(57)【要約】開示されているのは、１つの誘導領域と、該誘導領域に結合されている１つまたは複数の境界領域とを有する導波管とを含む半導体基板と、該基板内に配置され、該１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合される第１のＰＮジャンクションと、該ＰＮジャンクションで該導波管基板内に配置されるドーパント原子を含む装置及び方法である。代替実施形態は、放射線信号を伝播するための１つの誘導領域を有する導波管を有するメモリ素子と、第１のモードと第２のモードの間で導波管内で伝播する該放射線の特徴を制御するために、該導波管に結合されるインフルエンサと、メモリ素子のための該放射線の該特徴を保持するために該誘導領域に結合され、該インフルエンサに反応するラッチング層を含む。
2007527031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの誘導領域と、前記誘導領域に結合される１つまたは複数の境界領域を有する導波管を含む半導体基板と、
前記基板内に配置され、前記１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合される第１のＰＮジャンクションと、
前記ＰＮジャンクションにある前記半導体基板内に配置されるドーパント原子と、
を備える装置。
【請求項２】
１つの境界領域の中に統合され、前記ＰＮジャンクションに結合されるインフルエンサをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記基板内に配置され、前記第１のＰＮジャンクションに結合され、半導体スイッチを形成するために前記１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合される第２のＰＮジャンクションをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
境界領域の中に統合され、前記半導体スイッチに結合されるインフルエンサをさらに備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
放射線信号を伝播するための誘導領域を有する導波管と、
第１のモードと第２のモードの間で前記導波管内で伝播する前記放射線信号の特徴を制御するために、前記導波管に結合されるインフルエンサと、
メモリサイクルのために前記放射線信号の前記特徴を保持するために、前記誘導領域に結合され、前記インフルエンサに反応するラッチング層と、
を備えるメモリ素子。
【請求項６】
前記特徴が偏光角であり、前記インフルエンサが前記放射線信号の伝播方向に平行に磁場を生じさせる請求項５に記載のメモリ素子。
【請求項７】
前記ラッチング層が前記導波管の境界領域内に配置される磁気成分を含む請求項６に記載のメモリ素子。
【請求項８】
前記第１のモードが第１の偏光角であり、前記第２のモードが前記第１の偏光角と異なる第２の偏光角である請求項６に記載のメモリ素子。
【請求項９】
前記第２の偏光角が前記第１の偏光角から九十度偏位される請求項８に記載のメモリ素子。
【請求項１０】
製造方法であって、
ａ）１つの誘導流域と、前記誘導領域に結合される１つまたは複数の境界領域を有する導波管を含む半導体基板を形成することと、
ｂ）前記基板内に第１のＰＮジャンクションを配置し、前記１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合されることと、
ｃ）前記ＰＮジャンクションで前記半導体基板内にドーパント原子を配置することと、
を備える方法。
【請求項１１】
コンピューティングシステムにより実行されるときに１つの方法を実行する、コンピュータ実行可能命令が搬送される伝播信号であって、該方法が
ａ）１つの誘導流域と、前記誘導領域に結合される１つまたは複数の境界領域を有する導波管を含む半導体基板を形成することと、
ｂ）前記基板内に第１のＰＮジャンクションを配置し、前記１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合されることと、
ｃ）前記ＰＮジャンクションで前記半導体基板内にドーパント原子を配置することと、
を備える伝播信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２００４年２月１２日に出願された米国仮出願番号第６０／５４４，５９１号の利点、及び以下の米国特許出願のそれぞれの利点を主張する。つまり、（それぞれ２００４年３月２９日に出願された）第１０／８１２，２９４号、第１０／８１１，７８２号、及び第１０／８１２，２９５号、及び（それぞれ２００４年１２月１４日に出願された）米国特許出願第１１／０１１，７６１号、第１１／０１１，７５１号、第１１／０１１，４９６号、第１１／０１１，７６２号、及び第１１／０１１，７７０号、及び（それぞれ２００５年２月９日に出願された）米国特許出願第１０／９０６，２２０号、第１０／９０６，２２１号、第１０／９０６，２２２号、第１０／９０６，２２３号、第１０／９０６，２２４号、第１０／９０６，２２６号、及び第１０／９０６，２２６号、及び（それぞれ２００５年２月１１日に出願された）米国特許出願第１０／９０６，２５５号、第１０／９０６，２５６号、第１０／９０６，２５７号、第１０／９０６，２５８号、第１０／９０６，２５９号、第１０／９０６，２６０号、第１０／９０６，２６１号、第１０／９０６，２６２号、及び第１０／９０６，２６３号。その開示は、それぞれすべての目的のためにその全体として参照することにより組み込まれている。
（技術分野）
本発明は概して放射線を伝播するためのトランスポートに関し、さらに詳細には、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化する光学的にアクティブな構成要素を含む誘導チャネルを有する導波管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファラデー効果は、光が磁場に配置された透明な媒体を通して、且つ該磁場に平行に伝播されるときに直線偏光の偏光面が回転する現象である。偏光回転の大きさの有効性は磁場の強さ、該媒体に固有のベルデ定数、及び光路長に応じて変化する。実験に基づいた回転角は、以下によって示される。
β＝ＶＢｄ
（方程式１）
により示され、ここではＶはベルデ定数と呼ばれ（角度分ｃｍ−１ガウスー１という単位を有し）、Ｂは磁場であり、ｄは該場にさらされる伝播距離である。量子力学記述では、ファラデー回転は、磁場の押し付けがエネルギーレベルを改変するために発生する。
【０００３】
（電流の強度を評価する方法として電流により引き起こされる磁場等の）磁場の測定には高いベルデ定数を有する、あるいは光アイソレータで使用されるファラデー回転子としての単位体（例えば、鉄を含有するガーネット結晶）を使用することが公知である。光アイソレータは、偏光面を４５°回転するためのファラデー回転子、磁場の適用のための磁石、偏光器、及びアナライザを含む。従来の光アイソレータは、導波管（例えば光ファイバ）が使用されない、かさばるタイプであった。
【０００４】
従来の光学では、磁気光学変調器は常磁性体と強磁性体を含む別々の結晶、特にガーネット（例えばイットリウム／鉄ガーネット）から製造されていた。これらのような装置はかなりの磁気制御場を必要とする。磁気光学効果は薄層技術、特に非可逆ジャンクション等の非可逆性装置を生産するためにも使用されている。これらのような装置はファラデー効果による、あるいはコットン−ムートン効果によるモードの変換に基づいている。
【０００５】
磁気光学装置において常磁性体と強磁性体を使用することの追加の欠点は、これらの物質が、例えば、振幅、位相、及び／または周波数等、偏光角以外の放射線の特性に悪影響を及ぼす可能性があるという点である。
【０００６】
従来の技術では、ディスプレイ装置を集合的に定義するために別々の（結晶等の）磁気光学バルク装置を使用することが知られていた。これらの従来の技術のディスプレイは、相対的に高いピクチャエレメント（ピクセル）あたりコスト、個々のピクセルを制御するための高い操作費用、相対的に大型のディスプレイ装置に対してうまく拡大縮小しない高まる制御複雑性を含むいくつかの欠点を有している。
【０００７】
従来のイメージングシステムはおおまかに以下の２つのカテゴリに分類されてよい。つまり（ａ）フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）及び（ｂ）（発光型表示として陰極線管（ＣＲＴ）を含む）投影システムである。一般的には、該２種類のシステムのための優勢な技術は、例外はあるものの同じではない。これらの２つのカテゴリは将来の技術のための明確な課題を有し、既存の技術はまだ満足が行くようにこれらの課題を克服していない。
【０００８】
優勢な陰極線管（ＣＲＴ）技術と比べて既存のＦＰＤ技術が直面する主要な課題は、コストである（「フラットパネル」は、その標準的な奥行きが表示面積の幅にほぼ等しいＣＲＴディスプレイと比較して「平坦な」つまり「薄い」ことを意味している）。
【０００９】
解像度、輝度、及びコントラストを含む既定のイメージング規格の一式を達成するためには、ＦＰＤ技術はＣＲＴ技術のほぼ３倍から４倍高価である。ただし、特に表示面積が拡大されるときのＣＲＴ技術のかさ高性及び重量は重大な欠点である。薄いディスプレイに対する希求がＦＰＤの活動領域での数多くの技術の開発を動かしてきた。
【００１０】
ＦＰＤの高いコストはおもに優勢な液晶ダイオード（ＬＣＤ）技術における、あるいはあまり一般的ではないガスプラズマ技術における精巧なコンポーネント材料の使用によるものである。ＬＣＤで使用されているネマチック材料の凹凸が、相対的に高い欠陥率をもたらし、多くの場合、個々の細胞に不具合があるＬＣＤ素子のアレイがディスプレイ全体の廃棄、または欠陥のある素子の高価な置換につながる。
【００１１】
ＬＣＤ技術とガスプラズマディスプレイ技術の両方にとって、このようなディスプレイの製造において液体または気体を制御するという固有の困難が根本的な技術的な且つコストの制限である。
【００１２】
