光特性を有し、上記偏光特性は直交する偏光セットのうちの一方であり、
上記波動成分を受け取るための光学トランスポートと、
上記光学トランスポートへ機能的に結合される、制御信号に応答して上記波動成分の上記偏光特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサと、
上記影響される波動成分と相互作用するための第２のエレメントと、を備え、上記波動成分の輝度は上記制御信号に応答して変わり、
上記各変調器の上記輝度を独立して制御するために上記各制御信号を選択的にアサートすること、を含むディスプレイ方法。
【請求項７】
トランスポートであって、
誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管と、
上記導波管内に配置される、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素と、を備えるトランスポート。
【請求項８】
トランスポートの製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を形成することと、
（ｂ）上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素を上記導波管内に配置すること、を含む方法。
【請求項９】
放射線スイッチング・アレイであって、
第１の放射波変調器と上記第１の変調器に近接する第２の放射波変調器とを備え、上記各変調器は、
波動成分を受け取るためのトランスポートを含み、上記トランスポートは、誘導領域及び１つまたは複数の境界領域と、上記導波管内に配置される、上記導波管におけるインフルエンサ応答を強化するための複数の構成要素とを有する導波管を含み、
上記トランスポートへ機能的に結合されかつ制御信号に応答する、上記波動成分が上記トランスポートを介して進むにつれて上記インフルエンサ応答を上記導波管内に誘導することにより、上記波動成分の放射振幅制御特性に影響を与えるためのインフルエンサと、
上記変調器へ結合される、上記各変調器の上記振幅制御特性を独立して制御するために上記各制御信号を選択的にアサートするためのコントローラと、を備える放射線スイッチング・アレイ。
【請求項１０】
スイッチング方法であって、
（ａ）互いに隣接する複数のトランスポートの各々において波動成分を受け取ることを含み、各トランスポートは、誘導領域及び１つまたは複数の境界領域、及び上記導波管内に配置される、上記導波管におけるインフルエンサ応答を強化するための複数の構成要素を有する導波管を含み、
（ｂ）上記波動成分が上記各導波管を介して進むにつれて上記各波動成分の放射振幅制御特性に独立して影響を与えること、を含むスイッチング方法。
【請求項１１】
導波管であって、
導波管の軸を画定するチャネル領域と１つまたは複数の境界領域とを含む導波管と、
上記領域のうちの少なくとも１つに配置される、上記導波管の軸に実質的に垂直な磁場を生成するための複数の磁気構成要素と、を備える導波管。
【請求項１２】
放射信号を送出すべく導波管を動作させるための方法であって、
（ａ）上記導波管を介して放射信号を送出することを含み、上記導波管は、導波管の軸を画定するチャネル領域と１つまたは複数の境界領域とを含み、
（ｂ）上記領域のうちの少なくとも１つに配置される複数の磁気構成要素を使用して、上記導波管の軸に実質的に垂直な磁場を生成すること、を含む方法。
【請求項１３】
導波管であって、
伝達軸を画定するチャネル領域と１つまたは複数の境界領域とを含む導波管と、
上記領域のうちの少なくとも１つに配置される、上記伝達軸に実質的に平行な保持磁場を生成するための複数の磁気構成要素と、を備える導波管。
【請求項１４】
導波管を動作させるための方法であって、
（ａ）放射信号を導波管を介して伝達軸沿いに伝播することを含み、上記導波管は、上記伝達軸を画定するチャネル領域と１つまたは複数の境界領域とを含み、
（ｂ）上記領域のうちの少なくとも１つに配置される複数の磁気構成要素を使用して、上記伝達軸に実質的に垂直な保持磁場を誘発すること、を含み、上記保持磁場は上記伝播する放射信号の偏光回転の変更に影響を与える方法。
【請求項１５】
ディスプレイの多色画像エレメントであって、
カラー・モデルにおける各原色につき少なくとも１つの入力波動成分であるＮ個の入力波動成分を生成するためのＮ個の放射線源と、
互いに近接するＭ個の変調器と、を備え、ＭはＮより大きいか等しく、上記各変調器は、
上記入力波動成分の１つを受け取るためのトランスポートを含み、上記トランスポートは、誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管と、上記導波管内に配置される、上記導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素とを含み、
上記トランスポートへ機能的に結合されかつ制御信号に応答する、上記入力波動成分が上記トランスポートを介して進むにつれて上記インフルエンサ応答を上記導波管内に誘導することにより、上記入力波動成分の放射振幅制御特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサを含み、
上記変調器へ結合される、上記各変調器の上記振幅制御特性を独立して制御するために上記各制御信号を選択的にアサートするためのコントローラと、
上記変調器へ結合される、上記各入力波動成分から出力波動成分を生成するための振幅変調システムと、を備え、上記出力波動成分は上記振幅制御特性及び上記振幅変調システムの相互作用に応答して変わる振幅を有する多色画像エレメント。
【請求項１６】
方法であって、
（ａ）カラー・モデルにおける各原色につき少なくとも１つの入力波動成分であるＮ個の入力波動成分を生成することと、
（ｂ）上記入力波動成分から複数の出力波動成分を生成すること、を含み、上記各出力波動成分は互いに近接するＭ個の変調器から供給され、ＭはＮより大きいか等しく、上記各変調器は、
上記入力波動成分の１つを受け取るためのトランスポートを含み、上記トランスポートは、誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管と、上記導波管内に配置される、上記導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素とを含み、
上記トランスポートへ機能的に結合されかつ制御信号に応答する、上記入力波動成分が上記トランスポートを介して進むにつれて上記インフルエンサ反応を上記導波管内に誘導することにより、上記入力波動成分の放射振幅制御特性に影響を与えるためのトランスポート・インフルエンサを含む方法。
【請求項１７】
インフルエンサ構造体であって、
誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管の１つまたは複数の放射線伝播誘電構造体内に配置される導電エレメントを備え、上記導電エレメントはインフルエンサ信号に応答して上記導波管の振幅制御特性に影響を与え、
上記インフルエンサ信号を上記導電エレメントへ連通するための結合システムを備えるインフルエンサ構造体。
【請求項１８】
導波管の動作方法であって、
（ａ）誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管の１つまたは複数の放射線伝播誘電構造体内に配置される導電エレメントへインフルエンサ信号を連通することと、
（ｂ）上記インフルエンサ信号に応答して、上記導波管の振幅制御特性に影響を与えること、を含む動作方法。
【請求項１９】
トランスポートであって、
誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を備え、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
上記導波管内に配置される、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素と、
上記入力領域へ結合される偏光システムと、を備え、上記入力偏光器システムは、各々が直交偏光セットのうちの１つを有するソース波動成分のセットを含む入力放射線源からの上記入力に予め決められた角度配向で配置される支持偏光を有する波動成分を生成し、上記入力偏光システムは、上記支持偏光に一致する偏光を有するソース波動成分を通すように上記ソース波動成分に作用するトランスポート。
【請求項２０】
トランスポートの製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を形成することを含み、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
（ｂ）上記導波管内に、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素を配置することと、
（ｃ）上記入力領域へ偏光システムを結合すること、を含み、上記入力偏光器システムは、各々が直交偏光セットのうちの１つを有するソース波動成分のセットを含む入力放射線源からの上記入力に予め決められた角度配向で配置される支持偏光を有する波動成分を生成し、上記入力偏光システムは、上記支持偏光に一致する偏光を有するソース波動成分を通すように上記ソース波動成分に作用する方法。
【請求項２１】
トランスポートであって、
誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を備え、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
上記導波管内に配置される、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素を備え、
上記出力は放出される放射線の視角を拡大するように構成されるトランスポート。
【請求項２２】
トランスポートの製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を形成することを含み、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
（ｂ）上記導波管内に、上記導波管のインフルエンサ反応属性を強化するための複数の構成要素を配置することと、
（ｃ）放出される放射線の視角を拡大するように上記出力を変えること、を含む方法。
【請求項２３】
複数の導波放射線チャネルを含む、光学システムのための面板であって、
複数の導波放射線チャネルの各チャネルに少なくとも１つである、複数の導波管チャネルと、
上記導波管チャネルの各々へ接続される、上記各導波管チャネルを上記複数の導波放射線チャネルの１つまたは複数のチャネルと光連通式に配列するためのサポートと、を備える面板。
【請求項２４】
面板の製造方法であって、
（ａ）光学システムの複数の導波放射線チャネルの各チャネルに少なくとも１つである、複数の導波管チャネルを集めることと、
（ｂ）上記各導波管チャネルを上記複数の導波放射線チャネルの１つまたは複数のチャネルと光連通式に配列すること、を含む方法。
【請求項２５】
装置であって、
外面層を有する導波管を備え、上記導波管は、上記外面層の基底となる構造体と、上記構造体に近接する導波管部分とを含み、上記導波管部分は接触領域を含み、
上記接触領域内に配置されかつ上記構造体へ機能的に連通されるエレメントを備える装置。
【請求項２６】
製造方法であって、
（ａ）導波管の導波管部分に対して接触領域を位置決めすることを含み、上記導波管は外面層を有しかつ上記外面層の基底となる構造体を含み、上記導波管部分は上記構造体に近接し、
（ｂ）上記接触領域内にエレメントを配置することと、
（ｃ）上記エレメントを上記構造体へ連通すること、を含む方法。
【請求項２７】
トランスポートであって、
誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を備え、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
上記導波管内に配置される、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素と、
上記誘導領域へ結合される励起システムと、を備え、上記励起システムは上記導波管の上記インフルエンサ応答属性を増大させるトランスポート。
【請求項２８】
トランスポートの製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を形成することを含み、上記導波管は入力領域と出力とを含み、
（ｂ）上記導波管内に、上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するための複数の構成要素を配置することと、
（ｃ）上記誘導領域へ励起システムを結合すること、を含み、上記励起システムは上記導波管の上記インフルエンサ応答属性を増大させる方法。
【請求項２９】
コンポーネント化されたディスプレイ・システムであって、
複数の入力波動成分を生成するための照明モジュールと、
上記入力波動成分を受け取り、かつ連続する画像セットを集合的に画定する複数の出力波動成分を生成するための変調システムと、
上記入力波動成分を上記照明モジュールから上記変調システムへ伝播する１つまたは複数の導波チャネルを含む第１の連通システムと、を備えるディスプレイ・システム。
【請求項３０】
ディスプレイの製造方法であって、
（ａ）複数の入力波動成分を生成するために照明モジュールを組み立てることと、
（ｂ）上記照明モジュールとは離散して、上記入力波動成分を受け取り、かつ連続する画像セットを集合的に画定する複数の出力波動成分を生成するための変調システムを組み立てることと、
（ｃ）上記入力波動成分を上記照明モジュールから上記変調システムへ伝播する１つまたは複数の導波チャネルを含む第１の連通システムを使用して上記照明モジュールを上記変調システムへ結合すること、を含む方法。
【請求項３１】
ユニタリ・ディスプレイ・システムであって、
第１の複数の導波管チャネル内に複数の入力波動成分を発生させるための照明システムと、
上記照明システムに統合される、上記複数の入力波動成分を第２の複数の導波チャネル内で受け取り、かつ連続する画像セットを集合的に画定する複数の出力波動成分を生成するための変調システムと、を備えるユニタリ・ディスプレイ・システム。
【請求項３２】
ディスプレイの製造方法であって、
（ａ）第１の複数の導波管チャネル内に複数の入力波動成分を発生させるための照明システムを形成することと、
（ｂ）上記照明システムに統合される、上記複数の入力波動成分を第２の複数の導波チャネル内で受け取り、かつ連続する画像セットを集合的に画定する複数の出力波動成分を生成するための変調システムを形成すること、を含む方法。
【請求項３３】
各々が対応する導波管を介して伝播する放射線の振幅に影響する属性に独立して影響を与えるための関連づけられたインフルエンサ構造体を有する、複数の配列された導波管を含むスイッチ・マトリクスの動作方法であって、上記属性は、実質上の消滅レベルの出口振幅を有する「オフ」伝播モードのための第１のモードと、実質上の全照明レベルの出口振幅を有する「オン」伝播モードのための第２のモードとを含み、上記方法は、
（ａ）振幅効果属性の「オフ」特性を確立して上記第１のモードを設定することと、
（ｂ）上記第２のモードに一致しない振幅効果属性に「オン」特性を設定し、オフ伝播モードとオン伝播モードとの間に中間伝播モードを確立することと、
（ｃ）導波管を介して伝播する放射線の第２の属性を、上記中間伝播モードにおける出口振幅が実質上上記全照明レベルに等しくなるように調整すること、を含む方法。
【請求項３４】
各々が対応する導波管を介して伝播する放射線の振幅に影響する属性に独立して影響を与えるための関連づけられたインフルエンサ構造体を有する、複数の配列された導波管を含むスイッチ・マトリクスの動作方法であって、上記属性は、実質上の消滅レベルの出口振幅を有する「オフ」伝播モードのための第１のモードと、実質上の全照明レベルの出口振幅を有する「オン」伝播モードのための第２のモードとを含み、上記方法は、
（ａ）振幅効果属性の「オフ」特性を確立して上記第１のモードを設定することと、
（ｂ）上記振幅効果属性に「オン」特性を設定し、第２のモードを設定することと、
（ｃ）１つのビデオ・フレームから次のビデオ・フレームまでの各導波管属性の相対的調整を使用して、各導波管の振幅効果属性をオフ特性とオン特性との間で調整すること、を含む方法。
【請求項３５】
トランスポートであって、
誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を備え、上記導波管の一部は複数のボイドを画定し、
上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するために上記複数のボイド内に配置されるガスを含むトランスポート。
【請求項３６】
トランスポートの製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、１つまたは複数の境界領域とを含む、送出される放射線の上記誘導領域内への閉じ込めを強化するための導波管を形成することを含み、上記導波管の一部は複数のボイドを画定し、
（ｂ）上記導波管のインフルエンサ応答属性を強化するために上記複数のボイド内にガスを配置することを含む方法。
【請求項３７】
装置であって、
誘導領域と、上記誘導領域へ結合される１つまたは複数の境界領域とを有する第１の導波チャネルを備え、上記第１の導波チャネルは、上記境界領域の一部に第１の横方向のガイドポートを含み、上記横方向のガイドポートは、上記チャネル内を伝播する放射線の属性に応答して上記放射線の一部を選択的に通過させ、
上記第１の導波チャネルへ結合される、上記放射線の上記属性を制御するためのインフルエンサを備える装置。
【請求項３８】
製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、上記誘導領域へ結合される１つまたは複数の境界領域とを有する第１の導波チャネルを形成することを含み、上記第１の導波チャネルは、上記境界領域の一部に第１の横方向のガイドポートを含み、上記横方向のガイドポートは、上記チャネル内を伝播する放射線の属性に応答して上記放射線の一部を選択的に通過させ、
（ｂ）制御信号に応答して、上記放射線の上記属性を制御するためのインフルエンサを上記第１の導波チャネルに近接して配置することを含む方法。
【請求項３９】
装置であって、
半導体基板を備え、上記基板は、
複数の集積された導波管構造体をサポートし、各導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、かつ、
制御装置に応答しかつ上記導波管構造体へ結合される、上記出力において上記放射信号の振幅を独立して制御するためのインフルエンサ・システムをサポートする装置。
【請求項４０】
製造方法であって、
（ａ）複数の導波管構造体を基板内へ配置することを含み、各導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、
（ｂ）制御装置に応答する、上記出力において上記放射信号の振幅を独立して制御するためのインフルエンサ・システムを上記導波管構造体へ近接させることと、
（ｃ）上記複数の導波管構造体の上記出力をプレゼンテーション・マトリクスに配列すること、を含む方法。
【請求項４１】
装置であって、
誘導領域と、上記誘導領域へ結合される１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含む半導体基板と、
上記基板内に配置されかつ上記１つまたは複数の境界領域のうちの１つまたは複数へ結合される第１のＰＮ接合部と、
上記半導体基板内の上記ＰＮ接合部に配置されるドーパント原子と、を備える装置。
【請求項４２】
メモリ・デバイスであって、
放射信号を伝播するための誘導領域を有する導波管と、
上記導波管へ結合される、上記導波管内を伝播する上記放射信号の特性を第１のモードと第２のモードとの間で制御するためのインフルエンサと、
上記誘導領域へ結合されかつ上記インフルエンサに応答する、上記放射信号の上記特性をメモリ・サイクル用に保持するためのラッチ層と、を備えるメモリ・デバイス。
【請求項４３】
製造方法であって、
（ａ）誘導領域と、上記誘導領域へ結合される１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含む半導体基板を形成することと、
（ｂ）上記基板内に上記１つまたは複数の境界領域のうちの１つまたは複数へ結合されて第１のＰＮ接合部を配置することと、
（ｃ）上記半導体基板内の上記ＰＮ接合部にドーパント原子を配置すること、を含む方法。
【請求項４４】
装置であって、
織物構造体内に配置される複数の導波管と、
上記複数の導波管へ結合される、上記複数の導波管のうちの１つまたは複数を介して伝播する放射線の特性に独立的に影響を与えるためのインフルエンサ・システムと、を備える装置。
【請求項４５】
スイッチ・マトリクスであって、
概して平行な伝達軸を有する複数の導波管を備え、各導波管は、上記インフルエンサの第１の接点及び第２の接点に印加される制御信号に応答する統合されたインフルエンサを含み、
上記導波管間に編み込まれかつ上記第１の接点へ電気的に連通される、導電性のＸアドレッシング・フィラメントと、
上記導波管間に配置されかつ上記第２の接点へ電気的に連通される、導電性のＹアドレッシング・フィラメントとを備え、上記アドレッシング・フィラメントは上記インフルエンサの任意のものを独立して制御するアドレッシング・グリッドを供給するスイッチ・マトリクス。
【請求項４６】
製造方法であって、
（ａ）統合されたインフルエンサ・エレメントと複数の導電フィラメントとを有する複数の導波管を製織して織物を製造することを含み、上記フィラメントは各インフルエンサへ結合されるアドレッシング・グリッドを製造し、
（ｂ）上記織物から平面マットを製造することを含み、上記導波管は各々上記織物における上記導波管の配列により確立される集合的なプレゼンテーション・マトリクスへ寄与する出力を有する方法。
【請求項４７】
電子ゴーグル装置であって、
１つまたは複数の半導体基板を備え、上記各基板は、
複数の集積された導波管構造体をサポートし、各導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、かつ、
制御装置に応答しかつ上記導波管構造体へ結合される、上記出力において上記各放射信号の振幅を独立して制御するためのインフルエンサ・システムをサポートし、
上記複数の導波管構造体の上記出力をプレゼンテーション・マトリクスに配列するためのディスプレイ・システムと、
上記プレゼンテーション・マトリクスをユーザの視野内に位置づけるための頭部装着型眼鏡構造体と、を備える装置。
【請求項４８】
製造方法であって、
（ａ）複数の導波管構造体を１つまたは複数の基板内へ配置することを含み、各導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、
（ｂ）上記出力において上記各放射信号の振幅を独立して制御するために、制御装置に応答するインフルエンサ・システムを上記導波管構造体へ近接することと、
（ｃ）上記複数の導波管構造体の上記出力をプレゼンテーション・マトリクスに配列することと、
（ｄ）上記プレゼンテーション・マトリクスをユーザの視野内に位置づけること、を含む方法。
【請求項４９】
トランスポートであって、
半導体基板を備え、上記基板は、
集積された導波管構造体をサポートし、上記導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、かつ、
制御装置に応答しかつ上記導波管構造体へ結合される、影響ゾーン内で上記放射信号の振幅影響属性を独立して制御するためのインフルエンサ・システムをサポートし、
上記放射信号の上記振幅影響属性に周期的に影響を与えるために、上記放射信号を上記影響ゾーン内へ周期的に戻すための反復システムを備える装置。
【請求項５０】
製造方法であって、
（ａ）導波管構造体を基板内へ配置することを含み、上記導波管構造体は、放射信号を入力から出力へ伝播するための誘導チャネル及び１つまたは複数の境界領域を含み、
（ｂ）影響ゾーン内で上記放射信号の振幅影響属性を独立して制御するために、制御装置に応答するインフルエンサ・システムを上記導波管構造体へ近接することと、
（ｃ）上記放射信号の上記振幅影響属性に周期的に影響を与えるために、上記影響ゾーンを介して上記放射信号を回帰させるように上記導波管構造体の経路を配列すること、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年２月１２日に提出された米国暫定特許出願第６０／５４４，５９１号の出願の利益を主張するものであり、かつ下記の各出願、即ち米国特許出願第１０／８１２，２９４号、第１０／８１１，７８２号及び第１０／８１２，２９５号（出願日は各々２００４年３月２９日）、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（出願日は各々２００４年１２月１４日）、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（出願日は各々２００５年２月９日）及び米国特許出願第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（出願日は各々２００５年２月１１日）の一部係属出願である。これらの開示内容は各々、その全体が本明細書を構成するものとしてあらゆる目的で援用される。
【０００２】
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、より具体的には、導波管の放射線に影響を及ぼす特性の、外部影響に対する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。
【背景技術】
【０００３】
ファラデー効果とは、直線偏光が磁場に、かつ磁場と並行して置かれた透明の媒体を介して伝播されると、上記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、媒体に固有のベルデ定数及び光学経路長によって変わる。実験に基づいた回転角度は、
β＝ＶＢｄ  （式１）
によって与えられる。
【０００４】
但し、Ｖはベルデ定数と呼ばれ（かつ角度分ｃｍ−１、ガウス−１という単位を有する）、Ｂは磁場であり、ｄはその磁場に曝される伝播距離である。量子力学的記述においては、ファラデー回転は、磁場の賦課がエネルギー・レベルを変えることから発生するとされる。
【０００５】
高いベルデ定数を有する不連続物質（例えば、鉄含有のガーネット結晶）を磁場（電流の強さを評価する方法として電流により引き起こされるもの等）の測定に使用すること、または光アイソレータにおいて使用されるファラデー回転子として使用することは知られている。光アイソレータは、偏光面を４５゜回転させるファラデー回転子と、磁場を印加するための磁石と、偏光器と、アナライザとを含む。従来の光アイソレータは、導波管（例えば、光ファイバ）を使用しないバルク型である。
【０００６】
従来の、光学では、磁気光学変調器は、常磁性体及び強磁性体を含有する不連続結晶、具体的にはガーネット（例えば、イットリウム／鉄ガーネット）から製造されている。こうしたデバイスは、多大な磁気制御場を必要とする。磁気光学効果は、薄層技術においても、特に非可逆ジャンクション等の非可逆デバイスを製造するために使用される。こうしたデバイスは、ファラデー効果による、またはコットンムートン効果によるモード変換を基礎とする。
【０００７】
磁気光学デバイスに常磁性体及び強磁性体を使用することのさらなる欠点は、これらの物質が、例えば振幅、位相及び／または周波数等の偏光角以外の放射特性に悪影響を与える可能性があることにある。
【０００８】
先行技術は、ディスプレイ・デバイスを集合的に定義する際に不連続磁気光学バルク・デバイス（例えば結晶）を使用することを認識している。これらの先行技術ディスプレイは、ピクチャエレメント（ピクセル）当たりのコストが比較的高いこと、個々のピクセルを制御する操作コストが高いこと、制御がますます複雑化して比較的大型のディスプレイ・デバイスに十分に比例しないこと、を含む幾つかの欠点を有する。
【０００９】
（図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃより成る）図１は、ファイバ通信システムに使用される従来の不連続素子のファラデー回転及び減衰デバイス１００を示す。後に詳述するが、図１Ａはデバイス１００の側面図であり、図１Ｂはデバイス１００の平面図であり、図１Ｃはデバイス１００の斜視図である。デバイス１００は、偏光ビーム１２５を形成するために入力ビーム１１０をカップリング・レンズ１１５へ、次いで第１の偏光器１２０へ送出する光ファイバ１０５を含む。偏光ビーム１２５は、巻線１４０を有する永久磁石１３５に包囲される光学的にアクティブな不連続結晶１３０へ投入される。結晶１３０からは、偏光回転により、巻線１４０を通る電流を基礎としてビーム１２５とは異なる偏光回転ビーム１４５が生成される。ビーム１４５は次にアナライザ偏光器１５０へと方向づけられ、次にカップリング・レンズ１５５、光ファイバ１６０へと入って出力ビーム１６５が生成される。出力ビーム１６５の振幅は、結晶１３０がビーム１４５の偏光回転角度を変えること（ファラデー・アイソレータは偏光回転を４５度という一定の量だけ変えるが、典型的には僅か数度）に伴う、ビーム１４５と偏光器１５０との相対偏光角度に依存する。
【００１０】
従来の画像システムは、おおまかに２つのカテゴリ、即ち（ａ）フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）と、（ｂ）投影システム（発光型ディスプレイとして陰極線管（ＣＲＴ）を含む）と、に分けることができる。一般的に言えば、これらの２つのシステム・タイプの支配的な技術は例外はあるが同じではない。これらの２つのカテゴリは、あらゆる未来技術にとって明確な課題を有するが、従来の技術はこれらの課題をいまだ十分に克服していない。
【００１１】
既存のＦＰＤ技術に立ちはだかる主要な課題は、支配的な陰極線管（ＣＲＴ）技術と比較した場合のコストにある（「フラット・パネル」は、規格深さがほぼディスプレイ部分の幅に等しいＣＲＴディスプレイに比べて「平たい」または「薄い」ことを意味する）。
【００１２】
解像度、明るさ及びコントラストを含む所定の画像化規格セットを達成するため、ＦＰＤ技術は、ＣＲＴ技術よりほぼ３乃至４倍高価である。具体的にはディスプレイ部分のスケーリングが大きくなることによるＣＲＴ技術のかさ高さ及び重量は、主要な欠点である。薄型ディスプレイの探求は、ＦＰＤ分野において幾つかの技術の開発を駆り立てている。
【００１３】
ＦＰＤのコスト高は、支配的な液晶ダイオード（ＬＣＤ）技術における、またはさほど普及していないガスプラズマ技術における精密なコンポーネント材料の使用に起因するところが大きい。ＬＣＤに使用されるネマチック材料の不整は、比較的高い欠陥率をもたらし、個々のセルに欠陥があるＬＣＤエレメントのアレイはディスプレイ全体の不合格、または欠陥エレメントの高価な置換をもたらす場合が多い。
【００１４】
ＬＣＤ及びガスプラズマ・ディスプレイ技術の双方にとって、このようなディスプレイの製造に際して液体またはガスを制御する固有の困難さは、技術上及びコスト面での基本的な制限要素である。
【００１５】
高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比較的高いスイッチング電圧に対する要求である。次には液体セルを介して透過される偏光を変えることに繋がる、ＬＣＤディスプレイのネマチック材料を回転するためであれ、ガスプラズマ・ディスプレイにおいてガス・セルを励起するためであれ、画像エレメントにおける高速スイッチングを達成するためには比較的高い電圧が必要とされる。ＬＣＤにとって、各画像ロケーションに個々のトランジスタ・エレメントが割り当てられる「アクティブ・マトリックス」は高コストのソリューションである。
【００１６】
画像品質規格が高まるにつれて、今日、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）またはこれを凌駕する既存のＦＰＤ技術では、ＣＲＴ技術と競争し得るコストで画像品質を供給することができない。コスト差は、この品質範囲という目的において最も顕著である。また、３５ｍｍフィルム品質解像度の供給は、技術的には実現可能であるものの、テレビであれ、コンピュータ・ディスプレイであれ、家庭用電化製品の枠をはみ出すコストが掛かることが予測される。
【００１７】
投影システムには、テレビ（またはコンピュータ）のディスプレイ及び劇場映画用の投影システムという２つの基本的なサブクラスが存在する。相対コストは、伝統的な３５ｍｍフィルム映写機との競争というコンテキストにおける主要な問題点である。しかしながらＨＤＴＶの場合、投影システムは、従来のＣＲＴ、ＬＣＤ  ＦＰＤまたはガスプラズマＦＰＤに比べて低コストのソリューションとなる。
【００１８】
現在の投影システム技術は、他の課題に直面している。ＨＤＴＶ投影システムは、ディスプレイ表面への照射距離が比較的短いという制約内で、均一の画質を維持しながらディスプレイの深度を最小化するという二重の課題に直面している。このバランス取りは、典型的には、比較的低いコストを犠牲にした満足するとは言えない妥協をもたらす。
【００１９】
しかしながら、投影システムに関して技術的要求の厳しいフロンティアは映画館の分野にある。映画のスクリーン設備は投影システムにとって新生のアプリケーション分野であり、このアプリケーションにおいては、コンソールの深さと均一な画質に関する問題は、典型的には当てはまらない。代わりに課題となるのは、（最低でも）伝統的な３５ｍｍフィルム映写機の品質に競争力のあるコストで等しくなることである。直接駆動画像光増幅器（「Ｄ−ＩＬＡ」）、デジタル光プロセシング（「ＤＬＰ（登録商標）」）及びグレーティング・光弁（「ＧＬＶ」）ベースのシステムを含む既存の技術は、最近でこそ伝統的な映画映写機の品質に等しくなっているとは言え、伝統的な映写機に比べて多大なコスト格差を有する。
【００２０】
直接駆動画像光増幅器は、ＪＶＣ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒｓによって開発された反射型液晶光弁素子である。駆動用集積回路（「ＩＣ」）は、ＣＭＯＳベースの光弁上へ直接画像を書込む。液晶は、信号レベルに比例して反射率を変える。これらの垂直にアラインされる（ホメオプトロピック）結晶は、１６ミリ秒未満の立上りプラス立下がり時間である超高速反応時間を達成する。キセノン・ランプまたは超高性能（「ＵＨＰ」）メタル・ハライド・ランプからの光は、偏光ビーム・スプリッタを介して進み、Ｄ−ＩＬＡデバイスに反射し、スクリーンに投射される。
【００２１】
ＤＬＰ（登録商標）投影システムの中心には、１９８７年にＴｅｘａｓ  ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓのＤｒ．Ｌａｒｒｙ  Ｈｏｒｎｂｅｃｋによって開拓された、デジタル・マイクロミラー・デバイスまたはＤＭＤチップとして知られる光半導体が存在する。ＤＭＤチップは、高性能ライト・スイッチである。これは、１３０万個までのヒンジマウント式微視的ミラーによる矩形アレイを含み、これらのマイクロミラーの各々は人毛の幅の５分の１未満を計測し、投射される画像における１ピクセルに相当する。ＤＭＤチップがデジタル・ビデオまたはグラフィック信号、光源及びプロジェクション・レンズに整合されると、そのミラーはスクリーンまたは他の表面上へ全てのデジタル画像を反射する。ＤＭＤ及びこれを包囲する高性能電子機器は、デジタル・ライト・プロセシング（登録商標）技術と呼ばれる。
【００２２】
ＧＬＶ（グレーティング・光弁）と呼ばれるプロセスが、開発されつつある。この技術を基礎とするプロトタイプ・デバイスは、コントラスト比３０００：１を達成した（今日の典型的な最高級のプロジェクション・ディスプレイは１０００：１しか達成していない）。本デバイスは、特有の波長において選択される３つのレーザを使用してカラーを送る。３つのレーザは、赤（６４２ｎｍ）、緑（５３２ｎｍ）及び青（４５７ｎｍ）である。本プロセスはＭＥＭＳ（微小電気機械）技術を使用し、一直線上の１，０８０個のピクセルによるマイクロリボン・アレイより成る。各ピクセルは、固定された３つと上下に移動する３つである６つのリボンより成る。電気エネルギーが印加されると、３つの可動リボンは光を「濾波」して除く一種の回折格子を形成する。
【００２３】
コスト格差の一部は、これらの技術が低コストで所定の重要な画質パラメータを達成するに当たって直面する固有の困難さに起因する。マイクロミラーＤＬＰ、ＧＬＶにとって、具体的には「黒」の品質におけるコントラストの達成は困難であり、（光学格子波動干渉を介するピクセルの無効化または黒を達成して）この困難に直面しないまでも、映画のように効果的な断続的画像をラインアレイ・スキャン・ソースによって達成する困難さに直面する。
【００２４】
既存の技術は、ＬＣＤであれＭＥＭＳベースであれ、少なくとも１Ｋ×１Ｋ個のエレメント・アレイを有するデバイス（マイクロミラー、液晶オンシリコン（「ＬＣｏＳ」）及びこれらに類似するもの）を製造する経済性によっても制約される。要求される技術規格で動作するこうした数のエレメントを包含する場合、チップ・ベースのシステムでは欠陥率が高い。
【００２５】
様々な通信用途に、ファラデー効果と共同する段階インデックス光ファイバを使用することは知られている。光ファイバの通信アプリケーションは周知であるが、分散及び他の性能の測定基準に関する従来の光ファイバの通信特性はファラデー効果の最適化のためには最適化されず、場合によってはファラデー効果の最適化によって低下されることから、ファラデー効果を光ファイバに適用することには固有の葛藤がある。従来の光ファイバ・アプリケーションの中には、５４メートルの路程に渡って１００エルステッドの磁場を印加することによって９０度の偏光回転が達成されるものがある。ソレノイド内部にファイバを置き、ソレノイドを介して電流を方向づけることにより所望される磁場を生成すると、所望される磁場が印加される。通信用途の場合、単位キロメートルで測定される合計路程を有するシステムにおける使用が設計されていることを考えると、５４メートルの路程は容認できる。
【００２６】
光ファイバのコンテキストにおけるファラデー効果の別の従来的用途は、ファイバを介する従来の高速データ伝送の上に低速データ伝送をオーバーレイするシステムとしてである。ファラデー効果は、高速データをゆっくりと変調して帯域外シグナリングまたは制御を供給するために使用される。この用途もやはり、通信用途により支配的な検討事項として実装される。
【００２７】
これらの従来のアプリケーションにおいては、ファイバは通信使用用に設計され、典型的にキロメートル±長さのファイバ・チャネルの減衰及び分散性能測定基準を含む通信特性を低下させる、ファラデー効果へ関与させるためのファイバ特性の変調は何れも許容されない。
【００２８】
光ファイバの性能測定基準が電気通信における使用を許容する合格水準が樹立されると、光ファイバの製造技術が開発され、極端に長い光学的に純粋かつ均一なファイバの効率的かつ費用効果的製造を可能にすべく洗練された。大まかに言って、光ファイバの基本的な製造プロセスには、プリフォーム・ガラス・シリンダの製造、プリフォームからのファイバの引抜き及びファイバの検査が含まれる。典型的には、内付け化学気相蒸着（ＭＣＶＤ）プロセスを使用してプリフォーム・ブランクが製造される。ＭＣＶＤプロセスは、最終製品ファイバの所望される属性（例えば、屈折率、膨張係数、融点、他）を製造するために必要な必須化学組成を有するシリコン溶液を介して酸素を泡立てる。ガス蒸気は、特殊なろくろ内の合成シリカまたは石英の管（クラッディング）内へ導かれる。ろくろは回転され、管の外側に沿ってトーチが移動する。トーチからの熱により、ガス内の化学物質は酸素と反応して二酸化珪素と二酸化ゲルマニウムを形成し、これらの二酸化物は管の内側に蒸着して融合し、ガラスを形成する。本プロセスは最終的に、ブランク・プリフォームを製造する。
【００２９】
製造されたブランク・プリフォームは、冷却及び検査後、ファイバ線引きタワーの内部にプリフォームがグラファイト炉の頂上に近くなるように置かれる。炉はプリフォームの先端を溶かし、その結果として生じる溶融した「小滴」は重力により落下し始める。この滴は落下に伴って冷却され、ガラスの素線を形成する。この素線は、一連の処理ステーションを通って所望されるコーティングを付され、かつこのコーティングを硬化され、素線が所望される厚さを有するようにコンピュータが監視する速度で素線を引張る牽引器へ付着される。ファイバは、毎秒約３３乃至６６フィートの速度で引張られ、引き出された素線はスプール上へ巻かれる。これらのスプールが１．４マイルを超える光ファイバを含むことは珍しいことではない。
【００３０】
最終製品であるこのファイバは、性能測定基準の検査を含む検査を受ける。通信グレード・ファイバに関するこれらの性能測定基準には、引張り強さ（平方インチ当たり１００，０００ポンド以上）、屈折率プロファイル（開口数及び光学的欠陥スクリーン）、ファイバ・ジオメトリ（コア径、クラッディング寸法及びコーティング径）、減衰（距離に沿った様々な波長の光のデグラデーション）、帯域幅、色分散、動作温度／範囲、減衰への温度依存性及び水中の光伝導能力が含まれる。
【００３１】
１９９６年には、それ以降フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と称されている、上述の光ファイバの変形が明示された。ＰＣＦは、より高い屈折率のバックグラウンド材料内に低指数材料の微細構造配列を使用する光ファイバ／導波構造体である。バックグラウンド材料は非ドープ・シリカである場合が多く、低指数領域は、典型的にはファイバの長さに沿って伸びる空孔によって供給される。ＰＣＦは２つの一般的カテゴリ、即ち（１）高指数導波ファイバ、及び（２）低指数導波ファイバ、に分けられる。
【００３２】
先に述べた従来の光ファイバと同様に、高指数導波ファイバは、修正全内部反射（ＭＴＩＲ）の原則により光を中実コア内へ導いている。全内部反射は、空気で満たされた微細構造領域における、より低い実効屈折率によって引き起こされる。
【００３３】
低指数導波ファイバは、フォトニック・バンドギャップ（ＰＢＧ）効果を使用して光を導く。ＰＢＧ効果は微細構造のクラッディング領域における伝播を不可能にすることから、光は低指数コアへ閉じ込められる。
【００３４】
「従来の導波管構造」という用語は広範な導波構造体及び方法を包含して使用されるが、本構造の範囲は、本明細書が記述しているように、本発明の実施形態を実装すべく変更されてもよい。異なるファイバ・タイプ補佐（ａｉｄｅｓ）の特性は、それらが使用される多くの異なるアプリケーションに適合化される。光ファイバ・システムの操作は、適切には、どんなタイプのファイバが使用されているか、及びその理由を知ることに依存する。
【００３５】
従来のシステムには、シングルモード、マルチモード及びＰＣＦ導波管が含まれ、かつ多くの亜変種も含まれる。例えば、マルチモード・ファイバにはステップインデックス・ファイバ及びグレイデッドインデックス・ファイバが含まれ、シングル・モード・ファイバにはステップインデックス型、マッチドクラッディング型、ディプレストクラッディング型及び他のエキゾチック構造体が含まれる。マルチモード・ファイバは、より短い伝送距離に最も適するように設計され、ＬＡＮシステム及びビデオ監視における使用に適する。シングルモード・ファイバは、より長い伝送距離に最も適するように設計され、長距離電話システム及び多チャンネル・テレビ放送システム用として適する。「エア−クラッディング」またはエバネセント結合型の導波管には、光学的ワイヤ及び光学的ナノワイヤが含まれる。
【００３６】
ステップ指数は、概して、導波管の屈折率の急激な変更をもたらすことを指し、コアは、クラッディングのそれより大きい屈折率を有する。グレイデッド指数は、コアの中心からさらに漸次低減する屈折率プロファイルをもたらす構造体を指す（例えば、コアは放物線状の輪郭を有する）。シングルモード・ファイバは、特定のアプリケーション（例えば、非分散シフト・ファイバ（ＮＤＳＦ）、分散シフト・ファイバ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）用に調製される多くの異なるプロファイルを開発している。シングルモード・ファイバの重要な多様体は、偏光維持（ＰＭ）ファイバと称されて開発されている。これまでに論じた他のシングルモード・ファイバは全て、ランダムな偏光を伝送する能力を有するものである。ＰＭファイバは、投入される光の１つの偏光のみを伝播するように設計される。ＰＭファイバは、他のファイバ・タイプにはない特徴を含む。コアの他に、（２）ストレス・ロッドと呼ばれる長手方向の領域が存在する。名前が含意するように、これらのストレス・ロッドは、光の１つの偏光面の透過のみを良しとするようにファイバ・コア内に応力を生成する。
【００３７】
先に論じたように、従来の磁気光学システム、具体的にはファラデー回転子及びアイソレータは、希土類ドープ・ガーネット結晶及び他の特殊物質、一般的に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使用している。ＹＩＧ単結晶は、浮遊帯（ＦＺ）法を使用して成長される。本方法においては、Ｙ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３がＹＩＧの化学量論組成に合うように混合され、混合体が焼結される。焼結物はＦＺ炉内の一方のシャフト上にｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋとして設定され、一方でＹＩＧ種結晶はもう一方のシャフト上に設定される。前述のように配合された焼結物は、ＹＩＧ種結晶の蒸着を促進するために必要とされる流体を生成するように、中央部分においてｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋと種結晶との間へ置かれる。ハロゲン・ランプからの光は上記中央部分に集束され、この間、２つの軸は回転される。中央部分は、酸素含有雰囲気において加熱されると溶融ゾーンを形成する。この条件下で、ｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋ及び種結晶は定速で移動されてｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋに沿った溶融ゾーンの移動がもたらされ、ＹＩＧ焼結物から単結晶が成長される。
【００３８】
ＦＺ法は、空中に浮遊されるｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋから結晶を成長させることから、汚染は防止され、高純度の結晶が製造される。ＦＺ法は、０１２×１２０ｍｍのインゴットを生成する。
【００３９】
ビスマス置換鉄ガーネット厚膜は、ＬＰＥ炉を含む液相エピタキシ−（ＬＰＥ）法によって成長される。結晶材料とＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３のフラックスは加熱され、白金るつぼの中で溶融される。（ＧｄＣａ）２（ＧａＭｇＺｒ）５Ｏ１２等の単結晶ウェハは回転されながら溶融表面に浸され、これにより、ウェハ上にＢｉ−置換された鉄ガーネット厚膜が成長される。厚膜は、直径３インチの大きさに成長させることができる。
【００４０】
４５゜のファラデー回転子を達成するため、これらの膜は所定の厚さまで研磨され、反射防止コーティングを塗布され、次いでアイソレータに合うように１乃至２平方ミリメートルにカットされる。Ｂｉ−置換された鉄ガーネット厚膜はＹＩＧ単結晶より大きいファラデー回転容量を有することから、約１００μｍにまで薄くされなければならず、よってより高い精度の処理が要求される。
【００４１】
より新しいシステムは、ビスマス置換イットリウム鉄ガーネット（Ｂｉ−ＹＩＧ）材料、薄膜及びナノ粉末を製造し、合成する。ジョージア州３０３４１、アトランタ、ピーチツリー工業通り（Ｐｅａｃｈｔｒｅｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ａｔｌａｎｔａ，ＧＡ）・インダストリアル・ブールバード５３１３所在のｎＧｉｍａｔ社は、燃焼化学蒸着（ＣＣＶＤ）システムを使用して薄膜コーティングを製造している。このＣＣＶＤプロセスでは、オブジェクトの被覆に使用される金属含有の化学物質である先駆物質は、典型的には可燃燃料である溶液中に溶かされる。この溶液は霧状にされ、特殊なノズルによって微細な液滴に形成される。これらの液滴は、酸素ストリームによって炎へと運ばれ、炎で燃焼される。基板（被覆される材料）は、単に炎の前で引くことによってコーティングされる。炎からの熱は、液滴を蒸発させるために必要な、かつ先駆物質が反応して基板上に蒸着（凝縮）するために必要なエネルギーを供給する。
【００４２】
さらに、多くのIII−V族及び元素半導体系の異種集積を達成するために、エピタキシャル・リフトオフが使用されている。しかしながら、幾つかのプロセスを使用して他の多くの重要な材料系のデバイスを集積することは困難であった。この問題点の良い例となっているのが、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フォーム上へ単結晶遷移金属酸化物を集積することであり、磁気ガーネットにおけるエピタキシャル・リフトオフの実装が報告されている。ガドリニウム・ガリウム・ガーネット（ＧＧＧ）上に成長される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）エピタキシャル層内には、ディープ・イオンインプランテーションを使用して埋込み犠牲層が生成される。このインプランテーションによって発生する損害には、犠牲層とその他のガーネットとの間の大きなエッチの選択性が含まれる。もとのＧＧＧ基板からは、リン酸におけるエッチングにより１０ミクロンの厚膜が外されている。シリコン基板及びガリウム砒素基板へは、ミリメートル・サイズ片が転写されている。
【００４３】
さらに研究者達は、７４８ｎｍにおいて同じ厚さの単層ビスマス鉄ガーネット膜の１４０％のファラデー回転を表示する、彼らが磁気光学フォトニック結晶と呼ぶ多層構造体について報告している。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。但し、単結晶デバイスは比較的大きく、光集積される光学素子回路等の応用例におけるその使用を困難にしている。さらに膜も厚さが約５００μｍあり、よって代替材料系が望ましく、鉄ガーネット、具体的にはビスマス及びイットリウム鉄ガーネットの積層膜の使用が研究されている。７５０ｎｍ光と共に使用するものとしては、厚さ７０ｎｍのビスマス鉄ガーネット（ＢＩＧ）上の厚さ８１ｎｍのイットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）による４つのヘテロエピタキシャル層、中央の厚さ２７９ｎｍのＢＩＧ層及びＹＩＧ上のＢＩＧによる４つの層を特徴とする積層が設計される。この積層を製造するために、ＬＰＸ３０５ｉ  ２４８ｎｍＫｒＦエキシマ・レーザを使用するパルス化レーザ付着が採用された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
これまでに論じたことから分るように、先行技術は大部分の磁気光学システムに特殊磁気光学材料を使用するが、通信測定基準が危うくされない限り、必要な磁場強度を生成することによって非ＰＣＦ光ファイバ等のさほど伝統的でない磁気光学材料を有するファラデー効果を採用することも知られている。場合によっては、予め製造された光ファイバと併せて製造後方法を使用し、所定の磁気光学アプリケーションに使用される所定の特殊コーティングが供給される。これは、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に関しても同じであり、所望される様々な結果を達成するためには、時として予め製造された材料の製造後処理が必要である。このような余分の処理は特殊ファイバの最終コストを増大させ、ファイバが仕様に適合しなくなる可能性のある追加的状況をもたらす。多くの磁気応用例は、典型的には少数（典型的には１つまたは２つ）の磁気光学構成部品しか含まないことから、比較的高いユニット当たりのコストも許容できる。しかしながら、所望される磁気光学コンポーネントの数の増大に伴って、（ドル及び時間で表示される）最終コストは拡大し、このようなコンポーネントを数百または数千個も使用する応用例では、単価を大幅に下げることが絶対に必要である。
【００４５】
これに代わって必要なのは、導波管の放射影響特性の外的影響に対する応答性を強化する先行技術を凌ぐ優位点をもたらすと同時に、単価を下げかつ製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める代替導波管技術である。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
ここに開示する放射スイッチング・アレイのための装置と方法は、第１の放射波変調器と上記第１の変調器に近接する第２の放射波変調器とを含み、上記変調器は各々波動成分を受け取るためのトランスポートを有し、上記トランスポートは誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含み、かつ上記装置と方法は、上記導波管内に配置される、導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素と、上記トランスポートへ機能的に結合されて制御信号に反応する、上記波動成分が上記トランスポートを通って進むにつれて上記導波管内に上記インフルエンサ反応を誘発させることにより上記波動成分の放射−振幅制御特性に影響を与えるためのインフルエンサと、上記両変調器へ結合される、上記制御信号の各々を選択的にアサートして各変調器の振幅制御特性を独立して制御するためのコントローラと、を含む。スイッチング方法は、（ａ）互いに近接する複数のトランスポートの各々において波動成分を受け取ることを含み、各トランスポートは誘導領域と１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含み、上記導波管内には導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素が配置され、かつ（ｂ）各波動成分は各導波管を介して進むにつれてその放射振幅制御特性に独立して影響を与えること、を含む。
【００４７】