高いコストのさらなる原因は、既存の技術における各光弁／発光エレメントでの相対的に高い動作過電圧に対する需要である。次々に液体セルを通して伝達される光の偏光、またはガスプラズマディスプレイにおける気体電池内での励起を変更するＬＣＤディスプレイのネマチック材を回転するためであるかどうかに関係なく、画像形成要素で高速切り替え速度を達成するためには相対的に高い電圧が必要とされる。ＬＣＤの場合、個々のトランジスタ要素が各画像形成位置に割り当てられる「アクティブマトリックス」が高コストの解決策となっている。
【００１３】
高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）またはそれ以上の製品に対する画質基準が高まるにつれて、現在、既存のＦＰＤ技術は、ＣＲＴと競合するコストで画質を配信することはできない。  品質範囲のこの末端でのコスト差は最も顕著である。そして３５ｍｍのフィルム品質解像度を配信することは、技術的には実現可能であるが、テレビ用であるのか、コンピュータディスプレイ用であるのかに関係なく、それには家庭用電化用品の範囲を超えさせるコストを伴うと予想されている。
【００１４】
投影システムの場合、テレビ（またはコンピュータ）ディスプレイと劇場映画投影システムという２つの基本的なサブクラスがある。相対的なコストは従来の３５ｍｍのフィルム投影装置との競争の関連では重要な問題である。しかしながら、ＨＤＴＶの場合、従来のＣＲＴ、ＬＣＤ  ＦＰＤまたはガスプラズマＦＰＤに比較されれば投影システムは低コスト解決策となる。
【００１５】
現在の投影システム技術は他の課題にも直面している。ＨＤＴＶ投影システムは、ディスプレイ表面への相対的に短い投射距離という制約の中で均一な画質を維持する一方でディスプレイの奥行きを最小限に抑えるという二重の課題に直面している。通常、この均衡をとると、相対的に低いコストを犠牲にして満足の行かない妥協をすることになる。
【００１６】
しかしながら、投影システム用の技術的に要求が厳しい未研究分野は映画館の領域にある。映画の画面装置は投影システムにとって新興の用途であり、この用途では、コンソール奥行き対均一な画質に関する問題は通常当てはまらない。代わりに、課題は、従来の３５ｍｍのフィルムプロジェクタの品質に競争価格で（最低でも）等しくなることにある。
ダイレクトドライブイメージライトアンプリファイアー（「Ｄ−ＩＬＡ」）、デジタル光処理（「ＤＬＰ（登録商標）」）、及びグレーティングライトバルブ（「ＧＬＶ」）をベースにしたシステム等を含む既存の技術は、最近では従来のフィルム投影装置の質に等しくなったが、従来のフィルムプロジェクタに比較するとかなりのコストの格差を有する。
【００１７】
ダイレクトドライブイメージライトアンプリファイアーは、ＪＶＣプロジェクタ（ＪＶＣ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒｓ）によって開発された反射液晶光弁装置である。駆動集積回路（「ＩＣ」）がＣＭＯＳベースの光弁の上にじかに画像を書き込む。液晶は信号レベルに比例して反射率を変更する。これらの垂直に整列した結晶が、１６ミリ秒未満の降下時間を加えた上昇時間で非常に高速な応答時間を達成する。キセノンつまり超高性能（「ＵＨＰ」）メタルハライドランプからの光は偏光ビームスプリッタから移動し、Ｄ−ＩＬＡ素子から反射され、画面上に投影される。
【００１８】
ＤＬＰ（登録商標）投影システムの中心にあるのは、１９８７年にテキサスインスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）のＬａｒｒｙ  Ｈｏｒｎｂｅｃｋ博士が先駆者となったデジタルマイクロミラーデバイス、つまりＤＭＤチップとして知られている光半導体である。  ＤＭＤチップは高度な光スイッチである。それは最高１３０万のヒンジが取り付けられた顕微鏡的な鏡からなる矩形のアレイを含み、これらのマイクロミラーのそれぞれは人間の髪の毛の幅の５分の１未満と測定され、投影される画像の１ピクセルに相当する。ＤＭＤチップがデジタルビデオ信号またはグラフィック信号と調整されると、光源及び映写レンズ、つまりそのミラーが画面または他の表面の上に全デジタル画像を反射する。ＤＭＤ及びそれを取り囲む高度電子回路はデジタル光処理ＴＭ技術と呼ばれている。
【００１９】
ＧＬＶ（グレーティング−ライト−バルブ）と呼ばれているプロセスが開発されている。該技術に基づいた試作品の装置は３０００：１というコントラスト比を達成した（典型的なハイエンド投影ディスプレイは今日１０００：１しか達成していない）。該装置は、色を送達するために特殊な波長で選ばれる３つのレーザを使用する。該３つのレーザが赤（６４２ｎｍ）、緑（５３２ｎｍ）、及び青（４５７ｎｍ）である。該プロセスはＭＥＭＳ技術（微小電気機械）を使用し、１行に１，０８０ピクセルのマイクロリボンアレイからなる。各ピクセルは６本のリボンからなり、３本は固定され、３本は上下に移動する。電気エネルギーが印加されると、３本の可動リボンが光を「ろ過」して取り除いた一種の回折格子を形成する。
【００２０】
コスト格差の一部はそれらの技術が低コストで特定の重要な画質パラメータを達成する際に直面する固有の困難のためである。コントラストは、特に「黒」の質において、マイクロミラーＤＬＰにとって達成が困難である。ＧＬＶは、（光学格子波動干渉を通してピクセル零度、つまり黒を達成する）この困難に直面していないが、代わりにラインアレイスキャンソースで事実上フィルムのような間欠画像を達成するという困難に直面している。
【００２１】
既存の技術は、ＬＣＤベースなのか、ＭＥＭＳベースなのかに関係なく、少なくとも１Ｋｘ１Ｋのアレイの素子（マイクロミラー、反射型液晶素子（「ＬＣｏＳ」等）の製造の経済的な側面によっても制約されている。必要とされている技術標準で動作するこれらの数の素子を必要とするときチップベースのシステムでは欠陥率は高い。
【００２２】
多様な電気通信用途に段階的な指数の光ファイバをファラデー効果と協調して使用することは公知である。分散及び他の性能の数的指標はファラデー効果のために最適化されておらず、ファラデー効果のための最適化によって劣化している場合もあるために、ファラデー効果を光ファイバに適用するには固有の矛盾があるが、従来の光ファイバの電気通信特性は光ファイバの電気通信応用例は周知である。いくつかの従来の光ファイバ応用例では、九十度の偏光回転は、五十四メートルの経路長で百エルステッド磁場を適用することによって達成される。ファイバをソレノイドの内部に設置し、所望される磁場を、該ソレノイドを通して電流を導くことによって生じさせると、所望される場が適用される。電気通信用途の場合、該五十四メートルの経路長は、それがキロメートルで測定される総経路長を有するシステムで使用されるために設計されていることを考慮するときに許容できる。
【００２３】
光ファイバ関連でのファラデー効果のための別の従来の用途は、ファイバを通るデータの従来の高速伝送の上に低速データ伝送をオーバレイするためのシステムとしてである。ファラデー効果は帯域外周波数信号方式または制御を提供するためにゆっくりと高速データを変調するために使用される。再び、この用途は、有力な検討材料としての電気通信の用途で実現される。
【００２４】
これらの従来の応用例では、ファイバは電気通信の使用のために設計され、ファラデー効果での関与のためのファイバ特性の修正では、通常、キロメートル＋−長のファイバチャネルのための減衰及び分散性能の数的指標を含む電気通信特性を劣化されることを許されていない。
【００２５】
電気通信での使用を可能にするために光ファイバーの性能測定基準のためにいったん許容レベルが達成されると、光ファイバ製造技法はきわめて長い距離の光学的に純粋且つ均一なファイバの効率的且つ費用効果の高い製造を可能にするために開発され、磨きをかけられてきた。光ファイバの基本的な製造プロセスの高レベルの概要は、プリフォームからファイバを引き出し、該ファイバを試験するプリフォームガラス外筒の製造を含む。通常、プリフォームブランクは、最終的なファイバの（屈折率、膨張率、融点等の）所望される属性を生じさせるために必要な必須化学組成を有するシリコン溶液を通して酸素を泡立てる改良型化学蒸着（ＭＣＶＤ）プロセスを使用して作られる。気体蒸気は特殊な旋盤内の合成石英管または石英管（クラッディング）の内部に導かれる。該旋盤は回転され、トーチが該管の外部に沿って移動する。該トーチからの熱により気体中の化学物質が酸素と反応し、二酸化ケイ素及び酸化ゲルマニウムを形成し、これらの二酸化物が該管の内部に蒸着し、ガラスを形成するためにともに融合する。このプロセスが終了するとブランクプリフォームが生じる。
【００２６】
ブランクプリフォームは、作られ、冷却され、試験された後、グラファイト炉の近くの上部に該プリフォームを有するファイバ引き上げタワーの内部に設置される。該炉は該プリフォームの先端を溶かし、その結果、重量のために落下し始める溶融「小滴」を形成する。溶融「小滴」は落下する時に冷却されガラスのストランドを形成する。このストランドは、所望されるコーティングを塗布し、該コーティングを硬化させるために一連の処理ステーションの中を通され、該ストランドが所望される厚さを有するようにコンピュータで監視される速度で該ストランドを引っ張る牽引車に取り付けられる。ファイバは毎秒約３３フィートから６６フィートの速度で引っ張られ、引き出されたストランドはスプール上に巻き付けられる。これらのスプールが１．４マイルより多い光ファイバを含むことは異常ではない。
【００２７】
性能の数的指標についての試験を含め、この仕上げられたファイバが試験される。電気通信グレードのファイバについてのこれらの性能数的指標は、引っ張り強さ（１平方インチあたり１００，０００ポンド以上）、屈折率プロファイル（開口数、及び光学欠陥がないかのスクリーン）、ファイバ幾何学形状（コア径、クラッディング寸法、及びコーティング直径）、減衰（距離での多様な波長の光の劣化）、帯域幅、波長分散、動作温度／範囲、減衰に対する温度依存、及び海中で光を伝導する能力を含む。
【００２８】
１９９６年には、それ以降フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と名付けられた前述された光ファイバの変動が立証された。ＰＣＦは、より高い屈折率のバックグラウンド材料の中で低い率の材料の微細構造の配列を使用する光ファイバ／導波構造である。該バックグラウンド材料は多くの場合非ドープシリカであり、低い率の領域は通常ファイバの前長に沿って通る空気の細孔によって提供される。ＰＣＦは２つの一般的なカテゴリ、つまり（１）高指数誘導ファイバと（２）低指数誘導ファイバに分けられる。