同じく、本発明によるスイッチ・マトリクス製造方法の好適な一実施形態は、ａ）複数のトランスポートを製造することを含み、各トランスポートは導波管チャネルと上記導波管チャネルに関連づけられる１つまたは複数の境界領域とを有する導波管を含み、上記トランスポートは上記導波管内に配置される、導波管におけるインフルエンサ反応を強化するための複数の構成要素を含み、かつｂ）複数の変調器を近接させることを含み、各変調器は１つまたは複数のトランスポートと、上記トランスポートへ結合されて１つまたは複数の制御信号に反応する、上記波動成分が上記１つまたは複数のトランスポートを介して伝播するにつれて上記導波管内に上記インフルエンサ反応を誘発させることにより上記波動成分の放射−振幅制御特性に影響を与えるためのインフルエンサと、を含み、上記複数の変調器は、制御システムからの１つまたは複数の制御信号に反応するトランスポートの各々からの情報を送る集合的情報提示システムを形成する。
【００４８】
本発明の装置、方法、コンピュータ・プログラム製品及び伝播信号は、変更されかつ成熟した導波管製造プロセスを使用するという優位点を提供する。ある好適な実施形態では、導波管は光学トランスポートであり、好適には、所望される放射属性を保持しながら光学的にアクティブな構成要素を含むことによりインフルエンサの短距離特性に影響する特徴を強化するように適合化される光ファイバまたは導波管チャネルである。ある好適な実施形態では、影響されるべき放射特性には放射線の偏光状態が含まれ、インフルエンサはファラデー効果を使用して、光学トランスポートの伝達軸に平行して伝播される制御可能な可変磁場により偏光回転角を制御する。光学トランスポートは、偏光が超短光学経路上の低い磁場強度を使用して迅速に制御されることを有効化するように構築される。放射線はまず、特定の１つの偏光を有する波動成分を生成するように制御され、この波動成分の偏光は、上記影響を与える効果に反応して第２の偏光フィルタが、放出される放射線の振幅を変調するように影響される。本好適な実施形態では、この変調は、放出される放射線を消滅させることを含む。援用されている特許出願、優先出願及び関連出願は、ファラデー構造導波管、ファラデー構造導波管変調器、ディスプレイ及び他の導波管構造体と、上記発明と共同する方法とを開示している。
【００４９】
本発明の一部として本明細書に開示される成熟した効率的な光ファイバ導波管製造プロセスを低コストで均一かつ効率的な磁気光学システム・エレメントの製造において使用するためのてこ入れは、導波管の放射影響特性の外的影響に対する反応性を強化する先行技術を凌ぐ優位点をもたらすと同時に、単価を下げかつ製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める導波管技術を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本発明は、導波管の放射影響特性の外的影響に対する反応性を強化する先行技術を凌ぐ優位点をもたらすと同時に、単価を下げかつ製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める代替導波管技術に関する。以下の説明は、一般的な当業者が本発明を利用できるようにするために提示されるものであり、特許出願及びその要件のコンテキストにおいて行われる。当業者には、本明細書に記述される好適な実施形態及び一般原理及び特徴の様々な変更が容易に明らかとなるであろう。従って、本発明は提示される実施形態に限定されるべきものではなく、本明細書に記述される原理及び特徴に一致する最も広い範囲が認められるべきである。
【００５１】
以下の説明において、次の３つの用語、即ち（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）消滅させる、は本発明のコンテキストにおいて特定の意味を持つ。本発明で言う光学トランスポートは、放射線の所望される属性を保持しながら特性に影響するインフルエンサの特徴を強化すべく特に適合化される導波管である。ある好適な実施形態では、影響されるべき放射特性にはその偏光回転状態が含まれ、インフルエンサはファラデー効果を使用して、光学トランスポートの伝達軸に平行して伝播される制御可能な可変磁場により偏光回転角を制御する。光学トランスポートは、偏光が超短光学経路上の低い磁場強度を使用して迅速に制御されることを有効化するように構築される。特定のインプリメンテーションの中には、光学トランスポートが、伝達される放射線の波長の高いベルデ定数を示すと同時にファイバの導波属性を保持する、またそうでなくてもプロパティインフルエンサにより放射特性の効率的な構成及び協調的な影響を供給する光ファイバを含むものがある。
【００５２】
プロパティインフルエンサは、光学トランスポートによって伝達される放射線の特性制御を実装するための構造体である。本好適な実施形態では、プロパティインフルエンサは光学トランスポートへ機能的に結合され、ある光学トランスポートのインプリメンテーションにおいてこの光学トランスポートはコアと１つまたは複数のクラッディング層とを有する光ファイバによって形成され、好適にはインフルエンサは、光学トランスポートの導波属性を著しく改悪することなくクラッディング層内に、または１つまたは複数のクラッディング層の上に集積される。伝達される放射線の偏光特性を使用する本好適な実施形態においては、プロパティインフルエンサのこの好適な実装は、コイル、コイルフォームまたは１つまたは複数の磁場（そのうちの１つまたは複数は制御可能）を使用して光学トランスポートにおいてファラデー効果の顕在する場をサポート／生成する（したがって伝達された放射線に影響を及ぼす）集積を行う能力のある他の構造体等の偏向に影響する構造体である。
【００５３】
本発明の構造化された導波管は、実施形態によっては、変調器において伝播放射線の振幅を制御するトランスポートとして作用してもよい。変調器により放出される放射線は、光学トランスポート上のプロパティインフルエンサの相互作用によって制御された最大放射線振幅及び最小放射振幅を有することになる。消滅とは、単に、「オフ」または「暗」もしくは放射線が存在しないことを示す他の類別によって特徴付けられるに足る（特定の実施形態に見合った）低レベルの最小放射線振幅を指す。言い替えれば、応用例によっては、十分に低値であるが検出可能／識別可能な放射振幅を、そのレベルがそのインプリメンテーションまたは実施形態のパラメータに適合していれば「消滅している」として適切に同定してもよい場合がある。本発明は、導波管の製造中に誘導領域に配置される光学的にアクティブな構成要素の使用により、インフルエンサに対する導波管の反応性を向上させる。
【００５４】
本発明は、変調器（本明細書ではこれを好適な影響機構を基礎とするファラデー減衰器と呼ぶ場合もある）のアレイを使用して効率的かつ精確な導波プロセス及び構造体を介して画像を形成するピクセル／サブピクセル・アレイを製造する様々なディスプレイ・デバイスの好適な実施形態を含む。
【００５５】
本発明のこれらの実施形態の主要なサブクラスは、後に詳述するような、光ファイバ、半導体導波管、導波ホールまたは他の光学チャネル及びこれらに類似する形式である、光チャネル・アレイ上の可変強度光弁として機能する「ファラデー減衰器」アレイのアッセンブリ及び配列を提案している。このようなアレイは、ディスプレイまたはプロジェクション表面で終わる。
【００５６】
先に述べた定義を繰り返すと、導波とは、典型的には光が通って進む「コア」と、コアとの境界で散乱光をコアへ効果的に反射し返す「クラッディング」との回折指数の差による光の被制御チャネルへの閉じ込めを含む。但し、フォトニック・バンドギャップ・カップリングを含む他のメカニズムも、「導波構造体または方法」として供給される場合がある。従って導波は、（標準的な中実コア及びフォトニック結晶等のファイバを含む）光学チャネル、半導体導波管及び他の光チャネリングまたは光を閉じ込める構造体または領域が実装コンポーネント、方法及びメカニズムとなる、光を制御するプロセスである。
【００５７】
多くの者にとって、導波プロセス及び構造体による磁気光学ディスプレイ実装の重要性は明らかでないかもしれない。しかしながら、この重要性は根源的なものであり、しかも強調し過ぎであってはならない。何故ならこれは、光通信が、パルス式レーザ光、ポイント・ツー・ポイントという基本的概念から、自由空間及び、データを光学的に伝送する、即ち導波されず制御もチャネリング化もされない光を光学構造体を介して伝送するという粗雑な概念を実装した物理シーケンスにおける様々なオプトエレクトロニック・コンポーネントによる操作を経て、光ファイバ及び半導体光導波管等の実際的な導波プロセス及びコンポーネントを基礎としかつこれらから成るシステムにおける実装へと移った展開に似ているからである。
【００５８】
ソリッドステート集積構造体を介する光学経路の誘導及び制御の基本原理により、減衰及び精密制御及び操作のない長距離伝送を可能にしたのは、導波プロセス及び構造体を基礎としかつこれらから成るシステムである。全体的に言えば、これは、コヒーレントなレーザ光を１点からパルス化しかつこれらのパルスを受け取って電子信号に変換するという基本概念の実際的でロストコストな効率的インプリメンテーションを達成する上での起点であった導波、を介するインプリメンテーションである。導波の改良は現在も進行中のプロセスであり、光通信及び電子光通信の本質、及び究極的な光演算実装を含む分野の進歩を定義する。導波の最初のステップ及びパルス光光通信の原理を実現するメカニズムとしての導波のインプリメンテーションに対する実際的な発明的ソリューションがなければ、今日のような光通信システムは存在していなかったであろう。
【００５９】
本基本概念の導波バージョンの体系的インプリメンテーションは、データ伝送モードとしての光通信及びパルス光か、光弁としてのファラデー効果を基礎とするビジュアル・ディスプレイ・デバイスかに関連するものであった。導波は、本明細書に開示しているさらなる発明的ソリューションを介して体系的にインプリメンテーションされ、先行技術における問題点の多くを解決する。
【００６０】
この点は、本明細書に開示されている本発明の多くの実施形態についても同じであり、発明的ソリューションであるシステムは、集積された導波プロセス及び構造体を介するファラデー効果光弁概念のインプリメンテーションへと飛躍している。
【００６１】
図２は、単一ピクセル構造体２１０の製造に使用される３つのサブピクセル（例えば、Ｒ、Ｇ及びＢ）２０５を有するピクセル・システム２００を明示する、本発明の好適な一実施形態の基本線図である。システム２００は、１つまたは複数の光源２１５と、１つまたは複数の導波管チャネル２２０と、最初の偏光器２２５と、集積されたインフルエンサ・エレメント２３０と、アナライザ偏光器２３５とを含む。
【００６２】
図３は、図２に示すシステム２００に類似するピクセル・システム３００の好適な代替実施形態である。システム３００が使用する平衡白色光源３０５は、カラー・フィルタ３１０を使用して所望される色周波数に分解される。カラー・フィルタ３１０は離散フィルタ・システムであってもよく、導波管チャネル２２０に統合されてもよい。
【００６３】
図４は、図２に示すシステム２００及び図３に示すシステム３００に類似するピクセル・システム４００の好適な代替実施形態である。システム４００は、後に詳述する半導体構造体４０５（垂直または平面）内に製造される半導体「バルク」チャネルまたは基板導波管チャネルを使用する。
【００６４】
上記好適な実施形態の多くは、詳細には存在する広範な差に関わらず、下記のコンポーネント及び図２、図３または図４に関連して先に説明したシステムのうちの１つの概略を有する。
【００６５】
標準的なコンポーネント及び標準的なオプションには、下記が含まれる。
【００６６】
I．  光源。単一のバランス白または別々のＲＧＢ／ＣＭＹ同調ソース。光チャネルの入力端から離れている場合、入力端に隣接する場合、光チャネルと一体式の場合、がある。
【００６７】
II．  光チャネル。本好適な実施形態は、光ファイバ等の導波管の形式の光チャネルを含む。但し、本発明の実施形態は、半導体導波管、導波ホールまたは材料の「深層」に形成されるチャネルまたは領域を含む他の光導波チャネルを開示している。これらの導波エレメントはディスプレイの基本的な画像構造体であり、輝度変調メカニズム及び色選択システムを一体式に組み込んでいる。
【００６８】
III．  光チャネルへと送られる最初の偏光。偏光のインプリメンテーションには、偏光角が単一である光が光チャネルを通過することを許容する様々なものも使用することができる。その最も典型的なものは、光チャネルの「入力」端上へエピタキシャルに配置される薄膜であろう。光源からの全ての光の効率的な入力という観点から、照明ソースはどれも、「誤った」最初の偏光が繰り返し反射されることを許容するキャビティを含んでもよい。これにより、全ての光は最終的に分散して受認される、または「正しい」偏光になる。任意選択として、特に、照明ソースから導波管構造体のファラデー減衰器部分までの距離に依存して、偏光保持導波管（ファイバ、半導体）を使用してもよい。
【００６９】
IV．  個々の偏光コンポーネントへの任意選択である光の分解、及び各偏光のためのデュアル光チャネル。好適には、このような分解は溶融ファイバ偏光スプリッタを介して実行されるが、他の方法も知られている。このオプションによれば、各サブピクセルまたはピクセルに関して反対に偏光された光を伝送する２つのチャネルが存在する。これにより、より大きなエネルギー、及びソースからの全ての偏光の熱効率の良い利用をもたらすことができる。
【００７０】
V．  集積する色の選択。導波管エレメントへ色を集積する好適なインプリメンテーションは、導波管コアのＲＧＢ（またはＣＹＭ）色素ドーピングを介するものであるが、他の便利な方法も知られている。
【００７１】
VI．  ファラデー効果減衰器。導波管内に統合され、光の輝度を完全な「オフ」から完全な「オン」まで変える。別々の色素ドープ・ファイバが使用される場合は、各ファイバに１つのファラデー減衰器があれば足りる。或いは、各々が色素ドープされた複数の螺旋状の色チャネルを表層に有する、または他の複数の色チャネルを有する単一のファイバ構造体を製造してもよい。全ての実施形態において、駆動回路はキャパシタを使用してもよい。
【００７２】
VII．  スイッチ・マトリクスの構造体及びアッセンブリ。スイッチ「マトリクス」の構成及びアッセンブリに関しては、導波管エレメントを構造的に組み合わせてこれらを保持し、各サブピクセルまたはピクセルを電子的にアドレス指定する効果的なシステムが幾つか存在する。光ファイバの場合、全ファイバ、繊維構造及びファイバ・エレメントのアドレス指定に対するポテンシャルはファイバ成分の固有の性質である。フレキシブルメッシュまたは中実マトリクスは、付帯的なアッセンブリ方法を伴う代替構造である。
【００７３】
VIII．  光チャネルの出力端の修正。具体的には光ファイバである導波管構造体の出力端は、熱処理されてテーパ状の端を形成すべく引き出されてもよく、或いはそうでなければ、出力端における光の散乱を強化すべく研磨され、捻られ、または成形されてもよい。これにより、ディスプレイ面における視角が改善される。
【００７４】
IX．  「アナライザ」またはオフセット偏光器コンポーネント。これは、最初の偏光「フィルタ」エレメントの配向から９０度オフセットされる「偏光フィルタ」エレメントである。これは、好適には、導波管アレイの光学ガラスまたは出力／ディスプレイ端の何れかにエピタキシャルに蒸着される薄膜である。
【００７５】
X．  異なって偏光される光チャネルの任意選択である組み換え。好適には、色エレメント当たり２つのチャネルであるＲＧＢ光チャネル及び任意選択である白色光光チャネルのグループは、（偏光スプリット・エレメントにより分解される異なる偏光を伝送するために）ディスプレイの表面部分またはプロジェクタ表面の様々な実施形態の要件に依存して、ディスプレイまたはプロジェクタ表面で終わる前に組み換えられてもよい。チャネルは、ファイバの溶融、挿入、導波管の合併及び他の方法によって接合されてもよい。
【００７６】
XI．  ディスプレイまたはプロジェクタ表面。次に光は、出力端から偏光システムを介して進み、ディスプレイまたはプロジェクタ表面へ至る。この最終的な表面エレメントは、偏光コンポーネントに面する光学ガラスまたは他の透明な光学材料であってもよい。
【００７７】
XII．  ディスプレイまたはプロジェクタ表面のジオメトリ。ディスプレイまたはプロジェクタ表面の光学ジオメトリ自体は、光ファイバの面板の先行技術において明示されているように変化してもよく、ファイバの端は曲面に至って終わり、特に投影システムの実施形態に関して追加の光学エレメント及びレンズによる順次的な追加の集束能力が可能にされる。
【００７８】
好適なファラデー減衰器は、可変駆動回路（好適にはパルスまたはデジタル形式のもの）を場生成エレメント、即ち、適切な材料（例えば、チャネルを包囲するドープされたファイバ・クラッディングまたは薄膜鉄ガーネット）を包囲し、パルス間に十分高い残留フラックスを保有するコイルまたは「コイルフォーム」もしくはストリップまたはカラー・エレメント、へ付着させることによって機能する。このような変化する場は、偏光の入射ビームの偏光角を黒または「オフ」の位置からフル輝度または「オン」の位置まで９０度の範囲で回転させる。或いは、デフォルト条件を逆にしてデフォルトによりピクセル「オン」を保有し、これを可変的にゼロまで低減するように要求することも可能である。このようなインプリメンテーションは、この同じ基本的なスイッチ・アレイの他の幾つかのアプリケーションに特に関連する。
【００７９】
光ファイバまたは半導体導波管による方法の場合、高いベルデ定数を達成するために、ファイバまたは導波管材料の全体をＹＩＧ、Ｔｂ、ＴＧＧまたは他のエレメントでドープしてもよい。一方が左回りでもう一方が右回りの偏光である循環性偏光の２つの光線を所与とすれば、磁化電流の電気と同じ方向である一方の偏光はより高速で進む。即ち、式１に関連して先に述べたように、磁場が伝播方向に平行して印加されると、直線偏光の面は回転される。
【００８０】
また、ファイバの二欠陥ドーピングも、性能を向上させることが証明されている。要は、パルスに続く、電力消費を低減しかつ高い交換速度を実現する高い残留フラックスを達成することである。（溶融酸化物による連続する流れにおける最近の不活性ガスの使用は、酸化物ドープ・シリカから光ファイバを引き抜くために要求されるレベルの粘性を達成している。）また、ファラデー・エレメントを磁化するために、永久磁石エレメントを可変ファラデー回転エレメントにより生成される場のベクトルに対して垂直方向に使用し、エレメントを完全な飽和状態にして光学的損失を低減させてもよい。好適にはクラッディング層内のドーパントであるこのような永久磁石エレメントは、好適には偏光角に直接影響しないように設計され、よってディスプレイのコントラスト比が犠牲にされることはない。
【００８１】
「ファラデー効果減衰器」の材料及び構造の特定の使用法に関連づけられる「減衰曲線」は周知の量であり、所定の減衰レベルの電力レベルは、デバイスの全体として滑らかな減衰曲線を達成すべく、対応する（不規則な、または規則的な）増分でデジタル式に駆動されてもよい。さらに、オリジナル光が分解されて別々の偏光になり、この別々の偏光毎に異なる曲線を有する異なる材料を選定することにより結果的に１つの色につき２つの光チャネルが生じると、減衰曲線を平滑化する別のメカニズムが提供される。必要であれば、または所望されれば、チャネルの数を、追加の平滑化を実現するために材料別に増加してもよい。
【００８２】
色選択は、下記の２つの主たる方法クラスによって輝度変調システムに統合される（次に記述するものは本発明に包含される可能方法を排するものではない）。
【００８３】
光ファイバを利用する第１の方法クラスにおいては、別々の色素ドープ・ファイバ（ＲＧＢまたはＹＣＭ）が所定の色の光をディスプレイまたはプロジェクション面へ送出し、ファイバ・セグメントはファラデー減衰器エレメントによる割込みを受ける。ファラデー減衰器エレメントは、「オフ」位置から９０度のファラデー回転を経て完全な「オン」位置へと色素ドープ・ファイバを介して進む着色された光の輝度を変える。また、平衡された白色光を運ぶファイバも、ファラデー減衰器エレメントによって同様に構成されてもよい。ファイバの端は、ディスプレイ面またはプロジェクション表面上でピクセル・エレメントを形成する。
【００８４】
この方法はさらに、穴を形成する確立された方法でドープされかつ後に熱処理される一般的なファイバのケースのような、ファイバが気泡によりドープされるインプリメンテーションにも適用され、これにより、費用効果的に製造されるＰＣＦ（フォトニック結晶ファイバ）がもたらされる。結果的に生じる穴の中には適切にドープされ希薄にされた蒸気ガスが発見され、ファラデー−スターク回転のインプリメンテーションにおける任意選択の電極により励起される、または他の非線形ファラデー回転効果を達成するために光学的にポンピングされることが可能である。任意選択として、圧力射出及びガラス製造において知られる確立された方法により気泡をファイバ実行段階に導入してもよい。
【００８５】
光ファイバまたは半導体導波管に照明ソースを統合する実施形態では、このような穴におけるガスを、ＲＦ励起照明デバイスの変形型においてＲＦ送信機により可変周波数で励起してもよい。Ｒ、Ｇ、ＢまたはＣ、Ｍ、Ｙの各々に少なくとも１つ存在する複数のＲＦ送信機により、ガスは（非色素ドープ・ファイバにおいて）、泡またはキャビティに含まれるガスの様々な化学組成に対応する色のついた光を放出する。十分な気泡密度またはキャビティ長さを伴う十分に長いファイバは、ファイバ自体に統合されたソース照明スキームを実装し、ファイバの長さのさらに先では、先に述べたようにファラデー減衰器エレメントが放出光の輝度を調節する。
【００８６】
第２に、複数の導波光チャネルを１つの複合導波管構造体に結合し、よって３つのＲＧＢチャネルが１つの構造体に結合される別の方法クラスが存在する。１つの構造体に結合された３つのＲＧＢチャネルを有するインプリメンテーション可能な構造体に関しては、例えば図３０を参照されたい。
【００８７】
本発明の好適な一実施形態の目的は、固有のフレキシブルさを保有し、よって下記を含む様々なインプリメンテーションを包含しかつ生み出すことにある。
【００８８】
I．  ソース照明手段は、「ファラデー減衰器」シーケンスから離隔配置されてもよい。ファラデー減衰器自体は、光ファイバで接続されてディスプレイまたはプロジェクタ表面から離隔配置されてもよい。
【００８９】
II．  光チャネルは、ファラデー効果減衰器によって輝度変調される別々の色を含む。
【００９０】
III．  光チャネルは、各々が異なる性能特性を有する光ファイバ、半導体導波管または層状材料で形成される導波ホールによって形成されてもよい。
【００９１】
IV．  異なる形態の光チャネルを結合し、異なる実施形態の別個の段階またはコンポーネントを形成してもよい。ファイバ（ＰＣＦを含む）は、ファラデー減衰のために光を照明ソースから半導体導波管ストリップのアレイまたは薄膜層内の光学チャネルのフォトニック結晶アレイへ運び、次いで別のファイバ束アレイを介してディスプレイまたはプロジェクタ表面へ運ぶ。
【００９２】
実施形態の一般的な各クラスの要件により、装置内の代替コンポーネントの構成及び選択は、結果的に僅かに異なる傾向がある。即ち、他のクラスまたはタイプのシステムが開発されかつ必要とされるにつれて、コンポーネント、方法及びコンピュータ・プログラムの追加的な構成及び選択を実装してもよい。
【００９３】
図５は、上記好適な実施形態による簡易単位パネル導波管ベースのディスプレイ５００を示す概略図である。ディスプレイ５００は、照明ソース５１０と、スイッチ・マトリクス５１５と、ディスプレイ表面５２０とを収容するケーシング５０５を含む。ソース５１０は、平衡された白色光または多色モデル（例えば、ＲＧＢソース）の異なる色／周波数の複数チャネルを供給する。本好適な実施形態は、後に詳述するように、共に集積されるソース５１０、マトリクス５１５及び表面５２０用にフレキシブルな導波チャネル（例えば、光ファイバ及びこれに類似するもの）を使用する。ソース５１０は、マトリクス５１５に隣接しているか、これに面しているかの何れかである。隣接している場合、ファイバ束は放射線をマトリクス５１５の入力側へ運ぶ。ソース５１０は、偏光制御を含む、援用した特許出願に記述されている任意の放射線発生及び特徴／属性制御機能を含んでもよい。
【００９４】
マトリクス５１５は、その入力側である近接ソース５１０及び出力側の近接ディスプレイ表面５２０から伝わる放射線の振幅を制御するための複数の導波チャネルを含む。マトリクス５１５の構造及び機能のオプションは、本明細書及び援用した特許出願に詳しく開示されている。マトリクス５１５は、任意選択のチューナブル・フィルタ及びインフルエンサ・エレメントを含んでもよく、これらの中には一直線に、または積層されて統合されるものがある。これらの導波チャネルには、ファイバ、導波管または従来の材料またはフォトニック結晶から製造される他のチャネル化された物質が含まれてもよい。チャネル隔離機能としては、必要に応じて横方向のオフセット（例えば、個々のチャネルを遠ざけるに足る三次元空間における交互式チャネルまたはシールド構造体の使用）を含む任意のものが使用される。マトリクス５１５は、出力側の偏光アナライザを含む、援用した特許出願に記述されている任意の放射線発生及び特徴／属性制御機能を含んでもよい。インプリメンテーションによっては、周期的な偏光器アナライザ構造体を有するオーバーレイ・シートが使用されるものがある。
【００９５】
ディスプレイ表面５２０は、単にマトリクス５１５の導波管チャネルの延長であっても、別個の構造体であってもよい。表面５２０は、例えば面板の形成及び使用及びチャネル端の修正を含む、援用した特許出願に記述されているインプリメンテーション範囲を有する。表面５２０の入力及び／または出力における構造体は、薄膜、光学ガラスまたは他の光学的な材料または構造体を含む、援用した特許出願に記述されている任意の放射線発生及び特徴／属性制御機能を含んでもよい。
【００９６】
図６は、図５に示すディスプレイ５００の詳細略図である。照明ソース５１０は、光源６０５と、偏光システム６１０とを含む。マトリクス５１５は、入力６２０及び出力６２５を伴う集積されたコイルフォームを有する減衰器／変調器構造体６１５を含む。ディスプレイ表面５２０は、アナライザ６３０と、任意選択の修正チャネル出力６３５と、任意選択のディスプレイ表面／保護コーティング６４０とを含む。
【００９７】
フラットパネルディスプレイのファラデー減衰器スイッチ・マトリクスの本好適な実施形態は、集積された光ファイバ減衰器デバイスのアッセンブル・アレイ（例えば、織物アッセンブリ）であり、事実上、大型集積光学デバイスの形式である。例えば、図５及び図６を参照されたい。
【００９８】
ファイバに並行する、またはファイバの周囲の導電材料による薄膜エピタキシ法と組み合わせて適切なエレメントでドープされるファイバ、または外側のファイバ・クラッディングにおける導電ポリマの使用、及び本発明が開示する実施形態において概説されている他の集積ファイバ製造方法は、ファイバ／コンポーネントの実施形態のサイズ及び電力消費量が低減していて、さらに低減し続けるものと思われることを意味する。
【００９９】
ファイバまたは導波管の周囲の追加される直径による影響（ファイバまたは導波管の周囲のＥ−Ｍ生成エレメントによってもたらされるもの）を低減し、かつ隣接するファラデー減衰器エレメント間に必要とされるシールド材料の量を減らすためには、Ｅ−Ｍ／ファラデー減衰器エレメントがどれも互いに直に隣接し合わないように、隣接するファイバまたは導波管をｚ軸に沿って互い違いにしてもよい。
【０１００】
本発明の１つの実施形態クラスは、「チップ上ファラデー減衰器アレイ」と称することができる。半導体材料内に形成される導波管は、その表面上（「スーパーフィシャル」）または深層（「モノリシック」）に形成されてもよい。本発明の好適な一実施形態は、導波管に沿った超短距離にファラデー回転を達成するが、これらの距離は、材料性能の向上に伴って短縮されてもよい。従って、ファラデー減衰器アレイ自体は、僅かに数ミリメートルの深さであればよい。
【０１０１】
スーパーフィシャル導波管を採用する集積光学素子のアプローチは、各ピクセル・ポイントに固定式の４５度反射エレメント（またはフォトニック結晶ベンド）を形成することによって達成されてもよい。従って、半導体のサンドイッチ状表面には、駆動回路によりアドレス指定され、オフセット偏光法へと続き、かつ導波管により運ばれて平行に進む任意の光を半導体のｘ−ｙ面からｚ軸へ偏向する反射またはベンド手段で終わるファラデー減衰器部分を含む極薄の導波管部分が形成される。従って、１つの半導体表面は製造されてディスプレイまたはプロジェクション表面に（並行して）対面する。半導体は、最適密度で表面に配列される、表面からの光を外側に偏向して画像を形成させる４５度のデフレクタまたはベンドのグリッドまたはアレイをアドレスする複数の導波管によって製造される。
【０１０２】
モノリシック導波管の単純な実施形態は、半導体製造技術により導波管に並行して「深層」に形成されるファラデー減衰器コンポーネントを伴って半導体材料の様々な領域の「深層」に形成される導波管を含む。
【０１０３】
シングル・チップの実施形態は、投影システムにとっても実際的であろう。半導体導波管のこれら全ての実施形態においては、光ファイバを使用して導波管へ照明ソースから光を運んでもよく、光ファイバを使用してファラデー減衰器スイッチ・マトリクス（半導体導波管）をディスプレイまたはプロジェクタ表面へ接続してもよい。
【０１０４】
図７は、本発明の好適な一実施形態によるコンポーネント化されたディスプレイ・システム７００の概略図である。特殊なトランスポート、変調器、スイッチ・マトリクス及びこれまでに述べかつ援用した特許出願に記述されている他のコンポーネントに関する本発明の好適な実施形態には、ディスプレイ・システムをモジュール及び／またはコンポーネント式に設計しかつ実装してもよいという利益がある。本明細書で使用しているように、モジュール方式及び／またはコンポーネント化は本好適な実施形態の２つの区別的態様を指す。第１の態様は、システムのエレメントを結合して、最終システムを製造すべく相互に連通される離散ユニットにパッケージしてもよいという機能である。これは、広範な潜在的用途のためのシステムの設計及び実装における、より大きいフレキシブルさを可能にする。第２の態様は、システムのエレメントは、これらががほぼ同一のサブエレメントによって構成され、上記エレメントはこれらのサブエレメント間で連通するように設計されるという機能を指す。当然ながら、システムによっては、本発明を逸脱することなくこれら双方の態様を実装してもよい。
【０１０５】
システム７００は第１の態様の一例であり、第１の連通システム７１０によって変調器システム７１５へ結合される照明モジュール７０５を有し、変調器システム７１５は第２の連通システム７２０によって出力システム７２５へ結合される。本例において、ディスプレイ・システム７００は投影システムである。但し、本発明はこれに限定されない。照明モジュールは、所望される特徴を有する入力波動成分を生成するための放射線生成メカニズムを含む。照明モジュール７０５は、均一または多重周波数波動成分を生成するための１つまたは複数の放射線生成エレメントを含んでもよい。例えば、照明モジュール７０５は平衡された「白色」光を生成してもよく、１つまたは複数の原色セットを生成してもよい。
【０１０６】
第１の連通システム７１０は入力波動成分を伝播し、好適には、システム７１０は、照明モジュール７０５から変調器システム７１５まで入力波動成分の所望される特徴を維持する単純なコンジットである。インプリメンテーションによっては、連通システム７１０が変調器システム７１５への入力において入力波動成分の所望される特徴の生成に加わってもよいものがある（例えば、振幅、周波数、偏光タイプ及び偏光配向を処理することができる）。本好適な実施形態では、連通システム７１０は、例えば変調器システム７１５と照明モジュール７０５の隔離及び／または分離を許容する光ファイバ等の複数の導波管チャネルを含む。実施形態によっては、個々の波動成分に特定的な放射特性が、通過中の保存を要求しないものがあるが、これは、連通システム７１０には、変調器モジュール７１５の変調チャネルの画像エレメント（ピクセル）またはサブピクセルの解像度に比べてより多い、または少ない数のチャネルが存在する可能性があることを意味する。
【０１０７】
変調器システム７１５は入力波動成分を受け取り、上述のように、かつ援用した特許出願に記述されているようにこれらを変調する。本好適な実施形態では、変調器システム７１５は、複数のピクセル及びサブピクセルの各々を個々に制御することにより連続する一連の画像ユニット（例えば、ビデオ・フレーム）を生成する。入力波動成分は、入力波動成分の振幅が複数の出力波動成分について可変振幅を生成すべく処理されるように、変調チャネルの適切な１つへマップされる。
【０１０８】
第２の連通システム７２０は出力波動成分を伝播し、好適には、システム７２０は、変調器システム７１５からディスプレイ・システム７２５まで出力波動成分の生成された特徴を維持する単純なコンジットである。インプリメンテーションによっては、連通システム７２０がディスプレイ・システム７２５への入力において出力波動成分の所望される特徴の生成に加わってもよいものがある（例えば、振幅及び周波数を処理することができる）。本好適な実施形態では、連通システム７２０は、例えば変調器システム７１５とディスプレイ・システム７２５の隔離及び／または分離を許容する光ファイバ等の複数の導波管チャネルを含む。個々の出力波動成分に特定的な放射特性は、通過中の保存を必要とする。さらに、各出力波動成分チャネルは最終的なディスプレイ・ロケーションの特殊なロケーションにマップされ、連通システム７２０はこのマッピングを中断しない。
【０１０９】
ディスプレイ・システム７２５は、直視型のインプリメンテーション用に、またはスクリーンに対して画像が反射／伝達される等、ビューイングが間接的であるプロジェクションインプリメンテーション用に適合化されてもよい。ディスプレイ・システム７２５は出力波動成分を処理（例えば、変換及び配列）し、これらを所望される出力パターンに組み立てることにより所望される出力配列にする。この出力パターンは、典型的には、図４９に示すような複数のロウ及びカラムを有するマトリクスである。ディスプレイ・システム７２５は、光学素子及び、伝播放射線を追加的に成形し、集束しかつ濾波する他のエレメントを含んでもよい。
【０１１０】
連通システムのコンポーネント化及び使用は、他のエレメントの分離及び隔離を可能にする。エレメントをより広い範囲の形式要素へパッケージしかつ配列することに対して増大する利益に加えて、インプリメンテーションによっては、隔離することに関する利益が重要である。このような実施形態では、照明モジュール７０５、変調器システム７１５（例えば、ファラデー減衰器スイッチ・マトリクス）及びディスプレイ・システム（例えば、プロジェクション表面）は、区別的なモジュールまたはユニット内に互いに幾分かの距離を置いて収容されることによって恩恵を受けることができる。
【０１１１】
照明モジュール７０５について考察すると、実施形態によっては、典型的には大型の劇場スクリーンを照明する、もしくは日中または他の明るいロケーションにおいて画像を生成するために必要とされる高輝度の光によって生じる熱に起因して、これを変調器システム７１５から分離することが効果的である。複数の放射線源が使用されていて、そうでなければ例えば単一のキセノン・ランプ内に集められる出熱を分散していても、出熱はまだ十分に多大である可能性があり、よってスイッチ・エレメント及びディスプレイ・エレメントからの分離は望ましい可能性がある。従って、放射線源は、ヒートシンク及び他の冷却エレメントを有する断熱ケースに収容される。次に連通システム７１０は、別個の、または単一のソースから光を伝える。
【０１１２】
スイッチ・モジュールのプロジェクション／ディスプレイ表面からの分離は、独自の優位点を有する可能性がある。照明及びスイッチ・モジュールを投影システム・ベース（フラットパネルディスプレイでも同様）内に置けば、プロジェクションＴＶキャビネットの深さを減らすことができる。もしくは、反射型ファブリック・スクリーンを使用するフロント・投影システムにおいては、プロジェクション表面を、薄いランプ状のポールの頂上にある、または天井からケーブルでつり下がるコンパクトボール中に容れてもよい。
【０１１３】
劇場用プロジェクションの場合、ファラデー・スイッチ・マトリクス・モジュールによって形成される画像を光ケーブルによりフロア上のユニットから映写窓エリアにおける最終的な小型光学ユニットまで運ぶ可能性は、他の潜在的な優位点及び構成の中でもとりわけ、伝統的な映写機及び最新のＦＬＡＴプロジェクタの双方を同一の映写室に収容するという空間利用戦略を示唆する。投影システムにおけるファラデー減衰器スイッチ・マトリクスは、本明細書に記述しているどの実施形態を使用してもよい。
【０１１４】
各々がストリップ上に並んで配置または付着された何千もの導波管を有する導波管ストリップのモノリシック構造は、高精細度の画像化を達成することができる。しかしながら、「バルク」光ファイバ成分構造もまた、必要な小型プロジェクション表面積を達成することができる。（特に外部通信ケーブルの耐久性能要件のない）シングルモード・ファイバの直径はかなり小さく、ファイバ・ファラデー・アレイの断面積は極めて小さい。加えて、集積光学素子の製造技術は向上することが予想され、ファラデー減衰器アレイは、モノリシックであれスーパーフィシャルであれ、単一の半導体基板またはチップの製造において大量に実現されることが可能である。
【０１１５】
溶融ファイバのプロジェクション表面において、溶融ファイバ表面は次に、光学アレイへ画像を集束させるための曲りを実現するまで研磨されてもよい。或いは、接着剤で接合される、もしくは他の方法で結合されるファイバ端は成形された先端を有してもよく、必要であれば、曲面を実現するためにその末端において成形されたマトリクス状に配列されてもよい。
【０１１６】
プロジェクション・テレビまたは他の非劇場型のプロジェクション・アプリケーションの場合、照明及びスイッチ・モジュールをプロジェクタ表面から分離するという任意選択は、さほど嵩高くないプロジェクション・テレビ・キャビネット構造を実現する新規方法を示唆する。
【０１１７】
図８は、コンポーネント化されたディスプレイ・システム８００を図７に示すシステム７００の特殊なインプリメンテーションとしてインプリメンテーションするための好適な一実施形態を示す略図である。システム８００は、ソース８０５Ｒ、ソース８０５Ｇ及びソース８０５Ｂとして同定される３つの成分照明ソース（例えば、ＲＧＢソース）をモジュール７０５として有する。システム８００の第１の連通システムは、各色について、入力メカニズム８１０（例えば、光ファイバ面板またはこれに類似する連通媒体／チャネルとして適切なもの）と、個々の光学チャネル８１５の束とを含む。システム８００は、各色について、各々が変調器システム７１５に対応する変調アッセンブリ８２０を含む。第２の連通システム８２５は、各色用のこのような光学エレメントの束である、最終画像化情報を伝送する第２の複数の個別光学チャネルを含む。システム８００は、第２の連通システム８２５の３つの束から集合的な画像化情報をマージする最終プロジェクション／ディスプレイ光学素子アッセンブリ８３０を含む。
【０１１８】
本発明のこの好適な実施形態は、集積型ファラデー減衰器ピクセル・エレメントの形式で光導波構造体を介して実装される新しい磁気光学ディスプレイ・クラスを含む。本発明のこの好適な実施形態はさらに発明的コンポーネントより成るシステムを含み、これらのコンポーネントは幾つかの新しい製造プロセスを介して個々に製造されかつ新規ディスプレイ構造体として組み立てられ、よって上記システム自体がディスプレイ・オペレーションの新規方法を組み込んでいる。
【０１１９】
ファラデー回転子、減衰器、アイソレータ、サーキュレータ、及び光ファイバを含むファラデー効果を使用する光通信のためのコンポーネントの他の変形の先行技術においては、デバイスは典型的には、光通信ネットワークのノードを接続する延長された光ファイバ結線間に挿入される離散非導波管コンポーネントによるシステムである（例えば、図１Ｃを参照されたい）。これらは、典型的には、結晶固体成長片または薄膜結晶もしくは薄膜結晶の積層の何れかとして製造される、光学的にアクティブな材料としての結晶より成る。これらのコンポーネントを延長された光ファイバまたは導波管構造体一般へより効果的に接合するためには、マイクロレンズ及びより優れた結合及び組立て方法の採用関連を含む様々なソリューションが使用される。
【０１２０】
これに対して、本発明の好適な実施形態は、統合された導波プロセス及びコンポーネントを介して磁気光学ディスプレイを実装し、ファラデー減衰器及び、複合光ファイバの集積エレメントとして実現される他の波動操作プロセスと組み合わされるファラデー減衰器プロセスの実施形態を含む。
【０１２１】
ファラデー回転子、減衰器、アイソレータ、サーキュレータ、及びファラデー効果を使用する光通信及び半導体製造プロセスを介して実装される光学スイッチのためのコンポーネントの他の変形の先行技術においては、半導体導波管は光学スイッチの原点であるが、これらの構造体は磁気光学ディスプレイのニーズに適合しない。従って、上記好適な実施形態は、半導体光導波管の製造技術を新規方法で実装し、実際的な半導体光導波管ベースの磁気光学ディスプレイを効果的に具現する新規構造体を実現する。達成される統合の度合いもまた、ファラデー減衰器デバイスを半導体導波管形式で実装することを含み、これらの新規半導体光導波管ベースのファラデー・デバイスにおける上記好適な実施形態の態様である。
【０１２２】
磁気光学ディスプレイにおける先行技術の幾つかのソリューションは、ファラデー回転子を電子半導体構造体として実装しようとした。これは、導波構造体を起点とすること、及び強力な導波方法を介して光を制御しかつ変調するために、半導体ドーピング、構造的操作関連のフォトニック結晶方法及び量子井戸混合（ＱＷＩ）等の方法の最大活用を含む統合方法を実装することのパラダイム・シフトの実現とは対照的である。
【０１２３】
ファラデー効果を基礎とするデバイスを集積された光ファイバ及び半導体導波管構造体に実装するという原理を介する本発明の幾つかの実施形態は、１つの実施形態における両方法の新規組合わせを含む。
【０１２４】
光ファイバを基礎とする「ユニタリ」式フラットパネルディスプレイ・システムは、本発明の好適な実施形態である。「透過型」ディスプレイのような磁気光学ディスプレイは、「照明ソース・ユニット」と、「スイッチ・メカニズム」と、表示画像が形成される、または投射される「ディスプレイ表面」とを組み込む。
【０１２５】
この単純な略図には、任意の単一の実施形態を構築するための製造及び／または組立てプロセスを含む多くのコンポーネントより成る複雑なシステムが凝縮されている。以下、図５を参照して、照明ソースからディスプレイ表面まで、システム全体のコンポーネントを構成順に説明する。
【０１２６】
I．  この好適な実施形態は、「照明ソース」として、ディスプレイの「後」にディスプレイ表面に並行して配置される規格フラットパネルディスプレイの平衡白色光照明システム（典型的には蛍光管）を採用している。但し、キセノン、ＲＧＢレーザ及び他の任意の単一または組合わせ式の白色バランス・ソースを使用してもよい。
【０１２７】
II．  薄膜偏光器のエピタキシによる偏光メカニズム。ファイバの「入力端」と照明システムとの間には、偏光メカニズムが存在する。下記はその一例である。
【０１２８】
薄膜偏光器は、照明ソースとスイッチ・マトリクスとの間の光学ガラス・シート上、またはスイッチ・マトリクスの表面上の何れかにエピタキシャルに蒸着される。その製造及び構造については、後述する。或いは、次に開示する光ファイバ・エレメントの「入力端」へ膜コーティングを行ってもよい。
【０１２９】
III．  光ファイバ・エレメント。色選択とファラデー減衰器可変輝度サブピクセル・スイッチングとを統合し、デバイスのサブピクセル導波管構造体として機能する。光ファイバ・エレメントの「入力端」は照明システムに面する。従って、ファイバは直立して、デバイスの前、ディスプレイ表面の後でディスプレイ表面に向かって光源に対し垂直に配列される。このように、ディスプレイ表面は、光ファイバ・エレメントの「出力」端により形成される。
【０１３０】
IV．  導波構造体用の集積された光ファイバ。この好適な実施形態では、個々の光ファイバ・エレメントは各々、好適には集積された構造体または図９Ａに示す等価機能を含む。
【０１３１】
図９（図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃを含む）は、本発明の好適な一実施形態による変調器９００の概略図である。図９Ａは、光学的にアクティブな誘導コア９０５と、伝達軸に沿った放射線の伝播に伴って変調器９００内へのその閉じ込めを強化するための１つまたは複数の境界領域とを含む変調器９００の好適な一実施形態である。境界領域は、援用した特許出願に記述されているように動作するための第１のクラッディング９１０と、第２のクラッディング９１５とを含む。変調器９００はさらに、（コイルフォーム９２０を介して９２５から９３０へ進む信号として示される）制御信号／電流により活性化されるコイルフォーム９２０を含む。活性化されたコイルフォームは、変調器９００を介して伝播する放射線の偏光回転角を制御するための影響磁場を生成する。
【０１３２】
変調器９００は、誘導領域９０５の一部に、かつ典型的には１つまたは複数の境界領域にも、集積された照明ソース９３５を含む。ソース９３５は、援用した特許出願に記述されているように蛍光ガスの微小気泡の無線周波刺激に反応してホワイトバランス光を生成する。ソース９３５は放射線９４０を生成し、放射線９４０は誘導領域９０５を介して伝播される。同じく誘導領域９０５及び１つまたは複数の境界領域へ集積される偏光システム９４５は、放射線９４０を変換／濾波して予め決められた最初の偏光角を有する予め決められた偏光タイプにする。偏光器９４５からの偏光放射線がコイルフォーム９２０の影響によって影響される部分９５０（例えば、磁場）を介して進むにつれて、偏光角はオペレーション中に所望される角度へ制御可能に設定される。所望されるこれらの角度を有する放射線は、この角度が変調器９００の出力部分に近い第２の偏光器９５５の伝達軸に対して変化するにつれて変調され得る振幅を有する出力放射線を生成する。図９Ｂは、図９Ａに示す変調器９００の代表的関係性を示す、図９６０とグラフ９６５を含むイラスト対である。図９６０は、導波管の伝播軸に平行（放射信号（例えば光）の伝播方向に対しても平行）な場成分を生成する場生成構造体（例えば、コイルフォーム）を大写しにしたものである。グラフ９６５は、可変磁場を生成するコイルフォームの信号に対応する９０度の偏光回転角を示す。図９Ｃは、代表的なファイバ／サブピクセル９７０の水平断面図である。第１の層９７５及び第２の層９８０は、ファイバ９７０を介する任意の切断面である。ピクセル９７０は、コアと、中に統合されたインフルエンサ（例えば、コイルフォーム）の少なくとも一部を有する１つまたは複数の境界領域（例えば、クラッディング）とを含む。経路９８５は、所望される特徴を有する必要な場を生成する、インフルエンサを介する制御信号フローを示す。
【０１３３】
変調器９００のエレメントは下記の通りである。
【０１３４】
I．  ファイバ・コア。真空蒸着法の変型である一般的なファイバ製造方法によって添加される下記のドーパントを包含する。ｉ．ファイバ・エレメントを効果的に照明システム・ソースから降りるカラー・フィルタにする色染料ドーパント。ｉｉ．活性磁場の下で効率的なファラデー回転を達成すべくコアのベルデ定数を上げるＹＩＧまたはＴｂもしくはＴＧＧまたは他の高性能ドーパント等の光学的にアクティブなドーパント。ファイバ製造中は、ベルデ定数をさらに上げかつ非線形効果を追加するために、加熱または応力付加によりコア構造体内に穴または不整が追加される。
【０１３５】
シリカ光ファイバは、ドーパント５０％というシリカ自体のパーセントに比べて比較的高いレベルのドーパントを使用して製造され、かつ他の種類のシリカ構造体においては、必要なドーパント濃度は数十ミクロンまたはそれ以下で９０度の回転を達成することが実証されていることから、ドーパント濃度（例えば、ＪＤＳユニフェーズ（ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅ）から市販されているファイバ）増加の向上及びドーパント・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）制御の向上を所与とすると、現時点では、ミクロン級の距離において低電力により回転を実現するに足る高さの制御された光学的にアクティブなドーパント濃度を達成することに問題はない。
【０１３６】
II．  任意選択のファイバ・クラッディング１。強磁性単分子磁石を使用する標準方法でドープされ、強力な磁場に暴露されると永久磁性になる。このクラッディングの磁化は、コアまたはプリフォームへクラッディングを添加する前、またはコア、クラッディング及びコーティングを備えたファイバが引き抜かれた後に行ってもよい。従って、プリフォームまたは引き抜かれたファイバの何れかは、ファイバ・コアの軸から９０度オフセットされた、ファイバ引抜き装置のエレメントとして配置された電磁石により実装される強力な永久磁場を通過する。永久磁石特性を有するこのクラッディングは、光学的にアクティブなコアの磁性領域を満たして染みこむ働きをするが、場の方向が伝播方向に対して直角であることから、ファイバを通過する入射光の回転角を変えない。ドープされる強磁性クラッディングの配向を、結晶構造体における非最適原子核の微粉砕化によって最適化する方法については、下記を参照されたい。
【０１３７】
比較的高温で磁化され得る単分子磁石（ＳＭＭ）が発見されていることから、これらはドーパントとして好適であると思われ、卓越したドーピング濃度及びドーパント・プロファイル制御が見込まれる。市販されている単分子磁石及び方法の例は、ＺｅｔｔａＣｏｒｅから入手可能である。
【０１３８】
III．  光ファイバ・クラッディング２。最適フェリ磁性体または強磁性体を使用する標準方法でドープされ、適正なヒステリシス曲線を特徴とする。場生成エレメントとしては、「短い」曲線、同時に「広く」かつ「平坦」でもある曲線が好適であろう。このクラッディングは、それ自体はスイッチ・マトリクスの駆動回路からのパルスにより駆動される隣接する場生成エレメントにより生成される磁場によって浸透されると、そのビデオ・フレームのサブピクセルまたはピクセル・エレメントに必要とされる回転程度に適する磁化の度合いへ迅速に到達し、後続のパルスが増大する（同方向の電流）、リフレッシュする（無電流または＋／−持続電流）または低減する（逆方向の電流）の何れかになるまでその磁気レベルであり続ける。ドープされたクラッディングの残留フラックスは、場生成エレメントによる場の不断の印加なしにビデオ・フレームを介する回転の度合いを維持する。
【０１３９】
さらに、適切なプロセス・ステップにおいて、クラッディングのイオン・ボンバードにより、ドープされたフェリ磁性体／強磁性体の最適化を実行してもよい。Ａｌｃａｔｅｌの米国特許第６，１０３，０１０号を参照されたい。当該特許においては、気相法により導波管上へ蒸着された強磁性薄膜が、イオンビームにより好適な結晶構造において順序づけられていない原子核を微粉砕する入射角で衝撃される。結晶構造の変更は技術上周知の方法であり、ドープされたシリカ・クラッディングに対し、製造されるファイバにおいて、もしくはドープされたプリフォーム材上の何れかで使用されてもよい。比較的高温で磁化され得る単分子磁石（ＳＭＭ）が発見されていることから、これらはドーパントとして好適であると思われ、卓越したドーピング濃度が見込まれる。
【０１４０】
IV．  最初の磁場を発生させるためにファイバ・エレメント上に、またはファイバ・エレメント内に一体式に製造されるコイルまたは「コイルフォーム」構造体。ファイバ・コア内の光の偏光角を回転させ、ビデオ・フレームを介してこの回転角を維持すべくクラッディング２においてフェリ磁性体／強磁性体を磁化する。「コイルフォーム」はコイルに類似する構造体として定義してもよく、複数の導電セグメントは互いに平行にかつファイバの軸に対して直角に配置される。材料の性能が向上するにつれて、即ちドープされたコアの有効ベルデ定数がより高いベルデ定数のドーパントによって高まるにつれて（もしくは、非線形効果をもたらすものを含む構造変更が増大するにつれて）、ファイバ・エレメントを包囲するコイルまたは「コイルフォーム」の必要性は低減またはなくなる可能性があり、より単純な単一のバンドまたはガウスの円柱構造体が実際的となるであろう。図１０は、コイルフォームのツイスト・ファイバ実装を含む導波管１０００を示す概略図である。
【０１４１】
ファラデー効果を特定する式（先述の式１参照）の変数は、場の強さ、場が印加される距離及び回転媒体のベルデ定数であり、より深さのあるフラットパネルディスプレイは、例えば導電材料が導電ポリマであって金属線ほど効率的でないコイルまたはコイルフォーム、または他より広いが巻数の少ない巻線を有するコイルまたはコイルフォーム、もしくは従来の手段でも動作効率の劣る手段によって製造されるコイルまたはコイルフォームであっても補償することができる。
【０１４２】
設計パラメータ、即ちディスプレイの深さ／ファイバ長、コアのベルデ定数及びピーク場出力と、場生成エレメントの効率とのトレードオフが理解されていることを所与として、開示されるべき一体式に製造されるコイルフォームの好適な実施形態は、下記のような４つが存在する。
【０１４３】
コイルフォームを実装するツイスト・ファイバ（例えば、図１０参照）。
【０１４４】
光学的にアクティブなコアの周囲に「コイルフォーム」を製造するこの新規方法の本質は、ファイバを捩ってコーティングすること、もしくはコーティングした後に捩ることにある。捻りを容易にするためにプリフォームをカットする、またはスコアすること、もしくは金属線をプリフォームに埋め込んで捩る、及びこれらに類似するもの、及び実際にはファイバをそのコアの回りへ巻きつけることにより、導電材料によるコア周囲の「巻線」または渦巻線が達成される。これらの新規方法を達成するために、ファイバ巻付けの市販の確立されたプロセスが修正される。  
【０１４５】
ファイバ操作に関する関連情報は、代表的な米国特許、即ち１．米国特許第３９７６３５６号、２．米国特許第４５７２８４０号、３．米国特許第５５８１６４７号、４．米国特許第６４３１９３５号、及び５．米国特許第６５５０２８２号を参照すること。従来のオペレーションでは、ファイバの捻りは概してファイバにおける減衰または分散を低減するために最もよく使用されるものであり、よって本明細書に開示されている構造体及び方法とは異なる。
【０１４６】
理論上、捻りは、温度が適切である限り、ファイバの引抜きにおける何らかの段階で実行される可能性もある。その目的は、単位長さ当たりの高い捻れ度数を達成することと、その捻れを、好適には外側ジャケットを「固定する」必要なしに永久的に保つことである。本例における捻りは、ファイバ構造体に対する応力を増大するために行われるわけではない。何れのツイスト・スキームにおいても、クラッディング層の変化する粘性は、比較的乱れの少ないコアの回りの効果的な捻りを向上させる傾向にある可能性がある。
【０１４７】
正しい温度における捻り、及び内側対外側のクラッディングとコアとの相対ツイストを招く材料の選定は、特には冷却される結晶構造体に応力を発生させない捻りをもたらし、よって破断または破砕の追加的リスクは全く招来されない。
【０１４８】