【００２９】
前述された従来の光ファイバと同様に、高指数誘導ファイバは改良型全反射（ＭＴＩＲ）原則によってソリッドコアの中で光を誘導している。全反射は微細構造の空気で充填された領域の中の低い有効指数により引き起こされる。
【００３０】
低指数誘導ファイバはフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）効果を使用して光を誘導する。ＰＧＢ効果は微細構造クラッディング領域内での伝播を不可能にするため、光は低指数コアに制限される。
【００３１】
用語「従来の導波管構造」は、広範囲の導波構造及び方法を含むために使用されているが、これらの構造の範囲は本発明の実施形態を実現するためにここで説明されるように修正されてよい。異なるファイバタイプ補佐の特徴は、それらが使用される多くの異なる応用例に適応される。光ファイバシステムを適切に操作することは、どのタイプのファイバが使用されているのか、及びなぜ使用されているのかを知ることに依存している。
【００３２】
従来のシステムはシングルモード、マルチモード、及びＰＣＦ導波管を含み、多くの亜変種も含んでいる。例えば、マルチモードファイバはステップ型ファイバとグレイデッドファイバを含み、シングルモードファイバはステップ型ファイバ、マッチドクラッド構造、陥凹クラッド（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ  ｃｌａｄ）構造、及び他の非標準型構造を含む。マルチモードファイバはより短い伝送距離に最良に設計され、ＬＡＮシステム及びビデオ監視で使用するために適している。シングルモードファイバは長い伝送距離に最良に設計され、長距離電話システム及びマルチチャネルテレビ放送システムに適切になる。「エアクラッド」またはエバネセント結合の導波管は光ワイヤまたは光ナノワイヤを含む。
【００３３】
ステップ指数は通常導波管のための屈折率の突然の変化を提供を指す――コアはクラッディングの屈折率より大きい屈折率を有する。グレイデッド指数は、コアの中心から遠くに徐々に減少する（例えば、コアは放物線プロファイルを有する）屈折率プロファイルを提供する構造を指す。シングルモードファイバは、非分散シフトファイバ（ＮＤＳＦ）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）、及び非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺ−ＤＳＦ）等の長さ及び放射線周波数（複数の場合がある等）特定の応用例のために合わせられた多くの異なるプロファイルを作成してきた。偏光維持（ＰＭ）ファイバと呼ばれる重要な種々のシングルモードファイバが開発されてきた。これまで説明されてきた他のすべてのシングルモードファイバは、無作為に偏光された光を伝播できた。ＰＭファイバは入力光の１つの偏光だけを伝播することを目的とする。ＰＭファイバは他のファイバタイプには見られない特徴を含む。コアに加えて、応力ロッドと呼ばれる追加の（２つの）長手方向領域がある。その名前が暗示するように、これらの応力ロッドはただ１つの光の偏光面だけの伝達が好まれるようにファイバのコアの中に応力を生じさせる。
【００３４】
前述されたように、従来の磁気光学システム、特にファラデー回転子及びアイソレータは、希土ドープガーネット結晶及び他の特殊材料、通常はイットリウム−鉄−ガーネット（ＹＩＧ）またはビスマス置換ＹＩＧを含む特殊な磁気光学材料を利用してきた。ＹＩＧ単結晶は浮遊帯（ＦＺ）法を使用して育てられる。この方法では、Ｙ２Ｏ３及びＦｅ２Ｏ３はＹＩＧの化学量論的組成に適するように混合されてから、該混合物が焼結される。ＹＩＧ種結晶は残りのシャフト上にセットされるが、その結果生じる焼結物はＦＺ炉の中の１つのシャフト上でｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋとしてセットされる。所定の調製の焼結された材料は、ＹＩＧ単結晶の付着を促進するために必要な流体を生じさせるために該ｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋと該種結晶の間の中心領域に設置される。２本のシャフトが回転される間、ハロゲンランプからの光が該中心領域に焦点を合せられる。該中心領域は酸素を含む雰囲気の中で加熱されると溶融帯を形成する。この条件下で、該ｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋと該種は一定の速度で移動し、該溶融帯が該ｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋに沿って移動し、ＹＩＧ焼結物から単結晶を育てる。
【００３５】
ＦＺ法は空気中に吊り下げられているｍｏｔｈｅｒ  ｓｔｉｃｋから結晶を育てるため、汚染は排除され、高純度の結晶が育てられる。ＦＺ法は０１２ｘ１２０ｍｍと測定されるインゴットを作り出す。
【００３６】
Ｂｉ−置換された鉄ガーネット厚膜は、ＬＰＥ炉を含む液相エピタキシー（ＬＰＥ）法によって育てられる。結晶材料及びＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３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、回転時に溶融面上で浸され、Ｂｉ−置換された鉄ガーネット厚膜をウェハ上で育てる。直径３インチほどと測定される厚膜を育てることができる。
【００３７】
４５°のファラデー回転子を獲得するために、これらの膜は特定の厚さまで研磨され、反射防止膜を塗布され、次にアイソレータに適合するように１平方ミリメートルから２平方ミリメートルに切断される。ＹＩＧ単結晶より大きなファラデー回転容量を有するため、Ｂｉ−置換された鉄ガーネット厚膜は約１００μｍ単位で薄くされなければならず、したがって高精度処理が必要とされる。
【００３８】
さらに新しいシステムはビスマス置換イットリウム−鉄−ガーネット（Ｂｉ−ＹＩＧ）材料、薄膜及びナノ粉末の製造及び合成に対処する。  ３０３４１ジョージア州、アトランタ、ピーチツリー工業通り（Ｐｅａｃｈｔｒｅｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ａｔｌａｎｔａ，  ＧＡ）５３１３にあるｎＧｉｍａｔ社は薄膜コーティングの製造のための燃焼化学蒸着（ＣＣＶＤ）システムを使用する。ＣＣＶＤプロセスでは、オブジェクトを被覆するために使用される金属を含有する化学物質である先駆物質が通常は可燃性の燃料である溶液に溶解している。この溶液は特殊なノズルによって顕微鏡的な小滴を形成するために噴霧される。次に、酸素ストリームがこれらの小滴を、それらが燃焼される炎まで運ぶ。基材（被覆されている材料）は単に炎の前にそれを引き出すことによって被覆される。炎の熱が、小滴を蒸発させ、該先駆物質が反応し、該基材上に蒸着する（凝縮する）ために必要なエネルギーを提供する。
【００３９】
さらに、エピタキシャルリフトオフは、多くのＩＩＩ−Ｖ系及び元素半導体系の異種統合を達成するために使用されてきた。しかしながら、多くの他の重要な材料系の装置を統合することは、いくつかのプロセスを使用しても困難であった。この問題の好例が、単結晶遷移金属酸化物の、オンチップ薄膜光アイソレータに必要なシステムである半導体プラットホーム上での統合である。磁気ガーネットにおけるエピタキシャルリフトオフの実現が報告された。ガドリニウムガリウムガーネット（ＧＧＧ）上で育てられた単結晶イットリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）及びビスマス置換ＹＩＧ（Ｂｉ−ＹＩＧ）エピタキシャルの層内に埋め込み犠牲層を生じさせるためにディープイオンインプランテーションが使用される。該インプランテーションにより生じる損害は該犠牲層と該ガーネットの残りの間に大きなエッチ選択性を誘発する。十ミクロンの厚膜が、燐酸でのエッチングにより元のＧＧＧ基材から離昇される。ミリメートルサイズの部分品がシリコン基材及びガリウム砒素基材に移された。
【００４０】
さらに、研究者は、同じ厚さの単一層ビスマス鉄ガーネット膜より、百四十パーセント（１４０％）大きい７４８ｎｍでのファラデー回転を示す磁気光学フォトニック結晶と呼ぶ多層構造を報告した。現在のファラデー回転子は、概して単結晶またはエピタキシャル膜である。しかしながら、単結晶装置はやや大きく、光集積回路等の応用例でのそれらの使用を困難にする。そして、膜は約５００μｍの厚さも示すため、代替材料系が望ましい。鉄ガーネット、特にビスマスガーネットとイットリウム鉄ガーネットの積み重ねられた膜の使用が調査された。７５０ｎｍの光と使用するために設計され、厚さ７０ｎｍのビスマス鉄ガーネット（ＢＩＧ）の上に厚さ８１ｎｍのイットリウム鉄ガーネットの４つのヘテロエピタキシャル層、ＢＩＧの厚さ２７９ｎｍの中心層及びＹＩＧの上のＢＩＧの４つの層を特徴とした。該積み重ねを製造するために、ＬＰＸ３０５ｉ  ２４８ｎｍ  ＫｒＦエキシマレーザを使用するパルス化レーザ付着が使用された。
【００４１】
前記説明から分かるように、従来の技術は大部分の磁気光学システムで特殊磁気光学材料を利用するが、電気通信測度が妥協されない限り、必要な磁場強さを生じさせることによって非ＰＣＦ光ファイバ等のより従来ではない磁気光学材とともにファラデー効果を利用することも公知であった。いくつかのケースでは、製造後の方法が特定の磁気光学応用例での使用のために特定の特殊コーティングを提供するために、あらかじめ作られた光ファイバとの関連で使用される。あらかじめ作られた材料の製造後処理が多様な所望される結果を達成するためにときおり必要となるという点で、同じことは特殊磁気光学結晶及び他のバルクインプリメンテーションでも当てはまる。このような特別な処理は特殊なファイバの最終コストを増額し、ファイバが仕様を満たすことができない可能性があるという追加の状況を生じさせる。多くの磁気応用例は、通常、少数の（通常は１個または２個の）磁気光学構成部品を含むので、相対的に高い１個あたりコストは耐えられる。しかしながら、所望される磁気光学構成部品の数が増えるにつれて、（ドルと時間という単位での）最終的なコストは拡大し、数百または数千のこのような構成部品を使用する応用例では、単位原価を大幅に削減することは必須である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