ツイスト・ファイバによりファイバ・コアの周囲に巻かれる、連続する導電材料製の「コイルフォーム」を達成する好適な方法は、下記の通りである。
【０１４９】
I．  プリフォームの導電材料によるコーティング、プリフォームのスーパーフィシャル・ヘリカル・カット、引抜きの間のプリフォームまたは高温ファイバの捻り。図３８は、本発明の開示された様々な実施形態によるコイルフォーム式導波管を製造するための総称導波管処理システム３８００を示す略図である。システム３８００は、最終的な導波構造体の製造材料である、例えばプリフォーム３８０５、処理されたプリフォーム３８１０及び所望されるコイルフォーム構造体を含む製造された導波管３８１５を含む１つまたは複数のエレメントを処理する。システム３８００は、各々プリフォーム３８０５、プリフォーム３８１０及び導波管３８１５の必要な処理を実装する１つまたは複数の処理段階（例えば、段階３８２０、段階３８２５及び段階３８３０）を含む。コイルフォーム製造システム３８００においては、インストールされるべきコイルフォームのタイプに依存して、段階のうちの１つまたはそれ以上を省略できる場合がある。
【０１５０】
処理の段階３８２０乃至段階３８３０は、導波管３８１５を製造するために構成及びアプリケーション・プロセスを様々に実装する。これらのプロセスは、（１）ファイバの捻り、（２）導電材料の適用、及び（３）ＰＣＦ特有のインプリメンテーション、のうちの１つまたはそれ以上を含む。
【０１５１】
ファイバの捻りは、多くの異なる変形例及び可能なインプリメンテーションを有する。これらの変形及びインプリメンテーションにおいては、１つまたはそれ以上の段階で、制御信号に反応して伝播放射線に対する必要な影響を発生させることに適する導電エレメント（例えば、金属構造体または導電ポリマ）が適用される。導電エレメントは捻りの前または後に適用されてもよく、かつ導電エレメントは導波構造体または境界構造体の表面上に、または導波構造体または境界構造体のうちの１つにおいて適用されてもよい。場合によっては、ファイバは捻られた後にジャケットで被覆されるが、ジャケットで被覆された後に捻られる場合もある。さらに他の場合には、捻りは、導波構造体が固まって捻りが解けなくなる時点でジャケットなしで実行される。例えば、導波構造体がプリフォームからのファイバの引抜きによって製造されるケースでは、ファイバがそのガラス質温度を超える時点で捻りが実行されるとジャケットは不要である。例によっては、捻りを促進するために、導波構造体またはプリフォームの段階をカットまたはスコアしてもよいものがある。この捻りの目的は、必要な影響を与えるに足る単位長さ当たりの高い捻り度数を含むコイルフォームを製造すること、及びジャケットなしに捻りを持続させることにある。これは、捻りを介して導波管に応力を導入することにより向上した光学特性を達成する従来のファイバ・ツイスト・システムとは対照的である。比較的乱れの少ないコアの回りの効果的な捻りを向上させるために異なる粘性を有する材料で導波構造体の様々な層を製造することは、本好適な実施形態の１つのインプリメンテーションである。これは、応力を減らして破断または破砕のリスクを減らす、という望みを１つの目的として有する。
【０１５２】
導電エレメントは、変化するコイルフォーム・パターンを実現するために異なる時間に異なるパターンで適用されてもよい。導電エレメントは、プリフォームまたは導波構造体の長さを延長するように直線式に適用されてもよい。もしくは導電エレメントは、特定の、その他の、または変化するピッチ、急勾配、浅さを有するように渦巻式に適用されてもよい。この場合もやはり、プリフォームまたは導波構造体もしくはこれらの双方は捻られてもよく、導波構造体の最終的な形状はコアの周囲に異なる捻りパターンの導電エレメントを有する。捻りの好適な実施形態は、捻りオペレーションにより、好適には導電エレメントを支持する層が、それが表層であれ境界領域の１つまたはそれ以外のものであれ、コアを捻るのではなくコアまたは誘導チャネルの回りを捻って回転させる、というものである。
【０１５３】
導電エレメントは、離散構造体として適用される場合も、導電コーティングとして適用される場合もあり、次いでコーティングの選択された部分がエッチング、木摺打ち、マスキングまたは他のプロセス等によって除去され、プリフォームまたは導波構造体の上または内部に特定の直線、渦巻または他のパターンが残される。他の観点からは、先に論じたようにこの構造体を捻ってもよい。下記は、一般的な捻りインプリメンテーションクラスの好適な実施形態の特殊な例である。
【０１５４】
さらに、フォトニック結晶ファイバの製造において知られる加工プロセスの場合のように、中実またはキャピラリ・ガラスは、内側のクラッディング及びコアまたはコアのみを囲んで結合されてもよい。これらの複数の薄いロッドまたはキャピラリ・ガラスは（本発明の本好適な実施形態のこの特徴を有する本製造方法のＰＣＦ変形の場合は、本明細書の何れかの場所及び援用した出願における開示をさらに参照されたい）、導電ストリップ・バージョンに関して記述したように事前に金属化され、よって温度が適正である場合のプリフォームの捻りまたは引抜きにおいて、包囲するこれらの複数の薄いファイバはコアの回りのコイルフォームとして共に捻れる。
【０１５５】
図１１は、導電式に被覆されるプリフォームとスーパーフィシャル・ヘリカル・カットとを含む、図３８に示すシステムの第１の特殊実装の略図である。この第１の例は、プリフォーム１１０５を導電材料で被覆することを含み、引抜きの間にプリフォームまたは高温の導波構造体上へ実行される捻りによってスーパーフィシャル・ヘリカル・カットを供給する。プリフォーム１１０５は、金属粉末または他の導電コーティング（金属スート及びこれに類似するもの）を使用して、一般的な真空蒸着法またはファイバ加工分野において一般的な他の方法により被覆される。次にプリフォーム１１０５の部分１１１５にはヘリカル・カット１１１０が、好適にはプリフォームの回転及び木摺打ち実装のすりこぎ運動によって、もしくは固定的な木摺打ち実装に対するプリフォームのすりこぎ運動（すりこぎ運動はＹ軸を進む）によって行われる。プリフォームは次に引抜きにより導波構造体１１２０に製造され、材料がそのガラス質温度を超えている間に第１のヨーク１１２５及び第２のヨーク１１３０を使用して捻られる。よって、捻りは冷却後も持続し、封じ込め用のジャケット材は不要である。本好適な実施形態では、これらのヨークは単位長さ当たりの捻りの数を増やすために反対向きに捻れた構造体である。その結果、導電材料製のコイルフォームが導波管１１３０の表面上に外側のクラッディング層として配置される。このプロセスにより、捻りによって厚さが増大された導電層を有する渦巻形またはヘリカル・リッジが形成され、捻りは、プリフォームにおけるヘリカル・カットに対する捻りを介する沈み込みによって分離される。
【０１５６】
グラスファイバの表面にヘリカル・トラック導波管を加工する方法を開示している米国特許第３，９７６，３５６号を参照すると、プリフォームにヘリカル・カットが製造され、そのスロットに構成材料の異なる別のプリフォームが挿入され、次いで結合されたプリフォームが引き抜かれ、ファイバとして捻られる。
【０１５７】
ヘリカル・トラックでカットされる被覆プリフォームの代替例の一つは、便宜的なヘリカル・カットなしで捻られる部分的被覆のプリフォームである。即ちこれは、ファイバの軸に平行な導電材料ストリップ（シリカの熱で焼鈍された金属粉末またはプリフォーム上で焼結されたスート）で被覆され、これは、プリフォームが捻られかつ引き抜かれるファイバが熱いうちに捻られた後、コアの周りに導電材料の別個の渦巻を形成される。
【０１５８】
図１２は、スーパーフィシャル・ヘリカル・カットのない、一部が導電式に被覆されるプリフォームを含む、図３８に示すシステムの第２の特殊インプリメンテーションの略図である。この第２の例は、図１１に示すようなヘリカル・トラックでカットされる被覆プリフォームの代替例である。この第２の実施形態は、便宜的なヘリカル・カットなしに捻られて（矢印１２０５で示す）Ｙ軸方向へすりこぎ運動される部分的に被覆されたプリフォーム１２００を含む。コーティングの幾分かはツールによって除去され、導波構造体の周りを包む導電性のヘリカル・ストリップが残される。プリフォーム１２００は次に引抜きにより導波構造体１２１０に製造され、材料がそのガラス質温度を超えている間に第１のヨーク１２１５及び第２のヨーク１２２０を使用して捻られる。よって、捻りは冷却後も持続し、封じ込め用のジャケット材は不要である。本好適な実施形態では、これらのヨークは、単位長さ当たりの捻りの数を増やすための反対向きに捻れた構造体である。その結果、導電材料製のコイルフォームが導波管１２１０の表面上に外側のクラッディング層として配置される。導波管１２１０の捻り及びヘリカル・ストリップの長手方向の圧縮は、所望される導電性のコイルフォーム構造体を形成する。
【０１５９】
この代替例の変形は、金属粉末によるプリフォームの精密コーティングであり、粉末の渦巻縞を「塗布」することによって実装される。次にこれは、加熱されたプリフォームの熱によってプリフォーム上へ焼鈍される。或いは、表面全体を均一にコーティングされているプリフォームは、焼鈍の開始に伴って粉末内で薄線を「カット」され、材料の除去によって渦巻を形成させてもよい。この自動渦巻は、プリフォームをその軸を中心にして回転させ、同時にこれを精密粉末噴射ノズルに対して平行移動させることにより達成される。何れの場合も、プリフォームの周りの焼鈍された粉末渦巻は、ファイバがそれから引き抜かれるにつれて持続される。ファイバの長さ当たりの「巻」数は、概して、プリフォーム自体が捻られる場合ほど多くならない。
【０１６０】
さらに、フォトニック結晶ファイバの製造において知られる加工プロセスの場合のように、中実またはキャピラリ・ガラスは、内側のクラッディング及びコアまたはコアのみを囲んで結合されてもよい。これらの複数の薄いロッドまたはキャピラリ・ガラスは（本発明の本好適な実施形態のこの特徴を有する本製造方法のＰＣＦ変形の場合は、本明細書の何れかの場所における開示をさらに参照されたい）、導電ストリップ・バージョンに関して記述したように事前に金属化され、よって温度が適正である場合のプリフォームの捻りまたは引抜きにおいて、包囲するこれらの複数の薄いファイバはコアの回りのコイルフォームとして共に捻れる。
【０１６１】
図１３は、プリフォーム１３０５内／上へ埋め込まれる／付加される導電エレメント１３００を含む、図３８に示すシステムの第３の特殊インプリメンテーションの略図である。この第３の実施形態は、長手方向に伸びるプレコイルフォーム構造体１３１０を生成すべく、プリフォームの回転及びＹ軸に沿った（図５２に描いたように引抜きタワーにおける下向き）すりこぎ運動に伴ってプリフォーム１３０５内に埋め込まれ、またはプリフォーム１３０５内に配置される導電エレメント（例えば、ワイヤ、導電ポリマ及びこれらに類似するもの）１３００を提供する。導電エレメント１３００は、プリフォーム１３０５内へ供給されるか、プリフォーム１３０５上へ重ねられるか、そうでなければプリフォーム１３０５に関連して配置される。導電エレメント１３１０を含むプリフォーム１３０５の回転（及びＹ軸沿いの必要な任意のすりこぎ運動）は、引抜きに先行してプリフォーム１３０５内に最初のヘリカル構造体を生成する。プリフォーム１３０５は次に引抜きにより導波構造体１３１５に製造され、材料がそのガラス質温度を超えている間に第１のヨーク１３２０及び第２のヨーク１３２５を使用して捻られる。よって、捻りは冷却後も持続し、封じ込め用のジャケット材は不要である。本好適な実施形態では、これらのヨークは、単位長さ当たりの捻りの数を増やすための反対向きに捻れた構造体である。その結果、導電材料製のコイルフォームが導波管１３１５内に、もしくは導波管１３１５の表面上に配置される。導波管１３１５の捻り及び導電性ヘリカル・エレメントの長手方向の圧縮は、所望される導電性のコイルフォーム構造体を形成する。
【０１６２】
プリフォームの内側のクラッディングと外側のクラッディングの間には、適切な厚さのワイヤが埋め込まれる。これが、後に化学的に溶解される可能性のあるガラスで構成されることは好適ではない。米国特許第６，４３１，９３５号を参照すると、製造後のファイバに対し、導電エレメント（この場合は、真っ直ぐなワイヤ）を露出して接触させるために湿式溶解プロセスを使用しなければならないことは、開示された方法における欠点である。このプロセスはより高コストであって制御はより困難であり、可溶性のガラス層が溶解した後のワイヤのファイバへの接着強度に問題を生じさせる。
【０１６３】
この他に、「ゲルマノシリケート・ファイバにおけるＵＶ励起式ポーリング及び電気的に調整可能なブラッグ・グレーティング」と題する論文においてフジワラ外により開示されているようなものを含む調整可能なグレーティング・アプリケーションにおける電極として機能する埋込みワイヤを含む、ファイバ内に埋め込まれるワイヤのインプリメンテーションが知られている。このバージョンでは、プリフォーム内に穴が残されて引抜き後も留まり、よってファイバ内にワイヤが挿入されてもよい。
【０１６４】
プリフォームは、次にファイバの引抜きに伴って回転され、コアの周りに捻りが生じる。ワイヤは捻りによって運ばれ、渦巻が形成される。捻りの締まり具合に依存して、実際の巻線に影響が出る可能性がある。しかしながら、反復するストリップ内にファイバの軸に対して直角に配置される導電材料の必要な連続トラックは達成される。
【０１６５】
「埋込みワイヤ」アプローチによるこの変形例においては、外側のガラス・クラッディングが可溶性ガラスである必要はなく、ファイバ減衰器セグメントの両端には巻線との電気接点が供給されてもよい。
【０１６６】
必須の回路エレメントを完成させる「内側の」（クラッディング／被覆）層と外側の層との接点は、下記の通りである。
【０１６７】
但し、この場合、及び結局のところコイルフォームは内側のエレメントである他の全ての場合、接点はマルチ−クラッディング／被覆ファイバで製造される。ファイバ構造体における微小構造空気穴を形成する既知の方法は市販されていて、この場合、これはファイバの軸に対して垂直に形成され、かつ薄い素線内では分離して次の（内側の）クラッディングを空気に暴露させるように構成される薄い外側のクラッディングを有するファイバの加熱において形成される。商業的に開示されている方法を反映している米国特許第６，６５４，５２２号（Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）を参照すること。
【０１６８】
新規方法では、プリフォーム段階でクラッディング内に既に存在している毛管空気穴が、後にクラッディングの薄さに起因して、短いが十分な強度の加熱及び短いが強力な延伸によって崩壊し、このような崩壊により次のクラッディング層が卵形の穴に暴露される。温度、加熱時間及びこのクラッディングの組成は、内側の構造に実質的な影響が及ばないように選定されなければならない。
【０１６９】
このようなプロセスにおいては、この場合はコイルフォームを含む次の層はクラッディングによりその面積の大部分を保護されるが、微小構造の卵形の穴のあるポイントで空気に曝される。他に、コーティングであれクラッディングであれ、実質的に被覆されているが有孔である層の適用方法が技術上周知である。これらの方法は、本発明の本好適な実施形態において効果的に実装されることが可能である。
【０１７０】
このように処理された物質が、次に導電性の液体ポリマ・ゾルによりバンド状、スポット状に、または円筒としてのファイバの増分の上に被覆されて硬化すると、導電ポリマがコイルフォーム層まで浸透した接点が形成される。
【０１７１】
図１４は、導波管チャネルの周囲にエピタキシャルに巻かれる薄膜１４００を含む、図３８に示すシステムの第４の特殊インプリメンテーションの略図である。導波管またはプリフォームの周りにコイルフォームを達成するこの好適な方法においては（図１４に関する他の論述において、導波管は、文脈によりそうでないことが明示されない限り導波管及びプリフォームの双方を指すものとする）、コイルを生成する導電パターンは膜上に形成される（導電エレメントは正確な縮尺ではなく、適用後に所望されるコイルフォーム構造を製造すべく適合化される）。薄膜１４００は導波管の周りにプリントされたストリップまたはテープとしてエピタキシャルに巻かれて接着され、本好適な実施形態では、導電性の「ライン」が導波管に接触する。連続する長手方向ラッピング間の間隙は、薄膜のラッピングを示すために誇張されている。
【０１７２】
II．  複数層の巻線を達成するために導電パターンがプリントされた薄膜でエピタキシャルにラッピングされるファイバ。ファイバの周りにコイルフォームを達成するこの好適な方法においては、薄膜はプリントされたストリップまたはテープとしてファイバの周りにエピタキシャルに巻かれ、接着される。
【０１７３】
ポリマ薄膜は、ナノ粒子（バージニア州ブラックスガーグ所在のＮａｎｏｓｏｎｉｃ社から市販されている）の静電的自己集合（ＥＳＡ）または技術上周知の標準的なポリマ製造方法の何れかによって形成されて後述のようにプリントされ、次に成形台からエピタキシャル・リフトオフにより、または他の便利な標準方法により除去される。もしくは、形成されてスピンドル上に乗せられ、次いで張力下で展開され、エレメントはプリントまたは蒸着され、後述のように他の方法で加工される。
【０１７４】
薄膜はまず、膜のエッジに対して、かつ最終的には薄膜が後に巻かれるファイバの軸に対して直角に配置される導電的に接続された一連の平行な線でインプリントされる、または静電的に形成される（Ｎａｎｏｓｏｎｉｃ参照）。蒸着される構造体としては、ラッピングを可能にする導電ポリマまたはナノインクによるプリント材が好適である。薄膜が、確立された任意の半導体パターニング方法によって、またはディップペン・ナノリソグラフィ等のより新しい方法によって導電パターンをインプリントされる、もしくは蒸着されると、薄膜のプリント面上に介在的な第２の層がエピタキシャルに追加または蒸着される。このような第２の層は、薄膜自体がそうであるように、電気絶縁値が適切であり、その上透磁率も適切である。従って、この２つの薄膜層または膜及びコーティングは、二枚重ねの構造体を形成する。
【０１７５】
このような膜は、大規模なバッチランで製造され、プリント後にロールに巻き上げられてもよい。次に、これらがファイバ上へ巻かれる段になると、ファイバは徐々に巻き戻され、一方でフィルムストリップはスプール上でファイバの隣のアーマチュア内に保持される。エピタキシャルな巻上げのための接着剤は、エアゾールまたは液体もしくは活性化された乾性材料である一般的方法によって塗布され、膜の前縁は、裏層を接触側にしてアーマチュアの動きによりファイバへ接着される。
【０１７６】
薄膜の外側から内側へ選択された導電ポイントを供給するために、膜は、導電パターンのプリントまたは蒸着に先立って、マスクエッチング、レーザ、空気圧開孔または他の技術上周知の方法により達成されるマイクロパーフォレーションによって選択的に穿孔されてもよい。従って、導電材料が蒸着されると、適切なサイズの穿孔を有するこれらの領域では、穿孔を介して導電材料へ選択的にアクセスする、または接触することができる。穿孔は円形である場合もあれば、線、四角及びさらに複雑な形状及び形状寸法の組合わせを含む他のジオメトリを有する場合もある。
【０１７７】
任意選択として、フィルムストリップはその前縁が短距離に渡って僅かに広く、よってファイバへの巻付け後、この余分な幅はタブとして機能し、巻上げられたフィルムによって形成される巻上げ構造体の最深層へ接触しやすくなるように「上側」へ折り畳まれてもよい。
【０１７８】
次に、ファイバは回転されて効果的にフィルムストリップがスプールから引き抜かれるか、好適にはスプール自体が、ファイバの周りを回転するカム駆動スピンドル上へ取り付けられ、フィルムストリップがファイバの周りへ効果的に巻き上げられる。
【０１７９】
この方法により、電気的巻上げパターンの複数の薄膜層は、最終的な集積デバイスの直径を著しく増大させることなくファイバの周りへ巻かれることが可能である。結果として得られる構造体は、所定の長さ「ｄ」（先の式１参照）のファイバ成分による１回巻きだけでなく、ファイバの周りに繰り返しｘ回も巻かれ、ｘ本の金属コイルに相当するものがファイバの周りに「ｄ」に渡って同様に巻かれた極薄かつ厳密な間隔を有する導電バンドである。
【０１８０】
選択された穿孔エリアにはコイルフォームのための優れた電気接触ポイントを発見することができ、よって巻上げセクションの「最深部」は、穿孔から外層へ至る「クリア」な（複数のラッピング層による巻上げの重なりがない）コンジットを有する。よって、導電性の液体ポリマ溶液が穿孔領域上の底部へ加えられると、導電溶液は浸透して最も内側の層に接触する。ＵＶ硬化の発生時点で、この接触構造体は凝固する。
【０１８１】
任意選択として、一方の縁で折り上げられるフィルムの「タブ」は、巻上げの始点である薄膜テープの最も内側の部分（図１４ではファイバ・エレメントの入力端において示される）、及びファイバ・エレメントの出力端における巻上げフィルム及び薄膜上へプリントされる最終的な導電ストリップの終端への接触ポイントを供給する。
【０１８２】
任意の代替方法によって形成される回路に関しては、電流はタブにおいて、または穿孔深度の接点を介して薄膜コイルフォームへ流れ、底層上の、かつファイバの周りへラッピングされる薄膜テープの全長に渡って近接してプリントされる複数の平行な導電ラインへ分散される。電流は、薄膜テープが巻かれる同じ回数だけファイバの周りを回り、最終的に、図に示すように、ファイバ成分の「頂」端または出力端に近い、薄膜テープの最外端上の接触ポイントにおいてこの薄膜コイルフォーム構造体を出る。
【０１８３】
この方法の変形は、カム駆動巻上げスピンドルのすりこぎ運動、またはファイバをスプールから張力で保持するアーマチュアのすりこぎ運動によって達成されるファイバの周りに、テープ自体を渦巻状に巻くというものである。適切にラッピングされた複数の層からはより大きい場の強さが失われるが、テープの複数層による厚さは低減される。
【０１８４】
本発明の実施形態への、さらには本発明分野以外のより広範なアプリケーションへのこの新規方法による追加のユーティリティを所与とすれば、薄膜の層を介して他の電子デバイスをも製造し得ることは明らかであるべきである。
【０１８５】
III．  コイルフォームを製造するためのディップペン・ナノリソグラフィによるファイバ上へのプリント。図１５は、ディップペン・ナノリソグラフィを使用するコイルフォーム１５００の導波管チャネル上への配置を含む、図３８に示すシステムの第５の特殊インプリメンテーションの略図である。この好適な方法は、米国の企業（ＮａｎｏＩｎｋ社）から市販されているような、確立されたディップペン・ナノリソグラフィ・プロセスの新規アプリケーションである。本発明のこの好適な実施形態によれば、ナノチューブ・ナノリソグラフィ・デバイスを使用して、巻上げ構造体がバルク・ファイバ上へステレオ−リソグラフィ式にプリントされる。ナノリソグラフィ・デバイスは安定したプラットフォーム上に取り付けられ、ファイバ（及び必要であればスプール）は、回転してファイバをディップペン・ナノリソグラフィ・デバイスを介してすりこぎ運動させるスピンドル装置上へ取り付けられる。市販の機械加工システムにより制御される精確なすりこぎ運動及び回転は、ワイヤ状の巻上げ構造体の精確な製造を保証する。ＮａｎｏＩｎｋ社が市販している機器は、超精密である可能性のある構造体を製造する。市販されているディップペン・ナノリソグラフィのこの新規アプリケーションが本発明の実施形態への追加ユーティリティを有することは、明らかであるべきである。周期的な間隙１５０５は、連続性の導波管を、各々が十分に機能的なコイルフォーム構造体を備える導波管セグメントに割ることを見込んだものである。間隙１５０５は必ずしも正確な縮尺ではなく、先に開示したように、及び援用した特許出願にも開示されているように、多数の均一かつ完全に独立した導波成分を形成すべくこの空間には追加の導波管内構造体が統合されてもよい。さらに、コイルフォーム１５００は代表的なものであり、コイルカウント、密度、材質及び他の組成物の特有のパラメータは任意の特有のインプリメンテーションによって決定される。本明細書において論じているように、インプリメンテーションによっては、離散コイルフォーム構造体はガウスの円柱（例えば、完全導電式に被覆／金属化された導波管部分）としては必要がなく、コイルフォームとして使用できるものがある。
【０１８６】
IV．  被覆／ドープ・グラスファイバ（或いは、導電ポリマ、金属で被覆された、または被覆されない、もしくは金属製のワイヤ）による巻上げ。図１６は、ラッピング手順を使用する導電エレメントの導波管チャネル上への配置を含む、図３８に示すシステムの第６の特殊インプリメンテーションの略図である。この好適な方法においては、全導波管巻上げ構造体も実現される。例えば、導波管が光ファイバである場合、本明細書において特定されているような一次導波チャネルを製造する一次光ファイバ引抜きタワー（図５２に示す）は、製造プロセスにおいて曲がりくねったファイバを引き抜く第２のグラスファイバ引抜きタワー（同じく図５２に示すタイプ）と結合される。
【０１８７】
この好適な方法においては、全ファイバ巻上げ構造体も実現される。本明細書において特定されているような一次導波光チャネルファイバを製造する一次光ファイバ引抜きタワーは、製造プロセスにおいて曲がりくねったファイバを引き抜く第２のグラスファイバ引抜きタワーと結合される。第２の引抜きタワーから引張られる被覆された（または被覆されてドープされた）グラスファイバのホットフィラメントであって、コアとクラッディングを含む一次光導波管ファイバより直径が実質的に小さいホットフィラメントは、一次引抜きタワーから引張られている高温の一次光ファイバの周りに巻かれる。二次の曲がりくねったファイバのためのプリフォームは、標準的なファイバ製造方法を使用して金属粉末またはスートで被覆され（もしくは被覆されて導電性のドーパントでドープされ）、次いで引き抜かれる。
【０１８８】
シリカの熱接着により二次ファイバの高温の端が一次ファイバへ接着されると、一次ファイバ製造装置は、二次ファイバが一次ファイバの周りへ密な巻上げを形成するように回転される。双方のファイバが十分に高温である間に行う巻上げは、単一の新規全ファイバ構造体による光導波管ファイバの周りの導電巻上げの実装を可能にする。長いバッチランは、後の最終スイッチ・マトリクスへの組立て用に準備された大量の巻上げファイバをもたらす。
【０１８９】
或いは、金属粉末またはスートによるコーティング及びプリフォームの加熱における焼鈍及びファイバの引抜きによってさらに金属化されてもよい導電ポリマ・フィラメントは、光導波管ファイバの周りへ巻き上げられ、光導波管上へ被覆される接着剤を使用して接着されてもよい。ポリマ・フィラメントは、極小直径で製造されてもよく、効果的なヤング率を有してもよい。同様に、光ファイバの周りには金属ワイヤが巻かれる場合もある。この場合、導電性は高まるが、ワイヤ径及びフレキシブルさの面でより大きい制約がある。
【０１９０】
V．  I乃至IVの組合わせ。コイルフォームまたはコイルを一体のファイバ成分として組み込む方法の範囲は互いに相容れないものではなく、所望されるレベルの性能を達成すべく組み合わせて使用され得ることは明らかであるべきである。一般に、ドーパントと、本明細書を通じて開示されている、または参照されているファイバ製造関連のプロセスとの組合わせに関しては、単一のプロセスに複数のドーパントを導入する同時ドーピング法が好適である。但し、例えばＭＣＶＤ（内付け化学気相蒸着法）は、要件によっては例えばＳＯＤ（溶液ドーピング）ほど適切でない可能性があり、よってドーピングは異なる連続プロセスによって達成されてもよい。
【０１９１】
VI．  ファイバ製造のバルクランでコイルフォーム構造体間に間隙を許容するための周期的な捻り、ラッピング、プリント及びこれらに類似するもの。よって、ファイバ・セグメントを割る際に、ファイバの「ヘッド」と「テール」はコイルフォームなしで留まる。コイルフォームの捻り、ラッピング、プリント、他は周期的であってもよい。例えば、本明細書に開示されている変形例に従ってファイバが引き抜かれ、捻られるにつれて、捻りは正確なファイバ長さに渡って実行されて停まるが、引抜きタワー内ではファイバは間隙が所望される長さに達するまで引き続き引き抜かれ、次いで再び捻りが開始される。次に、捻られなかった導電材料は入力及び出力の接点を提供する（本明細書において別記開示されているクラッディング間及びクラッディング内接触方法参照）。従って、（同じく本明細書において別記開示されているような）トランジスタ構造体を含む、ファイバ内に一体式に製造され得る追加の構造体は、同じくファイバ内に一体式に製造されるコイルフォーム構造体を持たないファイバの「クリア」な入力セクションにおいて製造されてもよい。
【０１９２】
本明細書に別記開示されているこれらの方法の詳細によれば、ファイバのラッピングまたは巻上げは同様に断続的であってもよく、精確な長さの巻上げが実行されると、ファイバの回転は止まり（または、ほぼ止まり）、導電フィラメントが今度は平行に一次ファイバへ接着する（または、ほぼ平行に接着してかなり長い長さの間隙に渡って巻上げの一部を仕上げる）。ファイバをラッピングするプリントされた膜の場合、膜のラッピングは連続していてもよいが、プリントされたコイルフォーム自体は断続パターンである。
【０１９３】
VII．  コイルフォーム上のコーティング及び／またはクラッディング。開示されている任意の方法または開示方法の組合わせが終了すると、保護被覆が、膜を保護するために例えば薄膜で覆われたファイバへ塗布されてもよい。
【０１９４】
さらに、統合されたコイルフォーム及び、ドーピング、気泡添加、捻り、巻上げ、ラッピング、穴、不整、気泡及びこれらに類似するものをもたらす加熱、光反応性のドーパントを変える横方向のレーザ光への暴露を介する他の開示された機能性、構造及び特徴を有するファイバは、製造後、被覆の有無に関わらず、クラッディング材と共に再度導入され、新しいプリフォームの一部として引き抜かれる。このようなクラッディング自体も、様々な開示において特定されているようにドープされかつ処理されてもよい。製造されたシリカ・ベースのファイバも、新しいプリフォーム段階において他のファイバまたはプリフォーム材と組み合わされ、より大きい複合ファイバ、ケーブルまたは織物構造体として編まれても、または結合されてもよい（米国特許第６，６４７，８５２号「連続交差網状複合構造体とその製造方法」参照）。
【０１９５】
トランジスタの集積された半導体デバイスとしての第１の実装と同様に、集積型電子光通信光ファイバ・デバイスは、従来のファラデー減衰器からのパラダイム・チェンジである。米国特許第６，３３３，８０６号を参照されたい。
【０１９６】
光ファイバは、内部に固体電子及びフォトニック・コンポーネントを実装できる自己基板として捉えてもよい。本発明の実施形態の新規ファイバ成分により開示される新規方法及び構造体は、ファイバを演算成分及びデバイスとする概念のパラダイム・シフト実装を表す。多くの例のうちの１つは、ファイバ・クラッディングにおけるフェリ磁性体／強磁性体ドーパントの実装の重要性であり、これは、論理状態を持続するファイバ−ベースのメモリ・デバイスを効果的に実装する。
【０１９７】
示差屈折内部反射及びフォトニック・バンドギャップによる閉じ込めを含む、半導体ドープ方法及び導波構造体の双方を実装する構造体を大量かつ低欠陥で製造する能力は、光スイッチング・システムの代替オプトエレクトロニックまたはフォトニック・パラダイムを表し、最終的には、オプトエレクトロニック集積コンピューティングを表す。結局のところ、量子ホール、マクロスケールの穴及び欠陥及びシリコン、ゲルマニウム、金属の原子価置換戦略を利用するドーパントの低コスト、大容量、濃密システムによる取り扱いを含む電子バンドギャップ構造体及びフォトニック・バンドギャップ構造体の組合わせは、ウェハを基礎とする半導体アーキテクチャのブロードベースの代替案を示唆する。従って、本明細書に開示されている新規コンポーネントは、広範なアプリケーションを有する。
【０１９８】
本明細書に開示されている一般的なスイッチング・パラダイムの可能性に関するさらなる詳述は、本発明の実施形態によるスイッチ・マトリクスの製造に好適な三次元繊維格子アッセンブリ方法の開示において、及び「アクティブ・マトリクス」のスイッチング・パラダイムにおけるトランジスタのファイバ構造体自体における集積方法の開示において行われている。
【０１９９】
織物構造体としてのスイッチ・マトリクス。この好適な実施形態においては、光ファイバ・エレメントは、「スイッチング・メカニズム」またはマトリクスを形成する織物構造体のエレメントとして保持されかつ組み立てられる。従って、光ファイバ・エレメントを保持しかつアドレスするスイッチング構造体は、デバイスの相対裏面において照明システムに平行な、かつデバイスの相対正面においてディスプレイ表面にも平行なプレーナ表面として配置される。
【０２００】
ジャガード織機型織物製造プロセス詳細。光ファイバ・エレメントの織物型アッセンブリは、最新の精密ジャガード織機織物製造システム（市販品についてはＡｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｗｅａｖｅ参照）を介して達成される。以下、そのステップについて説明する。（スイッチ・マトリクスは、下記のような「ｘ」アドレシング・エレメントと、「ｙ」アドレシング・エレメントとを有する。）
図１７は、本発明の好適な一実施形態による「Ｘ」リボン構造ファイバ・システム１７００を示す略図である。ファイバ・システム１７００は複数の変調器セグメント１７０５を有し、変調器セグメント１７０５は各々、本明細書及び援用した特許出願に記述されているような個々のチャネルの振幅を制御するための集積されたインフルエンサ・エレメント１７１０を有する。さらに、システム１７００は、後に詳述するような複数の構造エレメント１７１５及び／またはスペーサ・エレメント１７２０を含む。システム１７００はさらに、Ｘ／Ｙマトリクスのアドレシング・システムのための導電性「Ｘ」アドレッシング・フィラメント１７２５と、導電性「Ｙ」アドレッシング・フィラメント１７３０とを含む。これらの導電エレメントは、金属または導電ポリマもしくはこれらに類似するものであってもよい。
【０２０１】
I．  「Ｘ」リボン。ディスプレイ面に平行な構造ファイバであり、光ファイバ・セグメント及び平行スペーサ・フィラメントを保持するように織られる。光ファイバ成分であり、その出力端はディスプレイ面を指しかつこれを形成する。また、「Ｘ」アドレッシングを実装する導電ポリマ・フィラメントも組み込んでいる。
【０２０２】
ファイバ及びフィラメントは精密三次元ジャガード織機装置で準備され、リボンは本図が示すように織られる。カラー・バッチ内にありかつ先に開示した方法によるバルク製造ランで製造される「垂直」の光ファイバは（同じく垂直である任意選択の「スペーシング」フィラメントと共に）、構造強度要件に依存してａ及びｂで示される構造ファイバと織り合わせるように設定される。構造ファイバは、上下に２本ずつである最少約４本のマイクロファイバであり、下側の１本は、各光ファイバの「ｘ」アドレッシングを達成する導電ポリマ・マイクロファイバになる。他の導電フィラメントまたはワイヤも可能であるが、最適ではない。任意選択として、２つの純粋に構造的なファイバに加えて、導電フィラメントまたはファイバが存在してもよい。
【０２０３】
任意選択の「スペーシング」フィラメントのニーズは、サブピクセルの直径に比較した光ファイバ・セグメントの相対直径によって決定され、上記相対直径は、ディスプレイのサイズ及びその解像度によって決定される。ファイバの直径がサブピクセルの直径より極端に小さければ、後に詳述するようにサブピクセル当たり複数のファイバが使用されない限り、または同じく後に詳述するように他の方法が使用されない限り、少なくとも１つまたは複数のスペーシング・フィラメントが必要になる。
【０２０４】
織物製造パラダイムの長所は、隣接するファラデー減衰器／サブピクセル／ピクセル・エレメントが互いから「垂直」にオフセットされてもよく、またそうした絶縁が望ましい場合は、エレメントを互いに電気的及び磁気的に隔離する追加方法としてスペーシング・エレメントにより分離されてもよいことにある。
【０２０５】
「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・ファイバの双方のケースにおいて、ファイバの相対的な「上部」及び「下部」（出力端及び入力端の近く）には、図が示すように良好な接触が成される。コイルフォームまたはコイルもしくは他の場生成エレメントは、ファイバ上へスーパーフィシャルな接点を供給している。
【０２０６】
各ファイバはサブピクセルとして機能し、各リボンは一色のみの色素ドープ・ファイバで編まれることから、垂直の光ファイバの数は、それについて明示される対象であるディスプレイの要求解像度によって決定され、よって数百乃至数千に及ぶ可能性がある。
【０２０７】
構造ファイバ及びアドレッシング・ファイバが編まれ、リボン内の上下の固定ポイント間に空間が残されると、カットに先立ってリボンに固定用の接着剤を付けることができる。構造ファイバ及びアドレッシング・ファイバは、両側を取外し可能なタブでフレーム内に掛けられる。次に、リボンは適切に引き締められる。リボンの列の間にはスペースが残され、プロセスの反復により、長いひと続きの織物がもたらされる。次にこれは、織物製造規格によって決定される通りに最適の長さで織機から外される。できあがった織物は、標準的な織物製造方法でスピンドル上へ巻き取られる。スピンドルまたは保持フレーム上へ巻き取られると、織物は別の織物取扱い装置へと移動され、リボンはそこで長い織物ボルトからカットされ、垂直の光ファイバとスペーシング・ファイバは上下に裂かれる。この切断装置は、光ファイバ・エレメントの出力端となるものにまず熱を加えることもでき、ファイバの加熱及び軟化の実行に伴うファイバ上への織機装置による張力付加と相まって、最終的にはファイバ終端形状に効率的な延伸及び修正がもたらされる。従って、切断装置が第１の加熱棒を有する場合は、ファイバの軸に対して直角に回転する接点としてのローラによりテーパまたは圧縮が構築され、切断装置は次にファイバの軸に対して平行に移動することができ、こうしてファイバ端の捻りまたは研磨も達成される。ファイバ端の形状及び構造を変えるには、分断前に明らかに他の類似する機械的圧力、加熱及び成形方法を適用することも可能であり、向上された散乱及び分散特性が達成される。分断されると、分断によって生じたリボンはスプール上へ巻き上げられることが可能である。
【０２０８】
図１８は、本発明の好適な一実施形態による「Ｙ」リボン構造のファイバ・システム１８００を示す略図である。ファイバ・システム１８００は複数の変調器１８０５を含み、変調器１８０５は１つまたは複数の挿入された第１の構造フィラメント１８１０と、１つまたは複数の挿入された構造フィラメント／スペーサ１８１５とを含む。図のように、変調器１８０５とフィラメント／スペーサ１８１５との間には図１７に示すような１つまたは複数の「Ｘ」アドレッシング・リボン１８２０が編み込まれ、変調器１８０５のための「Ｘ」アドレス入力が供給される。導電性の「Ｙ」フィラメント１８２５は、Ｘ／Ｙマトリクス・アドレッシングを完成させる。ファイバ・システム１７００とファイバ・システム１８００との組合わせは、織り上げられたスイッチ・マトリクスを供給する。
【０２０９】
II．  別の「リボン」を形成する、但し「Ｘ」リボンと、かつ「Ｘ」リボンを介して直角に織られる「Ｙ」ファイバ／フィラメント。「Ｙ」アドレッシングを実装する構造フィラメント及び導電ポリマ・フィラメントを含み、最終的な繊維マットを形成する。
【０２１０】
「長さ方向」の構造フィラメント及び「ｘ」アドレッシング・フィラメント及び単色色素ドーピングされて製造された何百または何千もの「垂直」な光ファイバ・ファラデー減衰器エレメントから成る「ｘ」リボンは、次に別の精密ジャガード織機にセットされ、最終的に、何百または何千ものリボンは最終製品である織物風に織られたスイッチ・マトリクスになるものへと織り上げられる。
【０２１１】
次に図のように、この平行なリボンと相互に編み上げられるものが「Ｙ」構造フィラメント及び「Ｙ」アドレッシング・フィラメントであり、これらは、「ｘ」リボンへ編み込まれて等価の「ｙ」リボンを形成する。リボンの光ファイバ軸（その幅）は、「ｙ」フィラメントの平面に垂直にセットされる。精密ジャガード織機は「Ｘ」リボンの上下強化構造フィラメント間の間隙の浸透を見込んでおり、よって薄い「ｘ」リボンは繊維「マット」の深さを形成し、その表面は光ファイバ・ファラデー減衰器エレメントの突出した「出力」端から成る。この表面に対して、「Ｘ」リボンの構造フィラメント及び「下部」アドレッシング・フィラメント、及び「Ｙ」グリッドの構造フィラメント及び「上部」アドレッシング・フィラメントは共に平行である。
【０２１２】
ジャガード織機から取り外し可能な「ディスプレイ・フレーム」。フラットパネルディスプレイの構造フレームになり、アドレッシング・フィラメントを駆動回路へ固定し、スイッチ・マトリクスの織物構造体全体を保持する。また、側面の織りによる自動固定も、繊維マットの「ｘ」及び「ｙ」各行の端における個々のフックまたは締結装置のインプリメンテーションを有効化する。織り込まれて締め付けられると、繊維マットのための取外し式フレームは織機から外される。このフレームは、繊維であるスイッチ・マトリクス・マットを最終的なディスプレイ・ケース内に固定する際に使用される。フレームは剛性、柔軟、中実または織物であってもよいが、アドレッシング論理（例えばトランジスタ）または「Ｘ」及び「Ｙ」の各行及び列に接触する導電エレメントの何れかを使用して製造される。さらに、マット端上の機掛けは織物製造の標準的な手段によりマットを自動固定し、よってマットは任意選択で、フックまたは締結エレメントが各「Ｘ」リボン及び「Ｙ」リボンの両側に固定された状態で織機から原形を保って取り外されることが可能である。次に、マットはこれらのフックまたは締結装置によってディスプレイ・ケース構造体内へ鉤止めされる、または締め付けられてもよく、「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・フィラメントのフック・ポイントまたは接触ポイントはディスプレイ・デバイスの駆動回路に接触することができる。結果的に生じる繊維マットは、織機から外されると、もしくは織物製造における多くのオプションに従ってその方が便利であればまだ織機内にある間にゾルで飽和されてもよく、次いでＵＶ硬化される。このようなゾルは、黒のマトリクスを達成するように黒で染色されている。これにより、ゾルは織物格子を密封する。ゾルは、結果的に柔軟であるが密封されている繊維マット、もしくは剛性または半剛性の構造体及び適切な絶縁及び／またはシールド特性を有するものが生じるように選定されてもよい。硬化すると、硬化し密封された繊維マット／スイッチ・マトリクスの表面に、必要であれば次には上下部にも、追加のゾルまたは液体ポリマを噴霧してもよい。出力端及び入力端の光ファイバ・エレメントがこれらを固定しかつアドレスする水平のフィラメントより上へ伸びるにつれて、光ファイバの突出する端と端の間の空間を追加の柔軟または剛性または半剛性材料で充填することが望ましい場合がある。一様で平坦な出力及び入力表面の形成は、光ファイバ・ファラデー減衰器エレメントの入力端より前、及び出力端より後の偏光薄膜またはシートの蒸着を可能にする。但し、このような膜またはシートは、入力端と照明ソースとの間、及び外部ディスプレイ光学ガラスの上、もしくは出力端と光学ガラス及びこれに類似するものを含む任意の最終光学素子との間、における所定の位置に接着または固定されてもよい。
【０２１３】
スイッチ・グリッドを実装する代替方法は、繊維マット構造体を、アドレッシング・フィラメント、ゾルによる飽和及び硬化、液体ポリマによる上層の追加的平滑化及び標準的なＦＰＤアドレッシング・グリッドでプリントした薄膜のエピタキシによる蒸着なしに製造すること、または他の一般的な半導体リソグラフィ方法によって製造することである。
【０２１４】
織物構造体パラダイムとしてのスイッチ・マトリクスは、Ａｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｗｅａｖｅより市販されている例示的な機器及びプロセスから、Ｚｙｖｅｘより市販されている具体的にはナノマニピュレータ・システムによるマイクロ、ナノ−ファイバ及びフィラメントの織物型の取扱いのためのマイクロアッセンブリ・プロセス装置及び方法、及びＡｒｒｙｘの光ピンセット方法を使用するマイクロ及びナノ−スケールの織物型製造に至る、任意のスケールの織物製造機械装置に適用される。このような方法は、織物のパラダイムを可能な限り最小のスケールのアッセンブリ及びコンポーネントへと個々に、または効果的に組み合わせて移行させ、様々な形式の「ナノ−ルーミング」システムを実現する。
【０２１５】
図１９は、本明細書及び援用されている特許出願に記述されかつ示唆されているようなディスプレイ、ディスプレイ・エレメント、論理デバイス、論理エレメントまたはメモリ・デバイス及びこれらに類似するものとして使用可能な繊維マトリクス１９００を表す三次元略図である。マトリクス１９００は、複数の導波管チャネル・フィラメント１９０５と、任意選択の構造／スペーサ・エレメント１９１０とを含み、エレメント１９１０は、「Ｘ」構造フィラメント１９１５、「Ｘ」アドレッシング構造フィラメントまたはリボン１９２０及び「Ｙ」アドレッシング／構造フィラメント１９２５へと編み込まれる。
【０２１６】
以下、マトリクスにおけるファラデー回転子エレメントの論理アドレッシングについて論じる。
【０２１７】
「パッシブ・マトリクス」論理とマトリクスの２つの側面（Ｘ及びＹ）に沿ったトランジスタ。繊維マットの形式でディスプレイ・ケーシング／構造体内への組立て準備が整っているスイッチ・マトリクスは、織機からの取り外しが可能なフレーム（剛性または軟性）の配置及び固定、または各色のサブピクセル行に供給されるフックまたは締結デバイスの何れかによって配置され、所定の位置に固定される。
【０２１８】
取外し可能なフレームによる場合、この「パッシブ・マトリクス」オプションでは、フレーム自体が、好適にはスイッチ・マトリクス全体について各「ｘ」及び「ｙ」行を順次アドレスすることを要求される論理、または各々が順次アドレスされる複数のセクタに分けられる論理を組み込む。上記セクタは、所定のビデオ・ディスプレイ「フレーム」の各サブピクセル・ファラデー減衰器エレメントの回転を変えるために必要なサブピクセル情報及び電流を規模別に効果的に伝える適切に変調された変動電流パルスを有する。この論理は、標準的な半導体または回路基板リソグラフィまたはプリント・システムによって、もしくはディップペン・ナノリソグラフィを含む本明細書において別記されているような方法によって製造される。
【０２１９】
或いは、取外し可能なフレームは単にプリントされた導電ストリップを使用して製造されてもよく、上記ストリップは次に、ディスプレイ・ケーシング／構造体における「内部」フレーム定置上に製造される論理に接触する。
【０２２０】
「アクティブ・マトリクス」論理とファイバ成分または他の繊維エレメントに集積されるトランジスタ。ディスプレイの各サブピクセルを制御するためにトランジスタを実装するという複雑さが加わることは、各サブピクセルがｘ−ｙ軸方向のトランジスタを介するｘ−ｙ列及び行のスイッチングによってアドレスされる先に述べたような「パッシブ」マトリクスを実装することとは対照的であるが、ファイバ・ドーパントとして便利な物質の電流ベルデ定数を所与とすれば、ファラデー減衰器コンポーネントの最適性能を達成する上で効果的であると言える。
【０２２１】
「アクティブ・マトリクス」体制においては、下記のようなファイバまたは繊維マトリクスへの集積オプションを開示する。
【０２２２】
ドーピングによりファイバ内に形成されるファイバ集積トランジスタ。図２０（図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２０Ｃから成る）は、導波管チャネル２０００の断面図である。図２０Ａは、集積されるインフルエンサ（例えばコイルフォーム）構造体に隣接する伝播軸に垂直なチャネル２０００を示す図である。中心から外側に向かって、チャネル２０００は、コア２００５と、任意選択の第１の境界領域２０１０と、第２の境界領域２０１５と、バッファ／インフルエンサ領域２０２０と、「Ｎ」領域２０２５と、ゲート領域２０３０と、「Ｐ」領域２０３５と、導電性の接触領域２０４０とを含む。コア２００５は光学的にアクティブなコアであり、本好適な実施形態では、所望されるスペクトル特性に合わせて色素をドープされ、他に、振幅制御に影響するインフルエンサ領域２０２０からの影響に対するチャネル２０００の「影響可能性」を向上させるトランスポート特性を含む。先の記述及び援用した特許出願に記述されているように、任意選択の領域２０１０は永久磁性要素でドープされてもよく、領域２０１５はオペレーションを向上させるフェリ磁性／強磁性要素を含んでもよい。
【０２２３】
図２０Ｂは、初回直径カット２０５０後の処理における、図２０Ａに示す導波管チャネル２０００の伝播軸に平行な断面２０４０である。トランジスタは、ファイバ製造プロセスの間に、好適には内側のクラッディング１及び２（内側のクラッディング１は任意選択）に対する「外側」の構造体として「クラッディング間」式に製造されてもよい。適切な電気絶縁及び磁気シールドを達成するためにドープされる薄いバッファ層のガラス・スートはプリフォーム上へ蒸着され、ファイバ仕様の要求通りに既に構築されている、かつ場生成構造体を実装すべく金属化スートまたは金属粉末で既に被覆されているクラッディング及びドープされたコアの上に別のクラッディングが形成される（このバッファ層は、コイルフォームが場生成構造体として必要である、または援用した特許出願に開示されているコイルフォーム製造の関連オプションによって必要とされる場合に断続的に被覆され、捻られ、または「スパイラル−ペイント」を施され、もしくは「スパイラルを刻まれた」プリフォームの層と同じであってもよい）。ドープされる半導体「ｐ」及び「ｎ」クラッディング層は、同じく蒸着される層間の「ゲート」層と共に、全てプリフォームのスート蒸着クラッディング・エレメントとして蒸着される。この汎用スキームにより、様々なトランジスタ・タイプを製造することができる。
【０２２４】
このようにしてプリフォーム上へ蒸着されたクラッディングの長さは、回転するプリフォーム上へ直径カット２０５０を刻み込むことによって区分され、コイルフォーム／場生成構造体が区切られる。これによりプリフォームは、コイルフォーム／場生成構造体の出力端においてバッファ／インフルエンサ層２０２０までカットされる。カット２０５０は、ファイバの軸を中心とする円形の溝を画定する。
【０２２５】
図２０Ｃは、初回直径カット２０５０及び接触層２０４０を導波管２０４０上に蒸着後の処理における、図２０Ｂに示す導波管プリフォーム２０４０の伝播軸に平行な断面２０５５である。プリフォーム２０５５は、Ｘ／Ｙアドレッシング・マトリクスの「Ｘ」アドレッシング入力２０６０と、「Ｙ」アドレッシング出力２０６５とを含む。入力２０６０は、各々がトランジスタ・スイッチ・エレメントを画定する層状の接触構造体２０７０を有する複数のセグメント列と接触するための長手方向の導電エレメントである。回路は、制御信号が入力２０６０の「Ａ」へ方向づけられ、次にトランジスタ・エレメント２０７０を介してインフルエンサ領域２０２０（「Ｂ」で示す）へ、さらに「Ｃ」で示すＹ出力２０６５へと至ってインフルエンサ２０２０を作動するようにインフルエンサ領域２０２０の作動を画定される。例によっては、トランジスタ・エレメント２０７０等の様々な領域を隔離するために、軸方向に追加の溝２０７５が形成されるものもある。
【０２２６】
トランジスタをファイバ構造体の一体エレメントとして製造する機会は、光ファイバを、トランジスタを含む他の電子またはオプトエレクトロニック構造体をその上に「クラッディング内」式に製造することができる「自己基板」と捉えることができる、という事実により示唆される。実際には半導体及び電気光学構造体であるクラッディングまたは層は、ファイバ・プリフォーム及び引抜きプロセスを介して製造され、かつ／または半導体ウェハの場合のようにファイバ上へエピタキシャルに成長されてもよい。さらに、基板からのエピタキシャル・リフトオフなしに薄膜上にプリントされるコイルフォームに関して本明細書で別記開示されているような、薄膜を製造し、エピタキシャル・リフトオフにより規格基板から除去しかつファイバに接着するという方法は、実際には半導体製造パラダイムの変形である。
【０２２７】
トランジスタは、ファイバ製造プロセスの間に、好適には内側のクラッディング１及び２（内側のクラッディング１は任意選択）に対する「外側」の構造体として「クラッディング内」式に製造されてもよい。適切な電気絶縁及び磁気シールドを達成するためにドープされる薄いバッファ層のガラス・スートはプリフォーム上へ蒸着され、本明細書において別記開示されているファイバ仕様の要求通りに既に構築されている、かつ場生成構造体を実装すべく金属化スートまたは金属粉末で既に被覆されているクラッディング及びドープされたコアの上に別のクラッディングが形成される（このバッファ層は、コイルフォームが場生成構造体として必要である、または本明細書において別記開示されているコイルフォーム製造の関連オプションによって必要とされる場合に断続的に被覆され、捻られ、または「スパイラル−ペイント」を施され、もしくは「スパイラルを刻まれる」プリフォームの層と同じであってもよい）。
【０２２８】
ドープされる半導体「ｐ」及び「ｎ」クラッディング層は、同じく蒸着される層間の「ゲート」層と共に、全てプリフォームのスート蒸着クラッディング・エレメントとして蒸着される。この汎用スキームにより、様々なトランジスタ・タイプを製造することができる。
【０２２９】
このようにしてプリフォーム上へ蒸着されたクラッディングの長さは、回転するプリフォーム上へ直径カットを刻み込むことによって区分され、コイルフォーム／場生成構造体が区切られる。これによりプリフォームは、コイルフォーム／場生成構造体の出力端においてバッファ層までカットされる。カットは、ファイバの軸を中心とする円形である。次に、プリフォーム上へ金属化スートが蒸着され、コイルフォーム／場生成構造体の出力端におけるカットが充填される。
【０２３０】
導電層が追加されると、次に一連の第２のカットが作られる。その１つはコイルフォーム／場生成構造体の出力端に作られたカットに隣接して、２つは上記構造体の相対入力端から、導電層及び半導体層を介して内側のバッファ／コイルフォーム層へ至り、トランジスタ構造体とコイルフォーム・セグメントとが導電を遮断される。これらの直径カットが完成すると、コイルフォーム／場生成構造体の出力端における第１のカットのみが外部導電層へ接続する導電材料で充填される。
【０２３１】
コイルフォームの相対「下部」におけるカットを充填する導電性の金属化スートは直接トランジスタ構造体との接触ポイントを供給するが、コイルフォームの相対「上部」における「最上部」のカットを充填する導電性の金属化スートはコイルフォーム自体との直接接触を形成する。よって、クラッディングで構成されるトランジスタ構造体の最外部における導電性の（プリフォーム段階で金属化スートとして置かれた）層でもある「下側」の大型「円柱」との接触は、ファイバに統合されたスイッチを供給し、「上側」の薄い円柱セクションとの接触は回路を完成させる。トランジスタのスイッチを入れると、適切な大きさの電流がパルスとしてコイルフォームへ流れ、フェリ磁性／強磁性ドーパント分子が磁化されてコアを通過する光の偏光角の回転の大きさが持続される。パルス電流は、相対上部においてコイルフォームを出て、隣接する半導体構造体とは反対の導電材料を通過する。
【０２３２】
一連の外部クラッディング円柱としての内側のクラッディング層及びコアを取り囲むクラッディング構成トランジスタを、同じくこれらの層で構築され、よって様々なレベルのエレメント間に回路が形成され得る、この場合はコイルフォームと一続きであるトランジスタによって回路が形成されるファイバの全長、から隔離する他の方法は実際的であり、本発明の実施形態の新規方法に包含される。これには、Ｎａｎｏｓｏｎｉｃから市販されている先に参照した静電的自己集合プロセスが含まれる。
【０２３３】
上記方法の類似方法は、引抜き段階においてコーティングの形式で実装されてもよく、よって、スートのプリフォーム上への蒸着によりクラッディングを形成する代わりにファイバ長さへコーティングが追加され、ファイバが引き抜かれてコイルフォームが関連方法の１つにより実装された後、トランジスタのクラッディングとしての構造化により指示されるパターンに従ってトランジスタ構造体が大量に製造される。
【０２３４】
トランジスタ及びコイルフォームを連続して実装するための接触ポイントの製造に関しては、特にトランジスタ層がコーティングによって形成されるかどうか、またはファイバがコイルフォームによって、または膜上に刻印される場生成構造体によって巻き上げられるかどうかに関連して、さらなるオプションを利用可能である。即ち、バッファ層は極薄である可能性があり、よって引抜き後は、穴が形成されかつ圧潰するようにファイバを部分的に選択して延伸してもよく、導電性の「ベース」クラッディングはコイルフォームまたは場生成構造体上のポイントで接触される。引抜き軸に対する選好的な曲げによるファイバの一様でない延伸は、まずコイルフォームの「下部」においてバッファ層を延伸することができ、「内側」の半導体層（またはベース）との間の接触が実現される。延伸及び曲げの大きさ及びそれにより生成される穴または割れ目の深さに依存して、導電ポリマまたは金属粉末によるコーティングは、スートを使用するプリフォーム段階で特定した「カット・アンド・フィル」法により形成されるものに類似する深度差接触を形成するように蒸着されてもよい。スートを使用するプリフォーム段階に関して特定した「カット・アンド・フィル」法に類似する、接触構造体における物質を置換するために行う接触スポットにおけるコーティングの加熱及び融蝕は、さらなるオプションである。
【０２３５】
また接触ポイントは、クラッディングまたはコーティングの様々な層内の接触ポイントにおける物質の性質を変えることによって実装されてもよい。これは、バッファ層と「内側」の半導体クラッディング層（またはベース）とをコイルフォームまたは場生成構造体の「下部」及び「上部」接触ポイントで穿孔しかつ混合する、適切な入射角でのイオンビーム・ボンバードメントによって実装されてもよい。
【０２３６】
或いは、バッファ層の精確な「スポット」を置換する導体または半導体材料である変更される層の、コイルフォームの相対「下部」における、及び逆にコイルフォームの「上部」上の精確な「スポット」におけるスポット−エッチング及びエピタキシャル蒸着が使用されてもよい。半導体または「ベース」材料で置換されるバッファ材料、２つの半導体及びゲート材料もまた、複合ファイバ構造体上の同じポイントで（同じく適切な静電自己集合溶液におけるディッピングにより）再蒸着される。
【０２３７】
効果的な「層間」接触ポイント、及び延ては共にそれら自体が「バルク」製造プロセスの一部として製造されかつ共に集積型の「クラッディング内」及び／または「コーティング内」構造エレメントであるトランジスタ及びコイルフォームから成る回路を製造するこれらの方法及び他の方法は実際的であり、本発明方法及びコンポーネントの範囲に包含される。
【０２３８】
プリフォーム・プロセス及び引抜きプロセスにおける、コアを囲むクラッディングの形式のトランジスタ構造体を製造することの代替として、トランジスタ構造体は、周知の半導体気相ベースの方法及び他の方法により、事前に自己基板として製造されたファイバ上に製造されてもよい。具体的には、量子井戸混合（ＱＷＩ）が効果的である。
【０２３９】
ファイバは、既に複合ｐ−ｎ／ゲート・クラッディングを有していてもよく、次にこれらはマスク及びエッチされて適切なトランジスタ構造体が形成される。もしくは、トランジスタ半導体構造体全体が、その既存の光学的にアクティブなコア、任意選択の永久磁性クラッディング１、フェリ磁性／強磁性クラッディング２及びコイルフォーム／場生成構造体と共にファイバ上に成長／マスク／エッチされてもよい。
【０２４０】
トランジスタをファイバ構造体内に一体式に形成する方法及びコンポーネントのこの好適な実施形態は、このようにして製造され得るエレメントの数に限定されない。プリフォームの構築及びドーピング、及びこれに続くファイバの引抜き、もしくは引き抜かれたクラッディング上での、及び引き抜かれたクラッディングの再構築における追加層のエピタキシャル成長との組合わせ、及び／または別途製造されてエピタキシャル・リフトオフにより除去される薄膜の接着、及び本明細書において別記開示されている、かつ上記方法及びコンポーネントの論理的延長として発生する変形を以てすれば、単一のトランジスタ「クラッディング円筒」構造体を超えるものを製造することができる。
【０２４１】
可能なエレメントまたは機能の数は、先に開示したようなクラッディング内構造体を介して製造される個々のトランジスタから、ファイバの三次元構造体上に、かつ上記構造体を介して製造されるマイクロプロセッサ全体にまで及ぶ。エレメントの数は、ファイバの寸法に依存する。比較的小さい直径を有し、電気通信のコンテキストにおけるファイバに関わる環境保全にとって必要な高耐久化材料によって必ずしも被覆されない、本明細書に開示されている比較的「むき出しの」ファイバ構造体は、単位長さ当たり比較的少数のエレメントを「サポート」する。但し、こうしたケースでもファイバの長さは増大される場合があり、これによりエレメントの数は増大する可能性がある。
【０２４２】
例示として、ダイ面積３００ｍｍ２及び形状０．３０ミクロンは、直径２５０ミクロン及び長さ１９０ｍｍのファイバによって実装されてもよい。１５ｍｍのファイバ・セグメント長さ内の約１２６ミクロンの円周を有する直径２０ミクロンの小径シングルモード・ファイバは、最終的には１．８９平方ｍｍの表面積になる。（多層構造体において）集積回路の製造に使用されるこのような表面積は、最新の電子マイクロプロセッサのダイ面積の重要でない僅かな部分を供給する。
【０２４３】
しかしながら、３次元の柱面ジオメトリによって提供される設計の機会は、規格ダイの２次元正方ジオメトリに比べてその独自の優位点を提供する。
【０２４４】
さらに、半導体構造体はクラッディング及びコーティング内／間で製造され、よってコアに至るまでの、かつコアを含むファイバ構造体を使用できることから、中実のファイバ構造体は、様々なメカニズム（導電性のマイクロフィラメントを製造する半径方向のドーピング・プロファイルを含む）を介して追加の回路構造体及びファイバ本体を介する外面ポイント間の方策を許容すべく追加的に微小構造化されてもよい。
【０２４５】
ファイバのこのソリッドステートＩＣマイクロ構造化は、明らかに、トランジスタ、キャパシタ、抵抗器、コイルフォームまたは他の電子半導体構造体に限定されず、事実上、本明細書において別記開示されている方法、デバイス及びコンポーネントにより明証されているような光電子統合の固有のパラダイムを提供する。従って、本明細書に開示されている新しい集積型（マイクロ）ファラデー減衰器の光ファイバ・デバイスは、一般的に適用可能な新しい集積型オプトエレクトロニックＩＣデバイスの一例として代替的に開示されてもよい。
【０２４６】
半導体電子機能はクラッディング内／間で製造されてもよいだけでなく、エレクトロフォトニックまたはオプトエレクトロニックは何れも、ファイバ・コア内を導かれ、モードまたはクラッディングの他の選択により制約され、またはプリフォームの引抜きプロセスにおいて製造されるスーパーフィシャル・ヘリカル・チャネル内を、もしくは一次ファイバのクラッディング／コーティング構造体内の補助ガイド構造体として製造される半導体導波管チャネル内を追加的に導かれる光を修正するように製造されてファイバ内に集積配置される集積型ＩＣのエレメントであってもよい。フォトニック・バンドギャップ構造体は、本明細書において参照されかつ別記開示されている技術上周知の方法によってクラッディング内またはクラッディング間で製造されてもよく、規格ファイバ・コア及びクラッディングと、クラッディング及びコーティングがその上にさらに製造されるフォトニック結晶ベース・ファイバ構造体とを含む可能性のある複合ファイバ構造体がもたらされる。
【０２４７】
適切な溶液内での連続するディッピングによるナノ粒子の静電的自己集合は、具体的にはファイバ・ベースの構造体を効率的かつ大量に製造することに適合している。
【０２４８】
特にファイバの曲面ジオメトリに効力を有する効果的な追加の製造方法は、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ社から市販されている。この製造パラダイムのトレードマークは「ステップ・アンド・フラッシュ」インプリント・リソグラフィであり、フラッシュＵＶ硬化されるインプリント液流体（この場合は、表面張力により曲ったファイバ・ジオメトリへ接着するに足る粘性のあるもの）のナノ構造体金型を複製する「ナノ−インプリント」金型のサブミクロン・アラインメント及び室温製造を提供する。このステップ・プロセスは比較的平坦なプレーナ・セクションにおける曲ったジオメトリのパターニングに適し、低コスト製造の可能性のある代替方法を提供する。
【０２４９】
コア内を誘導され、クラッディング内で制約され、または補助的かつより小さい半導体構造体内を誘導される光は、ファラデー回転、光子的刺激により作動される誘導ブラッグ・グレーティング及び他の構造体を許容するファイバの光屈折ドーピングの実装、及びグレーティング及び他の構造体を実装するためのファイバ構造体（コアとクラッディング）の電気光学的改変によって制御されてもよく、他の光スイッチング及び変調方法がファイバベースの複合ＩＣ構造体のエレメントとして効果的に実装されてもよい。
【０２５０】
プリフォームの引抜き及び他の技術上周知のバッチ・ファイバ製造プロセスと、エピタキシャル成長を介するバッチ・ファイバ・ランまたはイオン・ボンバードメント・バッチ・プロセスまたは静電的自己集合を含む半導体製造方法との組合わせを実装するパラダイムの能力については、本発明の好適な実施形態及びインプリメンテーションが示すところであり、複数のこのようなＩＣファイバ電子フォトニック・デバイスを結合する繊維構造体のコンテキストにおいて本明細書に別記開示されているようにさらに展開される。
【０２５１】
ＩＣ加工における自己基板のようなファイバのジオメトリに適合させるために行う、技術上周知の半導体リソグラフィ方法及び代替パターニング方法（粒子ビーム方向）用光学素子のジオメトリへの適合化は、技術上周知の光学エレメント及び集束エレメントの一般的な変調によって効果的に行われてもよい。
【０２５２】
ファイバ上にラッピングされた薄膜であるファイバ集積トランジスタ。本明細書において別記開示されている新規方法、即ちコイルフォームを実装するための、膜上へプリントされた導電パターンを有する薄膜のエピタキシャルなラッピングの場合と同様に、トランジスタをファイバ成分の製造へ統合するための新規方法は同じパターンに従って実装される。
【０２５３】
一般的な半導体リソグラフィ方法またはナノリソグラフィ方法によるトランジスタの薄膜テープ上へのプリントは、同じ薄膜テープにおける、光ファイバにより誘導される光の偏光角を回転させる場を生成するコイルフォームを達成すべくファイバの周りに任意選択で巻かれる可能性のある上部または下部に行われてもよい。もしくは、このプリントは、コイルフォームまたはコイルが本明細書に開示されている他の方法の１つによって生成されるファイバの上部または下部の周りに巻かれるテープの上に行われてもよい。
【０２５４】
スイッチ・マトリクス内のファイバに隣接する構造フィラメント上に巻かれる薄膜テープにプリントされるトランジスタ。上述のものの変形は、ファラデー減衰器の光ファイバ・エレメントに隣接するフィラメント上へ薄膜をラッピングすることであり、フィラメントは「ｘ」リボンにおけるフィラメントの１つ、または繊維マットの「ｙ」軸に編み込まれるフィラメントの１つの何れか、もしくはファラデー減衰器に平行な「スペーサ」フィラメントである。ラッピングは本明細書において別記開示されているように実装され、こうして製造されるトランジスタは、それがアドレスする光ファイバファラデー減衰器エレメントに隣接して配置される。
【０２５５】
「ｘ」または「ｙ」リボン構造体の何れかの一部であるフィラメントが選定される場合、アドレッシング・ファイバはその全体を薄膜でラッピングされる非導電ポリマであり、トランジスタにより周期的に中断される、各ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントをアドレスするための導電ストライプを含む。
【０２５６】
フィラメントが、各ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントに隣接しかつ平行な「スペーサ」フィラメントであれば、アドレッシング「ｘ」及び「ｙ」フィラメントの一方は実際にこれらのスペーサ・ファイバに接触し、次にこれは導電ストライプがプリントされた薄膜及びプリントされたトランジスタでラッピングされなければならず、最終的に導電エレメントは、それがフィラメントの周りを曲ってファイバの相対上部または下部の何れかで実際のファラデー減衰器光ファイバ・エレメントに接触するようにプリントされる。よって他の「ｘ」または「ｙ」アドレッシング・フィラメントは、光ファイバの反対端でファラデー減衰器光ファイバに接触する。
【０２５７】
ディップペン・ナノリソグラフィによりファイバまたは隣接する構造フィラメント上へプリントされるトランジスタ。ディップペン・ナノリソグラフィが渦巻コイルフォームの巻上げ構造体をファイバに直接プリントするという本明細書において別記開示されている同じ製造プロセスに従って、このトランジスタは、コイルフォームが類似方法により、または同じく本明細書に開示されている他のモードにより製造されるセグメントより上または下で、ディップペン・ナノリソグラフィにより光ファイバファラデー減衰器自体の上に同様に製造されてもよい。
【０２５８】
上述の「ｘ」または「ｙ」フィラメントもしくは「スペーサ」フィラメントの何れかを利用するためのスキームと同じものが、ディップペン・ナノリソグラフィ手法に当てはまる。導電ストリップは、同じくディップペン・ナノリソグラフィによってプリントされる。
【０２５９】
本明細書に開示されている、オプトエレクトロニック・デバイスを三次元繊維マット／マトリクスの隣接する構造エレメント上へ製造するための全ての新規方法においては、ピクセル・エレメント構成のシールド及び小型性における選択の自由、隣接エレメントへのプロセス・ステップの拡大、繊維マット／マトリクスにおけるエレメント当たりのプロセス・ステップ数の低減及び総体的にオプトエレクトロニックまたは光スイッチング設計の特殊効率を高めるための三次元トポロジーの活用といった優位点が達成される。
【０２６０】
ファイバはバルク・ファイバ製造プロセスにおいて引き抜かれ、下記を実装するために、即ち、光学的にアクティブなコアの色素ドープ・コア、ファイバの軸に対して直角の磁性を有する任意選択でドープされる永久磁性の内側クラッディング、磁化されかつ消磁される可能性があり、そのヒステリシス曲線はビデオフレーム・サイクルの間に回転の大きさを維持することに適する最適フェリ磁性体／強磁性体によりドープされるクラッディング、ファイバの構成においてクラッディングの捻りまたは導電パターンのクラッディングへの添加の何れかにより製造される、またはフィルム、被覆されたシリカ・ファイバ、導電ポリマ及びこれらに類似するものである導電構造体で構造的にラッピングされる、ドープされる外側クラッディングを磁化する場を生成するに足る強さのパルス電流を受け取る能力のあるコイルフォームまたはコイルもしくは場生成エレメント、及び同じく構造エレメントとして、ディスプレイのためのアクティブ・マトリクスを実装すべく他の構造エレメントと結合された同じ多様さの方法により製造される任意選択のトランジスタ、を実装するために、本明細書において別記開示されているように様々にドープされ、処理される。複合ファイバ構造体のドーピング及び構造化は、少なくとも所定のドーパントまたは構造機能については周期的または連続的であってもよく、よって、ファイバ製造の典型的な長い低コストランが可能である。コイルフォームが効果的に連続していれば（連続性の捻れまたは埋込型のワイヤ、他）、コイルフォームの機能性は接触ポイントによりコイルフォームの一部分を正確に選択することによって後に正確にアクセスされ、これらのポイントを超えた先の連続する構造体はデバイスのオペレーションに対して非機能的かつ不活性にされる。
【０２６１】
ファイバ製造プロセスは、具体的にはドーピング濃度及びドーパント・プロファイルの操作、製造ランにおけるファイバの周期的ドーピング、他の改良に関して進歩を続けている。米国特許第６，５３２，７７４号「グラスファイバ・プリフォームにおける希土類の高レベル濃縮の提供方法」は、複数のドーパントの同時ドーピングの改良されたプロセスを明示している。さらにドーパント濃縮の向上に成功すれば、ドープされるコアの直線的ベルデ定数及び非線形効果をも促進するドープされたコアの性能を直接向上させることができる。
【０２６２】
最後に、光ファイバの大量生産モードは、構造化されたファイバの欠陥に関するバルク検査を見込んだコンポーネントの検査体制を有効化し、ファイバのロングランの欠陥部分がファイバ成分の切断及びルーミング・プロセスにおいてマークされかつ放棄されることを可能にする。従って、大規模半導体プロセス・ベースのＬＣＤ及びＰＤＰの壊滅的な欠陥率、延ては不良品発生率が回避される。
【０２６３】
性能パラメータ及び基本的なデバイス構成に関しては、線形的なファラデー効果が重要視されているが、偏光器／アナライザの光弁・スキームに実装される、偏光角を変えるために静磁場を使用することの本質は、所謂「非線形」偏光回転現象をも活用することを見込むものでもあり、ファラデー減衰器の光導波管構造体に所定の機能性が追加される。「非線形」は、ファラデー効果の一般的な式における直線的なベルデ定数パラメータのそれより大きい勾配を有する、数学的には応答曲線として記述される場合もある回転反応を指す。
【０２６４】
物質の非線形応答の印加磁場への活用は、概して、典型的には電気的または光子的刺激を介する伝播媒体の励起を基礎とする。即ち、光学的にアクティブな媒体は、上記媒体に電流を通してその状態を変える電極の作動により、もしくは上記媒体を光学的にポンピングしてその媒体の共振または近共振を達成するコヒーレントな光ビームにより励起される。
【０２６５】
集積型ファラデー減衰器光導波管デバイスに対する付帯的変更を伴う、ファラデー−スターク効果及び光ポンピングという２つの基本的体制について考察する。
【０２６６】
図２１は、変調器２１００に関する本発明の好適な代替実施形態を示す略図である。変調器２１００は、図９に示すより一般的な変調器９００の特殊な変形である。変調器２１００は、導波チャネル２１１０と、関連の第１の境界領域２１１５を含む複数の境界領域とを有する導波管を画定するトランスポート２１０５を含む。トランスポート２１０５の入力端の内または上には入力波特性プロセッサが配置され、トランスポート２１０５の出力端の内または上には出力波特性プロセッサが配置される。境界領域の１つには、例えばチャネル２１１０内に長手方向へ配向される磁場を生成するためのコイルフォーム構造体である波動特性変更メカニズムの生成を有効化するためのインフルエンサのエレメント２１２０が埋め込まれる。トランスポート２１０５は、放射線源からＷＡＶＥ＿ＩＮのための放射線を受け取り、変調された波動成分を出力する。各エレメント２１２０には（例えば後に図２４に示す「Ｘ」アドレッシング・フィラメント及び「Ｙ」アドレッシング・フィラメントのような）１対のカプラ２１２５を介して変調器２１００のコントローラ（図示されていない）が結合され、各トランスポート２１０５を介して伝播する放射線の独立的制御を供給する。インプリメンテーションによっては、コントローラは、各トランスポート２１０５を制御するための離散成分を有してもよい。変調器２１００は、導波管内に配置される、導波管を介して伝播する放射線のインフルエンサ反応を補強する複数の構成要素を含む。変調器２１００がファラデー効果を使用するように構成される場合、インフルエンサは導波管の伝達軸に平行な磁場を生成する。磁場の大きさ、磁場が伝播放射線に作用する経過時間及びベルデ定数は全て、インフルエンサ反応に影響する。上記構成要素は、インフルエンサ反応を強化するために有効ベルデ定数を上げる。先の式１に示すように、ファラデー反応は概して線形応答として記述される。
【０２６７】
共振ファラデー回転及び量子閉じ込め式スターク・シフトを基礎とする光電効果は、米国特許第５，６４０，０２１号（本参照により本明細書に明示的に援用される）において展開され、記述されている。量子閉じ込めスターク効果により供給される励起子エネルギーの同調性と組み合わされた励起子ファラデー回転の共振性を活用することにより、電場を使用して量子井戸構造体におけるファラデー回転を制御することが可能である。電界は高速変調が可能であり、永久磁石によりもたらされるようなＤＣ磁場を使用する高速変調器の構築が許容される。’０２１特許の発明者は、有効幅３５０ÅのＧａＡｓ単一量子井戸を有する構造体におけるカー反射ジオメトリにおいてこの効果を観測した（Ｚ．Ｋ．Ｌｅｅ、Ｄ．Ｈｅｉｍａｎ、Ｍ．Ｓｕｎｄａｒａｍ、Ａ．Ｃ．Ｇｏｓｓａｒｄ共著、複合半導体に関する第２２回国際シンポジウム会報、韓国、１９９５年。）あらゆる目的で本参照により本明細書に明示的に援用される。僅か１Ｔの磁場の使用により、１１度の電界可同調回転変化が達成された。他の材料系についても、ファラデー−スターク効果の規模及び動作状態を推定すべく調査された。達成可能な最大ファラデー回転はバンドギャップの高い材料でより高かったが、これらはより高い磁場の達成を必要とする。さらに、マンガンをII−VI族半導体へ添加すると、場合によっては室温用のデバイスであっても必要な磁場が減ることが発見された。
【０２６８】
物質の非線形応答の印加磁場への活用は、概して、典型的には電気的または光子的メカニズムを介する伝播媒体の励起を基礎とする。即ち、光学的にアクティブな媒体は、上記媒体に電流を通してその状態を変える電極の使用により、もしくは上記媒体を光学的にポンピングしてその媒体の共振または近共振を達成するコヒーレントな光ビームにより励起される。図２１は、前者の原理を使用する励起システムの一例であり、図２２、及び図３０、図３９及び図４０の所定の実装は後者の励起システムの例である。
【０２６９】
集積型ファラデー減衰器光導波管デバイスに対する付帯的変更を伴う２つの基本的体制について考察する。（ａ）ファラデー−スターク回転。米国特許第５，６４０，０２１号「ファラデー−スターク磁気光電デバイス」に記述されているように、「共振」ファラデー効果は、「励起光のエネルギー（波長）が量子井戸の１対の伝導及び原子価ゼーマン分裂サブバンド間のエネルギー差と一致する度毎に半導体量子井戸に示される。」「２０世紀最後の四半世紀において知られた量子閉じ込めスターク効果は、半導体材料の量子井戸を介して当てられる励起光の透過（吸収）スペクトルが同調電極を介して印加される電位を変更される方法を指定している。」本発明の好適な一実施形態では、非線形ファラデー−スタークの活用は、励起システムに、例えば薄膜上に製造された、またはナノリソグラフィ式に配置／プリントされた同調電極を供給することによって達成され、これらは、（巻繊パターン及びトランジスタと共に１つのプリント回路薄膜内に結合されてもよい）導波管／ファイバをラッピングするか、もしくはファイバ上でのディップペン・ナノリソグラフィ（同じく他のエレメントが蒸着される間に任意選択で実行される）によりファイバの軸上へ互いに反対に位置づけられる。コーティングまたはクラッディングはまずコイルフォーム層へ追加され、コイルフォームの「下部」及び「上部」への接触は援用した特許出願に開示されている穿孔方法によって有効化される。これらの接触ポイントとコーティングまたはクラッディングの表面上の９０度のオフセットとの間には、指示されるプロセスにより、または非接着ストリップで分離される導電コーティングの焼鈍により電極が形成される。
【０２７０】
このように、変調器２１００は、単独のファラデー効果よりも強化された非線形応答であるこのファラデー−スターク効果を使用してインフルエンサ反応を強化するための励起システムのエレメントを含む。従って、この強化は、ファラデー効果線形応答の式の変数のうちの１つまたは複数は低減されてもよく、しかも所望される回転制御は生成されることを規定する。励起システムは、変調器２１００の有界層内で互いから軸方向に配置される１対の同調電極（例えば、陽極２１２５及び陰極２１３０）を含む。各電極には、透過性／非導電性の接点（例えば、第１の接点２１３５及び第２の接点２１４０）が供給され、これらは対応する制御カプラ（例えば、第１の励起カプラ２１４５及び第２の励起カプラ２１５０）に連通される。これらの電極は、変調器２１００内にスターク効果を発生させる励磁電流を生成する。
【０２７１】
変調器２１００の動作に関する下記の論考を単純にするために、図２１は、コントローラによって独立して制御される単一の画像エレメント（ピクセル）を生成する特定のカラー・モデルを使用しない単一のピクセル／サブピクセルのオペレーションを示している。さらに、これまでの論考は、伝播放射線の振幅を制御可能式かつ再生可能式に変えるために使用され得る影響システムの異なるメカニズムについて述べているが、以下の論考では、伝播放射線の偏光角を制御可能式に回転し、かつこの変更された放射線を伝達軸角度と伝播放射線の非回転角度との間の既知の関係性を有する偏光器アナライザへ印加するためのファラデー−スターク効果を使用するオペレーションを引用する。
【０２７２】
作動中、変調器２１００は、例えばＲＥＤ  ＷＡＶＥ＿ＩＮ、ＧＲＥＥＮ  ＷＡＶＥ＿ＩＮ及びＢＬＵＥ  ＷＡＶＥ＿ＩＮのうちの１つをトランスポート２１０５へ供給するソースから色成分を受け取る。入力波特性プロセッサは、インフルエンサ・システムによる影響にとって所望される特性を有する波動成分を生成する。本例では、プロセッサは特定の初期角度配向（例えば、「ゼロ」度における左偏光放射）を有する特定の偏光を生成する。特別に偏光されて配向された個々の色の波動成分はトランスポート１００５を介して伝播し、ここでコントローラは、インフルエンサ・エレメント２１２０により、かつ励起システムの追加の影響により発生される磁場のために波動成分の規模に独立制御をアサートする。先に説明したように、磁場の規模及び励起システムの強化は、チャネル２１１０を介する伝播放射線の偏光回転の変化に影響を与える。次に、放射線の最終的な偏光角は、色がコントローラ及び励起システムに応答して最高輝度から「オフ」までのどこにでも変調されるように、出力プロセッサ（例えば、入力プロセッサの伝達軸に対して９０度のオフセットで配向された伝達軸を有する偏光器アナライザ）へ適用される。ディスプレイは、複数のピクセルを１つのマトリクスに配列することにより製造される。
【０２７３】
変調器２１００は、変調器９００と同様に、マクロ−ピクセル・レベル（チャネルの組合わせ）において、もしくは各サブピクセル・チャネルについて減衰の平滑化を使用してもよい。ディスプレイ・システムの相対ジオメトリ及び個々のチャネルのサイズに依存して、場合により、具体的にはディスプレイの寸法が増大するにつれて単一のピクセルは複数の変調器２１００から成ることがあり、これによりディスプレイ・ピクセルの実際の物理的寸法は増大される。
【０２７４】
図２２は、光ポンピングを使用する励起システムの好適な代替実施形態を含む変調器２２００を示す略図である。光ポンピングは、技術的にはファラデー−スターク効果のような強化された非線形効果でなくてもよいが、基本的なファラデー変調スキーマを増補するものではあり、このため、本好適な実施形態では「非線形効果」の範囲に含まれるものとされる。変調器２２００は、偏光器２２０５と、導波領域をポンピングするためのコヒーレント光２２１５を生成する集積型ＬＡＳＥＲ生成構造体２２１０と、変調領域２２２０（機能的に変調器９００と等価）と、アナライザ２２２５とを含む。
【０２７５】
本発明の好適な一実施形態では、非線形ファラデー−スタークの活用は下記のように達成される。（ｉ）薄膜上に、（巻繊パターン及びトランジスタと共にプリント回路薄膜内に結合されてもよい）ファイバをラッピングする、もしくはファイバ上でのディップペン・ナノリソグラフィ（同じく他のエレメントが蒸着される間に任意選択で実行される）によりファイバの軸上へ互いに反対に位置づけられる同調電極が製造される、（ｉｉ）コーティングまたはクラッディングがまずコイルフォーム層へ追加され、コイルフォームの「下部」及び「上部」への接触が本明細書において別記開示されている穿孔方法によって有効化され、（ｉｉｉ）これらの接触ポイントとコーティングまたはクラッディングの表面上の９０度のオフセットとの間に、指示されるプロセスにより、または非接着ストリップで分離される導電コーティングの焼鈍により電極が形成される。
【０２７６】
回転媒体の光ポンピングにより達成される非線形ファラデー回転。光学的にポンピングされる共振または近共振媒体から非線形応答を実現するための多くのコンフィギュレーションは、技術上周知である。
【０２７７】
非線形ではないが、それにも関わらず特異的に高速である「増補」されたファラデー減衰スキームは、米国特許第６，３１４，２１５号において「アルカリ蒸気または他の媒体における偏光回転は．．．動作率がポンプ・フィールドの振幅に比例する場合、全ての光スイッチングに使用される。高速性は、原子状態のラビ・フロッピングにより、連続動作する単色原子ビームをポンプとして使用して達成される。」と記述されている。
【０２７８】
本発明の好適な一実施形態における任意の光ポンピング式非線形（または第６，３１４，２１５号特許におけるように線形）システムのインプリメンテーションは何れも、概して下記の２つの方法のうちの一方によって達成されるが、他の方法も本発明の範囲及び論理に包含される。
【０２７９】
ａ．各々が「ｘ」及び「ｙ」軸に沿って展開される、コヒーレント（好適には不可視）光のビームをスイッチ・マトリクスのファラデー減衰器ファイバ成分の軸を介して横方向へ方向づける半導体レーザの何れかの「外部」アレイを実装する。構造エレメントが十分に透過性でない変形型のマトリクス・アッセンブリ・プロセスにとっては、この方法は実際的でない場合がある。このようなアレイは何れも、より直径の大きい導波管が使用されるように光学シーケンスを使用してもよく、ビームはここからさらに散乱されかつ再集束され、軸がポンピング・ビームに対して直角である複数列のファラデー減衰器が照明される。ポンピングは、全ての完全な列を共振または近共振へと励起するに足る強度を有するものでなければならない。
【０２８０】
ｂ．ファイバ成分の軸を介するポンピング・ビームの実装。これは、ｉ．レーザ・ポンプ（半導体レーザ・アレイ、他）を介して、ＦＰＤまたはスイッチ・モジュールの相対的「裏面」における、または「垂直」半導体実施形態の溶融ファイバ基板と同程度の「下」、もしくは「プレーナ」半導体実施形態と同じ軸上にある照明キャビティにおいて（本出願で後に開示する実施形態参照）、もしくはｉｉ．ファイバ構造体自体へ一体式に、の何れかによって達成されてもよい。これらはファイバ統合レーザであり、光通信分野ではその多くの変形が周知である。集積型ファラデー減衰器光ファイバ成分の製造プロセスにおいては、これらの構造体が実装されなければならない。ファイバの一部は、ファイバ・レージングを実装するために周期的に構造化される（横方向の高輝度レーザに暴露されるとファイバ内グレーティング構造体を形成する光反応性物質でドープされる）。この成分は、回転用コイルフォームを組み込むファイバの範囲外であれば、集積型ファイバ成分におけるどこに位置決めされてもよい。
【０２８１】
照明ユニットからのファイバの外であれ、ファイバ構造体に統合されるものであれ、ファイバの軸を介するこのようなポンピングは何れも、ファイバ成分の出力端と最終ディスプレイ表面の光学素子との間に配置される薄膜フィルタによって濾波されるように不可視のポンピング・ビームを実装すべきである。完全な固体である光学的ポンプ媒体の場合、ファイバの微小構造に対するこれ以上の変更は不要である。但し、ポンピング用の蒸気及び共振キャビティを実装する場合は、微小気泡またはキャビティを導入する必要がある。これは、微小気泡状態の希薄アルカリ蒸気をもたらすためにアルカリ性ドーパントの添加との組合わせにより十分なアルカリ分子を浸出させることができる、本明細書において別記参照されている熱処理プロセスによって達成されてもよい。もしくは微小気泡は、本明細書において別記開示されているようにプリフォーム段階で導入され、放たれてもよい。
【０２８２】
さらなるディスプレイ成分のファイバへの集積及び上記成分の製造方法、のために含まれる追加コンポーネントの実施形態。先の好適な実施形態では、一般的な光ファイバ・パラダイムが明示されているが、他の光ファイバ構造体もその個々に特有の長所を備えている。具体的には、事実上フォトニック・バンドギャップ構造体による導波を実装するフォトニック結晶ファイバは、潜在的に標準的な中実コア及びクラッディング・ファイバより光学効率が大きくさえあり、製造コスト効率が達成されれば全体直径はさらに小さくなる可能性がある。
【０２８３】
さらに、他の光ファイバ構造パラダイムも存在し、かつ見込まれる可能性がある。とりわけ、「内側のクラッディング及びコアの周りにコイルフォームの外部導電クラッディングを製造するためのツイスト・ファイバ」に関連して既に本明細書において別記参照されている以前のパラダイムは、Ｒ、Ｇ、Ｂカラーを構造的に単一のファイバとして統合する機会を提供している。
【０２８４】
フォトニック結晶パラダイム及び渦巻型スーパーフィシャル・チャネル・ファイバ・パラダイムは共に、既に開示されている構造体及び製造方法に対する下記のような何らかの修正を必要とする。
【０２８５】
フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）。シリカ・フィラメントの溶融及びそれによる中空チャネルの形成によって製造されるＰＣＦ。
【０２８６】
I．  ベルデ定数を上げるための一次光チャネルの操作の実装。そうでなければ中空の連続するチャネルＰＣＦにおける空気のベルデ定数となるはずのベルデ定数を上げるために、中央チャネルは液体ポリマまたは他の溶液で充填され、次いで紫外光または他の技術上周知の化学的硬化メカニズムによって硬化されなければならない。この液体ポリマまたは硬化型の化学溶液は、ＹＩＧ、Ｔｂまたは他の最上質の光学的にアクティブな材料の溶解固形物または不純物で化学的に構成されかつ／またはこれらを含む。
【０２８７】
II．  サブピクセル・カラーのファイバ成分への一体的実装。同様に、液体ポリマまたは硬化型溶液はＲＧＢ色選択またはフィルタリングをファイバに一体式に実装するために色素ドープされる。
【０２８８】
III．  フェリ磁性−強磁性（及び、任意選択として永久磁性）材料のファイバ構造体への実装。このタイプのＰＣＦ製造では、シリカ・フィラメントはフェリ磁性／強磁性ドーパントによって事前にドープされ、その他のもの、または上記フィラメントの幾分か、もしくは全てが永久磁性ドーパントによってもドープされる。好適には、ほんの僅かなフィラメントが永久磁化可能ドーパントでドープされかつ強力な磁場によって永久的に磁化された上で他のシリカ・フィラメントと組み合わされ、共に溶融及び引抜きを経てＰＣＦを形成する。
【０２８９】
IV．  コイルフォームを含む他の構造体は、好適には、複数のドープされた（フェリ磁性−強磁性及び永久磁性の）ロッドを含むＰＣＦのプリフォームへ付加されるクラッディングを介して製造される。その後の方法は、一般的な光ファイバまたは論理的変形及びその適応形に関して開示した通りである。
【０２９０】
コア及びクラッディングによる一般的な光ファイバの熱処理、及びそれによりフォトニック・バンドギャップ構造体を形成するための穴構造体の形成により製造されるＰＣＦ。本方法によれば、本明細書において別記参照されているように標準的なファイバが使用され、かつ初期の引抜き及び加工の後に処理される。従って、光ファイバ成分の構造体におけるファラデー減衰器機能の製造に関して本明細書において別記開示されている構造体及び製造方法は、この形式のＰＣＦが規格ファイバを扱う場合にも事実上等しく当てはまる。
【０２９１】
米国特許第３，９７６，３５６号「ファイバ軸に平行な場生成構造体」を参照する、コアのある、またはコアのないファイバの表層にカットされる３つのヘリカル・チャネル（ＲＧＢ）。図３９は、ピクセル／サブピクセルを製造すべく制御可能な放射線の多チャネルを構成しかつ伝播するための代替システム３９００の好適な一実施形態を示す略図である。システム３９００は、中心サポート３９０５と、サポート３９０５の長さに渡って進む複数の螺旋状の溝３９１０とを含む。システム３９００は、２つ以上の溝３９１０を使用して変調器４１００（図４１に関連して後述する）の実施形態を実装してもよい。論議を単純にするために、システム３９００は、各溝が適用可能なカラー・モデルの原色（例えば、ＲＧＢ）のうちの１つをサポートする３エレメント・モデルを実装して示されている。システム３９００は、単一の物理的構造体がピクセルの全サブピクセル等の複数の部分構造体をサポートすることを許容する。図４０は、図３９に示すシステム３９００の略端図であり、任意選択の中心コア４０００の存在をさらに示している。これらの実施形態の追加的詳細は、本明細書に記述されている。図３０は、システム３０００を製造するために励起システムの一エレメントがコア３９００内に配置されるシステム３０００の好適な代替実施形態を示す。
【０２９２】
参照文書には、複数のヘリカル・トラックがファイバ・プリフォーム内でカットされ、「トラック・プリフォーム」からの光学的に区別化された「トラック材料」で充填され、次いで典型的には捻られて引き抜かれてもよいことが開示されている。具体的には、３つのトラックが実現されることが記述されている。この形式の光ファイバ構造体及びその製造方法が初めて確立されて以来、ファイバ製造における最新技術は著しく向上し、現在は、このパラダイムに従って構成されかつ製造されるファイバの性能をさらに向上させる方法を利用可能である。
【０２９３】
実際には、かつ論理的には、３つまたはそれ以上のヘリカル・スーパーフィシャル導波トラックを有するファイバの製造は、平均して、単一コアを有する規格シングルモード・ファイバのそれより大きいファイバ直径をもたらす。上述の１９７０年代の最新技術特許に記載されている直径は５００ミクロンであり、下限は１００ミクロンであった。
【０２９４】
しかしながら、この結合された断面積はクラッディング及びクラッディングに組み込まれるファラデー減衰器機能の寸法を含む３つの別々の色素ドープされた、またはコーティングされたサブピクセル・ファイバの実装によりもたらされることを考慮すると、マルチトラック・ヘリカル・スーパーフィシャル「モノリシック」の正味寸法は、３つの個々のＲＧＢサブピクセル・ファイバを合計した寸法より遙かに少なくなると思われる。さらに、３色を１つのファイバに統合することにより、製造コスト効率は潜在的に上がる。
【０２９５】
３トラック・ヘリカル・スーパーフィシャル・ファイバにおける必須機能を実装するために実行することが好適な調整には下記が含まれる。
【０２９６】
I．  カラー・サブピクセルの実装。個々のＲＧＢトラック材料は各々、本明細書において別記開示されているパターンに従って色素ドープされる。
【０２９７】
II．  任意選択である、永久的に磁化されるコンポーネント。ヘリカル・スーパーフィシャル・トラックに加えて、コアを供給してもよい。このコアは、規格ファイバに関して先に開示した通りに任意選択でドープされてもよい。またコアの追加は、トラック材料を刺激するためのファイバ・レーザの機能性及び非線形的なファラデー関連効果の実装を含む他の機能性及び集積成分を実装するための軌道も供給する。
【０２９８】
III．  ＹＩＧ、Ｔｂ、ＴＧＧまたは最上質の光学的にアクティブなドーパント。色素の場合と同様に、トラック・プリフォーム材料には光学的にアクティブなドーパントが添加される。
【０２９９】
IV．  フェリ磁性／強磁性ドーパント。薄いクラッディング、またはファイバ及びその３つのヘリカル・スーパーフィシャル導波トラックを囲むコーティングに添加されるドーパント。
【０３００】
V．  コイルフォーム。３つのスーパーフィシャル・ヘリカル導波管はそれ自体がファイバの軸の周りの渦巻形式であることから、ツイスト方法によるコイルフォームの実装は、総じてファイバにとって実際的でない。
【０３０１】
VI．  チャネル・プリフォームの捻り。しかしながら、トラック・プリフォーム材料自体にはツイスト方法を使用してもよい。この場合は２種類のコーティング、即ち、第１（内側）のフェリ磁性／強磁性コーティング及び、内側のコーティング内の残留フラックスによって持続されるパルス・フィールドを生成する第２（外側）の導電コーティングがプリフォームに施される。
【０３０２】
VII．  エピタキシャルに巻かれる薄膜テープにプリントされる巻上げの使用。規格ファイバに関連して開示したように、ファイバの周りを包む１つのテープには巻繊パターン（３つのヘリカル・トラックに対応する３つの巻繊パターン）がプリントされる。巻上げは各トラックに対して直角に配置され、各トラックでコイルフォームに個々に接触するための複数の接触タブが、規格ファイバに関連して先に開示したパターンに従って供給されなければならない。
【０３０３】
VIII．  ディップペン・ナノリソグラフィは、同様に、３チャネル・ヘリカル・スーパーフィシャル導波管ファイバ構造体へ直接移行する。ファイバのクラッディング／コーティングには、プリントされた各コイルフォームについて別々の「下部」及び「上部」接触ポイントがプリントされる。
【０３０４】
IX．  アクティブ・マトリクス・トランジスタ。薄膜テープ法またはディップペン・ナノリソグラフィ法の何れか、もしくは本明細書において別記開示されているような、及び開示されている様々な方法の本質により論理的に含意されているような変形方法に指定されていれば包含される。
【０３０５】
X．  ファイバ上の各ＲＧＢチャネルのための３つの「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・ポイントの精密接触ポイント。精密接触ポイント及びアラインメントは、この３チャネル・ファイバ構造体のより大きいサイズによりアシストされるが、何れにしても、ファイバ・コンポーネント・セグメントに沿った異なる位置で良好な接触を達成するために複数レベルの構造及びアドレッシング「ｘ」及び「ｙ」フィラメントを使用する全てのファイバ繊維アッセンブリ方法の変形により、もしくは本明細書において別記開示されている他の方法の変形により達成される。
【０３０６】
上記ヘリカル・スーパーフィシャル３チャネルファイバ構造体の代替例は、同一のファイバ構造体内にＲ、Ｇ、Ｂチャネルを見込む伝統的なコア／クラッディング式ファイバの変形である。この変形例においては、コアと、各々が固有の付帯ファラデー減衰器構造体を有しかつ上記構造体の各々が色素ドープされる２つの光学的にアクティブなクラッディング構造体とが存在する。例えば、コアは赤に色素ドープされ、屈折率が十分に異なるクラッディングは緑に色素ドープされ、第２のクラッディングは青に色素ドープされる。このような複合ファイバ構造体は、クラッディング／コーティング層間に配置される磁気不透過性バッファを伴って、本明細書において別記開示されているようなコイルフォームまたは場生成構造体で製造される、但しファイバの連続する層としても製造される連続する３つのファラデー減衰器構造体を必要とすると思われる。
【０３０７】
図４１は、多チャネルを有する変調器４１００の好適な代替実施形態を示す略図である。変調器４１００は、個々のチャネル及び集合的チャネルを介して伝播される放射線の性質を明記しない一般的な構成で示されている。単純化を期して、以下の論考では変調器４１００を２つのチャネルを包含するものとして示すが、他の実施形態及び実装においては、変調器４１００は必要に応じて、または実施形態にとって望ましい場合は３つ以上のチャネルを包含してもよい。
【０３０８】
変調器４１００は、（各々が独立した導波チャネルをサポートする）１対のトランスポート４１０５Ｎと、トランスポート４１０５へ機能的に結合される１対のプロパティインフルエンサ４１１０Ｎと、対応するプロパティインフルエンサ４１１０Ｎへ結合されるコントローラ４１１５Ｎと、第１の特性エレメント４１２０と、第２の特性エレメント４１２５とを含む。当然ながら、変調器４１００の他の実装は、トランスポート、インフルエンサ及び／またはコントローラの異なる組合わせを含んでもよい。例えば、変調器４１００は、全てのインフルエンサ４１１０へ結合される単一のコントローラ４１１５を含む場合もあれば、１つまたは複数のトランスポート４１０５及び／または１つまたは複数のコントローラ４１１５へ結合される単一のインフルエンサを含む場合もある。さらに、トランスポート４１００によっては、単一の物理的構造体を含み、しかも複数の独立した導波チャネルをサポートできるものを含む場合がある。
【０３０９】
トランスポート４１０５は、本明細書に開示されている他のトランスポートと同様に、技術上周知である多くの光導波管構造体を基礎として実装されてもよい。例えば、トランスポート４１０５は、誘導領域と１つまたは複数の境界領域と（例えばコアと、上記コアのための１つまたは複数のクラッディング層と）を含む誘導チャネルを有する特別に適合化された光ファイバ（従来型またはＰＣＦ）である場合もあれば、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チャネルである場合もある。従来型の導波管構造体は、影響される放射特性のタイプ及びインフルエンサ４１１０の性質を基礎として変更される。
【０３１０】
インフルエンサ４１１０は、トランスポート４１０５を透過する放射線における、かつ／またはトランスポート４１０５における特性への（直接的または開示されている効果等を介する間接的）影響を明らかにするための構造体である。影響される可能性のある放射特性のタイプは多種多様であり、多くの場合、任意の所定の特性に影響を与えるために使用される特定の構造体はインプリメンテーション毎に変わる可能性がある。この好適な実施形態においては、次に放射線の出力振幅を制御するために使用され得る特性は、影響を与える側にとって望ましい特性である。例えば、放射偏光角は影響される可能性のある１つの特性であり、かつ透過される放射線の振幅の制御に使用することのできる特性である。定置の偏光器／アナライザ等の別のエレメントは、偏光器／アナライザの伝達軸に対する放射線の偏光角度を基礎として放射振幅を制御するために使用される。この例では、偏光角の制御は、透過される放射線を変える。
【０３１１】
変調器４１００は、第１の特性エレメント４１２０及び第２の特性エレメント４１２５を複数のトランスポート４１０５Ｘ間で共用されるものとして略示されている。実施形態によっては、各トランスポート４１０５が独立した第１のエレメント４１２０及び第２のエレメント４１２５を含んでもよいものもある。図４１は、第１の特性エレメント４１２０及び第２の特性エレメント４１２５を、変調器４１００の第２の属性を略示する共用されるエレメントとして示している。即ち、変調器４１００は、ＷＡＶＥ＿ＩＮを変調器４１００の実装及び構成に適する複数の波動成分（即ち、導波チャネルの数及び性質、インフルエンサ、制御メカニズム及び個々のチャネル及び変調器の所望される性能特性）に分割し、各波動成分を適切なチャネル／トランスポート内へ方向づける。例えば、場合によってＷＡＶＥ＿ＩＮは、波長は単一であるが複数の直交する偏光成分（例えば、左偏光成分及び右偏光成分）より成る放射線を含む。別のケースでは、ＷＡＶＥ＿ＩＮは、単一の偏光配向成分を有する複数の周波数を含む。さらに他のケースでは、ＷＡＶＥ＿ＩＮは単一の偏光配向タイプ及び単一の周波数を有し、よってエレメント４１２０はＷＡＶＥ＿ＩＮを等しい、または等しくない振幅を有する可能性のある個々の波動成分に分配する。幾つかの代替事例は、これらのケースまたはＷＡＶＥ＿ＩＮの他の分配の組合わせを包含する。これらの全てのケースにおいて、第１の特性エレメントはＷＡＶＥ＿ＩＮを前もって適切な独立波動成分（例えば、直交する偏光成分または離散周波数成分）に分け、各独立波動成分を適切なチャネルに方向づける。
【０３１２】
同様に、第２の特性エレメント４１２５は、先に第１の特性エレメント４１２０について記述した第２の属性に一致する第２の属性を有する。第２の特性エレメント４１２５の第２の属性は、（トランスポートを介する伝播中に影響されかつ作用を受ける可能性のある）個々の導波チャネルからの出力放射波動成分を結合／マージし、上記波動成分を統合して（かつ本好適な実施形態ではさらに各波動成分にとって適切な振幅を通して）ＷＡＶＥ＿ＯＵＴにする。
【０３１３】
本明細書に開示したように、本発明の好適な実施形態はトランスポート４１０５Ｘとして光ファイバを使用し、「線形」ファラデー効果の使用によりまずは振幅制御を実装する。一方で、ファラデー効果は線形効果であり、伝播放射線の偏光回転角の変化は、磁場が印加される長さ及び放射線が通って伝播される物質のベルデ定数を基礎とする伝播方向に印加される磁場の大きさに直接関連づけられる。しかしながら、トランスポートにおいて使用される物質は、所望される磁場強度の確立において、例えばインフルエンサからのような誘導性の磁場に対して線形応答を持たない可能性がある。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の磁場からの印加信号及び／または変調器４１００またはＷＡＶＥ＿ＩＮの偏光及び／または他の属性または特徴に応答して非線形であってもよい。本論考の目的に沿って、１つまたは複数のシステム変数に関する変調器４１００（またはそのエレメント）の特徴付けを変調器４１００（またはそのエレメント）の減衰プロファイルと呼ぶ。
【０３１４】
所与の減衰プロファイルは何れも、例えば変調器４１００またはそのエレメントの組成、配向及び／または順序を制御すること等によって特定の実施形態に合わせて調製されてもよい。例えば、トランスポートを構成する材料を変更すれば、トランスポートの「影響可能性」を変える、またはインフルエンサが任意の特定の伝播波動成分に「影響を与える」度合いを変えることができる。但しこれは、組成の減衰プロファイルの一例であるに過ぎない。本好適な実施形態の変調器４１００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の平滑化を可能にする。例えば、偏光の利き手に依存する減衰プロファイルを有するインプリメンテーションによっては、変調器４１００が、左回りの偏波成分のためのトランスポート４１０５に、右回りの偏波成分のための第２のトランスポート９０５の相補型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供給してもよいものがある。
【０３１５】
減衰プロファイルの調整に関しては、トランスポート用に異なる材料組成を準備することについて記述した先の論考に加えて、他にもメカニズムが存在する。実施形態によっては、波動成分の生成／変更は伝播放射線がＷＡＶＥ＿ＩＮからＷＡＶＥ＿ＯＵＴへトラバースする変調器４１００の順序に応答して厳密には「可換性」でなくてもよいものがある。これらの例においては、非可換エレメントの異なる順序づけを供給することにより、減衰プロファイルを変えることが可能である。但しこれは、構成減衰プロファイルの単なる一例である。他の実施形態では、導波チャネル毎に異なる「回転バイアス」を確立することにより、異なる減衰プロファイルが生成される。先に述べたように、幾つかのトランスポートは、入力偏光器と出力偏光器／アナライザとの間の予め決められた配向で構成される。例えば、この角度はゼロ度（典型的には「通常ＯＮ」チャネルを画定する）である場合もあれば、９０度（典型的には「通常ＯＦＦ」チャネルを画定する）である場合もある。所与のチャネルは何れも、様々な角度変位範囲（即ち、０乃至３０度、３０乃至６０度及び６０度乃至９０度）において異なる応答を有してもよい。異なるチャネルは、このバイアスされる回転に近い伝播波動成分に影響するインフルエンサにより異なる変位範囲へ（例えば、デフォルト「ＤＣ」インフルエンサ信号により）バイアスされてもよい。但しこれは、動作減衰プロファイルの一例であるに過ぎない。複数の導波チャネル及びこれらのチャネルの減衰プロファイルのテイラリング／マッチング／補間を保有する理由には、省電力、効率及びＷＡＶＥ＿ＯＵＴにおける均一性が含まれる。
【０３１６】
ファイバ構造体への偏光フィルタリングの統合。偏光のファイバ内実装または非対称偏光（偏光固有）ファイバ構造体の実装。米国特許第４，６０６，６０５号に開示されている先行技術を含む、光ファイバにおける偏光フィルタリングの統合は、技術上周知である。この方法により、複屈折ビート長に等しい周期を有するファイバの周期的摂動は、１つの偏光軸の偏光を漸増的に別のものに変える働きをする。
【０３１７】
先行技術には、ファイバを捻って摂動を達成するという好適な方法がある。しかしながら、この捻りはファイバ上に歪みを実現するために実装されるものであり、これによりファイバは弱まり、本発明の実施形態の集積型ファラデー減衰器光ファイバ・デバイスの他のエレメントの製造は複雑なものになる。摂動を達成する目的はビート長における複屈折を変えることであるため、現在では技術上周知の他の方法を実装することができる。
【０３１８】
イオン・ボンバードメント及び、複屈折を変えるための紫外光の暴露によって実行されてもよい光屈折性物質によるファイバ・ドーピングを含む現在周知の方法により、かつドーパント・エリア及び濃縮のジオメトリに対して精密制御が実行される米国特許第６，４６７，３１３号（ドーパント・プロファイルの制御方法）及び米国特許第６，５４２，６６５号（グリン・ファイバ・レンズ）に開示されているもの等の方法により、インライン偏光フィルタは、集積型ファラデー減衰器光ファイバ・エレメント全体の入力部分において効率的かつ精確な方法で製造されることが可能である。
【０３１９】
これと同じ方法が同じ集積型ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの出力端に実装され、しかも入力偏光器の場合のアナライザに相当する偏光変換ビート構造体が形成されると、偏光フィルタリングのファイバ内統合は達成される。
【０３２０】