必要とされているのは、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性、及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術である。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
開示されているのは、１つの誘導領域と、該誘導領域に結合されている１つまたは複数の境界領域とを有する導波管とを含む半導体基板と、該基板内に配置され、該１つまたは複数の境界領域の内の１つまたは複数に結合される第１のＰＮジャンクションと、該ＰＮジャンクションで該導波管基板内に配置されるドーパント原子を含む装置及び方法である。
【００４４】
代替実施形態は、放射線信号を伝播するための１つの誘導領域を有する導波管を有するメモリ素子と、第１のモードと第２のモードの間で導波管内で伝播する該放射線信号の特徴を制御するために、該導波管に結合されるインフルエンサと、メモリサイクルのための該放射線信号の該特徴を保持するために該誘導領域に結合され、該インフルエンサに反応するラッチング層を含む。
【００４５】
それはトランスポート製造方法のための本発明の好適実施形態でもあり、該方法は、ａ）導波管の導波管部分を基準にして接点領域を設置し、該導波管が外面層を有し、該外面層の下にある構造を含み、該導波管部分が該構造に近接することと、ｂ）該接点領域内に素子を配置することと、ｃ）該構造に該要素を通信することとを含む。
【００４６】
本発明の該装置、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播された信号は、改良され、成熟した導波管製造プロセスを使用することの優位点を提供する。好適実施形態では、該導波管は光学トランスポート、好ましくは放射線の所望される属性を保ちながらも光学的にアクティブな構成物質を含むことにより該インフルエンサの特徴に影響を及ぼす短距離特性を強化するように適応された光ファイバまたは導波管チャネルである。好適実施形態では、影響を受ける放射線の特性は放射線の偏光状態を含み、該インフルエンサは該光学トランスポートの伝達軸に平行に伝播される制御可能な可変磁場を使用して偏光回転角度を制御するためにファラデー効果を使用する。該光学トランスポートは、非常に短い光学経路上で低い磁場強度を使用して偏光を迅速に制御できるようにするために構築される。放射線は、当初、１つの特定の偏光を有する波動成分を生成するために制御される。その波動成分の偏光は、第２の偏光フィルタが該影響を及ぼす効果に応えて発せられる放射線の振幅を変調するように影響を受ける。好適実施形態では、この変調は発せられた放射線を消すことを含む。該組み込まれた特許出願、優先出願、及び関連出願はファラデー構造の導波管、ファラデー構造導波管変調器、ディスプレイ及び本発明と協調する他の導波管構造、及び方法を開示している。
【００４７】
低コストの均一な効率のよい磁気光学システム要素の製造で使用するための本発明の一部としてここに開示されているように成熟した効率的な光ファイバ導波管製造プロセスを活用することは、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する該導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
本発明は、単位原価を削減し、製造可能性、再現性、均一性及び信頼性を高める一方で、外部影響に対する導波管の放射線に影響を及ぼす特性の反応性を強化するために、従来の技術に優る優位点を提供する代替導波管技術に関する。以下の説明は、当業者が本発明を作り、使用することができるようにするために提示され、特許出願及びその要件との関連で提供される。好適実施形態及びここに説明されている一般的な原則と特徴に対する多様な変型は、容易に当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明は示されている実施形態に限られることを目的とするのではなく、ここに説明されている原則と特徴に一貫した最も幅広い範囲を与えられるべきである。
【００４９】
以下の説明では、（１）光学トランスポート、（２）プロパティインフルエンサ、及び（３）消すことという用語は、本発明の文脈において特定の意味を有する。本発明の目的のために、光学トランスポートは、放射線の所望される属性を保ちつつ、該インフルエンサの該特徴に影響を及ぼす特性を強化するように特に適応された導波管である。好適実施形態では、影響を受ける放射線の特性はその偏光回転状態を含み、該インフルエンサは該光学トランスポートの伝達軸に平行に伝播される制御可能な可変磁場を使用して偏光角を制御するためにファラデー効果を使用する。該光学トランスポートは、非常に短い光学経路上で低い磁場強度を使用して偏光を迅速に制御できるようにするために構築される。いくつかの特定のインプリメンテーションでは、光学トランスポートは、ファイバの導波属性を同時に保ち、それ以外の場合プロパティインフルエンサによる、放射線特性（複数の場合がある）の効率的な構築及び協力的なみせかけに対処しながら、伝達された放射線の導波管のために高いベルデ定数を示す光ファイバを含む。
【００５０】
プロパティインフルエンサは、光学トランスポートにより伝達される放射線の特性制御を実現するための構造である。好適実施形態では、プロパティインフルエンサは、コア及び１つまたは複数のクラッディング層を有する光ファイバによって形成される光学トランスポートのための１つのインプリメンテーションでは、好ましくはインフルエンサが光学トランスポートの導波属性を大きく不利に改変することなくクラッディング層の１つまたは複数の中に、または上に統合される、光学トランスポートに動作可能なように結合される。伝達される放射線の偏光特性を使用する好適実施形態では、プロパティインフルエンサの好ましいインプリメンテーションはコイル、コイルフォームまたは、（その内の１つまたは複数が制御可能である）１つまたは複数の磁場を使用して、光学トランスポート内のファラデー効果出現場をサポートする／生じさせる（したがって、伝達された放射線に影響を及ぼす）統合が可能な他の構造等の偏光が影響を及ぼす構造である。
【００５１】
本発明の構造化された導波管はいくつかの実施形態では、伝播される放射線の振幅を制御する変調器の中のトランスポートとして働いてよい。該変調器によって発せられる放射線は、光学トランスポート上でのプロパティインフルエンサの相互作用により制御される最大放射線振幅と最小放射線振幅を有する。消すことは単に最小放射線振幅が、「オフ」または「暗い」または放射線の不在を示す他の分類として特徴付けられる（特定の実施形態にとって適切に）十分に低いレベルであることを指す。言い換えると、いくつかの応用例では、十分に低いが、検出可能／認識できる放射線振幅が、そのレベルがインプリメンテーションまたは実施形態のためのパラメータを満たすときに「消された」と適切に識別されてよい。本発明は、導波管製造の間に誘導領域に配置される光学的にアクティブな構成物質を使用することによりインフルエンサに対する導波管の反応を改善する。
【００５２】
図１は、ファラデー構造導波管変調器１００のための本発明の好適実施形態の一般的な概略平面図である。変調器１００は光学トランスポート１０５と、トランスポート１０５に動作可能なように結合されているプロパティインフルエンサ１１０と、第１のプロパティエレメント１２０と、第２のプロパティエレメント１２５とを含む。
【００５３】
トランスポート１０５は、技術の多くの周知の光学導波管構造に基づいて実現されてよい。  例えば、トランスポート１０５は１つの誘導領域と１つまたは複数の境界領域（例えば、コアと、該コアのための１つまたは複数のクラッディング層）を含む誘導チャネルを有する特別に適応された光ファイバ（従来またはＰＣＦ）であってよいか、あるいはトランスポート１０５は１つまたは複数のこのような誘導チャネルを有するバルクデバイスまたは基板の導波管チャネルであってよい。従来の導波管構造は、影響を受ける放射線の特性のタイプ及びインフルエンサ１１０の性質に基づいて修正される。
【００５４】
インフルエンサ１１０は、トランスポート１０５を通して及び／またはトランスポート１０５上で伝達される放射線に対する（開示されている影響を通して等、直接的にまたは間接的に）特性影響を明らかにするための構造である。多くの異なるタイプの放射線特性が影響を受けることがある。そして、多くのケースでは既定の特性に影響を及ぼすために使用される特定の構造がインプリメンテーションごとに変化してよい。好適実施形態では、放射線の出力振幅を制御するために同様に使用されてよい特性は影響のための望ましい特性である。例えば、放射線偏光角は影響を受けることがある１つの特性であり、放射線の伝達された振幅を制御するために使用されてよい特性である。固定された偏光器等の別の要素を使用すると、該偏光器の伝達軸に比較した放射線の偏光角に基づいて放射線振幅が制御される。この例では、偏光角を制御すると伝達される放射線が変化する。
【００５５】
しかしながら、他のタイプの特性も影響を受ける可能性があり、放射線位相または放射線周波数等の出力振幅を制御するために使用されてよいことが理解される。通常、他の要素は特性の性質、及び特性に対する影響のタイプと程度に基づいて出力振幅を制御するために変調器１００とともに使用される。いくつかの実施形態では、望ましくは出力振幅よりむしろ放射線の別の特徴が制御されてよく、それには識別されたもの以外の放射線特性が制御される、あるいは特性が所望される属性に対する所望される制御を達成するために異なるように制御される必要があることが要求される可能性がある。
【００５６】