直交する２つの偏光の入射光を１つの選択された偏光に変換する方法の代替は、偏光非対称導波管を実装する方法である。Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の最近の特許に開示されている方法は、所定の偏光の伝播を抑制する偏光非対称光学的にアクティブな導波管を実装する。米国特許第６，１５１，４２９号を参照されたい。この方法のユーティリティは、複合ファイバ構造体及びファイバ製造プロセスへと機能性をさらに統合するという目的に関連して明白となるはずのものである。
【０３２１】
集積型ファラデー減衰器光ファイバ成分への新規インプリメンテーションによる本方法の変更されたアプリケーションを、下記のように開示する。
【０３２２】
その入力端におけるファイバの最初の最小部分に沿って先に開示した変形を有する、Ｌｕｃｅｎｔ方法による複合ファイバ構造体に周期的変更が行われる。従って長いバッチランにおいては、ファイバは、Ｌｕｃｅｎｔプロセスに従って周期的にドープされかつ処理され、よって、上記入力端に光が入ると、一方の偏光モードはサポートされ、もう一方は抑制される。この偏光抑制プロセスは、複合ファラデー減衰器ファイバ構造体に先だって偏光フィルタをファイバ構造体に実装する。
【０３２３】
従って、一方の偏光モードのみがファラデー減衰器ファイバ構造体へ入り、何であれ所望される回転の大きさが達成された後、結果的に生じる偏光はファイバの第２の偏光非対称セグメントまで継続され、逆にファイバの第１の偏光非対称セグメントを抑制する。
【０３２４】
この偏光フィルタのファイバ構造体自体への統合は、Ｒ、Ｇ、Ｂサブピクセル毎に複数の異なる偏光のチャネルを実装する、よりコンパクトな方法である。本発明の他の実施形態によれば、偏光薄膜またはコーティングはＲ、Ｇ及びＢのストリップまたはリボン構造体毎に個々のファイバまたは半導体導波管の両入力端へ付加されてもよく、よって各々が反対向きに偏光された光をファラデー減衰器構造体へ導くＲ、Ｇ及びＢの２つのストリップが存在する。サブピクセルの大きさに対するファイバ・サイズの割合を所与とすれば、サブピクセル当たり２つのファイバが実際的である可能性がある。
【０３２５】
Ｎａｎｏ−Ｏｐｔｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている新規方法は、波長以下の回折格子を使用して偏光フィルタリングまたはスプリッティングを達成する。光ファイバ構造体の場合に実装されるように、半導体ウェハ・アプリケーションとは対照的に、波長以下のナノスケールの格子構造体はＮａｎｏ−Ｏｐｔｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの方法によりファイバ・コアの入力及び出力セクションにおいて製造される。
【０３２６】
偏光フィルタリングがファラデー減衰器構造体の前後で「偏光器」及び「アナライザ」としてファイバ内に一体式に実装される本ケースでは、サブピクセル当たり複数の偏光チャネルが効率的に有効化される。
【０３２７】
一体照明のためのファイバ内ＲＦ励起気泡。導波管構造体（ファイバまたは半導体もしくはその他）内に効果的に統合されてもよい本発明の幾つかの実施形態における最後のコンポーネントは、この照明システムである。
【０３２８】
ファイバ構造体への照明ソースの統合は、適切な波長に同調されたＲＦ送信機による閉じ込められたガスの励起によって照明が実現される、技術上周知の照明デバイス・タイプの新規インプリメンテーションにより達成される。米国特許第６，４７６，５６５号「遠隔電力無電極光弁」は、バルブが電気接続を持たず単にアルゴンまたは他の希ガス及び蛍光物質を含む密封された器である、送信機及び独立バルブ照明システムを開示している。バルブをＲＦ波に近接して配置すると（ＲＦシステムからのレンジは１乃至２５フィートの範囲のどこにでも設定可能である）、紫外領域における希ガスが刺激され、これにより蛍光物質が励起される。
【０３２９】
Ｔｅｓｌａの米国特許第４５４，６２２号及び第４５５，０６９号、１８９１年６月、に由来して他の遠隔無電極照明システムは技術上周知であるが、米国特許第６，４７６，５６５号はより効果的な構成を指示している。但し、そのアプリケーション及び使用法は、次に開示する遠隔無電極照明システム、即ち、本発明の好適な一実施形態により開示されているような光スイッチング・パラダイムのコンポーネントとして実装されるため、光ファイバであれ半導体導波管もしくは他のものであれ、任意の導波管実施形態に対応する構成を有するシステム、とは異なる。以下、光ファイバ・バージョンについて詳細に開示する。
【０３３０】
ＲＦ送信機または送信機は、ディスプレイまたはスイッチ・ケース内に実装される。プリフォーム・コア及び／またはクラッディングにおいては周期的に、微小気泡は、常として行われる除去ではなく、溶融シリカ内でのアルゴンまたは他の希ガスの射出を介して所定の密度で形成されることが許容される。これらは、限定的なバーストで射出される。実際に光ファイバにおける希土類及び他のドーピングを有効化するエレメントは不活性ガスが一般的であることを思えば、そうでなければ体系的に抑制される微小気泡をある程度の密度で受け入れることは設計パラメータの実現可能な変更である。ファイバが引き抜かれるにつれて、泡は、周期的なファラデー減衰器構造体の入力端に対応する周期的バンドを除いて通常の如く抑制される。微小気泡を含むファイバ長は、ディスプレイの明度要件及びＲＦ送信機出力の制約によって決定される。アルゴンまたは他の希ガスを含む一定密度の微小気泡の形成が許容されるファイバ長には、ドーパントとして蛍光物質も添加される。これは、そうでなければ好適である色素ドーピングに加えて、もしくはその代わりに行われてもよい。蛍光物質及びガスは、微小気泡内で励起される貴ガスが適正な周波数でＵＶ周波数を放出し、これにより固体コア内の蛍光物質が励起されてＲ、ＧまたはＢ光の何れかを適正な周波数で放射するように、各ＲＧＢカラー・サブピクセル・エレメント毎に選ばれる。ファイバ全体の色素ドーピングは、色が正しく平衡されることを保証する働きをする。一体型の本照明スキームは、ファイバにおける非対称偏光が実装される入力端セクションと同じセクションに実装される場合もあれば、そのセクションのすぐ前に実装される場合もある。或いは、ファラデー減衰器ファイバ成分と寸法が完全に一致する溶融ファイバを有する、必要であれば、または望ましければファラデー減衰器ファイバ成分間の分離を揃えるシリカ・ファイバ・スペーサを含む溶融ファイバ面板が、一体照明スキームと共に実装される。本明細書において別記明記されているような偏光薄膜は、次に面板に接着されるか、面板及びスイッチ・マトリクス構造体に相互に接着される（ファイバの一体照明アレイが軟質であれば、可塑性ポリマ・マトリクスと織り合わせる、またはこれに接着されてもよく、よって本質的には面板ではないが、なおスイッチ・マトリクスの全構造寸法に一致する）。
【０３３１】
本明細書に開示されかつ参照されている様々なシステム、コンポーネント、方法及び実施の分野の熟練者にとって、本発明によるインプリメンテーションが本明細書に明記されている様々な光ファイバ構造スキームが各々互いに排他的なものでないことは明白であるべきである。より具体的には、複雑かつ複合的なファイバ構造が可能であること、及び規格コア及びクラッディング、穴及びチャネルを有するフォトニック結晶及びヘリカル−スーパーフィシャル・チャネル式ファイバのこうした組合わせは、本発明により開示されている構造体及び方法の変形、及び具体的には光ファイバ実施形態の様々な変形を実装する上で様々な優位点を提供し得ることは明白であるべきである。周期的な穴またはチャネルがシリカ・フィラメントの溶融または引抜き後の加熱によって形成されてもよい複合構造体、及びこのようにして形成されるコアが、それ自体ヘリカル・スーパーフィシャル導波管物質で導かれるクラッディングによりさらに囲まれてもよいことは、オプトエレクトロニックまたはエレクトロフォトニック・デバイスまたはプロセスを複合ファイバ構造体自体へ機能的に統合する機会を提供する。複合ファイバ構造体の一部であるファイバまたはフィラメントは、それ自体がその独自のコアの回りで、またはヘリカル・チャネル内へ、もしくはチャネルなしのファイバ・クラッディングの回りで捻られてもよい。
【０３３２】
構造体がより複雑になれば、当然ながら、こうして製造される複合ファイバの単位長さ当たりの見込みコストはより高くなる（但し、プロセスの同時ドーピング及び統合により追加的な「コンポーネント」または機能性は比較的コストのかからないものになる場合もあるため、この限りではない）。しかしながらコストの上昇は、別々のファイバ成分の数が減ることにより、または他で別々に製造されればさらに高価であると思われるデバイス、または低効率でしか実装されない、もしくは他の実装は全く不可能であるデバイスを実装する複合構造体を実装することにより相殺される可能性がある。
【０３３３】
さらに、これらの構造体は、大洋底の下で延伸しなければならないファイバ用に超大規模バッチで製造されるのではなく、稠密にパックされる三次元スイッチ・マトリクス用に製造されることから、このファイバ製造パラダイムは、同一の機械類及び材料による同じ、または変更されたバージョンを使用することによるこれらの大量かつより単純なファイバ製品のコスト効率を効果的に活用する。また、別々のコンポーネントにカットする、または切り裂く場合に必要な量は比較的少ない特殊化されたこれらのファイバ構造体をバッチ製造または大量生産することにより、このようなファイバ統合コンポーネントのコストは、一般的な同系統のデバイスのための半導体または離散成分製造プロセスとは明らかに異なる大量生産ランから効果的に恩恵を受ける。
【０３３４】
ファラデー減衰器ファイバの出力端とディスプレイ表面との間に挿入される「アナライザ」偏光メカニズム。光ファイバの入力端と照明ソースとの間で「入力」偏光器から９０度オフセットされる薄膜偏光器は、スイッチ・マトリクス／繊維マットのゾルで充填された出力端上、または外部ディスプレイを構成する光学ガラスまたは光学ガラス・サンドイッチ構造体上の何れかに蒸着される。
【０３３５】
或いは、薄膜またはコーティングは、ファイバの出力端へ個々に、先に記述した「ｘ」リボンへ編み込まれた出力端の切断及び修正の一部として、もしくはリボンの編み込みの後に付加される（これらは全て、同じカラー・サブピクセルをアドレスするファイバから成る）。任意選択として、先に開示したように、偏光フィルタまたは非対称をファイバ構造体自体に統合してもよい。
【０３３６】
ディスプレイの外部最適表面、ファイバからピクセルへの出力の最適化。ディスプレイの最終的光学素子に関しては、ファラデー減衰器システム及びカラー・ディスプレイ・メカニズムを統合する光ファイバの直径に対するディスプレイのサイズ、その解像度及びディスプレイ表面に形成されるピクセルの最終的大きさに依存して、下記のようなオプションを使用してもよい。
【０３３７】
以下の論考は、ファイバ直径に対する大型ディスプレイ及び対応する大型ピクセル・サイズに関するものである。平坦に切断されたファイバ端の卓越した視角特性は、ディスプレイ性能の今後の向上の起点である。大型ディスプレイ自体は、当然ながら比例して大きくなるソース照明を必要とする。照明ソースからの光を制御しかつ運搬し、かつその光を集積型ファラデー減衰器及び色選択システムを介して修正する光学チャネルは、それらが導くことのできる光の輝度に限定されない。
【０３３８】
従って、大型ＨＤＴＶディスプレイ上のピクセル面積の大きさに比べて格段に小さいカラー・サブピクセル当たりファイバが１つであるような事例においても、ファイバ端から放出される光の分散角度と組み合わされる出力輝度は、サブピクセル及びピクセルの丸みを横断してディスプレイ表面の面に対して小さい分散角度で光を効果的に放射する。
【０３３９】
その出力端の形状の変更、出力端表面へのランダムな微小表面摩耗の導入、延伸によるコア寸法の収縮及びこうしてクラッディング自体を介する光の分散を可能にすること、及び他の構造的変更を含む出力ファイバ端の追加的な形成及び操作は、ファイバ端からの光の分散をさらに増大させることができる。これらの変更は、光ファイバ他で織られる織物から個々の「ｘ」リボンを分離する切断プロセスに包含されてもよい任意選択として指定される。
【０３４０】
ファイバの光学特性を変えるための追加オプションは、オリジナルのファイバ製造プロセス自体に実装される。ファイバの引抜きの間は可変ダイを使用してもよく、よってファイバをその規格直径へと制御するダイは、ファイバ内に周期的膨出を達成すべく一時的に広げられてもよい。よってこれらの膨出は、ファイバ出力端のための切断ポイントになる。ファイバがその最大直径において切断される場合、結果的に生じるファイバは、具体的にはそのコア寸法が切断ポイントまで急激に増大する。このオプションが実装されると、別の切断を行ってファイバの入力セクションから膨出セクションが除去される。
【０３４１】
或いは、この定寸法のオリジナルのダイが単純にロック解除される間に、可変ダイの代わりに第２のダイを挿入してもよい。第２のダイ（もしくは、機械系をあまりに複雑化する可能性はあるものの、原則的には可変ダイ）は、出力切断ポイントにおけるファイバの直径を一時的に増大するだけでなく、一時的にそのポイントにおいてファイバの非円形形状をもたらすこともできる。もたらされる形状は四角、畝状または他のジオメトリであってもよく、よってファイバの切断された出力端は、直径の増加と相まってリボン内に編み込まれると出力端で互いに近づいて接触するに至り、かつその外側のクラッディング・ジオメトリを介して自動ロック式表面を形成する。
【０３４２】
増大される直径は、次に、コアを広げることにより表面における分散特性を増大させるだけでなく、ファイバの直径と大型ディスプレイのサブピクセル寸法との差を縮小することができる。
【０３４３】
比較的大きいピクセルを有する大型ディスプレイの事例におけるより広い直径のファイバの使用。これは、比較的大きい有効ピクセル面積を有する大型ディスプレイの事例において視角を改良するための単純な方策である。
【０３４４】
これらのプロセスに加えて、最終製品である光学ガラスが使用されてもよく、かつ視角をさらに拡大するためにこのガラスの表面にコーティングが加えられてもよい。方法は、十分に確立されており、技術上周知である。
【０３４５】
サブピクセル当たり複数のファイバのインプリメンテーション。有効ピクセル寸法が光ファイバ直径より比較的大きい場合には、ディスプレイ性能を向上させるために、サブピクセル当たり複数のファイバ、即ち複数の赤、緑及び青の光チャネルが実装されてもよい。
【０３４６】
インプリメンテーションによっては、立体画像または「多次元」ディスプレイ・システム（例えば、３Ｄディスプレイ）が、サブピクセル／ピクセル当たり複数のファイバを供給することによって、例えばピクセル当たり２つのチャネル、即ち「左」チャネル及び「右」チャネルを提供すること等によって有効化されるものがあり、各チャネルは、例えばディスプレイに対応する立体画像用ゴーグル・システムを使用して別々に解像／表示／知覚される。上記色当たり複数のファイバの出力端を交互にして各端がディスプレイ表面よりも僅かな距離だけ延びるようにすることによっても、ディスプレイ表面全体のジオメトリをさらにランダム化することができる。交互配列における出力端の反射コーティングは、出力ポイントからの散乱をさらに改良することができる。スペーサ・ファイバもまた、光チャネル・ファイバと同じだけ延長されてもよく、これらのファイバを反射物質でコーティングすれば、ディスプレイ表面における光の散乱はさらに増大する。
【０３４７】
先に開示した本発明のこれらの好適な実施形態は、そのシステム、そのコンポーネント、製造及び組立て方法及び効果的なオペレーション・モードに起因して極めて薄くかつコンパクトであり、構造の硬質、軟質に関わらず製造コストは極めて低く、しかも卓越した視角、解像度、明度、コントラスト及び概して卓越した性能特性を有する。精密織物製造分野における当業者には、本明細書に記述されている構造及び方法は本発明のこの実施形態の範囲を網羅するものではなく、集積型ファラデー減衰器及び色選択を光ファイバ・エレメントに組み込む光ファイバ・ベースの磁気光学ディスプレイの織物風のコンポーネントを組み立てるために必要とされるような三次元織りスイッチ・マトリクスの織物製造における全ての変形が含まれることは明らかであるべきである。
【０３４８】
本発明の分野を超える三次元織物スイッチ構造体のアプリケーション。本発明が開示している集積型光ファイバオプトエレクトロニック・コンポーネント・デバイスの発明的重要性に関連して行った先の観察をさらに詳述するためには、このような集積された構成部品の三次元織物的組立てが集積型オプトエレクトロニックまたはエレクトロフォトニック・コンピューティングの代替パラダイムを提案することが極めて重要である。これは、波長分割多重（ＷＤＭ）システムのためのスイッチ・マトリクスとして、及びより広範にはフォトニック及び半導体電子コンポーネントを最適に結合するＬＳＩ及びＶＬＳＩスケーリングの代替ＩＣパラダイムとしての直接的アプリケーションを有する。
【０３４９】
従って、その好適な実施形態の装置及び製造方法の開示は、内在的に広範なアプリケーションを有する。実際に、この好適な実施形態は、別な方法で下記のような強力な含意を伴って言い替えることができる。
【０３５０】
ＦＬＡＴ発明の本光ファイバ織物実施形態の代替定義。ディスプレイ出力表面アレイを形成すべく構成される「三次元光ファイバ織物構造集積回路デバイス」とも定義される織物光ファイバ・マトリクス。厳密意味でのディスプレイ分野を除く本発明の好適な実施形態のアプリケーションの一例は、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ及びこれに類似するものとして構成される織物光ファイバ・マトリクスであろう。エレメント集積のための三次元織物ジオメトリの組み合わされた優位点、各々がその強度に従って実装されるフォトニクス及びエレクトロニクスの最適化された組合わせ、フォトニック・コアの周りの連続表面の周りに巻かれかつ当該連続表面を形成し、深層に「モノリシック」構造体を実装する多層クラッディング及びコーティングを有する、半導体エレメント及びフォトニック・エレメント双方のための高引張り強度自己基板としてのファイバのＩＣポテンシャル−これらの効率は全て、電気光学織物ブロックを形成する機織りの製造コスト優位性及びファイバの大規模バッチ製造のコスト優位性と共に、プレーナ半導体ウェハ・パラダイムの重要な代替例を示唆する。
【０３５１】
本発明のこの好適な光ファイバ実施形態により導入される新規パラダイムは、光ファイバ及び他の導電及びＩＣ構造ファイバと、三次元微小織物マトリクスにおけるフィラメントとの組合わせを見込んでいる。より大きい直径のファイバは、本明細書において別記開示されているように、一体製造されるクラッディング間／内マイクロプロセッサ・デバイス一式を備えてもよく、より小さいファイバはより小さいＩＣデバイスを備えてもよく、また、フォトニック結晶ファイバ及び他の光ファイバ構造体、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いていることから、個々のファイバはその円筒の長さに沿って数個のＩＣ機能／エレメントを統合するだけである可能性がある。
【０３５２】
従って、複雑な微小織物マトリクスは、他のフィラメントと組み合わされる、導電性または構造的な、かつクラッディング間またはクラッディング内の周期的ＩＣエレメントで製造される場合もあるナノファイバを含む可変直径の光ファイバに織り込まれてもよい。ファイバは、より大きいフォトニック・サーキュレータ構造体のエレメントであってもよく、もとの微小光学ネットワークへ溶融またはスプライスされてもよい。
【０３５３】
またこのような微小織物マトリクスのファイバは、コイルフォーム／場生成エレメント、電極、トランジスタ、キャパシタ、他を含むトランスペアレントなＩＣ構造体を含む、屈折率が等しいコアとクラッディングによって製造されてもよく、よって織物構造体は、ファイバ間／フィラメント間ゾルが凝固すると個々のクラッディングに代わるものになるように、ＵＶ硬化されると必要な示差屈折率を有するゾルを注入されてもよい。
【０３５４】
この手順は、ナノ粒子の静電的自己集合の槽による微小織物構造体の連続飽和によってさらに展開されてもよい。フィラメントの撚り線を分離するルーミング作用は、織りの間のファイバ及びフィラメントのパターニングを促進することができるが、パターニングは織りの前、もしくはファイバまたはフィラメントが半平行の組合わせ状態にあるときによりフレキシブルになる。
【０３５５】
これらの方法及び物質処理分野において周知である他の方法を介する、ファイバ間ゾルの構造体を制御する、よってファイバ接合部間の光タッピング及びフォトニック・バンドギャップ・スイッチングが大幅に促進されるポテンシャル（米国特許第６，２７８，１０５号参照）は、明らかであるべきである。集積型ファラデー減衰器光ファイバの機能もまた、このようなＩＣ構造体におけるメモリ・エレメントとしてＬＳＩ及びＶＬＳＩスケールの構造体におけるキャッシュのインプリメンテーションに影響を与える。フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）は、このＩＣアーキテクチャ・パラダイム関連の実装の豊かな領域を提示する。
【０３５６】
光ファイバ及び他のマイクロフィラメントを有する微小織物構造体の「利用可能」な複雑さは、最大曲げ角度が光ファイバの導波を破壊することなく改善されるにつれて増大する。深海の有機体によって成長される薄いキャピラリの光ファイバの特性に関して最近報告された調査は、折り返しポイントまで捻りかつ曲げることのできる光導波構造体について明らかにした。これにより、本明細書に開示されている微小織物ＩＣシステムの三次元織りは、技術上周知の複雑な織りタービン構造体によって明らかにされているような複合曲線的な三次元織り等の非直線織りを含むことになり、概して、本明細書に開示されている微小織物デバイス・クラス及び製造方法は、周知かつ開発されるべき精密三次元織りジオメトリの全領域を包含する。
【０３５７】
小径のファイバ及びフィラメントを使用する微小織物パラダイムのさらなる開発は、市販のナノアッセンブリ方法の使用を通じて進むものと思われる。具体的には、Ｚｙｖｅｘ社のナノマニピュレータ技術は「ナノルーム」システムとして実装されることが可能であり、またＡｒｒｙｘのナノスケール光ピンセットも微小織物製造プロセスに適するものであり、任意選択として効率的な機械的／光学的ルーミング・パラダイムにおけるＺｙｖｅｘのナノマニピュレータと組み合わせたそのオペレーションはＡｌｂａｎｙ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｗｅａｖｅにより実証されている方法及び機器へマイクロまたはナノスケールでパターニングされる。
【０３５８】
光透過性媒体内を進む光と導電媒体内の電子との１０００：１である周知の速度差は、電子的及び光子的エレメントの構成における自由度を含意して半導体機能のサイズ低減のみに集中する制約が幾分か放たれる。これは、この微小織物ＩＣアーキテクチャによって可能にされるものであり、最終的に電子的及び光子的スイッチング及び回路エレメントの最適な混合が見込まれる。従って、幾つかのファイバはより多数のクラッディング間及びクラッディング内半導体エレメントをサポートすべくより大きい直径で製造されることが可能であり、一方で他のファイバは少数の電子コンポーネントのみを組み込んだ極端に小さい直径であり、また「全光」コンポーネントのみによるファイバもある。光子的であり、よ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内に製造されるより小型のマイクロプロセッサ構造体を見込む「経路エレメント」の数の最大化は、最適化可能性の論理的結果である。
【０３５９】
従って、含意される微小織物ＩＣ「キューブ」（または他の三次元微小織物構造体）は、大型及び小型の光ファイバ及び、導電性の微小細管であり構造体を冷却するための循環流体で充填されかつ純粋に構造的（または半導体エレメントで微小構成されることによって構造的）かつ導電的（または微小構造の電子的及び光子的内部クラッディングでコーティングされて導電的）である他のフィラメントによる任意の数の組合わせから成ってもよい。
【０３６０】
横方向のファラデー減衰器デバイス。このような微小織物アーキテクチャにおけるファイバ間スイッチングは、下記のような集積型マイクロファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの（「インライン」に対して）「横方向」の変形により促進されてもよい。
【０３６１】
図３６は、本発明の好適な一実施形態による横集積型変調器スイッチ／接合システム３６００を示す概略図である。システム３６００は、後に後述するように、導波管内の１対の側方ポート（チャネル３６０５内のポート３６１５及びチャネル３６１０内のポート３６２０）を使用して一方の導波チャネル３６０５内の放射線の伝播をもう一方の横向きの導波管チャネル３６１０へ配向し直すためのメカニズムを提供する。第１のチャネル３６０５は、先に開示したように、かつ援用した特許出願に開示されているように、インフルエンサ・セグメント３６２５（例えば、集積型コイルフォーム）と、任意選択である第１の境界領域３６３０と、任意選択である第２の境界領域３６３５とを備えて構成される。さらに第１のチャネル３６０５は、偏光器３６４０と、対応するアナライザ３６４５とを含む（かつ、任意選択である二次的なインフルエンサ（明確を期して図示していない）を含んでもよい）。第１のチャネルは、第１の境界領域３６３０の一部に、第２の境界領域３６３０内に供給されるポート３６１５に近接して横向きの偏光アナライザ・ポート３６５０を含む。チャネル３６０５及びチャネル３６１０の接合部には、任意選択の物質３６５５が接合部を介する任意のロシネスを改善するためにこれらを囲んで供給される。物質３６５５は、所望される屈折率を有する硬化ゾル、ナノ自己集合型特殊材料またはこれらに類似するものであってもよく、信号損失を低減し、かつポート３６１５及びポート３６２０の所望されるアラインメントを保証する手助けになる。インフルエンサ３６２５は、アナライザ・ポート３６５０の伝達軸に対する相対的な偏光角を基礎として、第１のチャネル３６０５を介して伝播する放射線の偏光及びポート３６１５を介して進む放射線の量を制御する。以下、システム３６００の構造及びオペレーションについてさらに説明する。
【０３６２】
ポート３６１５及びポート３６２０は、後述する溶融ファイバ・スタータ方法またはその類似方法によって実装される境界領域内の誘導構造体であり、グリンレンズ構造体を含んでもよい。これらのポートは境界領域における精確なロケーションに位置づけられる場合もあれば、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る場合もある。実施形態によっては、一方の境界領域の全域が所望される属性（偏光またはポート）構造体を有してもよく、接合ロケーションにおいてもう一方の境界領域に１つまたは複数の対応する構造体を有してもよい。
【０３６３】
偏光器３６４０及びアナライザ３６４５は、チャネル３６０５へとさらに伝播する放射線の振幅を制御する任意選択の構造体である。偏光器３６４０及びこのセグメントのための任意選択である任意のインフルエンサエレメントを含むアナライザは、インフルエンサ３６２５と共同してチャネル３６０５及び３６１０間の放射信号伝播を制御する。
【０３６４】
図３７は、図３６に示す横集積型変調器スイッチ／接合３６００の一連の製造ステップを示す概略図である。製造システム３７００は、ブロック３７０５の薄いセクション３７１０を取り外した状態で多くの導波チャネル（例えば、援用した暫定特許出願に記述されているような溶融ファイバ面板及びこれに類似するもの）を有する材料ブロック３７０５の形成物を含む。セクション３７１０は、スタータ・ウォール・シート３７１５を形成すべく軟化されて準備される。シート３７１５は丸められ、引抜き用の所望されるプリフォームを製造するためのシリカ・スタータ管３７２０が形成される。
【０３６５】
繊維マトリクス内に直交して位置づけられるファイバ間の接合ポイント／接触ポイントは、新しいタイプのファイバ間「光タップ」の軌道になる。本発明の好適な一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クラッディング１においては、（ファイバの複数のファラデー減衰器セクションの外部のファイバ軸上にある）クラッディングは、屈折率の周期的変更により、偏光濾波性（本明細書において先に開示したファイバ集積偏光フィルタリング及びＮａｎｏ−Ｏｐｔｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる波長以下のナノグリッド参照）または偏光非対称性（先に参照、開示している）となるべく微細構造化される。この同じセクションにおいて、屈折率は（イオン注入、電気的方法、加熱、光反応的方法または他の技術上周知のインプリメンテーションによって）コアのそれに等しくなるように変えられている。（或いは、クラッディング１全体がこのように微細構造化され、等しい屈折率にされる。）
本明細書に開示されている集積型ファラデー減衰器のこの変形の神髄は、これが、半導体光導波管を結合するために導波管自体が崩壊されるＧｅｍｆｉｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品を含む他の全ての先行技術「光タップ」とは基本的に区別されることにある。導波構造体の崩壊は、チャネル間の光学信号の効率的な伝送を保証する任意の光子的またはエレクトロフォトニック・スイッチング・パラダイムまたはネットワークの優れたコンポーネントの破壊を意味する。他の全てのタイプの「光タップ」に必要なコア領域間の非誘導信号を制御するための追加的で複雑な補償を必要としない「光タップ」は、当然ながらより単純かつより効率的である。
【０３６６】
従って、先行技術における他の「光タップ」とは対照的に、スイッチング・メカニズムは格子構造体を実現するための分極領域の起動、または電極アレイの起動ではない。むしろこれは、コアを介して伝播する光の偏光角を回転させるインライン・ファラデー減衰器のスイッチであり、このスイッチを、効果的には偏光フィルタであるクラッディング・セクションと組み合わせることにより、出力及び入力ファイバ（または導波管）のクラッディングにおける横方向の誘導構造体を介する精確に制御された信号部分の迂回がもたらされる。スイッチの速度はファラデー減衰器の速度であり、陰極及び陽極でカバーされる比較的広い領域の化学特性を変更する速度に対抗する。
【０３６７】
コア（及び任意選択のクラッディング１）における全内反射を実装するに足る、コア（及び同じく任意選択のクラッド１）とは異なる屈折率を有する（集積型ファラデー減衰器セクションの外側のファイバ軸上にある）クラッディング２においては、下記の２つの構造体のうちの何れか一方が製造される。
【０３６８】
ａ）ファイバ軸に対して直角またはほぼ直角である光軸を有する、本明細書において別記参照されている方法に従って製造されるクラッディング内の屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ構造体。焦点路は光ファイバの軸に対して直角または僅かにオフセットされて配向され、よって光ファイバ１からＧＲＩＮレンズを通過する光は接触ポイントにおいて光ファイバ２と結合して光ファイバ２の軸へ同じく直角に入り、または好適な方向で一定の角度により光ファイバ２内へ入る。
【０３６９】
ｂ）イオン注入、製造プロセスにおける電極間への電圧印加、加熱、光反応的方法または技術上周知の他のシステムにより製造される、コア（及び任意選択としてクラッディング１）と同じ屈折率であるより単純な光学チャネル。この単純な導波チャネルの軸は、先のオプションａ）の場合と同様に直角または僅かにオフセットしていてもよい。
【０３７０】
このマイクロファラデー減衰器ベースの「光タップ」、より正確に定義すれば「横方向のファイバ−ファイバ（または導波管−導波管）ファラデー減衰器スイッチ」、のオペレーションは、偏光角が活性化された集積型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り回転され、（ファイバ「光タップ」の周知のオペレーションにより）「リーク」されると、より正確に定義すればクラッディング１を介してクラッディング２内のＧＲＩＮレンズ構造体またはより単純な光学チャネルの何れかへ誘導され、かつ何れかの出力チャネルから光ファイバ２内へカップリングされると達成される。
【０３７１】
光ファイバ２は、平行する構造体（クラッディング２におけるＧＲＩＮレンズまたはクラッディング導波管チャネル）により光ファイバ１から受け取られる光を偏光フィルタリングまたは非対称クラッディング１へ、そこから光ファイバ２のコアへと最適にカップリングするように製造される。
【０３７２】
ファイバ−ファイバ・マトリクスの周りには、先に示したように織物構造体へ染みこむ硬化ゾルが存在する。これは、ファイバ間（または導波管間）を誘導される光を閉じ込めてカップリングの効率を確実にする示差屈折率を有する。
【０３７３】
クラッディングを微細構造化する効果的な新規代替方法は、ＭＣＶＤ／ＰＭＣＶＤ／ＰＣＶＤ／ＯＶＤプリフォーム製造方法の新規変更仕様によって達成されてもよい。
【０３７４】
プリフォームにおける横方向導波構造体の製造方法。この新規方法によれば、プリフォームを成長させるべくその上にスートが蒸着されるシリカ管は、丸めて溶融された溶融ファイバ断面の薄いシートから製造される円筒の形をとる。即ち、任意選択としてクラッディング及びコアの適正なドーピング特性に合わせて選ばれる異なる特性を有する、異なる屈折率及び異なる電気光学特性の薄いファイバ・セクションによるグリッドを実装すべくこのように異なって最適化されるファイバを交互にした光ファイバが溶融され、溶融されたファイバ・マトリクスの断面が薄いシートにカットされる。次に、これらのシートは均一に加熱され、軟化されかつ加熱された成形ピンの周りに曲げられ、既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のスタータとして適する薄壁円筒が実現される。
【０３７５】
溶融ファイバ・シートにおいて使用されるファイバの寸法は、最終的にクラッディング内に生じる横方向の構造体の寸法がそこから引き抜かれるファイバにとって最適なものになるように選ばれる。但し、一般的には、このためのファイバは、そうして製造されるプリフォームからの引抜きの間に構造寸法が効果的に増大することから、製造され得る最小寸法（コア及びクラッディング）になる。このようなファイバ寸法は、実際のところ断面が小さすぎて個々のファイバとしてのシングル・モードにさえ使用することができない。但し、溶融ファイバ・セクションまたはスライスの厚さを適正に選択することと組み合わせれば、結果的にもたらされる引抜きファイバのクラッディングにおいて継続的にパターニングされる横方向の導波構造体の寸法は、横方向の構造体が所望される（シングル・モード、マルチ・モード）「コア」及び「クラッディング」寸法を有するように制御されることが可能である。
【０３７６】
微細構造体の適切な寸法をさらに確実にするために、ファイバのより小さい組合わせが溶融され、軟化されかつ引き抜かれ、次に再び他のファイバと溶融された後に最終的なファイバ・アレイが長さに合わせて溶融され、円筒へと形成されるためのシートにカットされてもよい。
【０３７７】
本発明の本集積型ファラデー減衰器デバイスのファイバ−ファイバ変形の実装におけるフレキシブルさを促進するために、共に相対「入力」端及び相対「出力」端（これらはここでは逆であってもよい）にある光ファイバ１のコア及びクラッディング１におけるこれらの偏光セクションは、本明細書において別記参照及び開示されている方法に従ってクラッディング上記またはクラッディング間／内に製造される電極構造体によって、もしくは既知の方法によるＵＶ励起によって交換可能式に誘導されてもよい。上記ＵＶ信号は、本明細書において別記開示及び参照されている形態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に製造されるデバイスによって発生されてもよい。電極構造体による場合は、偏光フィルタリングまたは非対称状態のスイッチングは電気光学的と記述されてもよく、ＵＶ信号による場合は、「全光」と記述されてもよい。
【０３７８】
本明細書に開示されているＵＶ起動式変形は、特有のインプリメンテーションに好適な他の実施形態を有するスイッチにとって最も好適な実施形態であり、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」と呼ばれてもよい。米国特許第５，１２６，８７４号（「過渡的な光学エレメント及び回路を製造するための方法及び装置」）を参照されたい。よって、フィルタまたは非対称エレメントは、オペレーションと共に集積型ファラデー減衰器の可変輝度スイッチング・エレメントとして起動または停止、即ちスイッチ「オン」または「オフ」されてもよい。
【０３７９】
クラッディング１は、先に示したようにコアと同じ屈折率であってもよく、クラッディング２は示差屈折率を有する。よって、クラッディングのみによる偏光フィルタリングまたは非対称構造では「間違った」偏光のコアへの閉じ込めが達成される。従って、クラッディング１の省略時設定は偏光フィルタ／非対称により光をコアに閉じ込める「オン」、または光がコア及びクラッディング１へ誘導されかつクラッディング２によってのみ閉じ込められることを許容する「オフ」の何れかであってもよく、次には、デフォルトとは反対の設定へ交換可能である、電極またはＵＶ起動エレメントが構成されるセクションにあってもよい。
【０３８０】
微小織物三次元ＩＣのオペレーションの特徴の一つを述べるとすると、下記のようになる。即ち、クラッディング内及びクラッディング間の微細誘導構造体、クラッディング内及びクラッディング間をこれらのチャネルに統合するＩＣエレメント及びトランジスタ及び上記構造体の周期的エレメントとして製造される集積型のインライン及び横方向ファラデー減衰器デバイスを使用して横方向に構成される光ファイバは、ＷＤＭ型マルチモード・パルス信号をコア内でバスとして伝送することができ、上記信号は、任意の信号パルスの幾分か、または全てを集積型ファラデー減衰器メカニズムによりインラインまたは横方向へ、クラッディング内の横方向の誘導構造体を介してクラッディング内の半導体及びフォトニック構造体へ、かつファイバ間へと切換され、バスとして、または他のエレクトロフォトニック・コンポーネントとして機能する。
【０３８１】
幾つかのファイバは、クラッディング内またはクラッディング間に製造される単一エレメントを有するナノスケール及びシングル・モードである場合もあれば、直径がより大きくマルチ・モードまたはシングル・モードであって、（マイクロプロセッサに近い）膨大な数の半導体（電子的及び光子的）エレメントを使用してクラッディングの間、内部または上に効果的に製造される場合もある。ファイバは、任意の数のサイズ及びファイバ自体における微細構造ＩＣエレメントとの組合わせで、微小織物アーキテクチャ全体の組み合わせにおいて、バスまたは個々のスイッチングまたはメモリ・エレメントとして機能してもよい。従って、スイッチング、他は、ファイバ・コア内、コアとクラッディングの間、クラッディング内のエレメント間及びファイバ間で発生する。
【０３８２】
ハーバード大学のＥｒｉｃ  Ｍａｚｕｒ、Ｌｉｍｉｎ  Ｔｏｎｇ外が実証している、原子レベル及びクモの糸の２乃至５倍の引張り強さにおける表面平滑化を使用して、サファイア・テーパの周りにグラスファイバを巻いて加熱し、次に比較的高い粘性物を引張るという単純なプロセスにより製造される５０ｎｍ「光学的ナノワイヤ」は、微小織物構造体におけるインプリメンテーションに極めて適している。可視乃至近赤外波長は、光ファイバ導波管タイプのこの波長以下直径の変形の中を誘導されたが、コア内への閉じ込めの代わりに、誘導される光のほぼ半分が内側へ運ばれ、半分が表面に沿ってエバネセントに運ばれる。注目すべきことに、光は、ファイバ間の光エバネセント結合により低損失で結合されることが可能である。
【０３８３】
このような光学的ナノワイヤの間における、本明細書において別記開示されているような、または他の任意のメカニズムによる偏光境界／フィルタの注入ゾルまたはクラッディング及びコーティングを介する挿入、及びこれに続く本明細書において別記開示されている集積型ファラデー減衰器デバイスの横向きの変形を介する操作は、経路間のさらに単純化されたスイッチング／接合デバイスを供給する。
【０３８４】
微小織物ＩＣ構造は、直角まで曲げることができて、事実上捻って、または結んで結び目にすることもできるワイヤの柔軟さに起因する光学的ナノワイヤの特性によって特に促進される。
【０３８５】
カリフォルニア工科大学のＫｅｒｒｙ  Ｖａｈａｌａによる、何十ミクロンもの直径の「光学的ワイヤ」の製造に関する補完的研究、及びシリカ・マイクロビード及びミクロン級光学的ワイヤから成る超小型、超低しきい値のラマンレーザを実証するＶａｈａｌａ指揮下の関連研究もまた、微小織物構造体にとって極めて有益である。微小織物構造体内に散在されるマイクロビードは、微小織物構造体エレメントにより所定位置に保持されて光学的ワイヤに結合されてもよく、３ＤＩＣアーキテクチャにおける信号発生及び操作のためのさらなるオプションを実装する。
【０３８６】
最後に、ファイバ間、クラッディング間、他の光子的及び電子的スイッチング・エレメントの最適な混合体と組み合わされるインライン及び横方向のファラデー減衰器スイッチ／接合部の本質は、光パルス体制に対抗するものとしての一定の光学信号、但し変化する偏光状態のみを使用するバイナリ論理の新規実装方法を示唆する。よってこのバイナリ論理システムは、その論理状態が、超高速で変化される可能性のある信号の偏光角の使用によって（時として専ら偏光角を基礎として）操作されかつ検出される「常時接続」の光学経路を組み込む。
【０３８７】
エレクトロフォトニック混合微小織物ＩＣアーキテクチャにおいて展開される集積型ファラデー減衰器デバイスの開示されている変形は、このようなバイナリ論理スキームを明確に実装している可能性があり、マイクロプロセッサ及び光通信オペレーションの速度及び効率の向上に関して多くの可能性をもたらす。
【０３８８】
これらの例示的説明は、光子的及び半導体電子エレメントを最適化する波長分割多重スイッチ・マトリクス及びＬＳＩ及びＶＬＳＩ  ＩＣ設計を含む本ディスプレイ発明の新規織物構造体及びスイッチング・アーキテクチャの広範な適用可能性を確立すべく機能し、よって本技術に精通する者は、本新規方法、コンポーネント、システム及びアーキテクチャが、詳しく開示されているこれらの例のみに限定されないことを認識するであろう。
【０３８９】
好適な代替実施形態。以下、スイッチ・モジュールから分離しているが光ファイバ束によって半導体アドレシング・ウェハに統合されるファイバ束を組み込むスイッチ・モジュールとリンクされる「コンポーネント」光ファイバ・ベースのディスプレイについて開示する。
【０３９０】
図２３は、図７に示すコンポーネント化されたディスプレイ・システムの実装の好適な実施形態を示す略図である。コンポーネント化されたシステム２３００は照明モジュール２３０５を含み、照明モジュール２３０５は変調システム２３１５へ結合される第１の連通システム２３１０（本実施形態では透明のシリコン・ウェハとして示されている）を有する。変調システム２３１５は、ディスプレイ／プロジェクタ表面２３２５へ結合される第２の連通システム２３２０へ画像情報を供給する。
【０３９１】
この好適な実施形態は、光導波を基礎とする磁気光学ディスプレイの固有のポテンシャルを利用し、具体的には、光ファイバを使用してスイッチング段階をディスプレイまたはプロジェクション表面から空間的に分離する。ほとんどロシネスなく長距離に渡って光を導くための光ファイバの使用は、実際にはスイッチ・マトリクスまたはスイッチ・ユニットのディスプレイ面（またはプロジェクション面）からの超遠隔分離を可能にする。（本実施形態は、Ｓａｒｃｏｓ及びユタ大学のＳｔｅｖｅ  Ｊａｃｏｂｓｅｎによって遂げられた進歩により例証される技術上の精密アラインメントにおける改良を利用するものである。）
以下、システム全体のコンポーネントを構成順に、この場合はディスプレイ表面から照明ソースへと取り上げる。
【０３９２】
ルーム式ディスプレイ表面構造体。漸次低減される間隔で編まれるファイバ横列。ファイバと結合して単一の束または少数のより小さい束にできるまで、ディスプレイ・エレメントの相対位置を保持する。
【０３９３】
１．  ディスプレイ表面及びファイバの出力端。ディスプレイ表面は、先の好適な実施形態において明記したものと同様に構成される。
【０３９４】
２．  「Ｘ」及び「Ｙ」アドレッシング・ファイバのない状態の構造マトリクスにおけるファイバの織物アッセンブリ。織物マット構造体にスイッチング・コンポーネントが存在しないことは、先の実施形態からの本実施形態の出発点である。
【０３９５】
３．  「ｘ」リボンのルーミングにおいては、さらに、光ファイバの両端を切断して極薄のユニタリ・ディスプレイが実現される代わりに、ファイバは先の実施形態の場合のように出力端のみが切断されて成形される。
【０３９６】
４．  従って、リボンは「ｚ」方向の広範な切断前の織物シートのままであり、「ｘ」及び「ｙ」フィラメントはファイバ出力端の位置を固定すべく編み込まれる。この後、断続的な織物セクションが、ファイバをディスプレイ表面と同じ相対位置に結合する。
【０３９７】
ファイバ束は、ディスプレイ表面においてファイバ出力端の相対位置を保持する。本明細書で明示されかつ説明されているように、「ｘ」及び「Ｙ」構造エレメントで編まれかつＵＶ硬化ゾルで充填されたファイバが、ファイバとサブピクセルとの相対直径により（かつ既に述べた改良された出力端／ピクセル性能に関するオプションを考慮して）決定づけられる適切な数の平行なスペーシング・フィラメントで分離される間、光学チャネル間の間隔はディスプレイ面において要求される寸法から急速に低減される。横列は、ディスプレイ面を事前に断続的に編み込まれた広範なシートとして形成するために編み込まれるため、広範な光ファイバを結びつける漸次小さくなる四角織物に追加されるのは「ｙ」フィラメントのみである。
【０３９８】
こうして薄型ＦＰＤケースの内部では、ファイバは接着剤で接着できるほどに互いに近接されることになり、ディスプレイ面で達成される相対位置が保持される。従って、ストラップ式かつ断続的に塗布される接着剤で接着された光ファイバ束は、ＦＰＤケースから伸びて便利な手段により遠隔のスイッチ・ユニットへと至る保護ケーブル・スリーブ内へ挿入されてもよい。
【０３９９】
ステレオ・システムにおける分離されたオーディオ・コンポーネントの場合と同様に、スイッチ・マトリクスは、他のオーディオ／ビデオ機器と共に遠隔ユニット内に含まれてもよい。スイッチ・ユニットへと入っていくケーブルは、このユニット内で次に明記するようなスイッチング手段と接合される。
【０４００】
溶融ファイバ基板上のシリコン・ウェハ・アドレッシング・グリッドに結合されるファイバ束。束にされたファイバは、透明なシリコン・ウェハに突き合わせて接合され、接着される。ウェハは、溶融ファイバ基板上にアドレッシング・グリッドをプリントされ、束にされたファイバは、外部ファイバ束トポロジーをミラーする半導体製造型「ソケット」構造体により精密に配向され、所定の位置に「固定」される。例えば、図２３のシステム２３００を参照されたい。
【０４０１】
スイッチ・モジュール・ケーシング内部のファイバ束は、シリコン・ウェハ構造体に突き合わせて接合され、接着される。ファイバ束をウェハの表面に製造されるアドレッシング・グリッドと精密にアラインするために、アドレッシング・グリッドの周りで、束を受け入れるための精密なソケット・フォームを製造すべく半導体マスク・プロセスが使用される。即ち、アドレッシング・グリッドを囲んで上昇された表板が存在し、よって、アドレッシング・グリッドはファイバ束を受け入れてアラインするカットアウトの底に存在する。ソケット・フォームは段階的なアラインメント構造を有し、よってソケットはファイバ束の直径より大きい寸法に始まって段階的に漸次狭まり、最終的なソケット深さはマイクロアラインメント公差を有する。ファイバ束のサポートを増大するために、精密カットプレートがウェハ表面に接着されてもよく、他のアラインメント・プレートが円筒状の配列で配置されて束を位置づけかつ束とウェハ構造体との間の接着に加わる応力を防止してもよい。束はさらに、エポキシまたは他の接着剤により柱状配列をサポートするダイカット・プレートに接合されてもよい。
【０４０２】
ウェハの基板は、寸法及びファイバ直径が、必要であればスペーシング・エレメントを伴って、ディスプレイ面から到来する束と全く同じである束ジオメトリにおける溶融ファイバ構造体である。透明なシリコン層上に製造されるアドレッシング・グリッドは、基板の溶融ファイバ構造体の上に精密配置される。
【０４０３】
ディスプレイまたはプロジェクション面からアドレッシング・グリッドまでのサブピクセル・ファイバの相対位置を持続するファイバ−束の１対１の対応は、所定のファイバの基点ストライピングによって確実にされてもよい。機械的精密アラインメント装置では、典型的なレーザ走査デバイスはファイバ上のマーキングを走査し、反射応答を基礎として位置を調整する。
【０４０４】
さらに、レーザ・ダイオード・デバイスをディスプレイ面の基点にかつ個々のファイバ出力端を直接覆って位置づけ、かつ具体的にレーザ・パルスをファイバの下へ方向づけるレーザ位置づけシステムが使用されてもよい。シリコン・ウェハの透明な溶融ファイバ構造体の後に位置づけられる対応するセンサ・アレイは、このレーザ・パルスを検出する。入射光の位置づけの検出結果により、ファイバ束を保持するＣＣＭポジショニング・アーマチュアは束を回転させてファイバ入力端をほぼアドレッシング・グリッドにアラインすることができる。
【０４０５】
図２４は、本発明の好適な一実施形態によるアドレッシング・グリッド２４００を示す略図である。本明細書及び援用した特許出願に開示されているように、本好適な実施形態のディスプレイ・システムのエレメントは変調モデルにおいて使用するためのインフルエンサ・システムを含む。本好適な実施形態は、この影響システムの少なくとも一部としてファラデー効果を提供し、この目的に沿ってディスプレイは適切な磁場を生成するためにコイルフォームを使用する。コイルフォーム構造体を有するエレメントは何百、何千またはそれ以上存在する可能性があるため、効率的なアドレシング・システムは製造及び動作要件を向上させる。アドレッシング・グリッド２４００は、効率的なアドレシング・システムの好適な実施形態の実装である。
【０４０６】
パッシブ・マトリクスまたはアクティブ・マトリクスとして構成されてもよいアドレッシング・グリッド２４００は、図２４において双方の形態で示されている。グリッド２４００は入力接点２４０５と出力接点２４１０とを含み、コイルフォーム／インフルエンサ・エレメントを介する導波管内回路２４１５を生成する。任意選択の透明トランジスタ２４２０は、アクティブ構成用として含まれる（よってパッシブ・モードには存在しない）。４象限スキームは、本アプローチの可能な実施形態の１つであるに過ぎない。検討すべき点は、チップ回路寸法と入力ファイバ直径との相対スケーリングである。回路寸法のサイズは、各ファイバ入力端を個々にアドレスするに足る導電ラインを詰め込める程度に小さいものであるべきである。ファイバ束には、その全路程を通じて、必要であればファイバ間の間隔を増大するためのスペーシング・ファイバが保持されてもよく、もしくはより大きい直径のファイバが使用されてもよい。好適な選択は、ディスプレイまたはプロジェクション面のサイズにも依存する。
【０４０７】
図示されているパッシブ・マトリクス・スキームにおいては、「ｘ」アドレッシング・ラインはファイバ入力端上の内側の導電リングまたはポイントと接触し、一方で「ｙ」アドレッシング・ラインは同じファイバ入力端上の外側の導電リングまたはポイントと接触する。コイルフォームまたはコイルの構成は、好適には図２４に示すように一般原則的なものであり、よって、内側のリングまたはポイント上で行われる接触は、コイルフォームに対して成される。次に電流は、コアの周りの巻上げまたはヘリカル・パターンを廻って流れ、十分な絶縁性の材料と厚さで製造されてコイルフォームの周りに巻かれた外側の薄膜テープは、コイルフォームの上端における内部接触部分上の薄いマージンとしての導電材料でコーティングされ、このようなコーティングは薄膜テープの端を周って外面へと続き、外面から下がってストリップとなり、ファイバの入力端で終わる。最終的に生じる外側リングの接触ポイントは絶縁され、内側リングの接触ポイントから空間的に区別化された状態になる。
【０４０８】
薄膜テープは、本明細書において別記開示されている大量製造プロセスにおいてファイバ上へ巻かれる。選択された導電ポイントを薄膜の外側から内側へ供給するために、膜は好適には、導電パターンのプリントまたは蒸着より前に、マスクエッチング、レーザ、空気圧開孔または他の技術上周知の方法によって達成されるマイクロパーフォレーションにより選択的に穿孔される。従って、導電材料が蒸着されると、適正にサイズ取りされた穿孔を有する領域においては、これらの穿孔を介して導電材料への選択的なアクセスまたは接触が達成され得る。穿孔は、円形である場合もあれば、線、四角、及び形状と形状サイズのより複雑な組合わせを含む他のジオメトリを有する場合もある。
【０４０９】
或いは、ファイバ構造体の外層から内側へ選択された導電ポイントを供給するために、クラッディングまたはコーティングは好適には、導電パターンのプリントまたは蒸着より前に、本明細書において別記開示されているエッチングまたは他の薄いクラッディングの加熱及び延伸及び楕円形の穴をもたらすキャビティの崩壊を含む方法によって達成されるマイクロパーフォレーションにより選択的に穿孔される。従って、導電材料が蒸着されると、適正にサイズ取りされた穿孔を有する領域においては、液体または粉末形状の導体の適用により、これらの穿孔を介して導電材料への選択的なアクセスまたは接触が達成されることが可能であり、上記導体はその後硬化またはアニールされる。
【０４１０】
同じくプリント薄膜の使用の代替として、ファイバにはそのバルク製造の間に絶縁コーティングが付加される。但し、コイルフォームの薄い終端は被覆されずに残るように、このようなコーティングはファイバの入力端までしかマスクされず、もしくはファイバは上記入力端までしか液体ポリマ・タイプの材料に浸漬されない。次に、導電性である第２のコーティングが、本例ではコイルフォームの露出された導電性の末端までずっと伸長して施される。
【０４１１】
従って、ファイバ束へ接合されるグリッド面積外部の論理は、特定のサブピクセルをアドレスする特定の「ｘ」ライン及び特定の「ｙ」ラインにおいて電流を切換する。ある「ｘ」座標で切換された電流は、適切な電流強度のパルスをファイバ・サブピクセル・エレメントへ送り、このパルスはコイルフォームまたはコイルを進んで外部導電ストリップへ戻り、引き続き回路を進んで「ｙ」導電ラインを通り、回路終端に至る。
【０４１２】
ファイバ束の取扱いの変形例。ファイバ間の空間を漸次狭め、ディスプレイ面における設定通りにこれらの相対位置を維持するための断続的織り込みに代わるもの。ファイバはディスプレイ表面からランダムに集められて束にされ、きつい結合は精密トポロジーを保証する。ファイバ束は、光学ガラス基板上の透明シリコン・ウェハ上のアドレッシング・ポイント一致の校正／プログラミングを使用してシリコン・ウェハ・アドレッシング・マトリクスへ接着される。
【０４１３】
先に開示した方法のこの変形実施形態は、ファイバのディスプレイ面からの相対位置を維持するという要件を不要にする。代わりに、ファイバ束は、スペーシング・フィラメントの有無に関わらず、ケーブル・スリーブに挿入され、先に開示したように、スイッチ・モジュールへルーティングされる。次に、先に開示した位置づけ校正方法の延長において、ランダムに集められた束は突き合わせて接合され、先に述べたような光学的に純粋な透明接着剤で事前のアラインメント・プロセスなしに溶融ファイバ基板上のシリコン・ウェハに接着される。接着されると、各ファイバのディスプレイ面座標を同定する包括的プロセスが、ディスプレイまたはプロジェクション面におけるレーザ・エミッタ・デバイス及び溶融ファイバ基板を有する透明ウェハの後の検出器アレイを使用して実行される。こうして得られる位置決めデータは、アドレッシング・グリッドを制御する制御用ビデオ・チップの個々のプログラミングを可能にする。織り上げまたはディスプレイまたはプロジェクション面への固定に際してファイバの一貫した物理的位置決めを物理的に保証するという制約を排除し、上記物理的アラインメントを、どのサブピクセル・ファイバ入力端がディスプレイ面上のどのサブピクセル・ファイバ出力ポイントに一致するかを理解する個々に校正されるチップに代えることにより、幾つかのインプリメンテーション及びアプリケーションは改善される。
【０４１４】
校正後に溶融ファイバ基板底部に蒸着される偏光膜。校正の後、溶融ファイバ基板の底に偏光薄膜が付加される。
【０４１５】
シリコン・ウェハの「下」に、十分な明るさの平衡された白色光照明ソースが位置づけられる。
【０４１６】
当業者には、これまでに述べた本実施形態の明細は、ディスプレイまたはプロジェクション表面を光ファイバ束によって接続されるスイッチ・モジュールから分離する可能性の範囲を網羅したものではないことが明らかであるべきである。
【０４１７】
変形例の中には、同じマイクロアラインメント・ソケットまたは他の微小機械的アラインメント・プロセス及び光通信において使用される便利なアラインメント・システムを実装するファイバ束接合部を包含するものがあり、ディスプレイまたはプロジェクタ表面から到来する１つまたは複数のファイバ束は、接合部においてスイッチ・モジュールへルーティングされる別の束へ接続される。このような１つまたは複数のファイバ束接合部は、織り上げられる、または他の方法でディスプレイ表面またはプロジェクタ・アレイにおいて組み立てられるファイバと、小型形式に組み合わされてアドレシング・システムを実装するシリコン・ウェハに接合されるファイバとの分離製造を有効化することができる。
【０４１８】
さらに、１つの束が１つのウェハに接着される代わりに、ディスプレイの複数のセクタに対応する、またはディスプレイのカラーをこれらのサブピクセルの３つの束に分離する複数のより小さい束がより小さい任意数のウェハに接着されてもよい。複数のより小さい束及び複数のより小さいウェハは、製造コストの面で最適なスケーリングを有する可能性がある。さらに、スケーリングが便利な回路によるウェハ表面上の内側及び外側ファイバ・コンポーネントの容易なアドレッシングを保証するためにより大きい直径のファイバが効果的である場合には、複数の束及びウェハがさらに示唆される可能性がある。
【０４１９】
共に有効化されるディスプレイまたはプロジェクタ・バージョン。本実施形態によるフラットパネルディスプレイ・バージョンは、大型フラットパネルからバーチャル・リアリティ・ヘッドセットの両眼コンポーネントとして使用される小型のディスプレイ表面に至る任意サイズのディスプレイ表面に実装されてもよい。さらに本実施形態は、プロジェクタ・バージョンにも等しく適する。インプリメンテーションには、下記のように２つの主要な相違がある。
【０４２０】
第１に、投影システムにおける照明ソースの輝度は、浅いキャビネットのプロジェクションＴＶシステムから大型の屋外スタジアム劇場用投影システムに及ぶ投影システムのタイプに依存して典型的に高い。（但し、屋外用ユニタリ・フラットパネルディスプレイ・システムは、ＦＰＤを明るい日光の下で見えるようにする十分な輝度を有する照明ソースを使用して実装されなければならない。）スイッチ・モジュール内には実質上のヒートシンクのための収容場所を、例えばキセノンランプまたは他の冷却システムの入ったケースを供給する必要のある場合がある。
【０４２１】
第２の相違点は、典型的には本明細書において別記開示されているように平行スペーシング・フィラメントを使用しかつ他のディスプレイ表面性能強化を実装する比較的大型の織物ディスプレイ表面の代わりに、ファイバは、依然織物構造体により互いに相対的に所定位置に固定されることが好適ではあるものの、本明細書において別記開示されている他の手段及びＵＶ硬化式の液体ポリマによる結合を含む他の手段によって固定されてもよいことである。
【０４２２】
位置の固定に関してどのようなソリューションが使用されようと、固定位置の後かつプロジェクタ出力表面の直前でファイバ束はファイバ間にスペーシング・エレメントを有するべきではなく、ファイバは次に、好適には技術上周知の一般的方法により加熱されて溶融され、溶融ファイバ面板が形成される。
【０４２３】
このような溶融ファイバ面板は、好適には、任意選択であるファイバの相対移動を防止するための束の高圧バンディングとの組み合わせで溶融ファイバ端部の光学研磨を有効化することのできる強度を供給するに足る長さの終端ファイバ束に渡って溶融される。
【０４２４】
プロジェクタ光学素子設計に依存して任意選択である平らな溶融ファイバ表面の方が最適である場合もあるが、このように溶融ファイバ端部を研削しかつ磨いて例えば凹型の出力レンズ表面を形成することは、最もコンパクトで光学的効率のよいプロジェクタ光学素子アレイの実現において効果的である可能性がある。
【０４２５】
本明細書において別記開示されかつ本発明により別途包含される他の実施形態にとっても効果的である可能性のある、プロジェクション面光学素子に対するさらなる改良は、１９９９年に発行された韓国物理学会ジャーナル、第３５巻、２１０６７乃至ｓ１０７０頁においてＥｕｎ−Ｈｙｕｎ  Ｐａｒｋにより提案されているようなマイクロレンズのバルク製造方法の使用である。
【０４２６】
この方法によれば、ポリマ・マイクロレンズは、ポリマの自己表面張力により、かつそうして形成されるポリマのＵＶ硬化によってペデスタル（好適には円形）上に形成される。この方法は、露出されるファイバ出力端の長さの幾分かがその中に残留するファイバ間「充填」に先行する、プロジェクタまたはディスプレイ表面における光ファイバ出力端の暴露に極めて効果的に適する。
【０４２７】
Ｐａｒｋ論文は、用意したペデスタル上でのポリマのマイクロ注入による液体ポリマの挿入を提案しているが、本発明の目的に沿う上記論文において提案されている一般的方法に対する変更は、ファイバ出力端のリボン列（またはより一般的には出力列）による、もしくはディスプレイまたはプロジェクタ面全体によるバッチディップである。
【０４２８】
このようなディッピングは、「ディスプレイ」または出力端がポリマで満たされたディップ・トレイ内へ精密に浸されることであってもよく、よって、Ｋｉｍ論文におけるペデスタルとして機能するファイバ出力端上にマイクロレンズ表面張力の液滴が形成される。
【０４２９】
或いは、飽和して帯電された多孔性マイクロファブリックまたはスポンジに接着する液体ポリマの薄膜へ列またはアレイが持ち揚げられてもよく、よって飽和されたファブリックまたはスポンジから微小液滴が除去され、各ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの出力端上へ適切に形成されたマイクロレンズ形状が残される。
【０４３０】
上記方法またはその変形方法の何れかにより、液体ポリマは自己表面張力によって接着し、紫外光により硬化される。
【０４３１】
各出力端にマイクロレンズ・エレメントを形成するこの方法は、ディスプレイまたはプロジェクタ表面を成形する他の方法との組み合わせで使用されてもよく、よってこれにより、光学的効率の高い出力構造体が製造される。
【０４３２】
この方法においては、ディスプレイまたはプロジェクタ表面におけるファイバ端をサポートする構造体エレメントは、ニオビウム線またはニオビウムの薄い多孔シートを含む（本明細書において別記開示されている剛性の多孔ディスプレイ構造体を使用するディスプレイ製造方法参照）。これらは、ニオビウムによりもとの形状が「記憶される」ように、予め製造時に光学レンズ成形テンプレートの周りに編み込まれ、または製造されている。
【０４３３】
曲った、または形成された構造体は、次に、ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントと組み合わされてディスプレイまたはプロジェクタ・アレイとなり、やがて平坦なディスプレイ構造体を形成するために、線形形状またはワイヤ状に曲げられる。
【０４３４】
従って、ファイバがニオビウム線と共に編み込まれ、またはニオビウム・シート内へ差し込まれ、Ｐａｒｋの方法の開示された変更により浸漬されてマイクロレンズ構造体が形成されると、この構造体全体は、ニオビウム線または多孔ニオビウム・シートと編み込まれた構造体が所望される光学的形状のもとの形に戻るように加熱されてもよい。従ってマイクロレンズは、具体的にはプロジェクタ・アプリケーションにおける、かつ他のマイクロディスプレイまたは画像生成デバイスにおけるユーティリティの複合光学構造体の光学エレメントとして機能する。
【０４３５】
上記及び類似方法によってマイクロレンズを形成する代替方法は、集積型ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの出力端にＧＲＩＮファイバ・レンズを製造する方法である。米国特許第６，２５２，６６５号は比較的最近の開発を反映したものであり、Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから市販されている技術である。ドーパント濃度の精密制御は、レンズ軸からの半径方向距離に伴って値が変わる屈折率を有効化し、よってレンズ構造体を外的に装着する必要性を除去する。この方法は、異なるレンズ・エレメントをディスプレイまたはプロジェクタ・システム実施形態の出力光学素子に対する需要による必要に応じて製造され得ることにおいても好適である。
【０４３６】
溶融ファイバまたは高密度パッケージ・ファイバ・アレイ（ディスプレイまたはプロジェクタ）を成形する開示された方法は何れも、デジタル・フィルム・レコーディング、リソグラフィ及び他のデジタルプリント及びレコーディング・アプリケーションに始まる幾つかのデジタル式光学プリンティング及びプロセシング・システムのうちの何れにも使用され得る集積型光学的出力エレメントをもたらす。
【０４３７】
上記好適な「全ファイバ」織物光ファイバ実施形態は、本発明による光ファイバ・ベース磁気光学ディスプレイの構造的及び導波的優位点の最上級の利用を表すが、光ファイバ・ファラデー減衰器エレメントのアッセンブリ、位置決定及びアドレッシング方法には、幾つかの固有の優位点を提供する追加的変形方法が存在する。
【０４３８】
機械的に組み立てられるモジュラ・コンポーネントを有するファイバ・ユニタリ・フラットパネル・スイッチ・マトリクス。図２５は、図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクス２５００の好適な一実施形態を示す略図である。マトリクス２５００は、複数の変調器２５１０を保持しかつ配列する１つまたは複数の「グリッパ・シート」２５０５を含み、変調器２５１０は、好適には纏めて接着または固定されてグリッパ・ブロック２５１５を形成する２つまたはそれ以上の対面するシートである。グリッパ・ブロック２５１５はグリッパ型のスタッド・コネクタ２５２０を含み、これは、同じくグリッパ・ブロック２５１５内に位置決めされる相補型のレセプタクル２５２５に嵌る。マトリクス５００は、後に詳述するように、シート２５０５を積み重ねてブロック２５１５を形成しかつ複数のブロック２５１５を配列／固定することによって形成される。ブロック２５１５は、複数の変調器２５１０と結合するための埋込み式Ｘ／Ｙアドレッシング・マトリクスを含む。シート間／ブロック間の接続システムとしては、上記スタッド／レセプタクル取付けシステムに加えて、例えば溝フランジ及びこれに類似するもの等の他のシステムが使用されてもよい。
【０４３９】
この実施形態では、市販のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｇｒｉｐｐｅｒ技術が下記のように変更される。（Ｃｏｒｎｉｎｇ社は、２００２年３月に開催された光ファイバ会議において、ファイバがサブミクロンの精密さで所定位置に嵌ることを可能にする保持デバイスであるそのポリマ・グリッパ技術を紹介した。Ｃｏｒｎｉｎｇ社は、フェルール、ＧＲＩＮレンズ及び他の様々なジオメトリを有する光学エレメント等のより大きいコンポーネントの保持及び位置づけを包含するように、そのデバイスのケイパビリティを拡大している。）
これまでに開示した新規方法の１つによって製造された光ファイバは、扱いやすいマルチエレメント（バッチ・プロセスで製造された複数のドープされ、コイルフォームにされた、等々のセグメント）の長さに切断される。任意選択として、Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｇｒｉｐｐｅｒのシートは製造されるが、硬化前の液体ポリマ内にトラフの方向に対して直角にかつ各トラフの底の高さで露出されるように懸垂されて置かれる導電フィラメント（好適にはワイヤまたは硬いポリマ）を包含するように変更される。またこれらは、ファイバがトラフ内に置かれると、フィラメントがファラデー減衰器エレメントの入力端または出力端の何れかでコイルフォームまたはコイルに接触するように位置づけられる。フィラメントは、コーニング・グリッパ・シート内に、ファイバ内の集積型ファラデー減衰器構造体の周期的形成に精確に対応する間隔で置かれる。グリッパ内には、硬化後には取り除かれるワイヤによって穴が残され、このような穴は、ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの相対的な反対端において直角に配向される。
【０４４０】
さらに、グリッパ・シートのトラフとは反対側の裏面には、グリッパ材料内に、各ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントの長さに一致するマイクロアラインメント・タブが周期的に形成される。同じく各グリッパ・シート側面のチャネルと同じ平面には、微小リッジ／溝またはタブ／窪みが交互に存在し、よってこのようなシートが並んで位置づけられれば、これらは共にロックされる。複数の光ファイバはコーニング・グリッパ・シート上へ搭載され、全てのチャネルが満たされるまでゴム引きのローラ・アレイによりグリッパ・チャネル内へ巻き込まれる。
【０４４１】
充填されたシートの上にはミラー・コーニング・グリッパ・シートが置かれ、ゴム引きのローラ・アレイによりファイバ上へカチッと押し込まれる。これらのグリッパ・シートは、底シートの裏面に加工されるタブ構造体を受け入れるために裏面に周期的に形成された窪みを有する。このようなサンドイッチ状のコーニング・グリッパ・シートは、複数製造される。「底」シート裏面のタブは、ファイバ自体のトラフ構造体により実行される同じロック・プロセスを実装する「上」シート裏面の窪みへと挿入される。
【０４４２】
これらの複数のコーニング・グリッパ・シートは、さらに層状化されてタブと窪みによるロックを補足する接着剤で接着され、両面の何百または何千もの光ファイバ・エレメントによる２種類の等しい寸法と、ファイバ軸に対応するより長い寸法のブロックが形成される。このようなシートの扱いやすい積層が、好適にはシート内に置かれるファイバの数が積層されて接着されるシートの数に等しい上記ブロックに組み立てられると、積層は、バッチ製造されるファイバ内の周期的なファラデー減衰器構造体間のスペースに合わせて周期的にカットされる。従って、スライスされたセグメントは「タイル」の形であり、スライスされるにつれて機械的に集められて運ばれ、ディスプレイ構造を形成するために組み合わせて使用するために保管される。
【０４４３】
任意選択として、グリッパ・シート内に導電フィラメントが埋め込まれて「ｘ」アドレッシングを形成している場合には、各「タイル」のスライス化に先立って、必要であれば潤滑剤の薄膜で被覆される極薄の中空ニードルが、その製造時に各グリッパ・シート内に残されるワイヤによりもともと形成されている連続する穴に中に及び穴を通って高速でパンチされる。導電フィラメントは、この極薄のニードル内に挿入されていて、ニードルと共に運ばれる。ニードルは穴から外され、一方でフィラメントはニードルから外的に保持され、その長さ分かつグリッパ「ブロック」から離れて引き上げられたニードルに残る。フィラメントはグリッパ材に加わる僅かな圧力によりニードルの下でカットされ、弾力性のあるグリッパ材はリバウンドして切断部をその場所でグリッパの表面と同じ高さにする。この手順は次のチャネルと平行して反復され、さらには、複数のこのようなニードルが単一のパンチ／充填メカニズムで使用され、フィラメントは複数のチャネルにおいて同時に差し込まれてもよい。これらの導電フィラメントは、この任意選択の方法において「ｙ」アドレッシングを形成する。
【０４４４】
最終的なスイッチ・マトリクス構造体は、必要なディスプレイ・サイズを形成するに足る数の四角いタイルを置いてアラインすることにより完成される。タイルの精密アラインメントを保証するために透明なレイアップ・パンの下に位置づけられるレーザ・センサ・アレイが使用されてもよいが、予め重ねられ、予めスライスされているもとの各シートの両側にもともと形成されている交互に配置された微小リッジ／溝またはタブ／窪みはここに至って各タイルの反対の両面に複数のリッジ／溝またはタブ／窪みを形成していて、１軸上のタイルのセルフ・マイクロアラインメントが見込まれる。さらに、各タイルの残りの２側面も同じくセルフロック・エレメント、タブ／窪みを伴って製造されており、その軸上でのタイルのセルフロック／スナッピングの双方が有効化される。
【０４４５】
このマイクロアラインメント構造体は、任意選択として実装されれば、埋め込まれた「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・フィラメント間の良好な連続的接触を保証する。埋込み式の「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・フィラメントがグリッパ・ベースの構造体の一部として実装されていない場合は、インプリントされた、もしくはスイッチ・マトリクスにより蒸着されているメッシュまたは薄膜層が底（「ｘ」アドレッシング）及び上部（「ｙ」アドレッシング）もしくは「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング用に纏めて１層上（本明細書において別記開示されている第２の好適な実施形態のように）実装されてもよい。１層上に纏める場合は、同じく第２の好適な実施形態に開示されているように、集積型ファラデー減衰器光ファイバ・エレメント上の適切な接触ポイントに対する薄膜の精密アラインメントが実行されなければならない。選択された層上には、本明細書において別記明記されているように、アクティブ・マトリクス・スイッチングを実装すべくアドレッシング・ラインと共にトランジスタもまたプリントされてもよい。
【０４４６】
ファイバのファラデー減衰器セグメントで機械的に充填される中実層を有するファイバ・ユニタリ・フラットパネル・スイッチ・マトリクス。この範疇の実施形態では、硬質または軟質の中実材料が光ファイバファラデー減衰器エレメントのための構造的サポートとして実装され、アドレッシングはこの構造の一部にされる場合もあれば、薄膜または層が入力面及び出力面にプリントされる場合もあり、また先の実施形態において明記したように１層上にｘ及びｙアドレッシングの双方が実装されてもよい。同じく、アクティブ・マトリクス・スイッチングを実装すべく所定の層上にトランジスタがプリントされてもよい。
【０４４７】
穴を有するフレキシブル・ソリッド・シートの場合には、ファラデー減衰器光ファイバ・エレメントによる穴の充填に関して２つの代替方法が実際的である。一方の方法においては、穴の複数の列または四角をバッチ式に塞ぎ、しかし複数のニーズにパンチ構造を合わせる実際的な密度公差に依存して毎回交互の穴または２つおきの穴のみを塞ぐ中空ニードルのアレイが使用される。即ち、ニードル構造体のサイズは確実に穴より大きく、かつニードルは、パンチの後にカットされるファイバまたは予めカットされているファイバ・セグメントの何れかで塞がれなければならないことから、ニードル構造体とニードルを塞ぐ上部構造体との間のスペースは交互の穴を塞ぐことを必要とする。１つおき、または２つおき、他の穴のバッチは、スプールからニードルを介するファイバのパンチング及び圧力式差し込みによって、またはニードルを介する予めカットされたファイバ・セグメントの空圧式差し込みによって塞がれる。飛ばし抜きされた穴のバッチが塞がれると、本コンピュータ制御装置は次の穴アレイへ移動する。ディスプレイがこのようにして１パスでカバーされ、１つおき、２つおきまたは３つおきの穴、他が塞がれると、充填装置はリセットされ、塞がれた第１の列のすぐ次の列の充填を開始する。バッチの充填及びリセットは、バッチ充填で飛ばされた穴の数だけ繰り返される。
【０４４８】
図２６は、図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクス２６００の第１の好適な代替実施形態を示す略図である。マトリクス２６００は中実の層２６０５を含み、層２６０５は、各々が変調器エレメント２６１５を画定する周期的なサブユニットを有するフレキシブルな導波管チャネル２６１０で機械的に充填される。１つまたは複数の機械的ニードル２６２０は層２６０５上へ所望されるパターンを適宜「縫い」、剪断システム２６２５（例えば、機械的な精密光ファイバ・クリーバ）が導波管チャネルをモジュラ・エレメントに細分する。層２６０５の内部または上には、個々の変調器と結合してこれを制御するＸ／Ｙアドレッシング・マトリクスが配置されてもよい。
【０４４９】
第２の方法では縫製装置が使用され、ニードルは、バッチ製造された光ファイバの連続する糸を差しこむ。この場合もやはり、穴は飛び越され、ディスプレイ・スイッチ・マトリクスは複数のパスで縫製される。但し、各パスの後は、バー及び鋭利なギロチン刃のような切断メカニズムが実施され、よって連続縫製されたファイバは、中実シートの下及び上を進みつつカットされ、中実シートから分離されかつ上記シートに対して垂直にアラインされた光ファイバ・セグメントが残される。本実施形態における中実シートの軟質材料は、何れのサブタイプであれニードルが差し込まれると拡張し、ニードルが離れると跳ね返ってファイバを所定の位置に保持する。穴付きの硬質中実シートの場合、予めカットされたファラデー減衰器光ファイバ・セグメントで穴を塞ぐ機械的攪拌プロセスが採用される。
【０４５０】
図２７は、図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクス２７００の第２の好適な代替実施形態を示す略図である。マトリクス２７００は、変調器セグメントを受け入れるために予め形成された開口／穴２７１０を有する層２７０５を含む。各々が周期的な変調器構造体を含む１つまたは複数の延長された導波管チャネル・リソース２７１５は、（例えば、精密切断システムにより）処理されて複数の変調器セグメント２７２０を製造する。これらのセグメント２７２０は、のちに詳述するように、適切なセグメント２７２０を所望されるロケーションへ誘導しかつこれらを適切な開口２７１０内へ挿入するアラインメント／挿入システム２７２５内に蓄積される。層２７０５は、本明細書に開示されているようなＸ／Ｙアドレッシング・マトリクスを含んでもよい。
【０４５１】
この方法では、カラー・サブピクセル列が同時に充填される。もしくは、同時に全列でないにしても、ディスプレイ列における大型バッチ部分はスケーリングされて最適処理される。Ｒ、Ｇ、Ｂを交互にした複数の列は、以下で概説するように同じプロセスによって同時に充填されてもよい。
【０４５２】
先に開示したオプションまたはその変形によって製造された光ファイバは、複数のスプールから、薄いフィーダ・トラフに対して角度を付けて設定される溝付きのトレイへと供給される。フィーダ・トラフにも、垂直な溝が付いている。切断デバイスはファイバを適切なコンポーネント・セグメントにカットし、セグメントは溝を滑り降りてフィーダ・トラフの垂直の溝へ入る。次にスプール・アレイは、フィーダ・トラフが列内のサブピクセルと同数で充填されるまで、もしくは最適なバッチプロセス・サイズのフィーダ・トラフが充填されるまで、隣接する溝セットを充填し終える側へ移動する。
【０４５３】
フィーダ・トラフのベースには、トラフの底にある穴を露出させる取外し可能なスロットが存在する。複数のトラフは、１つのフィーダ・トラフ・バッチプロセスＣＣＭデバイスの一部であって、先のプロセスによって充填されてもよい。垂直のスロット内に複数の光ファイバ・コンポーネント・セグメントを有する充填済みのフィーダ・トラフまたは一連のトラフは、硬質シート上に位置づけられる。中実シートの下には、サブピクセルの穴につき２本の「ｘ」ワイヤ及び２本の「ｙ」ワイヤよりなる２層である２つの極薄かつ移動可能な位置決めガイドワイヤまたはフィラメント・アレイが存在する。これらは、ばね張力により離隔して保持される。これらは、上述の穴に落ち込む可能性のあるセグメントを一纏めにするように位置づけられる。上記穴は、光ファイバ・コンポーネント・セグメントより大きい直径であるように、かつ事実上、光ファイバ・セグメントの上記穴の容易な通過を促進するに足る大型直径であるように製造される。ガイドワイヤを保持する織機タイプのデバイスは、硬質シート内の穴と同じ直径に設定されるが、ワイヤは可動性である。ワイヤまたはフィラメントは張力下にあり、ガイドワイヤを圧搾する機械的な側面張力により保持される可能性のあるファイバ・セグメント上に確実なグリップをもたらすべく樹脂で被覆される。ガイドワイヤの下には、下方に展開される可動レーザ・センサ・アレイを有する別の透明な中実シートが存在する。
【０４５４】
充填されるべき１つまたは複数の列もしくは１つまたは複数の列の一部の直上におけるほとんど接触する状態での位置決めの後、スロットまたはフラップは移動されて穴が露出され、同時にトラフは左右へ僅に、または循環動作で僅かに攪拌を開始する。こうして攪拌されたファイバ・コンポーネント・セグメントはフィーダ・トラフ内のスロットから落下して下の穴を満たす。センサ・アレイが、そのバッチ・プロセスにより充填されるべき穴への全てのファイバ・コンポーネント・セグメントの挿入を確認すると、ガイドワイヤは解除され、ばね張力によりファイバに接触してファイバを真っ直ぐにする。ファイバは、各々樹脂で被覆された上側及び下側のガイドワイヤにより硬質材料内の穴の真下に保持されることから、硬質シート内のより大きい直径の穴の中心に位置づけられる。
【０４５５】
次に、硬質の多孔シート、ガイドワイヤ・システム及び透明な底シートを保持する装置全体が１８０度回転される。装置全体がこうして回転され、ファイバ・コンポーネントが今やばね張力式のガイドワイヤによって懸垂されると、液体ポリマ材料は下方へと多孔質の中実シート上へ注がれ、シート上を流れて光ファイバ・コンポーネント・セグメントと穿孔側面との間の間隙を満たす。次にこの液体ポリマはＵＶ硬化され、ファイバ位置が穿孔の中心に固定される。ガイドワイヤは、この時点で解放されることが可能である。
【０４５６】
硬質シートは、事前にアドレッシング・グリッド、パッシブまたはアクティブ・マトリクスを（各穿孔に隣接する、好適には液体ポリマが注入されて流された側面とは反対の側面上におけるトランジスタを伴って、または上記トランジスタなしで）インプリントされておいてもよい。もしくは、本明細書において別記参照または開示されている方法によってアドレッシング回路がプリントまたは蒸着されてもよい。
【０４５７】
ファイバファラデー減衰器セグメントで機械的に充填されるメッシュ構造体を有するファイバ・ユニタリ・フラットパネル・スイッチ・マトリクス。この実施形態におけるアッセンブリ・プロセスは、上述の「フレキシブル・ソリッド・シート」実施形態に関して開示したものと同様である。但し、フレキシブル・メッシュの使用において、予め織られるメッシュはさらにアドレシング・ストリップまたはフィラメントを含んでもよく、これらは、光ファイバ成分を追加的に「結合」することができ、これによりマルチバンド場生成構造体または準コイルフォームが形成される。
【０４５８】
図２８は、図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクス２８００の第３の好適な実施形態を示す略図である。マトリクス２８００は、個々の導波管変調器セグメントで充填されるメッシュ構造体を含む。スイッチ・マトリクス２８００は、メッシュ構造体を形成する複数の金属化されたバンド２８０５を含む。メッシュ２８１０の「Ｘ」バンドまたはフィラメント及びメッシュ２８１５の「Ｙ」バンドまたはフィラメントは、Ｘ／Ｙアドレッシング・マトリクスを生成する。入力接触ポイント２８２０は、メッシュ構造体におけるスペース内に配置されるトランスポート・コンポーネントのインフルエンサ・メカニズム（例えば、コイルフォーム）のための入力を供給する。
【０４５９】
複数の織物層内に形成されてもよいメッシュのバンド、ストリップまたはフィラメント間の細隙は、フレキシブル・ソリッド・シートの場合と同じ方法で充填される。所定のフィラメントまたはバンドは導電ポリマで形成され、または金属化されている、もしくは導電材料で被覆されているフレキシブルな合成物質で形成される。材料バンドは、片側をもう一方の側から区別して被覆し得る点で便利である。これらのフィラメントまたはバンドは、「ｘ」及び「ｙ」アドレッシング・ワイヤの１対としてしかペアにされることができず、この場合、コイルフォームは本明細書において別記開示されている方法またはその変形方法のうちの１つによって製造される。
【０４６０】
但し、任意選択として、「ｘ」及び「ｙ」軸におけるアドレッシング・トランジスタは、図のように電流を多層メッシュにおける平行なフィラメントまたはバンドへ切換してもよい。インタリーブする複数の「ｘ」及び「ｙ」バンドまたはフィラメントはほぼ水平であるバンド内のファイバに接触し、複数の電流セグメントをファイバ軸に対して直角に実装する。少なくともこのスイッチ・マトリクス段階（本明細書において別記開示されているように、引張りプロセスにおいて２つのダイまたは調整可能な１つのダイを使用する）で、任意選択によりファイバが四角のクラッディングで製造される場合、バンドまたはストリップは、ドープされるクラッディングとの間に事実上連続する接触を達成する。
【０４６１】
好適な実施形態の変形。スイッチ・モジュールから分離された、但し、回路基板型装置におけるトランジスタ・アドレッシング・モジュールに結合されたファイバ束を組み込むスイッチ・モジュールへは光ファイバ束によってリンクされるディスプレイ・モジュールを有する「コンポーネント」光ファイバ・ベースのディスプレイ。図２９は、図７及び図８に示すコンポーネント化されたディスプレイ・システムのインプリメンテーションの好適な一実施形態を示す略図である。コンポーネント化されたシステム２９００は、組み込まれたスイッチング・トランジスタ２９２０を含む変調システム２９１５へ結合される偏光システム２９１０を有する照明モジュール２９０５を含む。変調システム２９１５は、ディスプレイ／プロジェクタ表面２９３０へさらに結合される第２の連通システム２９２５へ画像情報を供給する。照明ソース２９０５はベース・ユニットに供給され、照明ソース２９０５が生成する波動成分は透明基板を通過して偏光システム２９１０へ至り、入力波動成分にとって所望される特性を生成する。後に詳述するように、第２の連通システム２９２５は、フレキシブルな光学チャネル・アレイの溶融によって形成される光学エレメント・シートの横列を含む。
【０４６２】
上述の１つまたは複数の好適な実施形態のこの変形においては、光ファイバは、上記好適な実施形態の任意選択の一方法に開示されているものと同じ方法でディスプレイまたはプロジェクション表面におけるその相対位置に維持されるが、１つの束として全てのファイバを結合する代わりに、ファイバは、コンピュータ・バーコーディング・プロセスにおいてルーミングの前または後のストライピングにより事前に識別用のマークを付けられた状態で、（同時に何千もの）個々の横列として纏めて維持される。
【０４６３】
ファイバ間のスペースが次第に小さくなる状態で連続して纏めて織られる代わりに、ファイバは個々の束または結合された横列で纏めて保持され、まずは先に開示した織機における周期的製織方法により相対位置に固定される。何であれ、ディスプレイ面において必要とされるスペーシング・フィラメントはルーミングにおいて結んで止められ、個々のファイバ・シートはシート毎に（何千ものファイバが一度に纏めて）軟質のポリマ樹脂で接着され、次いで接着されたシートは纏めて縦方向に丸められ、結ばれ、ケーブル・シースへ挿入される。その先端、即ちファイバ入力端の直上において、別のポリマ樹脂が再度付加されるが、このケースではこれはＵＶ硬化され、硬質の高耐久化構造体がもたらされる。
【０４６４】
コンピュータでバーコード化されて（上述のように）丸められ、ケーブル・シース内でスイッチ・マトリクスへ運ばれる（何百もの）ファイバ・シートは、次にそのマトリクス内で互いに分離される。このようなファイバ・シートの入力端は、次にＣＣＭによって溝付きのスロットへ挿入され、固定用圧縮クランプに嵌合される。各ファイバ・シートの入力端は溶融ファイバの光学ガラスまたはシートに対面し、溶融ファイバのこのガラスまたはシート上に偏光薄膜がエピタキシャルに、またはＬＰＥにより付加される。レーザ・スキャナはファイバ・シート上にプリントされたバーコードを読み取り、各ファイバ・シートが適切なスロットに挿入されることを保証する。ファイバ・シートは、高耐久化ポリマを被覆された部分で圧縮クランプにより固定される。
【０４６５】
優れた接触のために露出されるコイルフォームの「下部」及び優れた接触のために露出されるコイルフォームの「上部」をもたらす本明細書において別記開示されている方法またはその変形方法の１つにより、ファイバの入力端の近くに製造されるファラデー減衰器構造体は、圧縮クランプへ接続されるフランジの下部にプリントされるアドレッシング回路により接触される。ファイバ・シートの軸に平行に配置されるアドレッシング回路は、下記のような形式をとってもよい。
【０４６６】
上部導電ストリップで結合される下部の水平導電ストリップ及びファイバ毎の個々のトランジスタ（或いはトランジスタは、下部でなく上部に組み込まれてもよい）。これらのストリップは共にスイッチ・マトリクスの駆動回路へ、クランプの使用後に係合する金属接点によって接続される。このプリント回路クランプ構造体の製造方法は、確立されているプリント回路基板または半導体方法の何れであってもよい。結果的に生じるスイッチ・マトリクスは、さほど小型でもなくより離散的な機械的アッセンブリ・プロセスを使用するが、比較的単純で堅牢な実施形態である。
【０４６７】
第１の好適な実施形態の変形。織物バンディングを介して実装されるコイルフォーム。論理はバンドをディスプレイ側面から平行に駆動する（Ｘアドレッシングは場生成と組み合わされる）。この実施形態は、「フレキシブルなメッシュ構造体」実施形態に関して開示したものに類似する、スイッチ・マトリクス構造体エレメントを介してコイルフォームを実装する方法を使用する。但しこのケースは、製織プロセスが複数の導電エレメントをファラデー減衰器光ファイバ・コンポーネントの周りでぴったりと効果的に包み、円形のクラッディング・ファイバの周りの密な接触が保証される、という追加の優位点を有する。
【０４６８】
当然ながら、この方法は、適切に製造された光ファイバの周りにコイルフォームまたはコイルを一体式に製造することに関して本明細書において別記開示されている１つまたは複数の方法と組み合わされてもよい。
【０４６９】
本発明の光ファイバ実施形態及びハイブリッド光ファイバ−シリコン・ウェハ実施形態は、新しいコスト経済性、所謂ビデオ「ディスプレイ」またはプロジェクタの新規アプリケーション及び他の任意のディスプレイ・タイプを凌ぐ表示画像全体品質の向上に対して潜在力を有している。その特徴の１つは、ＬＣＤ、ガスプラズマ及び他の確立された発生期の技術に特徴的な半導体製造から派生するプロセスとは根本的に異なる製造加工パラダイムの結果としての光ファイバ織物である。
【０４７０】
しかしながら、光示差磁気光学ディスプレイの経路及び特性に対する、導波のプロセス一般及び導波構造体へ一体式に製造されるファラデー減衰器デバイスを介する精密制御の実装は、製造パラダイムが半導体ウェハであれ非半導体ウェハであれ、本明細書に記述されているようなその全ての実施形態及び製造モードにおける優位点を有する、導波を基礎とする磁気光学ディスプレイを提供する。
【０４７１】
半導体ウェハの製造パラダイムにおいては、半導体導波管ベースの磁気光学ディスプレイは、「チップ上のＨＤＴＶディスプレイ」及びプロジェクタ実施形態及び極薄ディスプレイ「アップリケ」として記述される可能性もある特殊化された実施形態を含む小型ディスプレイに特に適する。その製造において小腔内の液体成分または圧力密封成分を伴わないソリッドステート半導体構造体として、本発明の半導体導波管実施形態は、ＬＣＤまたはガスプラズマ・ディスプレイより格安であると共に性能も高い可能性がある。
【０４７２】
当然ながら、非小型ディスプレイとしての半導体導波ベースＦＰＤの選択は、特に超大型ディスプレイの半導体ウェハ製造における周知の費用限界に起因して、事実上全てのケースで光ファイバを基礎とする磁気光学ベースＦＰＤの選択より遙かに劣る可能性がある。
【０４７３】
しかしながら、小型ディスプレイ及びプロジェクタ・アプリケーションを含む所定のアプリケーションに関する本発明の半導体導波管ベースの実施形態における重大な優位点は、開示された下記の仕様で実装される。
【０４７４】
まず、米国特許第５，５９８，４９２号及び米国特許第６，１０３，０１０号を含む従来的な例を参照する。これらの例は共に、この分野における先行技術が典型的にそうであるようにプレーナ型半導体光導波管ファラデー回転子である。これらのような例は、本明細書に記述されている実施形態を使用する超短（ミクロン単位）距離での９０度回転の実行可能性を実証している。
【０４７５】
本発明の半導体光導波管実施形態には、基本的に次のような２つの変形がある。即ち、１）透明な溶融ファイバ基板上に製造され、パッシブまたはアクティブ・マトリクスの何れかによって切換される、「垂直に形成される」半導体導波管及びファラデー減衰器構造体のアレイ、及び２）入射する平面光を垂直に偏向してサブピクセルを形成する「偏向メカニズム」（上述の例は、９０度の曲りを生成する４５度の反射表面またはフォトニック結晶の欠陥である）と組み合わされる、ファラデー減衰器構造体を集積されるプレーナ・コンポーネントとして導波管構造体へ組み込むプレーナ型半導体導波管、である。但し、開示された上記２例は本発明の半導体導波管実施形態によって生み出される可能性を網羅するものではなく、この実施形態またはその変形における本発明もまた、記述されたこれらの例によって限定されるものではない。
【０４７６】
「垂直」及び平面バージョンの代替であるハイブリッドは、１０００個までの色素ドープされたファラデー減衰器導波管チャネル毎の平行アレイにプレーナ導波管の積層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」ディスプレイ構造体に導波管コアを伴って積層されるストリップのシートを形成するように上下に併せて層状にされたＲ、ＧまたはＢの色素ドープまたはカラーフィルタ・チャネルを有する。従って、このようなプレーナ型ファラデー減衰器導波管チャネルの積層ストリップは、偏向なしに、自らの出力端を介してディスプレイ・アレイを形成し、ディスプレイ表面は、直立して「外向きに」配向される導波管の表示用構造体によって形成され、薄型の基板及び周囲のマトリクスは全てこの分離された個々のファラデー減衰器導波管チャネルである。
【０４７７】
図３１（図３１ａ及び３１ｂから成る）は、垂直エレメントである半導体導波管変調器アレイ３１００の好適な一実施形態の概略図である。図３１Ａは、変調器ストリップの配列を示すアレイ３１００の分解図である。ディスプレイ・システム３１００は複数のウェハ・ストリップ３１０５を含み、ストリップ３１０５は垂直に積層され、各ストリップ３１０５の一端から製造されるピクセル／サブピクセルのマトリクスから集合的なディスプレイ表面３１１０を生成する。各ピクセル／サブピクセルは、トランスポート・チャネル・セグメントへ結合される複数の構造化されかつ順序づけられた変調器から製造され、トランスポート及び変調器は各ストリップ３１０５内へ統合され、トランスポート及び変調器は各々、本明細書及び援用した特許出願に記述されているような機能性及び配列の可能性を有する。ディスプレイ・システム３１００はある種のハイブリッドであり、各ストリップ３１０５はウェハ表面に平行な埋込み式の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は垂直に積層されてディスプレイ・システムを生成する。
【０４７８】
図３１Ｂは、図３１Ａに示す１つのストリップ３１０５の一部を示す詳細略図である。大写しである図３１Ｂは、入力端３１１５から出力端３１２０へ横方向に伸びる複数のトランスポート・セグメント３１１０（円筒形のエレメントとして示されている）を示し、各セグメント３１１０は表面３１２５に平行である。インフルエンサ・エレメント３１３０（直進するエレメントとして示されている）は各セグメント３１１０と結合されて変調器を生成し、各々Ｘ−Ｙアドレッシング・グリッド（Ｘ３１３５及びＹ３１４０で示される単一エレメント）に対応する。図３１Ｂに示されているストリップ３１０５の部分は、各々が好適なカラー・モデル（この場合は、Ｒ、Ｇ及びＢサブチャネル）の放射信号を生成する３つのサブピクセルを有する２つのピクセルを含む。
【０４７９】
「垂直」及びプレーナ型双方の半導体導波管エレメントの効率的製造に関するユーティリティとしては、本明細書においても別記参照されているＭｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓ社から市販される「ステップ・アンド・フラッシュ」マイクロ・モールド・インプリント法、及びナノスケール自己集合製造方法を実装する、同じく本明細書においても別記参照されているＮａｎｏ−Ｏｐｔｏ社から市販される方法がある。これらの両方法及び類似する市販の「ナノテクノロジ」製造方法は、本発明の半導体実施形態にとって好適である。
【０４８０】
製造プロセスに関しては、単一基板上での異なる組成の異なる半導体導波管コンポーネントの最適化を見込む多段アニール・プロトン交換（ＡＰＥ）製造方法論を開示しているＰｅｔｒｏｖによる米国特許第６，６５０，８１９号をも参照されることに留意されたい。この開示は後に開示する垂直及びプレーナ型導波管構造体の製造の指標でありかつそれを有効化するものであり、別段の指摘のない限り、マスキング／エッチング・プロセスにおける好適な製造方法は市販の多段アニール・プロトン交換プロセスである。
【０４８１】
図３２（図３１Ａ及び図３２Ｂから成る）は、垂直型の半導体導波管インフルエンサ構造体ディスプレイ・システム３２００を示す。図３２Ａは、半導体構造における垂直導波管チャネルを使用して半導体導波管ディスプレイ／プロジェクタを垂直ソリューションとして実装するディスプレイ・システム３２００の好適な代替実施形態を示す。ディスプレイ・システム３２００は、溶融ファイバの透明基板３２０５を含み、基板３２０５上に複数の垂直導波管チャネル３２１０が配置される。従来の光ファイバと同様に実装される場合、各チャネル３２１０は１つまたは複数の境界領域、具体的には任意選択である第１の境界領域３２１５及び第２の境界領域３２２０を含む。境界領域３２１５は、示差的誘導の例においては、示差屈折率を有する物質であり、永久磁性材料でドープされる。第２の境界領域３２２０は、示差指数誘導の例においては、示差屈折率を有する物質であり、フェリ磁性／強磁性ドーパントでドープされる。組み立て式のインフルエンサ・エレメント３２２５（例えば、コイルフォームまたは他の適切な磁場生成構造体）は、層カプラ３２３０によって相互に接続されるコイルフォーム層から生成される。Ｘ−Ｙアドレッシング・グリッド３２３５は、各インフルエンサ・エレメント３２２５の独立した接続／制御用に配置される。導波管チャネル、境界領域、コイルフォーム及びＸ／Ｙグリッドの構成、機能及び動作に関する追加的詳細は、先に、かつ援用した特許出願に記述されている通りである。
【０４８２】
図３２Ｂは、「コイルフォーム」パターン、即ち第１の層上に円筒の壁を画定する部分円であって、末端は同じ導電材料内でその上に蒸着される第２の極薄層へ垂直に接続するパターン、を相次いで交互に構成する２つの層（第１の層３２３５及び第２の層３２４０）を示す図である。
【０４８３】
一般的な半導体の蒸着、マスキング及びエッチングによる上記構造体の製造方法は下記の通りである。
【０４８４】
透明な溶融ファイバ基板上には、ドープ・シリカ材料が蒸着される。透明材料の第１の蒸着は、ＲＧＢ原色のうちの１色である色素でドープされ、かつ本発明の光ファイバ実施形態に関して本明細書において別記開示されている光学的にアクティブなドーパントでドープされて行われ、次いで複数列の円形の柱が残るようにマスクが生成される。そのまま残されるあらゆる列について、基板内へエッチングされる２列が間に存在する。ドープ材料による各柱は、溶融ファイバ面板における光ファイバの真上に位置づけられる。このようなファイバ自体も色素ドープされ、シリカ・ピラーと同じ直径のコアを有する。ピラーの列を形成するこのプロセスは反復され、蒸着及びエッチングのシーケンスによりＲＧＢ列のセットが形成される。
【０４８５】
次に、蒸着及びエッチングの別のセットが実行されてもとのピラーのそれとは区別化された屈折率を有する各ピラーを囲むドープ材料の円筒が製造され、これにより、溶融ファイバ基板から到来する光を透明のピラー内に閉じ込める導波構造体が製造される。この「クラッディング」はさらに永久磁性にされ得る強磁性体材料で、好適には単分子磁石でドープされてもよく、製造後これは、光チャネルの軸に対して直角に設定される強力な磁場に暴露される。そうでなくても、これは、光ファイバ実施形態において先に開示したように周囲のコイルフォームによる磁化に際して残留フラックスを有するフェリ磁性／強磁性材料によってドープされる。
【０４８６】
「クラッディング」構造体が永久磁性にされ得る材料でドープされる場合には、第１の「クラッディング」円筒に関して述べた記述に従って第２の「クラッディング」円筒が製造され、この「クラッディング」が前述のようにフェリ磁性／強磁性材料によりドープされる。
【０４８７】
次に、一連の交互的な蒸着及びエッチングが実行され、ドープされた導波管構造体を囲む「コイルフォーム」が製造される。「コイルフォーム」パターン、即ち第１の層上に円筒の壁を画定する部分円であって、末端は同じ導電材料内でその上に蒸着される第２の極薄層へ垂直に接続するパターン、を構成する２層を示す図３２Ｂを参照されたい。この第２の層の上では、導電材料を構成する円形の極小セグメント（円筒形の壁の小さい弧）のみがマスクされてエッチング後に残り、続いてその周囲に絶縁性の極薄層が蒸着される。
【０４８８】
上記プロセスは反復され、次の層に最下層の円形または「円筒をスライスしたもの」と事実上同一である部分円が蒸着される。この新しい部分円または「円筒壁のスライス」は、それ以外は絶縁性である層上の円筒壁の上記小さい弧における共通の導電材料を介して下の層へ縦に接続される。さらにこのプロセスの繰り返しにより、導波管ピラーの周りにほぼ完全な導電リングを有する一層と、その上の層である、その次の層上の極薄の小セグメントに至りかつ同じく導波管ピラーの周りにほぼ完全な円を有するその上の層に至る、導波管ピラーの周りに電流フローを保持する同じ導電材料製の小さい接続セグメントのみを有するもう一つの層とが交互に生成される。
【０４８９】
「カラー」層は、溶融ファイバ基板を介して進む光の偏光角をフルパワーで全９０度回転させるに足る強度の場を生成するために必要な数だけ製造され、層間に電流を運ぶ僅か１つの導電材料の「スポット」を有する薄い絶縁層と共に散在される。現時点で最上質の光学的にアクティブなドーパントは性能が確立されており、これは、小数の「巻上げ」またはカラー層のみによって達成されることが可能である。
【０４９０】
次に、基板上には、ディップペン・ナノリソグラフィ等のより新しい方法を含む規格方法によって、ファラデー減衰器導波管構造体の各々の「ベース」をアドレスする導電グリッドが部分円の入力ポイントにおける最下円に接触して形成される。
【０４９１】
次に、半導体で製造されるファラデー減衰器構造体間の薄い間隙にブラック・マトリクスが蒸着される。フォトニック結晶材料が使用される場合の相違点は、バンドギャップ構造体が光を導き、よって示差屈折率「クラッディング」は光を閉じ込める必要がないことである（クラッディングは、光チャネルの周りのフェリ磁性／強磁性材料のドープ円筒として、及び任意選択で永久磁性にされ得る材料製の最初にドープされる円筒としてのみ作用する）。
【０４９２】
必要である場合、または材料の性能にとって有益である場合を含み、導波管構造体間のブラック・マトリクス上には、最後に「上部」アドレッシング・グリッドが蒸着される。
【０４９３】
必要であれば、ブラック・マトリクスは、垂直な導波管構造体の上部に対して、導電性のアドレッシング・グリッドによりアドレスされるトランジスタが導波管構造体と並ぶ垂直にアラインされる半導体コンポーネントとして形成され、コイルフォーム構造体に必要とされる交互の層の間に効果的に加工されるような高さでのみ蒸着される。
【０４９４】
次に、アドレッシング・グリッド及び任意選択の垂直に蒸着されるトランジスタ上には、半導体ウェハ構造体が同じ高さになるように追加のブラック（不透明の）マトリクスが蒸着される。
【０４９５】
最後に、既に高品質である導波管構造体からの分散角度をさらに向上させる目的で、垂直な導波管構造体の「出力」ポイントへ直接、光学散乱構造体が蒸着されてもよい。
【０４９６】
ディスプレイ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エレメントの各々について、光を平行からディスプレイ表面へ偏向して上記表面から外へと現出させ、こうしてサブピクセルを形成する４５度のミラー端またはフォトニック結晶ベンド（直径１０ミクロンで明示されている）が存在する。
【０４９７】
図３３は、半導体構造におけるプレーナ導波管チャネルを使用して半導体導波管ディスプレイ／プロジェクタを平面ソリューションとして実装するディスプレイ・システム３３００の好適な代替実施形態を示す。システム３３００はその端に１つまたは複数の照明ソース（図示されていない）を含み、これらは、各サブピクセルへ均一な照明を供給する多数の極端に狭い導波管チャネルを供給する。システム３３００は、入力層、回転子層及びディスプレイ層を含む幾つかの機能層を含む。下層上では、（Ｘ及びＹ軸からの）各サブピクセル列が、各サブピクセルに均一な照明を供給する多数の極端に狭い導波管チャネルを供給する。従って、本好適な実施形態においては、Ｙ軸に各列は（幅３０００の場合）１５００個の導波管チャネルを有し、各チャネルはその列上のサブピクセルで終わる。Ｘ及びＹ軸は、交互のサブピクセルをアドレスする。Ｘ軸では、Ｘ及びＹ軸が各々別々の層上にある状態で、各列が約１３５０個のチャネルを含む。本好適な実施形態では、導波管チャネルは０．０２ミクロンまたはそれ以下で製造されるフォトニック結晶構造の導波管である。各導波管は１つのサブピクセル・ロケーションで終わり（実装によっては、複数のチャネルが単一のサブピクセル・ロケーションを照明してもよい）、出力ロケーションをそのサブピクセルに所望されるロケーションにおいて位置づける複雑な経路を画定してもよい。出力ロケーションには、伝播面から伝播されかつ振幅を制御された放射信号をディスプレイ平面へ配向し直すための偏向メカニズムが供給される。図のように、ディスプレイ平面は伝播平面に対して垂直である。各導波管チャネル沿いには、伝播される放射信号の所望される振幅制御をもたらす１つまたは複数のインフルエンサ／変調器部分／層が供給される。好適には、導波管チャネルの出力は、導波管チャネルがサブピクセルの直径より遙かに小さいことから有効サイズを増大させる分散または光学エレメントを含む。
【０４９８】
図３５は、図３３に示すディスプレイ・システム３３００の略図であり、単一ピクセルを製造する３つのサブピクセル・チャネルをさらに示している。各チャネルは、システム３３００の表面でマージされるべく独立して制御され、偏向される。
【０４９９】
図３４Ａは、導波管／インフルエンサによって「バルブ調整」される水平面からの光の方向を垂直に変える偏向メカニズム３４１０へ結合される、放射信号３４０５を伝播するために半導体構造内に集積されるトランスポート／インフルエンサ・システム３４００を示す断面図である。図３４Ｂは、システム３４１５における導波管進路構造体の任意選択による実装の好適な一実施形態を示す。導波管３４２５に対しては、ピクセル３４２０の直径を横断して回転が達成されなければならないプレーナ変調器スキームにおける閉じ込めの寸法を補償するために、新しい「スイッチバック」戦略が使用される。欠陥生成（周期的な穴または他の構造体の除去）によるフォトニック結晶構造体が光学経路における約９０度のベンドを達成することを所与とすれば、一連のスイッチバックにおいてサブミクロン幅の光学経路を「折り畳む」ための戦略は、長すぎるデバイスをもたらすことなく影響ゾーン３４３０内の影響効果（例えば、磁場）に曝されて進む光ビームの距離を表す式１における「ｄ」の大きさを増大させる。実際に、一般的な半導体製造プロセスによって形成される本好適な実施形態のスイッチバックに沿った回転子／減衰器エレメントの連続活用は、「ｄ」の大きさが他の実際的方法による場合より遙かに大きいために、電力消費の極めて低いデバイスをもたらす。チャネルの大きさがこのように小さいとすれば、回転子／減衰器デバイスの全体寸法は先行技術による導波管実施例より遙かに小さくなり、サブピクセルの最大寸法よりかなり小さくなる。図３４Ｂにおける破線で示した長方形は、導波管に影響が加えられる場所である、反復性の導波管３４２５を含む影響ゾーン３４３０を表す。磁場の場合、これは導波管の長い経路に平行に印加される。
【０５００】