ファラデー効果はトランスポート１０５内で偏光制御を達成する一つの方法の一つの例に過ぎない。  ファラデー偏光回転影響のためのインフルエンサ１１０の好適実施形態は、トランスポート１０５に近接する、あるいはトランスポート１０５内に／上に統合される可変磁場と固定磁場の組み合わせを使用する。これらの磁場は望ましくは、制御する磁場がトランスポート１０５を通して伝達される放射線の伝播方向に平行に向けられるように生成される。  該トランスポートを基準にして磁場の方向及び大きさを適切に制御することにより、放射線偏光角に対する影響の所望される程度が達成される。
【００５７】
トランスポート１０５が、インフルエンサ１１０によって選択された特性の「ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｂｉｌｉｔｙ」を改善する／最大限にするために構築されることが、この特定の例では好ましい。ファラデー効果を使用する偏光回転特性の場合、トランスポート１０５はドーピングされ、形成され、処理され、及び／またはベルデ定数を高める／最大限にするために扱われる。ベルデ定数が大きくなるほど、インフルエンサ１１０もさらに容易に既定の電界の強さとトランスポート長で偏光回転角度に影響を及ぼすことができる。このインプリメンテーションの好適実施形態では、ベルデ定数に対する注意はトランスポート１０５二次の導波管態様の他の特長／属性／特徴を用いる一次タスクである。いくつかのインプリメンテーションはそれ以外に提供してよいが、好適実施形態では、インフルエンサ１１０は（例えばプリフォーム製造及び／または引き上げプロセス等）導波管製造プロセスを通してトランスポート１０５と統合される、あるいはそれ以外の場合「強力に関連付けられる」。
【００５８】
エレメント１２０とエレメント１２５は、インフルエンサ１１０によって影響を及ぼされる所望される放射線特性を選択する／フィルタリングする／作用するためのプロパティエレメントである。エレメント１２０は、適切な特性の所望される状態を有する入力放射線の波動成分を渡すために「ゲート開閉」要素として使用されるフィルタであってよいか、あるいはそれは適切な特性の所望される状態に入力放射線の１つまたは複数の波動成分を適合させるための「処理」要素であってよい。エレメント１２０からのゲート開閉／処理された波動成分は光学トランスポート１０５に提供され、プロパティインフルエンサ１１０は前述されたようにトランスポートされた波動成分に制御自在に影響を及ぼす。
【００５９】
エレメント１２５は、エレメント１２０に対する協調的な構造であり、影響を受けた波動成分に作用する。エレメント１２５は、波動成分の特性の状態に基づいてＷＡＶＥ＿ＯＵＴを渡し、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅を制御する構造である。その制御の性質と詳細は、影響を受けた特性とエレメント１２０からの特性の状態、及びその初期状態がインフルエンサ１１０によってどのように影響を受けたのかの細部に関連する。
【００６０】
例えば、影響を受ける特性が波動成分の偏光特性／偏光回転角度である場合、エレメント１２０とエレメント１２５は偏光フィルタであってよい。エレメント１２０は例えば右回転偏光等の波動成分の偏光の１つの特定のタイプを選択する。インフルエンサ１１０は、放射線がトランスポート１０５を通過するときにその偏光回転角度を制御する。エレメント１２５は、エレメント１２５の伝達角に比較した最終的な偏光回転角度に基づいて影響を受けた波動成分をフィルタリングする。言い換えると、影響を受けた波動成分の偏光回転角度がエレメント１２５の伝達軸と一致するとき、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴは高い振幅を有する。該影響を受けた波動成分の偏光回転角がエレメント１２５の伝達軸と「交差する」とき、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴは低い振幅を有する。この文脈での交差とは、従来の偏光フィルタの伝達軸と約九十度ずれた回転角を指す。
【００６１】
さらに、デフォルト状態の結果ＷＡＶＥ＿ＯＵＴの最大振幅、ＷＡＶＥ＿ＯＵＴの最小振幅、あるいは間のなんらかの値が生じるように、エレメント１２０とエレメント１２５の相対的な向きを確立することができる。デフォルト状態とはインフルエンサ１１０から影響を受けない出力振幅の大きさを指す。例えば、エレメント１２０の伝達軸に対して九十度の関係にエレメント１２５の伝達軸を設定することにより、デフォルト状態は好適実施形態の最小振幅となるであろう。
【００６２】
エレメント１２０とエレメント１２５は別々の構成要素であってよい、あるいは１つまたは複数の構造がトランスポート１０５の上にまたは中に統合されてよい。他の実施形態では、これらのエレメントはトランスポート１０５の特定の領域内で、またはトランスポート１０５全体で分散されてよいが、いくつかのケースでは、エレメントは好適実施形態においてのようにトランスポート１０５の「入力」と「出力」で局所化されてよい。
【００６３】
動作中、（ＷＡＶＥ＿ＩＮとして示されている）放射線はエレメント１２０に入射し、（例えば、右回転偏光（ＲＣＰ）回転成分等の）適切な特性がＲＣＰ波動成分をトランスポート１０５に渡すためにゲート開閉／処理される。トランスポート１０５は、それがエレメント１２５によって相互作用され、（ＷＡＶＥ＿ＯＵＴとして示される）波動成分が渡されるまで、ＲＣＰ波動成分を伝達する。入射ＷＡＶＥ＿ＩＮは、通常（例えば、右回転偏光（ＲＣＰ）及び左回転偏光（ＬＣＰ）等）偏光特性に対して複数の直交状態を有する。エレメント１２０は（例えば該直交状態の内の１つを渡し、１つの状態だけが渡されるように他を遮る／シフトする等）偏光回転特性の特定の状態を生じさせる。インフルエンサ１１０は、制御信号に応えて該渡された波動成分のその特定の偏光回転に影響を与え、該制御信号により指定されるようにそれを変更してよい。本実施形態のインフルエンサ１１０は約九十度の範囲で偏光回転特性に影響を及ぼすことができる。エレメント１２５は次に、該波動成分が影響を受けるにつれそれと相互作用し、該波動成分偏光回転がエレメント１２５の該伝達軸と一致すると最大値から、及び該波動成分偏光が該伝達軸と「交差する」ときには最小値からＷＡＶＥ＿ＩＮの放射線振幅を変調できるようにする。エレメント１２０を使用することによって、好適実施携帯のＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅は最大レベルから消されるレベルまで可変である。
【００６４】
図２は、図１に示される好適実施形態の特定のインプリメンテーションの詳細な概略平面図である。本発明はこの特定の例に制限されていないが、該インプリメンテーションは特に該説明を簡略化するために説明される。図１に示されているファラデー構造化波動変調器１００は、図２に示されているファラデー光変調器２００である。
【００６５】
変調器２００はコア２０５と、第１のクラッディング層２１０と、第２のクラッディング層２１５と、コイルまたはコイルフォーム２２０（第１の制御ノード２２５と第２の制御ノード２３０を有するコイル２２０）と、入力エレメント２３５と、出力エレメント２４０とを含む。図３は、エレメント２３５とエレメント２４０の間で取られる図２に示されている好適実施形態の断面図であり、類似する番号が同じまたは対応する構造を示している。
【００６６】
コア２０５は、真空付着方法での変形等の標準的なファイバ製造技法により追加される以下のドーパントの内の１つまたは複数を含んでよい。つまり、（ａ）カラー染料ドーパント（変調器２００を事実上光源システムから輝くカラーフィルターにする）、（ｂ）ＹＩＧ／Ｂｉ−ＹＩＧまたはＴｂまたはＴＧＧあるいは活性化磁場が存在する場合に効率的なファラデー回転を達成するためにコア２０５のベルデ定数を増加するための他のドーパントのような光学的にアクティブなドーパントである。製造中にファイバを加熱する、またはファイバに応力を加えることによりコア２０５の中に穴または凸凹が追加され、さらにベルデ定数を増加する、及び／または非線形効果を実現する。ここでの説明をさらに簡略化するために、説明はおもに非ＰＣＦ導波管に集中する。しかしながら、本説明の文脈ではＰＣＦ変形は、文脈が明確にこのような代替に反さない限り、非ＰＣＦ波長実施形態に代替してよい。ＰＣＦ導波管の場合、カラー染料ドーパントを使用するよりむしろ、波長選択バンドギャップ結合または長手方向構造を使用してカラーフィルタリングが実現される／空隙が充填され、ドーピングされてよい。したがって、カラーフィルタリング／染料ドーピングが非ＰＣＦ導波管に関連して説明されるたびに、波長選択バンドギャップ結合の使用及び／またはＰＣＦ導波管の充填とドーピングも、適切なときに代替してよい。
【００６７】
多くのシリカ光ファイバが、ドーパントがシリカパーセンテージを基準にして高いレベルで製造される（このレベルは五十パーセントドーパントほど高い場合がある）。他の種類のファイバのシリカ構造における現在のドーパントの濃度は数十ミクロンの距離で約九十度の回転を達成する。従来のファイバ製造メーカはドーパント濃度（例えばＪＤＳユニふフェーズ社（ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅ）から市販されているファイバ等）を高める上で、及びドーパントプロファイル（例えばコーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ  ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から市販されているファイバ等）を制御する上で改善を達成し続けている。コア２０５は、ミクロン規模の距離で低電力の、必要な迅速な回転を与えるほど、光学的にアクティブなドーパントの十分に高く、制御されている濃度を達成し、これらの電力／距離値は、さらに改善が行われるにつれて減少し続ける。
【００６８】
第１のクラッディング層２１０（好適実施形態ではオプション）は、強い磁場にさらされると恒久的に磁化する強磁性単分子磁石でドーピングされる。第１のクラッディング層２１０の磁化はコア２０５またはプリフォームへの追加の前に、あるいは変調器２００（コア、クラッディング、コーティング（複数の場合がある）及び／またはエレメントを完備）が引き出された後に起こる可能性がある。このプロセスの間、プリフォームまたは引き出されたファイバはコア２０５の伝達軸から九十度偏位された強力な永久磁場を通過する。好適実施形態では、この磁化はファイバ引張装置の要素として配置される電磁石によって達成される。（永久磁気特性のある）第１のクラッディング層２１０が光学的にアクティブなコア２０５の磁気領域を飽和するために提供されるが、層２１０からの磁場の方向は伝播の方向に直角であるため、ファイバ２００を通過する放射線の回転の角度を変更しない。組み込まれている仮出願は結晶構造において最適ではない原子核の微粉化によってドーピングされた強磁性クラッディングの向きを最適化するための方法を説明している。
【００６９】
相対的に高温で磁化されてよい単一分子磁石（ＳＭＭ）が発見されるため、これらのＳＭＭの使用はドーパントとして好ましい。これらのＳＭＭを使用すると、優れたドーピング濃度の生成及びドーパントプロファイルの制御が可能になる。市販されている単一分子磁石の例と方法はコロラド州デンバー（Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）のゼッタコア社（ＺｅｔｔａＣｏｒｅ，Ｉｎｃ．）から入手できる。
【００７０】
第２のクラッディング層２１５は、フェリ磁性体または強磁性体でドーピングされ、適切なヒステリシス曲線により特徴付けられる。好適実施形態は、必要な場を作成するとき「幅広く」「平ら」でもある「短い」曲線を使用する。第２のクラッディング層２１５が、それ自体切り替えマトリクス駆動回路（不図示）等のコントローラから信号（例えば制御パルス）によって駆動される、隣接する電界発生要素（例えばコイル２２０）によって生じる磁場によって飽和すると、第２のクラッディング層２１５はすぐに変調器２００に所望される回転の度数に適切な磁化の程度に達する。さらに、第２のクラッディング層２１５は、以後のパルスが磁化レベルを高める（同じ方向の電流）、リフレッシュする（電流なし、あるいは＋／−保守電流）、または削減する（反対方向の電流）までそのレベルで磁化されたままとなる、あるいはそのレベルに十分近いままとなる。ドーピングされた第２のクラッディング層２１５のこの残留磁束が、インフルエンサ１１０（例えばコイル２２０）によって場が絶えず適用されなくても経時的に適切な度数の回転を維持する。
【００７１】
ドーピングされたフェリ磁性体／強磁性体の適切な変型／最適化は適切なプロセスステップでのクラッディングのイオン衝撃によってさらに達成されてよい。「導波管上に強磁性薄膜を配置する方法、及び該方法により配置される強磁性薄膜を備える磁気光学構成要素（ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＤＥＰＯＳＩＴＩＮＧ  Ａ  ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＦＩＬＭ  ＯＮ  Ａ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ  ＡＮＤ  Ａ  ＭＡＧＮＥＴＯ−ＯＰＴＩＣ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  Ａ  ＴＨＩＮ  ＦＥＲＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＦＩＬＭ  ＤＥＰＯＳＩＴＥＤ  ＢＹ  ＴＨＥ  ＭＥＴＨＯＤ）」と題され、フランスのパリ（Ｐａｒｉｓ）のアルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）に譲渡され、気相方法により導波管上に付着される強磁性薄膜が好ましい結晶構造内で順序付けられていない原子核を粉砕する入射角でイオンビームにより衝撃を与えられる、米国特許番号第６，１０３，０１０号が参照される。結晶構造の改変は技術で公知の方法であり、製造されたファイバ内またはドーピング済みのプリフォーム材の上のどちらかでドーピングされたシリカクラッディング上に利用されてよい。該第‘０１０号特許はすべての目的のために参照することによりこれにより組み込まれている。
【００７２】
第１のクラッディング層２１０と同様に、作成され、相対的に高温で磁化されてよい適切な単一分子磁石（ＳＭＭ）は、第２のクラッディング層２１５が優れたドーピング濃度を可能にできるようにするために好適実施形態内のドーパントとして好ましい。
【００７３】
好適実施形態のコイル２２０は、初期磁場を生じさせるためにファイバ２００上または中で一体化して製造される。コイル２２０からのこの磁場はコア２０５を通って伝達される放射線の偏光の角度を回転し、第２のクラッディング層２１５内のフェリ磁性ドーパント／強磁性ドーパントを磁化する。これらの磁場の組み合わせは（ここに組み込まれている関連特許出願の内の１つに説明されるようなディスプレイをファイバ２００のマトリクスが集合的に形成するときの１ビデオフレームの時間等の）所望される期間、所望される回転角を維持する。本説明の目的のために、「コイルフォーム」は、複数の導電性のセグメントが互いに平行に、且つファイバの軸に直角に配置されるコイルに類似する構造と定義される。材料の性能が高まる―つまり、ドーピングされたコアの有効ベルデ定数がさらに高いベルデ定数のドーパントのおかげで上昇する（あるいは非線形効果を生じさせるものを含む補強された構造上の変型として）―につれて、コイルまたはファイバエレメントを囲む「コイルフォーム」に対するニーズは削減されるかあるいは未然に防がれてよく、より簡略な単一バンドまたはガウスシリンダ構造が実際的となるであろう。（シリンダ構造及びコイル及び他の類似する構造を含む）これらの構造は、ここに説明されているコイルフォームの機能を果たすときにコイルフォームの定義の中に含まれる。用語コイルとコイルフォームは、文脈が許すときには交互に用いられてよい。
【００７４】
ファラデー効果、つまり電界強さ、場が適用される距離、及び回転する媒体のベルデ定数を指定する方程式の変数を考えるとき、１つの結果は、変調器２００を使用する構造、構成要素及び／または装置があまり強力ではない磁場を生じさせる材料から形成されるコイルまたはコイルフォームを補償できるということである。補償は変調器２００をさらに長くすることによって、あるいは有効ベルデ定数をさらに増加する／改善することによって達成されてよい。例えば、いくつかのインプリメンテーションでは、コイル２２０は金属ワイヤより効率的ではない導電性高分子である導電体を使用する。他のインプリメンテーションでは、コイル２２０は、それ以外の場合より効率的な材料とともに使用されるであろうより幅広いがより少ない巻き線を使用する。コイル２２０が従来のプロセスにより製造されるが、あまり効率的ではない動作を有するコイル２２０を作成するとき等さらに他の例では、他のパラメータは適切な全体的な動作を達成するために、必要に応じて補償する。
【００７５】
設計パラメータ−ファイバ長、コアのベルデ定数、及び場発生エレメントのピーク場出力と効率−の間にはトレードオフがある。これらのトレードオフを考慮に入れると、以下を含む一体形成されるコイルフォームの４つの好適実施形態が生じる。つまり（１）コイル／コイルフォームを実現するためのツイストファイバ、（２）巻き線の複数の層を達成するために導電性パターンで印刷される薄膜でエピタキシャルに巻き付けられるファイバ、（３）コイル／コイルフォームを製造するためにファイバ上で浸漬ペンナノリソグラフィーにより印刷される、及び（４）コーティングされた／ドーピングされたガラス繊維をまきつけられるコイル／コイルフォーム、あるいは代わりに金属でコーティングされる、またはコーティングされていない導電性高分子、つまり金属性のワイヤである。これらの実施形態の追加の詳細は、前記に参照された関連する、組み込まれている仮特許出願に説明されている。
【００７６】
ノード２２５とノード２３０は、コア２０５、クラッディング層２１５、及びコイル２２０内での必要な磁場の生成を含むための信号を受信する。単純な実施形態でのこの信号は、所望される磁場を作成し、変調器２００を通って伝播するＷＡＶＥ＿ＩＮ放射線の偏光角を回転させるための適切な規模と持続時間のＤＣ（直流）信号である。コントローラ（不図示）は、変調器２００が使用されるときにこの制御信号を提供してよい。
【００７７】
入力エレメント２３５と出力エレメント２４０は、好適実施形態では、別々の構成要素として設けられる、あるいはコア２０５の中に／上に統合される偏光フィルタである。入力エレメント２３５は、偏光器として、多くの異なるやり方で実現されてよい。コア２０５の中への単一の偏光タイプ（特殊円形または線形）の光の通過を可能にする多様な偏光機構が利用されてよい。つまり、好適実施形態ではコア２０５の「入力」端でエピタキシャルに付着される薄膜を使用する。代替好適実施形態は（組み込まれている仮特許出願に説明されるようにコア２０５またはクラッディング層内のシリカに対する修正等の）偏光フィルタリングを達成するために導波管２００上で市販されているナノスケールの微細構造化技法を使用する。１つまたは複数の光源（複数の場合がある）からの光の効率的な入力のためのいくつかのインプリメンテーションでは、好ましい照明システムは「間違った」初期偏光の光の繰り返される反射を可能にするための空洞を含んでよい。それにより、すべての光は究極的に受け入れられる、つまり「正しい」偏光の中に分解する。要すれば、特に照明ソースから変調器２００までの距離に応じて、偏光維持導波管（ファイバ、半導体）が利用されてよい。
【００７８】
好適実施形態の出力エレメント２４０は、デフォルトの「オフ」変調器２００のために入力エレメント２３５の向きから九十度偏位される「偏光フィルタ」エレメントである。（いくつかの実施形態では、デフォルトは入力エレメントと出力エレメントの軸を位置合わせすることにより「オン」にされてよい。同様に、五十パーセント振幅等の他のデフォルトは、入力エレメントと出力エレメントの適切な関係性及びインフルエンサからの適切な制御によって実現されてよい。）エレメント２４０は好ましくはコア２０５の出力端上でエピタキシャルに付着される薄膜である。入力エレメント２３５と出力エレメント２４０は、他の偏光フィルタ／制御システムを使用してここに説明されている構成とは異なるように構成されてよい。影響を受ける放射線特性が放射線偏光角（例えば、位相または周波数）以外の特性を含む場合、他の入力関数と出力関数が、インフルエンサに応えてＷＡＶＥ＿ＯＵＴの振幅を変調するために前述されたように所望される特性を適切にゲート開閉する／処理する／フィルタリングするために使用される。