ここに示された好適な実施形態は、機能及びオペレーションが援用した特許出願に記述されているトランスポート、変調及びディスプレイ構造体を実装する基板化された導波チャネルを説明している。これらの実施形態は、基板内に製造され／配置され／配列される導波管チャネルと、光ファイバ及びフォトニック結晶ファイバ等の独立した／離散的導波管チャネルとの置換可能性を強調するものである。これらの置換の１つは、図３６及び図３７に示す横方向スイッチの使用である。本好適な実施形態はファイバ−ファイバ・スイッチングを包含するが、図３６の原理は、導波管−導波管スイッチング、具体的には適切に構成され配列されて共通基板内に配置される導波管間に適用されてもよい。インプリメンテーションによっては、スイッチングは、適切な関係性で配列される異なる基板の導波管間で行われるものがある。
【０５０１】
ディスプレイ・アレイ内に結合される、ファラデー減衰器デバイスのプレーナ形半導体光導波管実施形態のユーティリティは、照明ソースが「両側面」からプレーナ光導波管に平行に供給される超薄型スーパーフィシャル半導体プロセス・ディスプレイ構造体の製造に存在する。このようにして供給される照明ソースは、ＲＧＢ半導体レーザの平行列、ＶＣＳＥＬまたはエッジ放射等の超小型形式であってもよい。よって原理的には、本構造体は硬質または軟質基板上に、ポリマでシールされた織物を含む厚膜として製造されてもよい。厚膜で具現されるディスプレイのように、ディスプレイは、実際に幾何学的曲面に薄いディスプレイ材料を張り付ける「アップリケ」として応用されてもよい。
【０５０２】
半導体で製造される一次層は、側面照明ソース（先に開示したフラットパネルディスプレイ実施形態の場合のような、ディスプレイ表面に平行なバックキャビティ照明ソース全体からの照明とは対照的）からの光を導く複数のプレーナ導波管から成る。図３８ａは、減衰器により「バルブ調整される」水平面からの光の方向を垂直に変える偏向器と結合される、導波管構造体に統合されるプレーナ形ファラデー減衰器の縦断面である。
【０５０３】
その製造プロセスは、下記のように詳述することができる。
【０５０４】
基板上には厚膜材料が蒸着され、よって厚膜は自己基質的であるに足る堅牢な引張り強さを有し、機能する基板から外されるとその結着性を持続する。半導体リソグラフィ・プロセス（材料の蒸着またはプリント、マスキング及びエッチング、他、ディップペン・ナノリソグラフィ）を介して、厚膜基板上に光透過性であるが色素ドープされた物質が蒸着される。この最初の蒸着は、ＹＩＧまたはＴｂ等の光学的にアクティブな材料または現時点で最上質のドーパントによってもドープされる。材料は全て、好適には厚膜基板と同じヤング率によって軟質である。
【０５０５】
図が示すように、チャネルはマスキングされ、蒸着される材料の大部分は除去されて材料のラインが残される。ディップペン・ナノリソグラフィ（またはフォトニック結晶ベンドを製造する場合はＱＷＩ）を使用して、反射を達成する適切な示差屈折率を有する同じ材料または他の材料から４５度偏向エレメントがステレオ・プリントされる。或いは、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔｓの「ステップ・アンド・フラッシュ」ステレオーインプリント方法が使用されてもよい。また、比較的複雑度の高い他の方法も技術上周知である。
【０５０６】
次に、色素ドープ及び光学的にアクティブなドープされたチャネル材料の縦列が蒸着され、エッチングにより４５度偏向エレメントの直上に縦列が残される。これは事実上、４５度偏向エレメントに隣接しかつ上記偏向エレメントによって偏向される光チャネルに沿ってファラデー減衰器デバイスにより切換される光のための、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。
【０５０７】
次に、同じ示差屈折率を有する材料がもとのライン及び製造された他のエレメントを包囲しかつカバーして蒸着される。これは、「クラッディング材料」と呼ばれる。４５度偏向エレメントまたはフォトニック結晶ベンドに隣接する導波管チャネルのセグメント上には、先に蒸着された材料から下記の目的で、即ち、同じく光チャネルより上にその軸に対して直角に製造される水平バンドをアドレスするための光チャネルに平行かつ光チャネルより上の導電ラインを見込み、かつバンド用の導電材料を蒸着するためと、フェリ磁性／強磁性材料でドープされるべきその下の材料層のためのスペースをもエッチングする、という目的でスペースがエッチングされる。この材料より下のスペースは、その機能が本明細書において別記開示されている永久磁性にされ得る材料によりドープされた材料の蒸着のために任意選択で残される。
【０５０８】
次に、連続するマスキング及びエッチング及び／またはディップペン・ナノリソグラフィにより次のような材料、即ち、場生成バンドをアドレスするための光チャネルに平行なライン状の導電材料、任意選択である、光チャネルより上に残される「クラッディング」材料より上の永久磁性にされ得る（かつ続いて磁化される）材料の層、場生成エレメントにより一時的に磁化され、残留フラックスを介して回転を持続するフェリ磁性／強磁性材料、及び光チャネルの軸に対して直角に蒸着される場生成導電材料のバンド、が蒸着される。現在のドーパントの性能を基礎とすれば、必要なバンドの数はほんの僅かである。
【０５０９】
最後に、半導体製造による構造体である多重厚膜の表面がシールされて同じ高さになるように、「クラッディング」材料がさらに蒸着される。任意選択として、ファラデー減衰器の場生成構造体をアドレスする直前に、導電性のアドレッシング・ラインに合わせてトランジスタが製造されてもよい。
【０５１０】
厚膜材料の適切な選択により、厚膜ディスプレイ構造体全体はポリマでシールされたロバストな織物構造体上に形成される場合もあれば、成形基板から除去されて厚膜エピタキシにより別の（恐らくは幾何学的に複雑な）最終サポート用ディスプレイ表面へ接着される場合もある。
【０５１１】
システムのオペレーション、パフォーマンス及び検査。以下、その関連背景の幾つかについて述べる。
【０５１２】
新規材料、希土類ドープ・ファイバ及び薄膜結晶のベルデ定数の増大により、開示されている実施形態のパフォーマンス、効率及びオペレーションは絶えず向上している。
【０５１３】
フォトニック結晶ファイバの導入。結晶構造体がドープされ、規格ファイバの熱処理により穴が形成されてフォトニック・バンドギャップ構造体が製造される。効果的なドーピング及び熱処理は、ドープされた周囲の結晶から浸出する超高ベルデ定数のアルカリ性ガスを含む、固体で囲まれた穴をもたらす。ドープされたフォトニック薄膜の積層は、１００％に近い透過性を有する、長さ僅か３６ミクロンの回転子エレメントとしても使用される。
【０５１４】
低減されたデバイス寸法、向上したパフォーマンス及び著しいコスト経済性を実現するＱＷＩ及び他の製造技術の導入。
【０５１５】
半導体光導波管におけるファラデー回転子構造体の全体的小型化、本発明のためのエレメントとしてのそのアプリケーション、ファイバ・コンポーネント・バージョンの小型化のための上記技術のアプリケーション。全エレメントの合計寸法は、側面で１００ミクロンまたはそれ以下である。光学的にアクティブな材料の周りの場生成エレメントの十分な厚さ及び長さを含むファラデー回転子デバイスの直径は、１００ミクロンまたはそれ以下であってもよい。従って、寸法は全て、約１０００／７００ピクセルの１５’ディスプレイにおけるサブピクセルの最大寸法を大きく下回る。
【０５１６】
また、光学的にアクティブな材料の飽和を達成するための技術も本好適な実施形態の向上に寄与する。
【０５１７】
ファイバの引抜き及びドーピングに関わる製造業の経済は向上し続け、よってコストはさらに低減しかつ開発は改良される。
【０５１８】
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ及びＩｎＡｌＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ族の材料及び薄／厚膜技術の進歩は、本発明の態様を向上させる。
【０５１９】
本好適な実施形態は、従来型のピッグテールのインプリメンテーションを凌ぐ向上した導波管−ファイバ接続を提供する。
【０５２０】
以下、予想されるシステム構成及びパフォーマンスの測定基準について論じる。サブピクセルの直径（光学的にアクティブな材料に隣接する場生成エレメントを含む）：＜１００ミクロンまたはそれ以上：＜５０ミクロン。（複数の色素ドープ光チャネルが１つの複合導波管構造体内に実装される、本明細書において別記参照されている代替実施形態においては、ＲＧＢピクセル寸法の純減を実現することに注意されたい。）
・  サブピクセル・エレメントの長さ：＜１００ミクロンまたはそれ以上：＜５０ミクロン。
【０５２１】
・  単一のサブピクセルにつき９０度の回転を達成するための駆動電流：０−５０ｍ．Ａｍｐ。
【０５２２】
・  応答時間：ファラデー回転子の場合、概して超高速である（即ち、１ナノ秒が実証されている）。
【０５２３】
デバイスの電力消費分析とシステム・オペレーション：本発明の好適な実施形態の電力要件について考察する場合、スイッチ・マトリクスはあらゆるサブピクセルにおいてトランジスタを必要とする「アクティブ・マトリクス」である必要はなく、また、ファラデー減衰器エレメントが各ビデオフレームを通じて連続電流によりアクティブに駆動されなければならない、という必要もない。（各サブピクセルには、フレームを介して、そのフレームに要求される角度回転を一定に「保持する」に足る電流が絶えず供給される。）
「順次走査式」ディスプレイと「連続アドレッシング式」ディスプレイ。
【０５２４】
「連続アドレッシング式」ディスプレイ。ファラデー減衰器を基礎とするディスプレイはどれも「アクティブ・マトリクス」を使用しなければならない、という想定は間違いであるが、「連続アドレッシング式」の低電力ＦＬＡＴディスプレイ・デバイスが不可能であるとするものではない。
【０５２５】
ＦＬＡＴの「連続アドレッシング式」マトリクスは、今では実際的なコンフィギュレーションであると言ってもよく、アンペア数及び個々の減衰器の電力要件が低減するにつれてますますそうなる。ＦＬＡＴに有利な関連変数を詳細に検討してみれば、「順次走査」バージョンが現時点では多くの基準で両者の中では優位であるとしても、この形態の本質的な実用性は優位点を有する。
【０５２６】
各サブピクセルにトランジスタを有するアクティブ・マトリクスの実装に関しては、製造上の問題点及びサブピクセル領域に与える影響はＬＣＤのそれほどではない。ＬＣＤのアクティブ・マトリクスにおいては、トランジスタが各カラー・サブピクセル領域の平坦な部分を塞ぎ、ディスプレイ表面の効率及び表示画面の品質を下げる。アクティブ・マトリクスを使用するＦＬＡＴディスプレイの場合、トランジスタ・エレメントはディスプレイ表面に垂直に構成され、よってファイバ実施形態におけるストリップまたはワイヤ構造体の追加のエレメントとして、または導波管の複合構造体内に製造されるエレメントとして「深層」に配列される可能性もある。
【０５２７】
全体的なディスプレイ電力要件に関する基本的理解として、実際の電力要件は、サブピクセルの合計数と９０度の回転に要する最大電流との直線的乗算を基礎として計算されるわけではない点に留意することは重要である。実際の電力要件は、下記の要素を考慮して平均及びピーク値が計算されなければならない。
【０５２８】
共に１００％を大幅に下回るガンマ及び平均カラー・サブピクセルの使用：よって、平均回転は９０度よりかなり小さい。
【０５２９】
ガンマ：全サブピクセルを使用してホワイト・バックグラウンドを表示するコンピュータ・モニタであっても、あらゆるサブピクセルについて、ついでにいえば任意のサブピクセルについて、最大ガンマを必要とはしない。スペースは、人間の視角の科学の詳細な検討を見越しているわけではなく、適正な画像表示にとって最も重要な点は、（可変周辺光レベルにおけるビューイングに必要な基本ディスプレイ輝度を所与とする）ディスプレイ、ピクセル及びサブピクセル間の相対強度である。
【０５３０】
最大ガンマ（またはこれに近いもの）及び全回転（如何なる動作範囲であれ９０度またはその幾分か、後の記述参照）は、例えば太陽を直撮りする場合等の明るい光源へのダイレクトショットのような極限のコントラストを要求するケースでのみ必要とされる。
【０５３１】
従って、ディスプレイ用の平均ガンマは、統計学的にはこの可能最大ガンマの幾分かになる。これは、コンピュータ・モニタの安定した「ホワイト」バックグラウンドを心地よくビューイングする場合にファラデー回転が最大にならない理由でもある。要するに、どのような所定のサブピクセルを駆動するどのような所定のファラデー減衰器も全回転である必要はめったになく、よってフルパワーはほとんど要求されない。
【０５３２】
色：クラスタ内のＲＧＢサブピクセルの等輝度による組合わせを要求するのは純粋な白のみであることから、カラー画像またはグレースケール画像の何れにおいても、任意の一度にアドレスされるものはディスプレイのサブピクセルの一部分であることは留意されるべきである。ＲＧＢの組合わせにより追加して形成されるカラーは、幾つかのカラー・ピクセルは唯一のサブピクセル（Ｒ、ＧまたはＢの何れか）が（可変輝度で）「オン」になることを要求し、幾つかのピクセルは２つのサブピクセルが（可変輝度で）「オン」になることを要求し、幾つかのピクセルは３つのサブピクセルが（可変輝度で）「オン」になることを要求する、という状況を含意する。純白のピクセルは３つのサブピクセルが全て「オン」になることを要求し、それらのファラデー減衰器は等輝度を達成すべく回転される。（カラー及びホワイト・ピクセルは、色を非飽和にすべく並列にされてもよい。本発明のある代替実施形態では、飽和のより効率的な制御を達成するために、「クラスタ」内の追加のサブピクセルがホワイトバランス光であってもよい。）
サブピクセル・クラスタに対するカラー及びグレースケール画像要求を考慮すると、平均的なフレームでは、全てのディスプレイ・サブピクセルに実際にアドレスされる必要のある幾らかの部分が存在し、ある程度「オン」であるものについては、平均輝度は最大より遙かに下がることが明らかである。これは単に、ＲＧＢ加色スキームにおけるサブピクセルの機能に起因し、絶対ガンマの考察以外の１要素となる。
【０５３３】
結論：統計分析は、これらの検討事項に起因するＦＬＡＴアクティブ・マトリクス／連続アドレッシング・デバイスの電力要求プロファイルを決定することができる。いずれにしても、これは、同時的な全ファラデー回転におけるディスプレイの各サブピクセルの仮想最大値より遙かに少ない。どのような所定のフレームであっても、全てのサブピクセルが「オン」であることは決してなく、これらの「オン」の輝度も、様々な理由で典型的には最大値の比較的少ない部分になる。
【０５３４】
最低仕様、０乃至９０度の回転で０乃至５０ｍ．ａｍｐ。また、０乃至９０度の回転に対する電流範囲例（０乃至５０ｍ．ａｍｐ）は既存のファラデー減衰器デバイスの性能仕様から与えられているものであるが、この性能仕様は最低値として供給されるものであり、明らかに光通信の参照デバイスの最新技術によって既に更新されかつ超えられている点に留意することも重要である。
【０５３５】
最も重要な点であるが、これは、向上した方法及び材料技術からの恩恵を含む本発明に明記されている新規実施形態を反映していない。性能の向上は、引用した仕様が達成されて以来継続していて、どちらかといえば、これまでも、また今後も加速し続ける。（ガス蒸気を回転媒体として使用する後の詳しい検討を参照されたい。）
連続アドレッシング式ＦＬＡＴディスプレイの電力要件を低減させる追加の戦略及び要素には、下記が含まれる。
【０５３６】
ａ）全９０度回転レンジに対抗する、精密部分角度による部分回転レンジの使用。
【０５３７】
ｂ）透明な固体に対抗する、ソリッドステート・エレメント内の微小気泡に含まれる蒸気ガスの卓越したベルデ定数の使用。（線形的マカルーソ・コルビーノ効果）
本明細書における次の論点は、具体的にはアクティブ・マトリクスの実施形態の考察において本発明の電力消費に明確な影響を与える２つの戦略である。但し先に述べたように、これらは決して、デバイスの効率を上げる本発明によって明記されている唯一の新規かつ改良された方法及び材料ではない。
【０５３８】
ａ）部分回転レンジ：好適な実施形態の多くは、ファラデー減衰器による全９０度の完全な偏光回転に原則上の焦点をおいているが、本発明の基本的要件は、光の輝度が満足のいく輝度勾配（及びビデオ放送安全規格）を達成するに足る増分数を介して減衰されることである。例えば、典型的なＣＲＴディスプレイにおいては、各電子銃は、同じレンジを介して対応するカラー蛍光体を励起する合計２５６の（校正された）電圧設定値を有する。（但し、人間の視角に関する研究は、他の要素の検出と組み合わされた場合、人の目はより小さい範囲における相違しか検出できないことを示している点に留意されたい。）
ファラデー回転子の精度及び再現性一般を考慮すると、ファラデー減衰器に必要とされる電流を低減しながら所定のレンジに渡る光の可変輝度を達成する戦略は、例えば、ビデオ画像化要件を満たすに足る数の当該レンジ内の増分を伴う０乃至４５度の回転動作レンジを特定することであろう。
【０５３９】
０乃至９０度というサブピクセル最大輝度の設定に等しくするためには、０乃至４５度システムの照明ソースは省略時設定の照明ソースの輝度の２倍にまでなる可能性もある。但し、照明ソースからの光はディスプレイの全チャネルに均一に「分配」され、かついつでも最大ディスプレイ輝度を上回っている（線形偏光への分解及び減衰自体からの任意のロシネスを所与として）ことから、照明ソースは、回転の動作レンジが９０度から低減される同じ程度にまでパワーアップする必要はない可能性がある。
【０５４０】
結論。回転レンジを減らし、かつ回転精度を上げる（より小さい角度増分）ことにより、最大値における減衰器当たりの電力要件は相応に低減される。
【０５４１】
ｂ）微小気泡ファイバ（または被誘導材料）における蒸気ガスの使用。この戦略は、フォトニック結晶材料（ファイバ、導波管、被誘導材料及びこれらに類似するもの）の使用との組合わせにより最適に実装されるであろう。
【０５４２】
ガス蒸気の回転媒体としての使用から予期される性能向上に関して述べている本明細書本文及び後の詳述部分を参照されたい。最近では、Ｂｕｄｋｅｒ（ローレンス・バークレイ国立研究所）外による研究において、重大な進歩が公開されている（２００２年６月４日）。
【０５４３】
ガス蒸気におけるファラデー回転の変形（共振磁気光学効果または「線形的マカルーソ・コルビーノ効果」）の研究において、上記研究者達は、参照固体フリントガラスに対抗するものとして、上記蒸気における桁違いに高いベルデ定数を実証した。
【０５４４】
フリントガラスのベルデ定数：３×１０Λ−５、共振ルビジウム蒸気のベルデ定数：１０Λ４。
【０５４５】
Ｂｕｄｋｅｒ外は、透明な光学的にアクティブな固体の使用とガス蒸気の使用との間のベルデ定数（「原子当たり」）の（密度の相違を考慮した）実効的向上は、ほぼ１０Λ２０である、と結論している。従って、中空の部分真空ファイバ（規格品またはフォトニック結晶）またはフォトニック結晶内の密封されたチャネルにおけるガス蒸気のインプリメンテーションは、要求されるを下げることが期待される。
【０５４６】
ここで再び、先に挙げた式１等のファラデー回転の式を考慮すると、実効ベルデ定数の３×１０Λ−５から１０Λ４への上昇は、要求される長さ「ｄ」及び／または要求される場または磁束強度が控えめに言っても１０Λ−８の複合係数で低減されることを意味する。結論：従って、ガス蒸気の回転媒体としてのインプリメンテーションは、例えば０乃至９０度を回転させるための入力電流範囲を０乃至５０ミリアンペアから０乃至５マイクロアンペア（１０Λ−６アンペア）まで、かつ要求される回転子エレメントの長さをミリメートル単位または何十ミクロンからミクロンの端数にまで減らすことができる。
【０５４７】
２）「順次走査式」ディスプレイ。考慮した上述の要素は、本発明のこの好適な実施形態、即ちパッシブ・マトリクス／「順次走査式」ディスプレイにも当てはまる。回転動作レンジの低減及びガス蒸気の回転媒体としての使用を含む電力要件を低減する戦略は、本好適な実施形態にも等しく適用可能である。
【０５４８】
ヒステリシス、残留フラックス及び順次走査。残留（またはレムナント）フラックスの現象は、電力要件を低減すべく作用しかつ場生成材料が飽和に達すると事実上回転を「持続させる」特性であり、よって回転の大きさが達成されることについては、本書において別記指摘している。
【０５４９】
実際に、ヒステリシス曲線の「減衰」部分を考察すると、媒体が飽和に達し、場生成エレメントへの電力が遮断されると、回転の大きさは曲線の勾配を辿り、ゆっくりと強度を減じ、次には低減の速度を速め、最終的に「残留フラックス」と呼ばれる永久磁性程度で停止することが分る。
【０５５０】
本発明に関しては、「残留フラックス」を排除するために、場生成エレメントへの電流は逆転され、かつ場生成エレメントは効果的に消磁されなければならない点に留意することは重要である。所定のエレメントがこれを行うために必要とされる場の強さは、「保磁力」と呼ばれる。
【０５５１】
従って回転エレメントは、一旦「オン」にされると完全に「オフ」にされなければならない。パルスは、まずはエレメントに送られて所望される回転を達成しなければならず、所望される回転が達成されると、パルスは終わるが磁化された状態は残り、場生成エレメントのヒステリシス曲線に従って「減衰」する。エレメントを介して逆電流が流れ、これが消磁されない限り、残留磁化の幾分かは比較的永久的なものとして残る。
【０５５２】
ピーク・フラックスから「残留フラックス」へのこの「減衰」プロセスは、明らかにファラデー減衰器スキームの効力である。これは、ＣＲＴにおける蛍光減衰の類似物であり、「順次」走査の類似物及びパッシブ・マトリクスを可能にするものである。
【０５５３】
場生成エレメントは、光学的にアクティブな材料がその固有の特性に合わせて選択されるのと同様に、そのヒステリシス曲線に合わせて慎重に選ばれなければならない。場生成エレメントのヒステリシス曲線が平坦であるほど、かつ飽和フラックスに比べて残留フラックスが高いほど、回転媒体の回転の大きさはより一定になる。
【０５５４】
ヒステリシス曲線は、短い場合も長い場合もある。しかしながら、高いヒステリシス曲線はより高い飽和フラックス及びより高い保磁力を反映し、よって、「オン」及び「オフ」パルスの双方でより多くの電力が要求される。場生成エレメントにとっては、「幅広」かつ「平坦」でもある「短い」曲線が最適になる。材料は、フェリ磁性体及び強磁性体の間で何らかの選択を行なうことが推奨される。
【０５５５】
（先に論じたように、通信用に使用される既存の減衰器の中には、永久磁石を使用して回転媒体の領域を光ビームの伝播方向に対して垂直に磁化するものがある。これは、曲線の初期の応答部分における減衰の応答曲線を向上させるためである。他の技術も可能であり、他の通信用減衰器において、回転媒体の所望される性能特性の達成が実証されている。）
ファラデー減衰器の光弁を所望されるレベルで「オン」に維持する最適ヒステリシス曲線を所与とすれば、スイッチに関する他の設計変数は、最初の「回転」パルスと第２の「強制」パルスとの間の時間である。言い替えれば、光弁がどれだけ長く「オン」でいるかは、デバイス要件に従って、比較的低電力の離散パルスによって精確に決定され得る。
【０５５６】
また、これは、「連続アドレッシング式」アクティブ・マトリクス・ディスプレイの必要を完全になくする可能性のある適切に成形された曲線を達成するための設計上の可能性であることにも留意されたい。このようなディスプレイにおいても、電流を逆にして残留フラックスを除去し、エレメントを完全に「オフ」に切換する必要はあると思われる。
【０５５７】
ファラデー回転子は高速であり、パッシブ・マトリクスを有する順次走査では毎秒６０フィート以上である。本明細書において先に引用した仕様（ファラデー回転による１ナノ秒におけるスイッチング速度）を所与とすれば、単一の回路上でパッシブ・マトリクス「順次走査式」ディスプレイが６０ｆｐｓ以上で配信できることは明らかである。
【０５５８】
２１０万個のピクセル及び６２０万個のサブピクセルを有する１０８０×１９２０ＨＤＴＶディスプレイについて考察する。既に達成されているスイッチング速度を所与とすれば、パッシブ・マトリクス「順次走査型」ディスプレイは、フレーム当たり１６００万個のサブピクセルを効果的に切換することが可能である。従って、３０ｆｐｓ規格の２倍のフレーム・レートであっても、このようなディスプレイは単一のフレーム内で「回転」パルス及び「保磁力」パルスの双方を配信することが可能であり、サブピクセルが回転されて必要とされる度合いまで「オープン」になるほぼ「フレームの３分の１」の持続時間を見込んでいる。人間の視角の持つ「残像性」を含む効果的な特性との組合わせにより、このようなスキームは卓越した表示特性をもたらす（かつ「ブラック」フレームのバッファリングを必要としない）。
【０５５９】
パッシブ・マトリクス「順次走査型」ＦＬＡＴディスプレイの性能をさらに向上させ得る要素及び戦略としては、さらに下記が存在する。
【０５６０】
ａ）ディスプレイ領域の個別回路への細分割。「回転」パルスと「保磁力」パルスとの間の持続時間を増加させるためには、ＣＲＴにおける個別の電子銃の使用に似た戦略が使用されてもよい。例えば、赤のサブピクセルは全て１つの回路上に存在し、緑のサブピクセルは全て別の回路上に、かつ青のサブピクセルも全て別の回路上に存在してもよい。従って各回路は、ディスプレイ全体の各カラーの「順次走査」として同時に「発射」する。
【０５６１】
或いは、ディスプレイ領域自体が複数の領域、例えば３×５個の長方形セクションに細分されてもよい。この種のどのようなスキームにおいても、ディスプレイの合計電力要件は、セクションの数と任意のサブピクセルの回転により必要とされる電力との積により決定される。従って、細分された１つのＲＧＢ区画において、任意の時間におけるピーク電流要件は（参照仕様を基礎とすれば）３×５０＝１５０ｍ．ａｍｐになる。（ガス蒸気の回転媒体としての実装は、おそらくは１５０マイクロアンペアのピーク電流をもたらす。）３×５配列においては、ピーク電流は（当方の参照図面によれば）７５０ｍ．ａｍｐ（または７５０マイクロアンペア）になる。
【０５６２】
「回転」パルスであらゆるサブピクセルをアドレスするために必要とされる時間（平均するとこれは必要とされないことに留意）を連続して減算し、次いで「保磁力」パルスで「残留フラックス」を取り消すＲＧＢ細分スキームにおいてでさえも、結果的にもたらされる持続時間の増加はフレームの７５％で各サブピクセルが「回転中」であることを意味する。３×５スキームは、フレームの９５％で「オン」に切換されているサブピクセルをもたらすことになる。
【０５６３】
ｂ）圧縮技術：デルタ回転とリセット回転。データ圧縮技術は、ＨＤＴＶ等の帯域幅集中アプリケーションの伝送を有効化する極めて重要な方法である。ＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ−２、ウェーブレットまたはフラクタル等の「シャノン型」の圧縮はその１つの範疇であり、コンテンツ情報理論を基礎とする「オートソフィ」圧縮（即ち、Ｋｌａｕｓ  Ｈｏｌｔｚの米国特許第５，９１７，９４８号）は、より高次の「変化解析」に基づいて動作する。
【０５６４】
概して圧縮の原理は、本発明における「回転」及び「保磁力」（「オン」／「オフ」）ステップに関連し、上記ステップにおいて著者らの省略時解釈は、各フレームの開始時、要求される輝度を達成すべく回転されるサブピクセルは、事後、場生成媒体の「保磁力」に等しい「逆」の場の強さの適用によりゼロに「リセット」されなければならない、というものであった。言い替えれば、省略時解釈は、各サブピクセルは各フレームの始めにリセットされなければならない、というものであった。
【０５６５】
しかしながら、圧縮タイプのソフトウェア及びハードウェア・コンポーネントが実装されると、所与のサブピクセルは何れも「インテリジェント」にアドレスされることが可能である。（最適には、これらのコンポーネントは、メモリ・チップ及びＣＡＭまたはＣＡＲＯＭを使用する「オートソフィ」ベースのイメージ・バッファ、チェンジ・バッファ、「ハイパースペース」チェンジ・ライブラリ、７０ビット・スーパーピクセル・クラスタ・コードである。Ｈｏｌｔｚを参照されたい。）
概して、「デルタ回転」電流値（＋または−）は、リセットの「オフ」位置から始まる絶対値ではなくサブピクセルへ切換される。よって、「残留フラックス」値は次のパルスによって増加または低減される。
【０５６６】
ある好適な圧縮スキームによれば、フレームにつき必要なパルスは初期の「回転」パルスの１つのみである。あるフレームにおいてある程度「オン」にされていたサブピクセルが次のフレームの間に完全に「オフ」にされる必要のある場合に限り、そのパルスは、場生成エレメントの「保磁力」に等しい「逆」のフィールドを生成する必要がある。
【０５６７】
本発明の追加的な実施形態は、上述の戦略及び方法の変形をもたらす。以下、本発明の効果的な機能によって提案される新規検査手順に関連して、簡単な追加的記述を幾つか提示する。但し、これらの検査手順は、決して検査または改善の可能性に関して本発明の全優位点を網羅するものではない（またこれらは、あらゆる実施形態のあらゆるコンポーネントに関して全ての検査要件を包含するものでもない）。
【０５６８】
ファイバ実施形態。ファイバ・セクションを光チャネルとして使用する優位点は、スイッチ・マトリクスへの挿入または「製織」のためにセグメント化される前に、ファイバのバルク長さの光学活性を検査できることにある。検査回転子デバイスを長いファイバ長さに渡って通し、出力検出器で回転特性を測定することは、この実施形態クラスの「バルク」検査の可能性を示す。
【０５６９】
ディスプレイ／スイッチ・マトリクスを組み立てるための「織物」手法は、接着または樹脂接着が行われるまで、検査回路において欠陥または故障が検出されれば「素線」を取り除く、または調節してもよいことを示唆する。
【０５７０】
導波管。半導体導波管の製造、検査、修繕の向上に加えて、導波管ストリップがディスプレイ表面に対して垂直であって接着または樹脂接着される、というこの実施形態の変形例では、必要に応じて接着の前に個々のストリップを検査しかつ交換できる点も留意される。
【０５７１】
全実施形態。本発明の幾つかの実施形態における長所は、マトリクスが組み立てられると、サブピクセルが（外側のディスプレイ表面に光拡散素子のない状態で）離散的かつ十分に離隔可能であるという事実により、欠陥サブピクセルの検査及び検出が効率的である点が示唆されることにある。
【０５７２】
他のディスプレイ技術との比較により、効率的かつ安価な検査及び欠陥エレメントの交換及び／または修繕に関するこれらの可能性は、例えばＬＣＤディスプレイ、特には大型ディスプレイ及びＰＤＰにおける依然として高い欠陥率と対照して考慮されるべきである。
【０５７３】
ＬＣＤディスプレイのサンドイッチ構造体内へのＬＣ材料の注入、及び光学ガラス上へのＩｎＰアクティブ・マトリクス回路の製造は、競合するＦＰＤ技術における欠陥の検査及び修繕における固有の限界を示唆する。
【０５７４】
光ファイバ・ベースの実施形態に焦点をおく検査のまとめ。ファイバは、集積型ファラデー減衰器構造体と共に、様々な任意選択方法を使用して長いバッチランで製造され、ファラデー減衰器構造体である周期的形成物はファイバの長さに渡って通されるレーザ検査信号によって検査され、コイルフォーム上の接触ポイントと接触するための検査プローブが配置され、全領域を介する回転が実行される。長いバッチランにおける不完全なファラデー減衰器構造体は、コンピュータによるバーコーディングでファイバ上にマークづけが行われ、欠陥コンポーネントは製織または切断が発生すると単に飛び越され、織機に通されるスピンドルは欠陥エレメント他を全て飛び越してスプールし続ける。結果的には、サブピクセルが１００％検査され、機能的であると決定されたディスプレイ・マトリクスがもたらされる。これに相違して、ＬＣＤ、ガスプラズマ、他は欠陥率が極めて高く、ディスプレイ全体が廃棄される結果となり、一方で「合格」とされたものも数パーセントの欠陥サブピクセルを有する。
【０５７５】
以下は、本発明による実施形態の代表的な代替実施例である。
【０５７６】
１．コンポーネント実施形態の特殊化されたサブタイプ：ＶＲゴーグル用の軽く高解像度で明るいディスプレイ面。例えば、暗視ゴーグル及びバーチャルリアリティ・ゴーグル等の電子ゴーグル及びゴーグル・アッセンブリ用の特殊化された高解像度で明るいディスプレイ面を含む薄型、小型及び軽量のディスプレイ・システムを所与として、多くのタイプのディスプレイ・システムが可能である。本明細書に援用した暫定特許出願及びコンポーネント化特許出願に開示されているように、ゴーグルをさらに明るくし、かつ電子ゴーグル・システムをコンポーネント化することによりその寸法を低減することもまた、好適な実施形態の１つの特徴である。
【０５７７】
ファイバ及びファイバ／導波管統合スキームの効用により、上記好適な実施形態の電子ゴーグル・システムのディスプレイ面は変調／スイッチ・マトリクスから分離されてもよく、よって高輝度画像が、例えばヘリコプタの電子パッケージ内部等の遠隔ロケーションから光ファイバ束等の導波管を介して１つまたは複数（共用ソース）のＶＲゴーグル・デバイスにおける溶融光ファイバ面板へ運ばれることが見込まれる。従って、暗視飛行ケイパビリティが向上される可能性がある。
【０５７８】
光ファイバ面板は、かつてはＣＲＴまたはＬＣＤ等の他のディスプレイ・ソースと共同で使用されているが、このようなソースは、第１の例においては蛍光スクリーンに対するファイバの不精確なインタフェースに起因して、かつ第２の例においてはＬＣＤの明るさの限界に起因して、解像度または明るさの何れかに制限があった。ＬＣＯＳは、より高度な明るさをもたらすものの、ファイバとの統合に大きな問題点を有する。このコンテキストにおけるファイバ−光ファイバ面板の統合ソリューションまたは導波管−ファイバ・ソリューションを有する好適な実施形態を含む本発明は、先行手法による限界を克服する。
【０５７９】
面板手法の代替として、本項目において先に詳述したように、極薄の半導体サンドイッチ・スキームが、ディスプレイ面の内部または近くにスイッチ・マトリクスが含まれるバーチャルリアリティ・ゴーグル設計における光ファイバからのサイド照明と共に使用されてもよい。どちらの手法においても、ディスプレイ面の明るさ、速度、視角及び光学品質は、全てのアプリケーションに関して、暗視及びバーチャルリアリティ用のかぶりもの一般の性能及びコストを著しく向上させる。
【０５８０】
図４２は、基板導波管ディスプレイ・システムを使用する電子ゴーグル・システム４２００の好適な一実施形態を示す正面からの斜視図である。図に示すように、基板導波管システムは、先に論じたように基板導波管ディスプレイ・システム４２０５のステレオスコープ対として示されている。さらにシステム４２００は、電力／データを伝えるためのポート４２１０を含む。図４３は、図４２に示す電子ゴーグル・システム４２００を側面から見た斜視図である。
【０５８１】
どちらの手法においても、ディスプレイ面の明るさ、速度、視角及び光学品質は、全てのアプリケーションに関して、ＶＲ用のかぶりもの一般の性能及びコストの著しい向上を可能にする。
【０５８２】
２．織物ディスプレイ材料から製造される衣料品。これは、織物フラット・プレーン・ディスプレイ・パラダイムから派生されるアプリケーションである。この発明に付随するアプリケーションは、繊維を切り替える「布」セクション間の連続製織される接合部の詳細を含む。
【０５８３】
３．複数のリモート・ディスプレイまたはプロジェクション・ユニットを有する中央分散スイッチ・システム。モジュラ実施形態のこの比較的直接的な拡張は、複合ＴＶビデオ信号は受信しないが中央のスイッチ・モジュールにより制御される異なる種類の多大なディスプレイ・デバイスにより壁紙及び他の「プログラム可能」ディスプレイ・エレメントを形成する「ディスプレイ」エレメントをさらに包含する。
【０５８４】
図４４は、本発明によるマクロスコープ・コンポーネント・システム４４００の好適な一実施形態を示す概略ブロック図である。システム４４００は、先に開示したモジュラ実施形態の比較的直接的な拡張であり、リモート・ディスプレイ・エレメント４４１０及びリモート・投影システム４４１５と相互接続される中央分配装置４４０５を含む。これらの「ディスプレイ」エレメント（ディスプレイ４４１０及びプロジェクタ４４１５）は、好適には複合ＴＶビデオ信号を受信せず、代わりに導波管束４４２０上の直接画像信号を受信する。照明ソース及び／または制御／同調機能は、中央分配装置４４０５内に存在する。ディスプレイ・エレメントは、極薄の構造体（例えば、「壁紙」または「アップリケ」セクション）及び中央スイッチングモジュール４４０５により制御される異なる種類の多大なディスプレイ・デバイスを伴う「プログラム可能」ディスプレイ・エレメントの形式をとってもよい。各ディスプレイ・エレメントは同じ画像信号を提示する場合もあれば、複数の独立したチャネル機能により独立した画像信号を提示する場合もある。束４４２０は、インプリメンテーションによっては音声チャネルと結合されてもよく、制御信号をディスプレイ・エレメントから中央分配装置４４０５へ送信するための双方向通信機能を含んでもよい。このコンテキストにおいては、画像信号はディスプレイ・エレメントにより信号を再生される可能性のある直接光学信号を指す。リモート・ディスプレイはパッシブ型であって、光学エレメントを含んでもよい。光導波管により伝送される画像信号は、画像信号を表しかつ典型的には電子表示から画像へ変換するエレクトロニクス及び電力を必要とするビデオ信号と対比される。本好適な実施形態においては、照明ソース及び画像制御装置は、ディスプレイ・エレメントに最小処理要件を供給する中央分配装置４４０５内に存在する。従って、本ディスプレイ・エレメントは、導波管チャネルを適正に順序づけて適切なプレゼンテーション・マトリクスにする単なる面板であってもよい。
【０５８５】
概して、本発明はこれらに限定されず、まだ知られていない改良もファラデー回転スキームまたは修正されるファラデー回転スキームの効率及び整合性に限定されない。このような改良は何れも、磁気光学スイッチが既に実証していて、例えばＬＣＤを凌ぐ速度、スケーラビリティ、画質（輝度、視角及びこれらに類似するもの）について広範にコメントされている固有の優位点に基づいて打ち立てられる。
【０５８６】
本明細書本文またはこの補遺において網羅的には示されていないこれらの改良に加えて、ファラデー効果の式、即ち上述の式１の変数が所与の回転を達成するために必要とされる場の大きさを低減する様々な戦略を含意することは留意されるべきである。例えば、より高いベルデ定数は、（ＹＩＧを凌ぐ）Ｔｂドープ・フィルタ及びＴＢＢ薄膜等の材料技術の向上によって達成され続ける。
【０５８７】
図４５は、ファラデー構造導波管変調器４５００の本発明の好適な一実施形態を示す概略平面図である。変調器４５００は、光学トランスポート４５０５と、トランスポート４５０５へ機能的に結合されるプロパティインフルエンサ４５１０と、第１の特性エレメント４５２０と、第２の特性エレメント４５２５とを含む。
【０５８８】
トランスポート４５０５は、技術上周知の多くの光導波管構造体を基礎として実装されてもよい。例えばトランスポート４５０５は、誘導領域と１つまたは複数の境界領域と（例えば、コアと、上記コアのための１つまたは複数のクラッディング層と）を含む誘導チャネルを有する特別に適合化された光ファイバ（従来型またはＰＣＦ）である場合もあれば、バルク・デバイスの導波管チャネルであっても、１つまたは複数のこのような誘導チャネルを有する基板であってもよい。従来型の導波管構造体は、影響されるべき放射特性のタイプ及びインフルエンサ４５１０の性質を基礎として変更される。
【０５８９】
インフルエンサ４５１０は、トランスポート４５０５を透過する放射線における、かつ／またはトランスポート４５０５における特性への（直接的または開示されている効果等を介する間接的）影響を明らかにするための構造体である。影響される可能性のある放射特性のタイプは多種多様であり、多くの場合、任意の所定の特性に影響を与えるために使用される特定の構造体はインプリメンテーション毎に変わる可能性がある。この好適な実施形態においては、次に放射線の出力振幅を制御するために使用され得る特性は、影響を与える側にとって望ましい特性である。例えば、放射偏光角は影響される可能性のある１つの特性であり、かつ透過される放射線の振幅の制御に使用することのできる特性である。定置の偏光器等の別のエレメントは、偏光器の伝達軸に対する放射線の偏光角度を基礎として放射振幅を制御するために使用される。この例では、偏光角の制御は、透過される放射線を変える。
【０５９０】
但し、他のタイプの特性も影響を受ける可能性があり、例えば放射位相または放射周波数等の出力振幅の制御に使用され得ることは理解される。典型的には、他のエレメントが変調器４５００と共に使用され、その本質的特性及び上記特性に与えられる影響の種類及び程度を基礎として出力振幅が制御される。幾つかの実施形態では、望ましくは出力振幅以外に、同定されているもの以外の放射特性が制御されること、または所望される属性に対する所望される制御を達成するにはその特性が異なって制御される必要のある可能性があること、を要求する可能性のある別の放射特性が制御されてもよい。
【０５９１】
ファラデー効果は、トランスポート４５０５内で偏光制御を達成する一方法の１つの例であるに過ぎない。ファラデー偏光回転へ影響を与えるためのインフルエンサ４５１０のある好適な実施形態は、トランスポート４５０５に近接する、またはトランスポート４５０５内／上へ統合される可変及び固定磁場の組合わせを使用する。これらの磁場は、望ましくは制御側の磁場がトランスポート１０５を介して透過される放射線の伝播方向に対して平行に向けられるように発生される。トランスポートに対する磁場の方向及び大きさの適正制御は、放射偏光角に対する所望される程度の影響を達成する。
【０５９２】
この特定例においては、トランスポート４５０５はインフルエンサ４５１０による選択された特性の「影響可能性」を向上／最大化するように構築されることが好適である。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４５０５はベルデ定数を増加／最大化するようにドープされ、成形され、処理されかつ／または取り扱われる。ベルデ定数が大きいほど、インフルエンサ４５１０は所与の場の強さ及び移送長さで偏光回転角に対し、より容易に影響を与えることができる。このインプリメンテーションの本好適な実施形態では、ベルデ定数に注目することが第一のタスクであり、トランスポート４５０５の導波管態様の他の機能／属性／特徴は二の次である。本好適な実施形態では、インフルエンサ４５１０は導波管製造プロセス（例えば、プリフォームの製造及び／または引抜きプロセス）を介してトランスポート１０５に統合される、もしくは他の方法でこれに「強力に関連づけられる」。但し、インプリメンテーションによっては他の方法を供給するものもある。
【０５９３】
エレメント４５２０及びエレメント４５２５は、インフルエンサ４５１０によって影響されるべき所望される放射特性を選択し、濾波しかつこれに作用するための特性エレメントである。エレメント４５２０は、適切な特性にとって所望される状態を有する入力放射線の波動成分を通す「ゲート」エレメントとして使用されるべきフィルタであってもよく、もしくは、入力放射線の１つまたは複数の波動成分を適切な特性にとって所望される状態に一致させる「プロセス」エレメントであってもよい。エレメント４５２０からのゲート／処理された波動成分は光学トランスポート４５０５へ供給され、プロパティインフルエンサ４５１０は先に論じたように、移送された波動成分へ制御可能式に影響を与える。
【０５９４】
エレメント４５２５はエレメント４５２０と共同する構造体であり、影響された波動成分に作用する。エレメント４５２５は、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴを通し、波動成分の特性の状態を基礎としてＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅を制御する構造体である。この制御の性質及び詳細は、影響される特性及びエレメント４５２０後の特性の状態、及びその初期の状態がインフルエンサ４５１０によりどのように影響されているかの詳細に関連する。
【０５９５】
例えば、影響されるべき特性が波動成分の偏光特性／偏光回転角であれば、エレメント４５２０及びエレメント４５２５は偏光フィルタであってもよい。エレメント４５２０は、その波動成分の特有の１つの偏光タイプ、例えば右円偏光を選択する。インフルエンサ４５１０は、トランスポート４５０５を介するその通過に伴って放射線の偏光回転角を制御する。エレメント４５２５は、エレメント４５２５の透過角と比較した最終の偏光回転角を基礎として、影響される波動成分を濾波する。言い替えれば、影響される波動成分の偏光回転角がエレメント４５２５の伝達軸に一致すれば、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴは高振幅を有し、影響される波動成分の偏光回転角がエレメント４５２５の伝達軸と「交差」すれば、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴは低振幅を有する。このコンテキストにおける交差は、従来型の偏光フィルタの伝達軸に対して約９０度位置外れにされた回転角を指す。
【０５９６】
さらに、エレメント４５２０とエレメント４５２５との相対配向は、デフォルト状態が結果的にＷＡＶＥ＿ＯＵＴの最大振幅、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴの最小振幅または両者間の何らかの値となるように確立することが可能である。デフォルト状態は、インフルエンサ４５１０からの影響のない出力振幅の大きさを指す。例えば、エレメント４５２５の伝達軸をエレメント４５２０の伝達軸に対して９０度の関係で設定すれば、デフォルト状態はその好適な実施形態にとっての最小振幅になる。
【０５９７】
エレメント４５２０及びエレメント４５２５は離散コンポーネントである場合もあれば、その一方または双方の構造体がトランスポート４５０５の上または内部に統合される場合もある。事例によっては、これらのエレメントは本好適な実施形態の場合のようにトランスポート４５０５の「入力」及び「出力」にローカライズされてもよく、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４５０５の特定の領域に、またはトランスポート４５０５全体に分配されてもよい。
【０５９８】
実施においては、（ＷＡＶＥ＿ＩＮとして示される）放射線はエレメント４５２０へ入射し、適切な特性（例えば、右円偏光（ＲＣＰ）回転成分）がゲート／プロセスされてＲＣＰ波動成分がトランスポート４５０５へ通される。トランスポート４５０５はＲＣＰ波動成分を、それがエレメント４５２５により相互に作用されるまで透過し、（ＷＡＶＥ＿ＯＵＴで示される）波動成分が通される。入射するＷＡＶＥ＿ＩＮは、典型的には偏光特性に対して複数の直交する状態（例えば、右円偏光（ＲＣＰ）及び左円偏光（ＬＣＰ））を有する。エレメント４５２０は、偏光回転特性のための特定の状態（例えば、１つの状態のみが通されるように直交状態の一方を通し、もう一方をブロック／シフトする）を生成する。インフルエンサ４５１０は、制御信号に応答して、通される波動成分のその特定の偏光回転に影響を与え、かつ制御信号に指定される通りにこれを偏光することができる。本好適な実施形態のインフルエンサ４５１０は、偏光回転特性に約９０度の範囲に渡って影響を与えることができる。エレメント４５２５は次に、それが影響を受けている通りに波動成分と相互に作用し、波動成分偏光回転がエレメント４５２５の伝達軸に一致していればＷＡＶＥ＿ＩＮの放射振幅が最大値から、波動成分偏光が伝達軸と「交差」していれば最小値から変調されることを許容する。エレメント４５２０の使用により、本好適な実施形態のＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅は最大レベルから消滅レベルまで変わることができる。
【０５９９】
図４６は、図４５に示す好適な実施形態の特有のインプリメンテーションを示す詳細な平面図である。このインプリメンテーションは、具体的には論考を単純化するために記述するものであるが、本発明はこの特定例に限定されない。図１に示すファラデー構造化された導波管変調器４５００は、図４６に示すファラデー光変調器４６００である。
【０６００】
変調器４６００は、コア４６０５と、第１のクラッディング層４６１０と、第２のクラッディング層４６１５と、コイルまたはコイルフォーム４６２０（コイル４６２０は第１の制御ノード４６２５と第２の制御ノード４６３０とを有する）と、入力エレメント４６３５と、出力エレメント４６４０とを含む。図４７は、図４６に示す好適な実施形態におけるエレメント４６３５とエレメント４６４０との間の断面図であり、双方の図における類似数字は同一または対応する構造体を示す。
【０６０１】
コア４６０５は、例えば真空蒸着法の変形である一般的なファイバ製造技術によって添加される下記のドーパント、即ち、（ａ）色染料ドーパント（変調器４６００を効果的に照明ソース・システムから輝くカラー・フィルタにする）、及び（ｂ）活性磁場の存在下で効率的なファラデー回転を達成するためにコア４６０５のベルデ定数を上げるための、ＹＩＧ／Ｂｉ−ＹＩＧまたはＴｂまたはＴＧＧまたは他のドーパント等の光学的にアクティブなドーパント、のうちの１つまたはそれ以上を含んでもよい。製造中のファイバの加熱または応力印加はコア４６０５内に穴または不整を追加し、ベルデ定数はさらに増加されかつ／または非線形効果が実装される。
【０６０２】
シリカを多く含む光ファイバは、シリカ含有率が高いレベルのドーパントを使用して製造される（これは、５０パーセント・レベルのドーパントであってもよい）。他の種類のファイバのシリカ構造体における最新のドーパント濃度は、何十ミクロンもの距離において約９０度の回転を達成する。従来型ファイバの製造業者は、ドーパント濃度の増加（例えば、ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅから市販されているファイバ）及びドーパント・プロファイルの制御（例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ社から市販されているファイバ）における改良を絶えず達成している。さらなる改良が行われるにつれて、これらの電力／距離の値の低減は続き、コア４６０５は、ミクロン・スケールの距離において低電力により必要な高速回転を供給するに足る高濃度及び制御された濃度の光学的にアクティブなドーパントを実現する。
【０６０３】
第１のクラッディング層４６１０（本好適な実施形態では任意選択）は強磁性単分子磁石でドープされ、これは、強力な磁場に暴露されると永久磁性化される。第１のクラッディング層４６１０の磁化は、コア４６０５またはプリフォームへの添加に先立って行われる場合もあれば、変調器４６００（コア、クラッディング、コーティング及び／またはエレメントを伴う完成品）が引き抜かれた後で行われる場合もある。このプロセスの間に、プリフォームまたは引き抜かれるファイバの何れかは、コア４６０５の伝達軸から９０度オフセットされた強力な永久磁場を通過する。本好適な実施形態では、この磁化は、ファイバ引張り装置のエレメントとして配置される電磁石によって達成される。第１のクラッディング層４６１０（永久磁性特性を有する）は光学的にアクティブなコア４６０５の磁性領域を飽和するために供給されるが、層４６１０からの磁場の方向は伝播方向に対して直角であることから、ファイバ４６００を介して進む放射線の回転角を変えるものではない。援用した暫定出願には、結晶構造体内の非最適な核の微粉砕化によってドープ強磁性クラッディングの配向を最適化する方法が記述されている。
【０６０４】
比較的高温で磁化され得る単分子磁石（ＳＭＭ）が発見されていることから、これらのＳＭＭのドーパントとしての使用は好適となるであろう。これらのＳＭＭの使用は、卓越し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を可能にする。商用的に入手可能な単分子磁石及び関連方法の例は、コロラド州デンバー所在のＺｅｔｔａＣｏｒｅ社から市販されている。
【０６０５】
第２のクラッディング層４６１５はフェリ磁性または強磁性材料でドープされ、適切なヒステリシス曲線により特徴づけられる。本好適な実施形態は、必要な場の生成に際して「短い」、同時に「幅広」で「平坦」でもある曲線を使用する。第２のクラッディング層４６１５が、それ自体もスイッチ・マトリクスの駆動回路（図示されていない）等のコントローラからの信号（例えば、制御パルス）により駆動される隣接する場生成エレメント（例えば、コイル４６２０）により発生される磁場によって飽和されると、第２のクラッディング層４６１５は、変調器４６００に所望される回転の度合いに適する程度の磁化に到達する。さらに、第２のクラッディング層４６１５は、後続パルスがこの磁化レベルを上げる（同方向の電流）か、リフレッシュする（無電流または＋／−持続電流）か、下げる（逆方向の電流）まで、このレベルで、またはこれに十分に近いレベルで帯磁されたままにされる。ドープされた第２のクラッディング層４６１５によるこの残留フラックスは、インフルエンサ４５１０（例えば、コイル４６２０）による場の不断の印加なしに適切な回転程度を経時的に維持する。
【０６０６】
ドープされるフェリ磁性／強磁性材料の適切な変更／最適化は、適切なプロセス・ステップにおけるクラッディングのイオン・ボンバードメントによってさらに実行されてもよい。「導波管上へ強磁性膜を蒸着する方法と上記方法により蒸着される強磁性薄膜を備える磁気光学コンポーネント」と題する、フランス、パリ所在のＡｌｃａｔｅｌに譲渡された米国特許第６，１０３，０１０号を参照すると、気相法により導波管上へ蒸着される強磁性薄膜は、イオンビームにより、好適な結晶構造に配列されていない核を微粉砕する入射角で衝撃される。結晶構造という代替方法は技術上周知であり、製造されたファイバ内またはドープされたプリフォーム材料上の何れであれ、ドープされたシリカ・クラッディング上で使用されてもよい。上記’０１０特許は、本参照により本明細書を構成するものとしてあらゆる目的で明示的に援用される。
【０６０７】
第１のクラッディング層４６１０と同様に、展開されかつ相対的高温で磁化され得る適切な単分子磁石（ＳＭＭ）は、卓越したドーピング濃度を見込む上で、本好適な実施形態における第２のクラッディング層４６１５のためのドーパントとして好適であろう。
【０６０８】
本好適な実施形態のコイル４６２０は、ファイバ４６００の上または内部に一体式に製造され、初期磁場を発生させる。コイル４６２０からのこの磁場は、コア４６０５を介して透過される放射線の偏光角を回転させ、第２のクラッディング層４６１５内のフェリ磁性／強磁性ドーパントを磁化する。これらの磁場の組合わせは、所望される期間（本明細書に援用した関連特許出願の１つに記述されているような、ファイバ４６００のマトリクスが集まってディスプレイを形成する場合のビデオフレームの時間等）に渡り所望される回転角を維持する。本論考の目的に沿う意味での「コイルフォーム」は、複数の導電セグメントが互いに平行に、かつファイバの軸に対して直角に配置されるコイルに類似する構造体として定義される。材料の性能が向上するにつれて、即ちより高いベルデ定数のドーパントの効用により（または、非線形効果をもたらすものを含む補強的な構造変更として）ドープ・コアの有効ベルデ定数が増大するにつれて、ファイバ・エレメントを取り囲むコイルまたは「コイルフォーム」の必要性は低減される、またはなくされる可能性があり、より単純なシングルバンドまたはガウスの円柱構造体が実際的になる。本明細書に記述されているコイルフォームの機能を提供する場合、これらの構造体も同じくコイルフォームの定義に包含される。