【００７９】
図４は、ディスプレイ組み立て品４００のための好適実施形態の概略ブロック図である。組み立て品４００は、それぞれが図２に示されるような導波管変調器２００ｉ、ｊによって生成される複数のピクチャエレメント（ピクセル）の集合体を含む。変調器２００ｉ、ｊの各インフルエンサの制御のための制御信号はコントローラ４０５によって提供される。放射線源４１０は変調器２００ｉ、ｊによる入力／制御のためにソース放射線を提供し、フロントパネルは変調器２００ｉ、ｊを所望されるパターンに配列するために、及び／またはオプションで１個または複数のピクセルの出力後処理を提供するために使用されてよ
放射線源４１０は、単一の均衡の取れた白い、または別々のＲＧＢ／ＣＭＹ調整済の１つまたは複数のソース、あるいは他の適切な放射線周波数であってよい。源（複数の場合がある）４１０は、変調器２００ｉ、ｊの入力端から遠く離れていてよい、これらに入力端に隣接してよい、あるいは変調器２００ｉ、ｊの上に／中に統合されてよい。他のインプリメンテーションはいくつかのまたは複数を使用してよい（いくつかのケースでは変調器２００ｉ、ｊあたり１つの源）が、いくつかのインプリメンテーションでは、単一の源が使用されている。
【００８０】
前述されたように、変調器２００ｉ、ｊの光学トランスポートのための好適実施形態は、特殊光ファイバの形を取る光チャネルを含む。しかし、材料を通して「深く」形成されるチャネルまたは領域を含む半導体導波管、導波管穴、または他の光学導波管チャネルも本発明の範囲内に包含される。これらの導波管要素はディスプレイの根本的なイメージング構造であり、振幅変調機構及びカラー選択機構を統合して組み込む。ＦＰＤインプリメンテーションのための好適実施形態では、（長さはここに説明されるように異なってもよいが）光チャネルのそれぞれの長さは好ましくは約数十ミクロンである。
【００８１】
光学トランスポートの長さが短く（約２０ｍｍ以下）、有効ベルデ値が上昇する、及び／または磁場強度が強くなるにつれて絶えず短縮できることは好適実施形態の１つの特長である。ディスプレイの実際の奥行きはチャネル長の関数であるが、光学トランスポートは導波管であるため、経路はソースから出力まで線形である必要はない（経路長）。言い換えると、いくつかのインプリメンテーションでは実際の経路はさらに浅い有効奥行きも提供するために曲げられてよい。経路長は、前述されたようにベルデ定数と磁場強度の関数であり、好適実施形態は数ミリメートル以下という非常に短い経路長に対処するが、いくつかのインプリメンテーションではさらに長い長さも使用されてよい。必要な長さは入力放射線上で所望される程度の影響／制御を達成するためにインフルエンサにより決定される。偏光放射線の好適実施形態では、この制御は約九十度の回転を達成できる。いくつかの応用例では、消すレベルがさらに高い（例えばさらに明るい）と、必要な経路長を短縮するさらに少ない回転が使用されてよい。したがって経路長も波動成分に対する所望される影響の程度によって影響を受ける。
【００８２】
コントローラ４０５は、適切な切り替えシステムの構築及び組み立てのための多くの代替策を含む。好ましいインプリメンテーションはポイントツーポイントコントローラを含むだけではなく、それは変調器２００ｉ、ｊを構造的に結合し、保持し、各ピクセルを電子的にアドレス指定する「マトリクス」も包含する。光ファイバのケースでは、ファイバ構成要素の性質に固有なのは、全ファイバテキスタイル構造のための可能性及びファイバ要素の適切なアドレス指定である。可撓メッシュまたは固形マトリクスは、付随する組み立て方法のある代替構造である。
【００８３】
一台または複数台の変調器２００ｉ、ｊの出力端がその適用を改善するために処理されてよいことは好適実施形態の一つの特長である。例えば、導波管構造の出力端部は、特に光ファイバとして実現されているとき、熱処理され、引っ張られ、先細の端部を形成する、あるいはそれ以外の場合、すり減らされ、撚られ、あるいは出力端での光散乱の強化のために整形されてよく、それによりディスプレイ面での視角を改善する。変調器出力端のいくつか及び／またはすべては、所望される結果を達成する所望される出力構造を集合的に生じさせるために類似したやり方または異なるやり方で処理されてよい。例えば、一個または複数のピクセルからのＷＡＶＥ＿ＯＵＴの多様な焦点、減衰、色、または他の属性（複数の場合がある）は一つまたは複数の出力端部／対応するパネル位置（複数の場合がある）の処理によって制御されるまたは影響を及ぼされてよい。
【００８４】
フロントパネル４１５は、単に偏光構成要素に向く１枚の光学ガラスまたは他の透明な光学材であってよい、あるいはそれは追加の機能上の特長及び構造上の特長を含んでよい。例えば、パネル４１５は、変調器２００ｉ、ｊの出力端を、近接する変調器２００ｉ、ｊとの所望される相対的な向きに配列するためにガイドまたは他の構造を含んでよい。図５は、図４に示されているフロントパネル４１５の出力ポート５００ｘ，ｙのための１つの配列の図である。（例えば、円形、楕円形または他の規則正しいまたは不規則な幾何学形状等）所望されるディスプレイに応じて他の配列も考えられる。応用例がそれを必要とするときには、アクティブ表示領域は、適切なときにリングまたは「ドーナッツ」ディスプレイが可能となるように隣接するピクセルである必要はない。他のインプリメンテーションでは、出力ポートは一個または複数のピクセルでの他の種類の出力後処理に焦点を当ててよい、分散してよい、フィルタリングしてよい、あるいは実行してよい。
【００８５】
導波管端部が、（その内のいくつかはパネル４１５の一部として含まれてよい）追加の光学素子及びレンズと順に追加の焦点合わせ能力を可能にする（例えば曲面等の）所望される三次元表面に終端する、ディスプレイまたはプロジェクタ表面の光学幾何学形状はそれ自体変化する。いくつかの応用例は、それぞれが本発明により異なる曲率と向きを持ち、適切な出力形状を提供する、凹んだ表面領域、平坦な表面領域及び／または出っ張った表面領域の複数の領域を必要としてよい。いくつかの応用例では、特殊な幾何学形状は固定される必要はないが、所望されるとおりに形状／向き／寸法を変更するために動的に改変可能であってよい。本発明のインプリメンテーションは多様なタイプのハプティックディスプレイシステムも作り出してよい。
【００８６】
投影システムのインプリメンテーションでは、放射源４１０、変調器２００ｉ、ｊに結合されるコントローラ４０５付きの「切り替え組み立て品」、及びフロントパネル４１５は、互いから何らかの距離で、別々のモジュールまたは装置の中に収容されることから恩恵を受けてよい。放射線源４１０に関して、いくつかの実施形態では、通常は大型劇場スクリーンを照明するために必要とされる高振幅光のタイプにより生じる熱のために、照明ソース（複数の場合がある）を切り替え組み立て品から分離することが有利である。複数の照明源が使用されるとしても、例えば単一のキセノンランプ内でそれ以外の場合集中する熱出力を分散すると、熱出力は依然として、切り替えエレメント及び表示エレメントからの分離が所望されてよいほど十分に大きくてよい。このようにして照明源（複数の場合がある）は、ヒートシンク及び冷却エレメント付きの断熱されたケースに収容されるであろう。次に、ファイバは分離されたまたは単一のソースから切り替え組み立て品に光を伝達し、それから画面上に投影されるであろう。画面はフロントパネル４１５のいくつかの特長を含んでよい、あるいはパネル４１５は適切な表面を照明する前に使用されてよい。
【００８７】
切り替え組み立て品の投影／ディスプレイ表面からの分離には独自の優位点がある。照明及び切り替え組み立て品を投影システム基部に設置する（同はＦＰＤについて正しいであろう）と、映写ＴＶキャビネットの奥行きを縮小できる。あるいは、投影表面は薄いランプ状の柱の上部にあるコンパクトなボールの中に収容されてよい、あるいは、反射ファブリックスクリーンを利用する技影システムの前面に天井、ケーブルから吊り下げてよい。
【００８８】
劇場映写の場合、床の上の装置から映写ウィンドウ領域にあるコンパクトな最終的な光学装置までの導波管構造によって、切り替え組み立て品により形成される画像を伝達する可能性が、他の潜在的な優位点及び構成の中で、従来のフィルムプロジェクタと好適実施形態の新型プロジェクタの両方を同じ映写室内に収容するための空間活用戦略を示唆している。
【００８９】
並んで配列されるまたは接着される、それぞれがストリップ上に数千の導波管を備える導波管ストリップのモノリシックな構造は、高精細度のイメージングを達成してよい。しかしながら、「バルク」光ファイバ構成要素の構築も好適実施形態で必要な小さな突出面を達成してよい。（特に、外部電気通信ケーブルの耐久性能要件のない）シングルモードファイバは、ファイバの断面積がきわめて小さく、ディスプレイピクセルまたはサブピクセルとして適切であるほど十分に小さい直径を有する。
【００９０】
加えて、統合された光学製造技法は、大量にモノリシックまたは表面的な単一半導体基板またはチップの製造において本発明の減衰器アレイを達成できると期待されている。
【００９１】
溶融ファイバ投影表面においては、溶融ファイバ表面は次に光学アレイに画像の焦点を合わせる目的の曲率を達成するために研磨されてよい。代わりに、接着剤で接合される、またはそれ以外の場合結び付けられるファイバ端部は整形された先端を有してよく、必要な場合曲面を達成するために整形されたマトリクス内のその終点に配列されてよい。
【００９２】
プロジェクションテレビまたは他の非劇場映写応用例の場合、照明モジュールと切り替えモジュールをプロジェクタ表面から分離するというオプションにより、あまりかさばらないプロジェクションテレビキャビネット構造を達成する新規の方法が可能になる。
【００９３】