【０６０９】
ファラデー効果を特定する式における変数、即ち場の強さ、場が印加される距離及び回転媒体のベルデ定数について考察すると、変調器４６００を使用する構造体、コンポーネント及び／またはデバイスはさほど強くない磁場を生成する材料で形成されるコイルまたはコイルフォームを補償することができる、という１つの結論に至る。補償は、変調器４６００をより長く製造することによって、もしくは有効ベルデ定数をさらに増加／向上させることによって達成されてもよい。例えば、インプリメンテーションによっては、コイル４６２０は、金属線より効率の低い導電ポリマである導電材料を使用する。他のインプリメンテーションにおいては、コイル４６２０は、そうでなければより効率的な材料と共に使用されると思われるより幅広の、しかも巻数の少ない巻線を使用する。さらに他の、コイル４６２０が、便利ではあるがより効率の低いオペレーションを有するコイル４６２０を製造するプロセスによって製造される場合等の例では、必要に応じて他のパラメータが適切な全体オペレーションを達成すべく補償する。
【０６１０】
設計パラメータ間、即ちファイバ長さ、コアのベルデ定数及び場生成エレメントのピーク場出力及び効率間には交換が存在する。これらの交換を考慮すると、次のような、一体式に形成されるコイルフォームの好適な４つの実施形態がもたらされる。（１）コイル／コイルフォームを実装するツイスト・ファイバ、（２）導電パターンをプリントされた薄膜でエピタキシャルに包まれて複数層の巻線を実現するファイバ、（３）ディップペン・ナノリソグラフィによりファイバ上にプリントされてコイル／コイルフォームを製造するもの、及び（４）コーティング／ドープされたグラスファイバ、或いは金属メッキされている、またはされていない導電ポリマまたは金属線で巻かれるコイル／コイルフォーム。これらの実施形態のさらなる詳細については、先に参照した関連出願及び援用した暫定特許出願に記述されている。
【０６１１】
ノード４６２５及びノード４６３０は、コア４６０５、クラッディング層４６１５及びコイル４６２０における必要な磁場の生成を誘発するための信号を受け取る。ある単純な実施形態では、この信号は、所望される磁場を生成しかつ変調器４６００を介して伝播するＷＡＶＥ＿ＩＮ放射線の偏光角を回転させるための適切な大きさ及び持続時間を有するＤＣ（直流）信号である。変調器４６００が使用される場合は、コントローラ（図示されていない）がこの制御信号を供給してもよい。
【０６１２】
本好適な実施形態においては、入力エレメント４６３５及び出力エレメント４６４０は偏光フィルタであり、離散コンポーネントとして、またはコア４６０５内／上へ統合されて供給される。入力エレメント４６３５は、偏光器として、多くの異なる方法で実装されてもよい。偏光メカニズムは、単一偏光型（特有の円形または線形）の光がコア４６０５を通ることを許容する様々なものが使用されてもよく、本好適な実施形態は、コア４６０５の「入力」端上へエピタキシャルに蒸着される薄膜を使用する。ある好適な代替実施形態は、導波管４６００に、偏光フィルタリング（援用した暫定特許出願に記述されているようなコア４６０５またはクラッディング層におけるシリカの変更等）を達成する市販のナノスケール微細構造化技術を使用する。１つまたは複数の光源からの光の効率的入力のための幾つかのインプリメンテーションにおいては、好適な照明システムは「間違った」初期偏光の光を反復して反射させるキャビティを含んでもよく、これにより、光は全て分散されて最終的には許容される、または「正しい」偏光になる。任意選択として、特には照明ソースから変調器４６００までの距離に依存して、偏光維持導波管（ファイバ、半導体）が使用されてもよい。
【０６１３】
本好適な実施形態の出力エレメント４６４０は、デフォルト「オフ」変調器４６００の入力エレメント４６３５の配向から９０度オフセットされる「偏光フィルタ」エレメントである。（実施形態によっては、上記デフォルトは入力及び出力エレメントの軸をアラインすることによって「オン」にされてもよい。同様に、５０パーセントの振幅等の他のデフォルトも入力及び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する制御により実装されてもよい。）エレメント４６４０は、好適にはコア４６０５の出力端上へエピタキシャルに蒸着される薄膜である。入力エレメント４６３５及び出力エレメント４６４０は、他の偏光フィルタ／制御システムを使用して、本明細書に記述されているコンフィギュレーションとは異なる構成にされてもよい。影響されるべき放射特性が放射偏光角以外の特性（例えば、位相または周波数）を含む場合は、先に記述したように、他の入力及び出力機能を使用して所望される特性がゲート／処理／濾波され、インフルエンサに反応するＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅が変調される。
【０６１４】
図４８は、ディスプレイ・アッセンブリ４８００の好適な一実施形態を示す略ブロック図である。アッセンブリ４８００は、各々が図４６に示すような導波管変調器４６００ｉ，ｊによって生成される複数の画像エレメント（ピクセル）の集合体を含む。変調器４６００ｉ，ｊの各インフルエンサを制御するための制御信号は、コントローラ４８０５によって供給される。放射線源４８１０は変調器４６００ｉ，ｊによる入力／制御用のソース放射線を供給し、フロントパネルは、変調器４６００ｉ，ｊを所望されるパターンに配列すべく、かつ／または１つまたは任意選択で複数のピクセルの出力後処理を供給すべく使用されてもよい。
【０６１５】
放射線源４８１０は、１つまたは複数のホワイトバランスのとれたユニタリ式、または別々のＲＧＢ／ＣＭＹ同調ソース、もしくは他の適切な放射周波数であってもよい。ソース４８１０は、変調器４６００ｉ，ｊの入力端から遠隔である場合もあれば、これらの入力端に隣接する場合、または変調器４６００ｉ，ｊ上／内に統合される場合もある。インプリメンテーションによっては、単一のソースが使用され、一方で他のインプリメンテーションは数個またはそれ以上のソース（また、事例によっては１つの変調器４６００ｉ，ｊにつき１ソース）を使用してもよい。
【０６１６】
先に論じたように、変調器４６００ｉ，ｊの光学トランスポートの本好適な実施形態は、特殊な光ファイバの形式の光チャネルを含む。但し、材料の「深層」を介して形成されるチャネルまたは領域を含む半導体導波管、導波穴または他の光導波チャネルもまた、本発明の範囲に包含される。これらの導波エレメントはディスプレイの基本的な画像化構造体であり、振幅変調メカニズム及び色選択メカニズムを一体式に組み込む。ＦＰＤインプリメンテーションの本好適な実施形態においては、光チャネルの各々の長さは好適には約数十ミクロンである（但し、本明細書に記述されているように、この長さは異なるものであってもよい）。
【０６１７】
本好適な実施形態の１つの特徴は、光学トランスポートの長さが短く（約２０ｍｍ以下）、有効ベルデ定数値の上昇に伴って、及び／または磁場の強さの増大に伴って絶えず短縮され得ることにある。ディスプレイの実際の深さはチャネル長さの関数であるが、光学トランスポートは導波管であることから、ソースから出力に至る（経路長）その経路は直線である必要はない。言い替えれば、インプリメンテーションによっては、実際の経路は、より浅くさえある有効深さを供給すべく曲げられてもよい。路程は、先に論じたようにベルデ定数及び磁場の強さの関数であり、本好適な実施形態は数ミリメートル以下の超短路程を規定しているが、インプリメンテーション次第でより長い長さも使用されてもよい。必要な長さは、入力放射線に影響を与えかつこれを制御する所望される度合いを達成するインフルエンサによって決定される。偏光放射線の本好適な実施形態においては、この制御は約９０度の回転を達成することができる。アプリケーションによっては、消滅レベルがより高い（例えば、より明るい）場合、必要な路程を短縮するより少ない回転が使用されてもよい。従って路程は、波動成分に与えられる所望される影響の度合いによっても影響される。
【０６１８】
コントローラ４８０５は、適切なスイッチ・システムの構成及び組立てに幾つかの代替例を含む。本好適な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なく、複数の変調器４６００ｉ，ｊを構造的に組合わせて保持しかつ各ピクセルを電子的にアドレスする「マトリクス」をも包含する。光ファイバの事例では、ファイバ・コンポーネントの性質に固有のものは、全ファイバ、織物構造及びファイバ・エレメントの適切なアドレッシングに対する潜在性である。フレキシブルなメッシュまたは中実のマトリクスは、付帯的な組立て方法を有する代替構造体である。
【０６１９】
本好適な実施形態の１つの特徴は、１つまたは複数の変調器４６００ｉ，ｊの出力端が、そのアプリケーションを改良するために処理されてもよいことにある。例えば、導波管構造体の出力端は、光ファイバとして実装される場合は特に、テーパ状の端を形成すべく熱処理されかつ引張られてもよく、もしくはこれ以外に、出力端における光の散乱を強化すべく研磨され、捻られ、または成形されてもよく、これによりディスプレイ表面における視角が改良される。変調器の出力端の幾つか、及び／または全ては、所望される結果を達成する所望される出力構造体を集合的に生成すべく同様の方法または異なる方法で処理されてもよい。例えば、１つまたは複数のピクセルからのＷＡＶＥ＿ＯＵＴの様々な焦点、減衰、色または他の属性は、１つまたは複数の出力端／対応するパネル・ロケーションの処理によって制御または影響されてもよい。
【０６２０】
フロントパネル４８１５は、偏光成分に面する単に１枚の光学ガラスまたは他の透明な光学材料であってもよく、またはこれは、追加の機能的及び構造的機能を含んでもよい。例えば、パネル４８１５は、変調器４６００ｉ，ｊの出力端を、隣接する変調器４６００ｉ，ｊとの所望される相対配向へと配列するためのガイドまたは他の構造体を含んでもよい。図４９は、図４８に示すフロントパネル４８１５の出力ポート４９００ｘ，ｙの１つの配列を示す図である。但し、所望されるディスプレイ（例えば、円形、楕円形または他の規則的／不規則な幾何学的形状）に依存して、他の配列もまた可能である。アプリケーションがそれを必要とする場合は、アクティブ・ディスプレイ領域が隣接するピクセルである必要はなく、よって適切であればリングまたは「ドーナツ」形のディスプレイも可能である。他の実施形態では、出力ポートは１つまたは複数のピクセルを集束し、分散し、濾波し、または他のタイプの出力後処理を実行してもよい。
【０６２１】
ディスプレイまたはプロジェクタ表面の光学的ジオメトリ自体は、追加的な光学エレメント及びレンズ（これらのうちの幾つかはパネル４８１５の一部として含まれてもよい）による追加的な集束能力を順次許容する所望される三次元表面（例えば、曲面）でどの導波管の端が終わるかが異なってもよい。アプリケーションによっては、複数の凹形、平坦及び／または凸形の表面領域エリアを必要としてもよいものがあり、これらの各々は適切な出力形状を提供する本発明による異なる曲率及び配向を有する。アプリケーションによっては、特有のジオメトリが確定される必要はなく、所望される通りに形状／配向／寸法を変更すべく動的に変わってもよい。本発明の実装は、様々なタイプの触覚ディスプレイ・システムも製造してもよい。
【０６２２】
投影システムのインプリメンテーションにおいては、放射線源４８１０、変調器４６００ｉ，ｊへ結合されるコントローラ４８０５を有する「スイッチ・アッセンブリ」及びフロントパネル４８１５は、互いに幾分かの距離をおいて、区別的なモジュールまたはユニット内に収容されることにより恩恵を受けることができる。放射線源４８１０に関して言えば、実施形態によっては、大型の劇場用スクリーンを照明するために典型的に必要とされる高振幅タイプの光により生成される熱に起因して、照明ソースをスイッチ・アッセンブリから分離することが効果的である。複数の照明ソースが使用され、そうでなければ例えば単一のキセノン・ランプ内に集中される熱出力が分散される場合であっても、熱出力は依然として大きい可能性があり、スイッチ及びディスプレイ・エレメントからの分離が望ましいことがある。従って照明ソースは、ヒートシンク及び冷却エレメントを有する断熱ケースに収容されることになる。次に光はファイバによってこの別々の、または単一のソースからスイッチ・アッセンブリへ運ばれ、スクリーン上へ投射される。スクリーンは、フロントパネル４８１５の幾つかの機能を含んでもよく、もしくはパネル４８１５は適切な表面を照明する前に使用されてもよい。
【０６２３】
スイッチ・アッセンブリのプロジェクション／ディスプレイ表面からの分離は、独自の優位点を有する可能性がある。照明及びスイッチ・アッセンブリを投影システム・ベース（ＦＰＤでも同じ）内に置けば、プロジェクションＴＶキャビネットの深さを減らすことができる。もしくは、反射型ファブリック・スクリーンを使用するフロント・投影システムにおいては、プロジェクション表面を、薄いランプ状のポールの頂上にある、または天井からケーブルでつり下がるコンパクトボール中に容れてもよい。
【０６２４】
劇場用プロジェクションの場合、スイッチ・アッセンブリによって形成される画像を導波管構造体によりフロア上のユニットから映写窓エリアにおける最終的な小型光学ユニットまで運ぶ可能性は、他の潜在的な優位点及び構成の中でもとりわけ、伝統的な映写機及び本好適な実施形態による最新のプロジェクタの双方を同一の映写室に収容するという空間利用戦略を示唆する。
【０６２５】
各々がストリップ上に並んで配置または付着された何千もの導波管を有する導波管ストリップのモノリシック構造は、高精細度の画像化を達成することができる。しかしながら本好適な実施形態では、「バルク」光ファイバ・コンポーネント構造もまた、必要な小型プロジェクション表面積を達成することができる。（特に外部通信ケーブルの耐久性能要件のない）シングルモード・ファイバの直径はかなり小さいため、ファイバの断面積は極めて小さく、ディスプレイ・ピクセルまたはサブピクセルとして適する。
【０６２６】
加えて、集積光学素子の製造技術は、本発明の減衰器アレイが、モノリシックであれスーパーフィシャルであれ単一の半導体基板またはチップの製造において大量に実現されることを許容するものと期待される。
【０６２７】
溶融ファイバのプロジェクション表面において、溶融ファイバ表面は次に、光学アレイへ画像を集束させるための曲りを実現するまで研磨されてもよい。或いは、接着剤で接合される、もしくは他の方法で結合されるファイバ端は成形された先端を有してもよく、必要であれば、曲面を実現するためにその末端において成形されたマトリクス状に配列されてもよい。
【０６２８】
プロジェクション・テレビまたは他の非劇場型のプロジェクション・アプリケーションの場合、照明及びスイッチ・モジュールをプロジェクタ表面から分離するという任意選択は、さほど嵩高くないプロジェクション・テレビ・キャビネット構造を実現する新規方法を有効化する。
【０６２９】
図５０は、図４６に示す構成された導波管４６０５の一部分５０００の本発明による好適な一実施形態を表す略図である。部分５０００は導波管４６０５の放射線伝播チャネル、典型的には誘導チャネル（例えば、ファイバ導波管のコア）であるが、１つまたは複数の境界領域（例えば、ファイバ導波管のクラッディング）を含んでもよい。他の導波構造体は、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を強化するための異なる特有のメカニズムを有する。導波管は、フォトニック結晶ファイバと、構造化された材料の特殊な薄膜積層と、他の材料とを含む。導波特有のメカニズムは導波管毎に変わる場合があるが、本発明は、異なる構造体による使用に適合化されることが可能である。
【０６３０】
本発明の目的に沿って、誘導領域または誘導チャネル及び境界領域という用語は、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同構造体を指す。これらの構造体は、導波管のバッファまたはコーティングまたは製造後処理とは異なる。原理の相違点は、境界領域は典型的には誘導領域を介して伝播される波動成分を伝播する能力を有するが、導波管の他のコンポーネントはそうではないことにある。例えば、マルチモード光ファイバ導波管においては、高次モードの重大なエネルギーが境界領域を介して伝播される。区別的な一点は、誘導領域／境界領域は実質的に伝播放射線を通すが、他の支持構造体は概して実質的に不透明であることである。
【０６３１】
先に記述したように、インフルエンサ４５１０は導波管４６０５と共働し、波動成分が伝達軸に沿って透過されるにつれて、伝播するこの波動成分の特性に影響を与える。従って、部分５０００はインフルエンサ反応属性を有するものとされ、本好適な実施形態において、この属性は、インフルエンサ４５１０に対する伝播波の特性の応答を強化するように特に構成される。部分５０００は、特有のどのインプリメンテーションについても望ましいものとして誘導領域及び／または１つまたは複数の境界領域に配置される複数の構成要素（例えば、希土類ドーパント５００５、穴５０１０、構造的不整５０１５、微小気泡５０２０及び／または他のエレメント５０２５）を含む。本好適な実施形態では、部分５０００は極めて短い長さを有し、多くの場合で約２５ミリメートル未満であるが、先に記述したように、これより遙かに短いこともある。これらの構成要素により強化されるインフルエンサ反応属性は、長さの短い導波管に関して最適化される（例えば、減衰及び波長分散を含む約数キロメートル及びそれ以上の極めて長い長さで最適化される通信ファイバとは対照的である）。異なるアプリケーション用に最適化されている部分５０００の構成要素は、導波管の通信用途品質を著しく下げる可能性もある。これらの構成要素の存在は通信用途の品質を下げるように意図されるものではないが、通信属性よりもインフルエンサ反応属性の強化に焦点をおくことにより本好適な実施形態ではこのような品質低下が発生する可能性はある。但し、これは本好適な実施形態の欠点とはならない。
【０６３２】
本発明は、インフルエンサ４５１０の異なる構成により影響される可能性のある多くの異なる波動特性が存在することを予期している。本好適な実施形態は、部分５０００のファラデー効果関連特性を標的としている。先に論じたように、ファラデー効果は、伝播方向に対して平行な磁場に応答して偏光回転の変更を誘導する。本好適な実施形態では、インフルエンサ４５１０が伝達軸に平行な磁場を生成する場合、部分５０００における回転の量は磁場の強さ、部分５０００の長さ及び部分５０００のベルデ定数に依存する。これらの構成要素は、部分５０００の有効ベルデ定数を上げること等により、部分５０００の応答性をこの磁場まで増大させる。
【０６３３】
本発明による導波管の製造及び特徴のパラダイム・シフトにおける１つの重要性は、キロメートル級の長さの光学的に純粋な通信グレード導波管を製造するために行う使用製造技術の変更が、キロメートル級の長さの安価で潜在的には光学的に不純な（但し光学活性である）インフルエンサ反応導波管の製造を有効化することにある。先に論じたように、本好適な実施形態のインプリメンテーションの中には、本明細書に開示されている方法で変更された導波管の無数の極く短い長さ部分を使用してもよいものがある。本明細書に記述されているようなより長く製造される導波管から生成される（例えば、クリービング）長さの短い導波管からこれらのコレクションを形成することにより、コスト削減及び他の効率／利点が実現される。これらのコスト削減及び他の効率及び利点は、従来方法で製造される離散磁気光学結晶がシステム・エレメントとして使用される磁気光学システムにおける欠点の多くを克服する可能性を有する成熟した製造技術及び設備を使用できるという優位点を含む。例えば、これらの欠点には、製造コストの高さ、多数の磁気光学結晶における均一性の欠如及び個々のコンポーネント・サイズが比較的大きく個々のコンポーネントのコレクションのサイズが限定されること、が含まれる。
【０６３４】
本好適な実施形態は、ファイバ導波管及びファイバ導波管の製造方法論の変更を含む。最も一般的には、光ファイバは（特定の波長において）透明な誘電体（典型的に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。初期の光ファイバの場合、円柱形のコアは類似するジオメトリのクラッディングで密に接触して包囲された。これらの光ファイバは、クラッディング層のそれより僅かに大きい屈折率を有するコアを供給することによって光を誘導している。他のタイプのファイバは異なる誘導メカニズムを供給し、本発明のコンテキストにおいて興味深いその１つは、先に記述したようなフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）を含む。
【０６３５】
シリカ（二酸化珪素（ＳｉＯ２））は、最も一般的な通信グレード光ファイバの基本的な製造材料である。シリカは結晶または非結晶形式で発生する可能性があり、石英及び砂等の不純物の形式で自然界に発生する。ベルデ定数は、特定の物質に関するファラデー効果の強さを記述する光学定数である。ベルデ定数は、シリカを含む大部分の物質で極めて低く、かつ波長に依存する。但し、テルビウム（Ｔｂ）等の常磁性イオンを含む物質においてはこれは極めて強大である。高いベルデ定数は、テルビウムでドープされる稠密なフリントガラスにおいて、またはテルビウム・ガリウム・ガーネット（ＴＧＧ）の結晶において認められる。この材料は一般に優れた透過特性を有し、レーザ損傷に対する耐性が極めて高い。ファラデー効果はクロマチックではない（即ち、波長に依存しない）が、ベルデ定数は波長の極めて強力な関数である。ＴＧＧのベルデ定数は、６３２．８ｎｍにおいて−１３４ｒａｄＴ−１であると報告されているが、１０６４ｎｍでは−４０ｒａｄＴ−１まで降下している。この挙動は、ある波長において所定の度合いの回転により製造されるデバイスは、より長い波長においては遙かに少ない回転をもたらすことを意味する。
【０６３６】
実装によっては、これらの構成要素は、活性磁場の存在下で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上げる、ＹＩＧ／Ｂｉ−ＹＩＧまたはＴｂまたはＴＧＧまたは他の最上質ドーパント等の光学的にアクティブなドーパントを含んでもよい。ファイバ製造プロセス中の加熱または応力印加は、後述するように、部分５０００内へ追加の構成要素（例えば、穴または不整）を加えることによりベルデ定数をさらに上げることができる。従来の導波管に使用されるような希土類は透過属性エレメントのパッシブな強化として使用され、よって光学的にアクティブなアプリケーションには使用されない。
【０６３７】
シリカ光ファイバはシリカ自体のパーセントに比べて、少なくとも５０％ドーパントという高レベルのドーパントを使用して製造され、かつ必須ドーパント濃度は他の種類のシリカ構造体において、数十ミクロンまたはそれ以下で９０度の回転を達成することが実証されていることから、かつ、上昇するドーパント濃度の向上（例えば、ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅから市販されているファイバ）及びドーパント・プロファイル制御の向上（例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ社から市販されているファイバ）を所与として、ミクロン級の距離において低電力の回転を誘導するに足る高濃度及び制御された濃度の光学的にアクティブなドーパントを達成することが可能である。
【０６３８】
図５１は、本発明の導波管プリフォームの好適な一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５１００を示す略ブロック図である。システム５１００は、プリフォームと称されるガラス・ロッドを製造する内付け化学気相蒸着（ＭＣＶＤ）プロセスを表す。従来のプロセスによるプリフォームは超高純度ガラスの中実ロッドであり、所望されるファイバの光学特性を精確に複製するが、その大きさは線形であり、２桁またはそれ以上にスケールアップされる。しかしながらシステム５１００は、光学的純度は強化しないものの、インフルエンサ反応の短い長さの最適化に合わせて最適化するプリフォームを製造する。プリフォームは、典型的には次のような化学気相堆積（ＣＶＤ）法、即ち１．内付け化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）、２．プラズマ内付け化学気相蒸着法（ＰＭＣＶＤ）、３．プラズマ化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）、４．外付け気相蒸着法（ＯＶＤ）、５．気相軸付け法（ＡＶＤ）、のうちの１つを使用して製造される。これらの方法は全て、酸化物を形成する熱化学気相反応を基礎とし、酸化物は、回転ロッドの外側またはガラス管の内側にスートと呼ばれるガラス微粒子の層として蒸着される。これらの方法においては、これと同じ化学反応が発生する。
【０６３９】
Ｓｉ及びドーパントのソースを供給する様々な液体（例えば、出発物質はＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３及びＢＣｌ３ガスの溶液である）は、酸素ガス、加熱バブラ５１０５内の各液体及びソース５１１０からのガスの存在下で加熱される。これらの液体は、質量流量計５１１５により制御される酸素の流れの中で蒸発され、これらの気体と共に、シリカ旋盤５１２０におけるガラス生成ハロゲン化物の燃焼によりシリカ及び他の酸化物を形成する。この気相において、酸化反応と呼ばれる化学反応が、
ＧｅＣｌ４＋Ｏ２⇒ＧｅＯ２＋２Ｃｌ２  ＳｉＣｌ４＋Ｏ２⇒ＳｉＯ２＋２Ｃｌ２  ４ＰＯＣｌ３＋３Ｏ２⇒２Ｐ２Ｏ５＋６Ｃｌ２  ４ＢＣｌ３＋３Ｏ２⇒２Ｂ２Ｏ３＋６Ｃｌ２
のように発生する。
【０６４０】
二酸化ゲルマニウム及び五酸化リンはガラスの屈折率を上げ、酸化ホウ素はこれを下げる。これらの酸化物は、ドーパントとして知られる。これまでに示したもの以外に、プリフォームのインフルエンサ反応属性を強化する適切な構成要素を含む他のバブラ５１０５が使用されてもよい。
【０６４１】
プロセス中の混合物の組成変更は、プリフォームの屈折率及び構成要素プロファイルに影響する。酸素の流れは混合バルブ５１１５により制御され、反応性蒸気５１２５は酸化が発生する加熱管５１３５を含むシリカ管５１３０へ吹き込まれる。塩素ガス５１４０は管５１３５から吹き出るが、酸化化合物は管内にスート５１４５の形で蒸着される。不純物である鉄及び銅の濃度は、原料液における約１０ｐｐｂからスート５１４５内の１ｐｐｂ未満まで下がる。
【０６４２】
管５１３５はトラバースするＨ２Ｏ２バーナ５１５０を使用して加熱され、絶えず回転されてスート５１４５をガラス５１５５にする。様々な蒸気５１２５の相対流れを調節することにより、例えばコアとクラッディング、またはＧＩファイバの様々なコア指数プロファイルである異なる屈折率を有する幾つかの層が達成される。層化が完了すると、管５１３５は加熱され、円形の中実断面を有する、プリフォーム・ロッドと呼ばれるロッドになるように圧潰される。このステップでは、ロッドの中心が完全に物質で満たされ、中空にならないことが極めて重要である。プリフォーム・ロッドは次に炉内へ置かれ、図５２を参照して後述するように引き抜かれる。
【０６４３】
ＭＣＶＤの主たる優位点は、反応と蒸着が閉鎖された空間内で発生し、よって望ましくない不純物は侵入しにくいことにある。ファイバの指数プロファイルは制御が容易であり、ＳＭファイバに必要な精度は比較的容易に達成されることが可能である。また、機器の組立て及び制御も簡単である。上記方法における重大な潜在的限定は、上記管の寸法が本質的にロッド・サイズを限定することである。従って、この技術によって製造されるファイバの長さは典型的には３５ｋｍであり、もしくは最大でも２０乃至４０ｋｍである。加えて、主にＨ２及びＯＨ−であるシリカ管内の不純物はファイバ内へ拡散する傾向がある。また、プリフォーム・ロッド中心の中空を除去するために蒸着物を融解させるプロセスは、時としてコア内の屈折率の低下をもたらす。但しこれは、典型的にはファイバを通信用途として不適にするが、概して本発明のコンテキストにおいては懸念とならない。原価及び費用に関して言えば、上記方法の主たる欠点は、上記方法が酸化反応を開始するためとスートをガラス状にするために間接加熱を使用すること、即ち加熱されるのは管７３５であって蒸気は直接加熱されないことに起因して、蒸着速度が比較的遅いことにある。蒸着速度は、典型的には０．５乃至２ｇ／分である。
【０６４４】
上述のプロセスの変形例は、希土類でドープされるファイバを製造する。希土類ドープ・ファイバを製造するために、上記プロセスは、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希土類でドープされたプリフォームを使用して開始される。まず、主として溶融シリカから成る光学クラッディングが基板チューブの内側に蒸着される。ゲルマニウムをも含む可能性のあるコア材料は、次に低減された温度で蒸着され、「フリット」として知られる拡散性かつ透過性の層が形成される。フリットの蒸着の後、この部分的に完成したプリフォームは一方の端を密封されて旋盤から除去され、所望される希土類ドーパント（例えば、ネオジミウム、エルビウム、イッテルビウム、他）の適切な塩類の溶液が導入される。一定の時間に渡り、この溶液はフリットへ浸透するままにされる。過剰な溶液が捨てられた後、プリフォームは旋盤内へ戻され、乾燥されて圧密される。圧密の間、フリット内の細隙は圧潰され、希土類が封入される。最後に、プリフォームは高温で制御された圧潰に曝され、希土類がコア内へ取り込まれた状態で中実のガラス・ロッドが形成される。一般に、ファイバ・ケーブルへの希土類の包含は光学的に活性ではなく、即ち、電場または磁場もしくは他の摂動または場に反応し、ドープ媒体を介して伝播する光の特性に影響を与える。従来のシステムは、導波管（電気通信属性を含む）の「パッシブ」な透過特性を改良するという目標に駆られた希土類ドーパントの百分率増加という進行中の追求の結果である。しかしながら、導波管のコア／境界におけるドーパント百分率の増加は、本好適な実施形態の複合媒体／構造体の光学的にアクティブなに影響を与えることにおいて効果的である。先に論じたように、本好適な実施形態においては、ドーパントとシリカとの割合は少なくとも５０パーセントである。
【０６４５】
図５２は、図５１に示すシステム５１００から製造されるもの等のプリフォーム５２０５から本発明の好適な一実施形態を製造するための代表的なファイバ引抜きシステム５２００を示す略図である。システム５２００は、プリフォーム５２０５を髪の毛ほどの細さのフィラメントに変える。これは、典型的には引抜きにより実行される。プリフォーム５２０５は、タワー５２１５の頂上近くに付着される供給メカニズム５２１０内へ取り付けられる。メカニズム５２１０はプリフォーム５２０５を、先端が高純度グラファイトの炉５２２０へ入るまで降下させる。炉内へは純粋ガスが注入され、クリーンな導電雰囲気が供給される。炉５２２０内では、厳密に制御された１９００℃に近い温度がプリフォーム５２０５の先端を軟化させる。プリフォームの先端が軟化点に達すると重力が優勢になり、溶解したゴブは「自然に落下」して引き延ばされ、薄い素線となる。
【０６４６】
オペレータは、このファイバ素線をレーザ・マイクロメータ５２２５及び一連の処理ステーション５２３０ｘ（例えば、コーティング及びバッファ用）に通し、トランスポート５２３５が生成される。トランスポート５２３５は牽引器５２４０によってスプール上へ巻かれ、引抜きプロセスが開始される。ファイバは、引抜きタワー５２１５の底部に位置づけられる牽引器５２４０によって引張られ、巻上げドラム上へ巻かれる。引抜きの間、プリフォーム５２０５は理想的な引抜き張力を達成する最適温度で加熱される。毎秒１０乃至２０メートルという引抜き速度は、業界では珍しくない。
【０６４７】
引抜きプロセスの間、引き抜かれるファイバの直径は、僅か１ミクロンの公差内で１２５ミクロンに制御される。レーザ・ベースの直径ゲージ５２２５は、ファイバの直径を監視する。ゲージ５２２５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。直径の実際値は、標的１２５ミクロンと比較される。標的からの僅かな偏差は引抜き速度変更に変換され、牽引器５２４０へ供給されて補正される。
【０６４８】
処理ステーション５２３０ｘは、典型的には、２つの層保護コーティング、即ち内側の軟質コーティング及び外側の硬質コーティングをファイバへ付加するためのダイを含む。この二部形式の保護ジャケットは、取り扱い上の機械的保護を供給し、同時に過酷な環境からファイバの原初の表面をも保護する。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５２３０ｘの部分として紫外線ランプにより硬化される。他のステーション５２３０ｘは、トランスポート５２３５によるステーションの通過に伴ってそのインフルエンサ反応属性を向上させるための装置／システム、例えば、引抜き段階にインフルエンサ反応属性を強化する構成要素を導入するための様々な機械的応力印加装置、イオン・ボンバードメントまたは他のメカニズム、を提供してもよい。
【０６４９】
スプーリングの後、引き抜かれたファイバはその適切な光学的及びジオメトリ・パラメータに関して検査される。伝送ファイバの場合、通常はまず引張り強さが検査され、そのファイバの最小引張り強さが達成されていることが保証される。この最初の検査の後も多くの異なる検査が実行され、伝送ファイバの場合は、減衰（距離に伴う信号強度の低下）、帯域幅（情報伝送容量、マルチモード・ファイバの重要な測定値）、開口数（ファイバ受光角の測定値）、カットオフ波長（シングルモード・ファイバでは、上で単一モードしか伝播しない波長）、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半径方向の幅、相互接続には重要）及び色分散（コアを介して異なる速度で進む異なる波長の光線に起因する光パルスの拡散。シングルモード・ファイバでは、これは情報伝送容量の限定因子である）を含む伝送属性の検査が含まれる。
【０６５０】
本明細書に開示されている特許、出願、公報及び他の引例は各々、本参照によりあらゆる目的でその全体が本明細書を構成するものとして明示的に援用される。
【０６５１】
本出願書に記述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信号は、当然ながらハードウェアにおいて、例えば、中央処理装置（「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（「ＳＯＣ」）または他の任意のプログラマブル・デバイスの内部の、またはこれらに結合されるハードウェアにおいて具現されてもよい。さらに、上記システム、方法、コンピュータ・プログラム製品及び伝播信号は、例えばソフトウェアを格納するように構成されるコンピュータ使用可能（例えば、読取り可能）媒体内に配置されるソフトウェア（コンピュータ読取り可能コード、プログラム・コード、ソース、オブジェクト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）において具現されてもよい。このようなソフトウェアは、本明細書に記述されている装置及びプロセスの機能、製造、モデリング、シミュレーション、記述及び／または検査を有効化する。例えばこれは、汎用プログラミング言語（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋）、ＧＤＳＩＩデータベース、ベリログＨＤＬ、ＶＨＤＬ、ＡＨＤＬ（アルテラＨＤＬ）等々を含むハードウェア記述言語（ＨＤＬ）または他の利用可能なプログラム、データベース、ナノプロセシング及び／または回路（即ち、スケマチック）捕捉ツール、の使用によって達成されてもよい。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、他）を含む任意の周知のコンピュータ使用可能媒体内に配置されてもよく、またコンピュータ使用可能（例えば、読取り可能）伝送媒体（例えば、搬送波またはデジタル、光学またはアナログ・ベースの媒体を含む他の任意の媒体）において具現されるコンピュータ・データ信号として配置されてもよい。従ってソフトウェアは、インターネット及びイントラネットを含む通信ネットワーク上で送信されてもよい。ソフトウェアに具現されるシステム、方法、コンピュータ・プログラム製品及び伝播信号は、半導体知的財産コア（例えば、ＨＤＬで具現）に含まれてもよく、集積回路の製造においてハードウェアに変換されてもよい。さらに、本明細書に記述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信号は、ハードウェアとソフトウェアの組合わせとして具現されてもよい。
【０６５２】
例えばスイッチング制御に関する本発明の好適な一実施形態は、コンピュータ・オペレーション中にコンピュータ・システムのメモリ内に常駐するプログラミング・ステップまたは命令で作られるオペレーション・システムにおけるルーチンとしてである。コンピュータ・システムにより要求されるまで、プログラム命令は別の読取り可能媒体に、例えば、ディスク・ドライブ内、またはＣＤ  ＲＯＭコンピュータ・インプットにおいて使用する光ディスク等のリムーバブル・メモリ内、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・ユニットにおいて使用する（登録商標）・ディスク内に格納されてもよい。さらに、プログラム命令は、本発明のシステムにおける使用に先立って別のコンピュータのメモリに格納され、本発明のユーザにより要求されると、ＬＡＮまたはインターネット等のＷＡＮ上で送信されてもよい。当業者は、本発明を制御するプロセスは、様々な形式のコンピュータ読取り可能媒体として分配することができることを認識すべきである。
【０６５３】
本発明のルーチンの実装には、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アッセンブリ言語、他を含む適切な任意のプログラミング言語を使用することができる。プログラミング技術は、手続きまたはオブジェクト指向等の異なる技術を使用することができる。ルーチンは、単一のプロセシング・デバイス上でも、複数のプロセッサ上でも実行することができる。ステップ、オペレーションまたは演算は、特有の順序で提示される場合があるが、この順序は異なる実施形態で変更されてもよい。実施形態によっては、本明細書で順次的に示されている複数のステップを同時に実行することができる。本明細書に記述されているオペレーションの順序は、割込まれ、中断され、またはオペレーティング・システム、カーネル、他等の別のプロセスにより他の方法で制御されてもよい。ルーチンは、オペレーティング・システム環境において、またはシステム・プロセシングの全て、または重要な部分を占有するスタンドアロン・ルーチンとして動作することができる。
【０６５４】
本明細書における記述には、本発明の実施形態の完全な理解をもたらすために、コンポーネント及び／または方法の例等の幾つかの特有の詳細が提示されている。しかしながら関連分野の業者には、本発明の実施形態は、これらの特有の詳細のうちの１つまたは複数の詳細なしで、もしくは他の装置、システム、アッセンブリ、方法、コンポーネント、材料、部品及び／またはこれらに類似するものを使用して実施できることが認識されるであろう。他の例においては、本発明の実施形態の態様が分りにくくなることを避けるために、周知の構造体、材料またはオペレーションについては具体的な提示または詳細な説明を行っていない。
【０６５５】
本発明の実施形態の目的に沿った「コンピュータ読取り可能媒体」は、命令実行システム、装置、システムまたはデバイスにより使用される、もしくはこれらに関連して使用されるプログラムを含み、格納し、伝達し、伝播し、または移送することのできる任意の媒体であってもよい。コンピュータ読取り可能媒体は、限定ではなく単なる例示として、電子、磁気、光学、電磁、赤外または半導体のシステム、装置、デバイス、伝播媒体またはコンピュータ・メモリであってもよい。
【０６５６】
「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、ハードウェア及び／またはソフトウェアのシステム、メカニズムまたはコンポーネントを包含する。プロセッサは、汎用中央処理装置、複数の処理ユニット、機能性を達成するための専用回路または他のシステムを有するシステムを含むことができる。処理は、地理的ロケーションに限定される必要はなく、また時間的制限を有する必要もない。例えばプロセッサは、その機能を「リアルタイム」、「オフライン」、「バッチモード」、他で実行することができる。処理の複数の部分は、異なる時間に、異なるロケーションで、異なる（または同じ）処理システムによって実行されてもよい。
【０６５７】
本明細書を通じて「１つの実施形態」、「ある実施形態」、「好適な実施形態」または「特有の実施形態」という言及は、その実施形態に関連して記述される特定の機能、構造または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に包含されるものであり、必ずしも全ての実施形態に包含されるものではないことを意味する。従って、本明細書全体の様々な場所における「１つの実施形態では」、「ある実施形態では」または「特定の実施形態では」という表現の違う言い回しは、必ずしも同じ実施形態を指していない。さらに、本発明の特有の任意の実施形態の特定の機能、構造または特性は、１つまたは複数の他の実施形態と適切な任意の方法で組み合わされてもよい。本明細書に記述されかつ示されている本発明の実施形態の変形及び修正は、本明細書における教示内容に照らして他の変形及び修正が可能であり、本発明の精神及び範囲の一部として考慮されることは理解されるべきである。
【０６５８】
本発明の実施形態は、プログラムされた汎用デジタル・コンピュータの使用により、アプリケーション指定集積回路、プログラマブル論理デバイス、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、量子またはナノエンジニアリングのシステム、コンポーネント及びメカニズムを使用して実装されてもよい。概して、本発明の機能は、技術上周知であるような任意の手段によって達成されることが可能であり、分散され、ネットワーク化されたシステム、コンポーネント及び回路を使用可能である。データの伝達または転送は、有線、無線または他の任意の手段で行ってもよい。
【０６５９】
また、図面／図形に描かれているエレメントのうちの１つまたは複数はさらに分離された、または統合された方法で実装されることが可能であり、または、ある特定のアプリケーションでは有益であるように、所定のケースでは除去される、または実施できないものとされる場合のあることも認識されるであろう。また、コンピュータがこれまでに述べた方法の何れかを実行することを許容すべく機械読取り可能媒体に格納されることが可能なプログラムまたはコードを実装することも、本発明の精神及び範囲に包含される。
【０６６０】
さらに、図面／図形における信号の矢印はどれも、別段の指摘のない限り単なる例示とされるべきものであって、限定的ではない。さらに本明細書で使用している「または」という言い回しは、別段の指摘のない限り、概して「及び／または」を意味することが意図される。用語法により、分離または組み合わせる能力が不明瞭にされていると思われる場合は、コンポーネントまたはステップの組合わせも記述されているものとして考慮される。
【０６６１】
本明細書及び添付の請求の範囲を通して使用されているように、単数の冠詞及び不定冠詞は、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り複数の言及を含む。また、本明細書及び添付の請求の範囲を通して使用されているように、「中」の意味は、文脈が明らかにそうでないことを示していない限り「中」及び「上」を含む。
【０６６２】
要約における記述内容を含む、本発明の例示された実施形態に関するこれまでの説明は、網羅的であること、または本発明を本明細書に開示されている精確な形式に限定することを意図するものではない。本明細書において、本発明の特有の実施形態及び本発明の例は単に例示を目的として記述されたものであり、本発明の精神及び範囲内で様々な等価の変更が可能であることは、関連分野の業者には認識されかつ理解されるであろう。先に指摘したように、これらの変更は本発明に対し、本発明の例示された実施形態のこれまでの説明に照らして行われ得るものであり、本発明の精神及び範囲に包含されるべきものである。
【０６６３】
従って、本明細書において本発明はその特定の実施形態を参照して説明されているが、これまでの開示内容には修正の許容域、様々な変更及び置換が意図されており、よって例によっては、本発明の実施形態の幾つかの機能が、本明細書に記載されている本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、相当する他の機能の使用なしに採用されることは認識されるであろう。従って、特定の状況または物質を本発明の本質的範囲及び精神に適合させる多くの変更が行われてもよい。本発明は、添付の請求の範囲において使用されている特定の言い回し及び／または本発明を実行するために熟慮された最良態様として開示される特定の実施形態に限定されず、添付の請求の範囲に包含される全ての実施形態及び等価のものを包含することが意図される。
【０６６４】
従って、本発明の範囲は、添付の請求の範囲によってのみ決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【０６６５】
【図１Ａ】従来のファラデー回転子デバイスの側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すデバイスの平面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示すデバイスの斜視図である。
【図２】単一ピクセル構造体の製造に使用される３つのサブピクセル（例えば、Ｒ、Ｇ及びＢ）を有するピクセル・システムを明示する、本発明の好適な一実施形態の基本線図である。
【図３】図２に示すシステムに類似するピクセル・システムの好適な代替実施形態である。
【図４】図２に示すシステム及び図３に示すシステムに類似するピクセル・システムの好適な代替実施形態である。
【図５】上記好適な実施形態による簡易単位パネル導波管ベースのディスプレイを示す概略図である。
【図６】図５に示すディスプレイの詳細略図である。
【図７】本発明の好適な一実施形態によるコンポーネント化されたディスプレイ・システムの概略図である。
【図８】コンポーネント化されたディスプレイ・システムを図７に示すシステムの特殊なインプリメンテーションとして実装するための好適な一実施形態を示す略図である。
【図９Ａ】光学的にアクティブな誘導コアと、伝達軸に沿った放射線の伝播に伴って変調器内へのその閉じ込めを強化するための１つまたは複数の境界領域とを含む変調器の好適な一実施形態である。
【図９Ｂ】図９Ａに示す変調器の代表的関係性を示す、図とグラフを含むイラスト対である。
【図９Ｃ】代表的なファイバ／サブピクセル実装変調器の水平断面図である。
【図１０】ツイスト・ファイバ構造及びコイルフォームを含む導波管を示す概略図である。
【図１１】導電式に被覆されるプリフォームとスーパーフィシャル・ヘリカル・カットとを含む、図３８に示すシステムの第１の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１２】スーパーフィシャル・ヘリカル・カットのない、一部が導電式に被覆されるプリフォームを含む、図３８に示すシステムの第２の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１３】プリフォーム内／上へ埋め込まれる／付加される導電エレメントを含む、図３８に示すシステムの第３の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１４】導波管チャネルの周囲にエピタキシャルに巻かれる薄膜を含む、図３８に示すシステムの第４の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１５】ディップペン・ナノリソグラフィを使用するコイルフォームの導波管チャネル上への配置を含む、図３８に示すシステムの第５の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１６】ラッピング手順を使用する導電エレメントの導波管チャネル上への配置を含む、図３８に示すシステムの第６の特殊インプリメンテーションの略図である。
【図１７】本発明の好適な一実施形態による「Ｘ」リボン構造ファイバ・システムを示す略図である。
【図１８】本発明の好適な一実施形態による「Ｙ」リボン構造のファイバ・システムを示す略図である。
【図１９】本明細書及び援用されている特許出願に記述されかつ示唆されているようなディスプレイ、ディスプレイ・エレメント、論理デバイス、論理エレメントまたはメモリ・デバイス及びこれらに類似するものとして使用可能な繊維マトリクスを表す三次元略図である。
【図２０Ａ】集積されるインフルエンサ（例えばコイルフォーム）構造体に隣接する伝播軸に垂直なチャネル２０００を示す図である。
【図２０Ｂ】初回直径カット後の処理における、図２０Ａに示す導波管チャネルの伝播軸に平行な断面図である。
【図２０Ｃ】初回直径カット及び接触層配置後の処理における、図２０Ｂに示す導波管プリフォームの伝播軸に平行な断面図である。
【図２１】変調器に関する本発明の好適な代替実施形態を示す略図である。
【図２２】光ポンピングを使用する励起システムの好適な代替実施形態を含む変調器を示す略図である。
【図２３】図７に示すコンポーネント化されたディスプレイ・システムのインプリメンテーションの好適な実施形態を示す略図である。
【図２４】本発明の好適な一実施形態によるアドレッシング・グリッドを示す略図である。
【図２５】図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクスの好適な一実施形態を示す略図である。
【図２６】図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクスの第１の好適な代替実施形態を示す略図である。
【図２７】図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクスの第２の好適な代替実施形態を示す略図である。
【図２８】図５及び図６に示すディスプレイに使用されるモジュラ・スイッチ・マトリクスの第３の好適な実施形態を示す略図である。
【図２９】図７及び図８に示すコンポーネント化されたディスプレイ・システムのインプリメンテーションの好適な一実施形態を示す略図である。
【図３０】励起システムの一エレメントがコア内に配置されるシステムの好適な代替実施形態を示す。
【図３１Ａ】変調器ストリップの配列を示すアレイの分解図である。
【図３１Ｂ】図３１Ａに示す１つの変調器ストリップの一部を示す詳細略図である。
【図３２Ａ】半導体構造における垂直導波管チャネルを使用して半導体導波管ディスプレイ／プロジェクタを垂直ソリューションとして実装するディスプレイ・システムの好適な代替実施形態を示す。
【図３２Ｂ】「コイルフォーム」パターン、即ち第１の層上に円筒の壁を画定する部分円であって、末端は同じ導電材料内でその上に蒸着されかつ図３２Ａで使用される第２の極薄層へ垂直に接続するパターン、を相次いで交互に構成する２つの層を示す図である。
【図３３】半導体構造におけるプレーナ導波管チャネルを使用して半導体導波管ディスプレイ／プロジェクタを平面ソリューションとして実装するディスプレイ・システムの好適な代替実施形態を示す。
【図３４Ａ】導波管／インフルエンサによって「バルブ調整」される水平面からの光の方向を垂直に変える偏向メカニズムへ結合される、放射信号を伝播するために半導体構造内に集積されるトランスポート／インフルエンサ・システムを示す断面図である。
【図３４Ｂ】システムにおける導波管進路構造体の任意選択による実装の好適な一実施形態を示す。
【図３５】図３３に示すディスプレイ・システムの略図であり、単一ピクセルを製造する３つのサブピクセル・チャネルをさらに示している。
【図３６】本発明の好適な一実施形態による横集積型変調器スイッチ／接合システムを示す概略図である。
【図３７】図３６に示す横集積型変調器スイッチ／接合の一連の製造ステップを示す概略図である。
【図３８】本発明の開示された様々な実施形態による、コイルフォーム式導波管を製造するための総称導波管処理システムを示す略図である。
【図３９】ピクセル／サブピクセルを製造すべく制御可能な放射線の多チャネルを構成しかつ伝播するための代替システムの好適な一実施形態を示す略図である。
【図４０】図３９に示すシステムの略端図であり、任意選択の中心コアの存在をさらに示している。
【図４１】多チャネルを有する変調器の好適な代替実施形態を示す略図である。
【図４２】基板導波管ディスプレイ・システムを使用する電子ゴーグル・システムの好適な一実施形態を示す正面からの斜視図である。
【図４３】図４２に示す電子ゴーグル・システムを側面から見た斜視図である。
【図４４】本発明によるマクロスコープ・コンポーネント・システムの好適な一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図４５】本発明の好適な一実施形態を示す概略平面図である。
【図４６】図４５に示す好適な実施形態の特有のインプリメンテーションを示す詳細な平面図である。
【図４７】図４６に示す好適な実施形態の端面図である。
【図４８】ディスプレイ・アッセンブリの好適な一実施形態を示す略ブロック図である。
【図４９】図４８に示すフロントパネルの出力ポートの１つの配列を示す図である。
【図５０】図４６に示す構成された導波管の一部の本発明による好適な一実施形態を表す略図である。
【図５１】本発明の導波管プリフォームの好適な一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を示す略ブロック図である。
【図５２】本発明の好適な一実施形態を製造するための代表的なファイバ引抜きシステムを示す略図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３３】
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【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【国際調査報告】
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