図６は、図２に示されている構造化された導波管２０５の一部６００のための本発明の好適実施形態の概略表現である。部分６００は、導波管２０５の放射線伝播チャネル、つまり通常は誘導チャネル（例えばファイバ導波管用のコア）であるが、一つまたは複数の境界領域（例えばファイバ導波管用のクラッディング）を含んでよい。他の導波構造は、導波管のチャネル領域の伝達軸に沿って伝播される放射線の導波性を強化するためのさまざまな特定の機構を有する。導波管はフォトニック結晶ファイバ、構造物質の特殊な薄膜積み重ね及び他の材料を含む。導波性の特殊な機構は導波管ごとに異なってよいが、本発明はさまざまな構造とともに使用するために適応されてよい。
【００９４】
本発明の目的のために、用語誘導領域または誘導チャネル及び境界領域はチャネルの伝達軸に沿った放射線の伝播を強化するための協調構造をさす。これらの構造は、さまざまなバッファまたはコーティングあるいは導波管の製造後処理とは異なる。原則の相違点は、導波管の他の構成要素は伝播しないが、境界領域が通常、誘導領域を通って伝播される波動成分を伝播できるという点である。例えばマルチモード光ファイバ導波管では、高次モードのかなりのエネルギーが境界領域を通して伝播される。一つの相違点は、他の支持構造は該して実質的に不透明である一方、誘導領域／境界領域（複数の場合がある）が伝播する放射線にとって実質的に透明であるという点である。
【００９５】
前述されたように、インフルエンサ１１０は、それが伝達軸に沿って伝達されるにつれて伝播する波動成分の特性に影響を及ぼすために導波管２０５と協調して作動する。したがって、部分６００はインフルエンサ応答属性を有すると言われており、好適実施形態ではこの属性はインフルエンサ１１０に対する伝播波動特性の反応を強化するように特に構造化されている。部分６００は、誘導領域及び／または一つまたは複数の境界領域内に特定のインプリメンテーションのために望ましいとして配置される複数の構成物質（例えば希土ドーパント６０５、穴６１０、構造上の凹凸６１５、超微粒気泡６２０、及び／または他のエレメント６２５）を含む。好適実施形態では、部分６００は、多くの場合、約２５ミリメートル未満という非常に短い長さを有し、前述されたように、ときにはそれよりはるかに短い長さを有する。これらの構成物質によって強化されるインフルエンサ応答属性は、（例えば、減衰及び波長分散を含む約数キロメートル以上の非常に長い長さのために最適化された電気通信ファイバとは対照的に）短い長さの導波管に最適化される。別の応用例に最適化されている部分６００の構成物質は、導波管の電気通信の使用を著しく悪化させるであろう。構成物質の存在は電気通信の用途を傷つけることを目的としていないが、本好適実施形態はインフルエンサ反応属性を電気通信属性（複数の場合がある）よりも強化することに対して集中することにより、このような劣化が生じることがあり、好適実施形態の欠点ではない。
【００９６】
本発明は、インフルエンサ１１０のさまざまな構造によって影響を受ける可能性がある多くのさまざまな波動特性があると考える。好適実施形態は、部分６００のファラデー効果関連の特性を目標とする。前述されたように、ファラデー効果は伝播方向に平行な磁場に反応する偏光回転の変化を誘発する。好適実施形態ではインフルエンサ１１０が伝達軸に平行な磁場を生成すると、部分６００では、回転の量が磁場の強度、部分６００の長さ、及び部分６００のベルデ定数に依存する。構成物質は、例えば部分６００の有効ベルデ定数を高めることによって等、この磁場に対する部分６００の反応性を高める。
【００９７】
本発明による導波管製造及び特徴のパラダイムシフトの１つの意義は、キロメートル長の光学的に純粋な電気通信グレードの導波管を製造するために使用される製造技法の修正により、潜在的に光学的に不純な（しかし光学的にアクティブな）インフルエンサ−反応導波管の製造が可能になるという点である。前述されたように、好適実施形態のいくつかのインプリメンテーションは、ここに開示されているように修正された無数の非常に短い長さの導波管を使用してよい。コスト削減及び他の効率／長所は、これらの集合体を、ここに説明されているように製造されたより長い導波管から作成される（例えば分裂）短い長さの導波管から形成することにより実現される。これらのコスト節約及び他の効率と長所は、システムエレメントとして従来製造された別々の磁気光学結晶を利用する磁気光学システムの欠点の多くを克服する可能性を有する、成熟した製造技法及び装置を使用する優位点を含む。例えば、これらの欠点は高い製造費、多数の磁気光学結晶全体での均一性の欠如、個々の構成要素の集合体のサイズを制限する個々の構成要素の相対的に大きなサイズを含む。
【００９８】
好適実施形態は、ファイバ導波管及びファイバ導波管製造方法論に対する修正を含む。その最も一般的なもので、光ファイバは透明な（重要な波長での）誘電体（通常はガラスまたはプラスチック）のフィラメントであり、通常は、光を誘導する断面が円形である。早期光ファイバの場合、円筒形のコアは同様の幾何学形状のクラッディングにより取り囲まれ、親密に接触していた。これらの光ファイバは、クラッディング層の屈折率よりわずかに大きな屈折率をコアに与えることによって光を誘導した。他のファイバタイプは異なる誘導の仕組みを提供する――本発明の関連で重要なものは前述されたようなフォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）を含む。
【００９９】
シリカ（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））は、最も一般的な通信グレード光ファイバが作られる基本的な材料である。シリカは、結晶性形状または非晶形で発生してよく、自然に石英と砂等の不純な形式で発生する。ベルデ定数は、特定の材料のファラデー効果の強度を説明する光学定数である。シリカを含む大部分の物質のベルデ定数はきわめて小さく、波長に依存している。それは、テルビウム（Ｔｂ）等の常磁性イオンを含有する物質で非常に強力である。高ベルデ定数が、テルビウムでドーピングされた密度が高いフリントガラスで、またはテルビウムガリウムガーネット（ＴＧＧ）の結晶の中で見つけられる。この物質は概して優れた透明性特性を有し、レーザ損失に非常に耐性がある。ファラデー定数は、有色ではない（つまりそれは波長に依存していない）が、ベルデ定数はきわめて強力に波長の関数である。６３２．８ｎｍでは、ＴＧＧのベルデ定数は１３４ｒａｄＴ−１であると報告されるのに対して、１０６４ｎｍでは、それは−４０ｒａｄＴ−１まで低下した。この動作は、１つの波長で特定の回転の度数で製造される装置はより長い波長で、はるかに少ない回転を生じさせることを意味する。
【０１００】
構成物質は、いくつかの手段では、ＹＩＧ／Ｂｉ−ＹＩＧまたはＴｂまたはＴＧＧ、あるいは活性化磁場が存在する場合に効率的なファラデー回転を達成するために導波管のベルデ定数を高める他の最善に機能するドーパント等の光学的に活性化したドーパントを含む。後述されるようにファイバ製造プロセスの間に加熱するまたは応力を与えると、部分６００に追加の構成物質（穴または凹凸）を加えることによってベルデ定数をさらに高めてよい。  従来の導波管で使用されるような希土類は、伝達属性エレメントの受動的な強化として利用され、光学的にアクティブな応用例では利用されない。
【０１０１】
シリカ光ファイバはシリカパーセンテージ自体と比較して、少なくとも５０％のドーパントなど高レベルのドーパントで製造されるので、及び必要なドーパント濃度は数十ミクロン以下で９０°の回転を達成するために他の種類のシリカ構造で立証され、既定の改善策は増加するドーパント濃度（例えば、ＪＤＳユニフェーズ社（ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅ）から市販されているファイバ）で立証され、改善策は（例えばコーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）から市販されているファイバ等）制御するドーパントプロファイルで立証されたので、ミクロン規模の距離で低電力で回転を誘発するために光学的にアクティブなドーパントの十分に高く、制御された濃度を達成することができる。
【０１０２】
図７は、本発明の導波管プリフォームの好適実施形態を遂行するための代表的な導波管製造システム７００の概略ブロック図である。システム７００は、プリフォームと呼ばれているガラスロッドを製造するために改良型化学蒸着（ＭＣＶＤ）プロセスを表す。従来のプロセスからのプリフォームは超高純度ガラスのソリッドロッドであり、所望されるファイバの光学特性を正確に再現するが、線寸法は２桁以上拡大される。しかしながら、システム７００は最適純度を強調しないが、インフルエンサ反応の短い距離の最適化を最適化するプリフォームを製造する。プリフォームは通常、以下の化学蒸着（ＣＶＤ）方法の内の１つを使用して作られる。つまり、１．改善型化学蒸着（ＭＣＶＤ）、２．プラズマ改良型化学蒸着（ＰＭＣＶＤ）、３．プラズマ化学蒸着（ＰＣＶＤ）、４．外部蒸着（ＯＶＤ）、５．気相軸付け（ＡＶＤ）である。すべてのこれらの方法は、回転するロッドの外部またはガラス管内部で、すすと呼ばれているガラス粒子の層として付着される酸化物を形成する熱化学蒸着反応に基づいている。同じ化学反応がこれらの方法で発生する。
【０１０３】
Ｓｉとドーパントにソースを提供する（例えば、出発物質がＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３及びガス状のＢＣｌ３の溶液である）多様な液体は、酸素ガス、加熱されたバブラー７０５内の各液体、及びソース７１０からのガスが存在する場合に加熱される。これらの液体は大量流量計７１５によって制御される酸素ストリームのなかで蒸発し、ガスにより、シリカ旋盤７２０内でのガラスを製造するハロゲン化合物の燃焼からシリカと他の酸化物を形成する。酸化反応と呼ばれている化学反応は以下に一覧されるように気相で発生する。つまり、ＧｅＣｌ４＋Ｏ２→ＧｅＯ２＋２Ｃｌ２ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２＋２Ｃｌ２４ＰＯＣｌ３＋３Ｏ２→２Ｐ２Ｏ５＋６Ｃｌ２４ＢＣｌ３＋３Ｏ２→２Ｂ２Ｏ３＋６Ｃｌ２である。
【０１０４】
酸化ゲルマニウム及び五酸化リンは、ガラスの屈折率を高め、酸化ホウ素はそれを減少させる。これらの酸化物がドーパントとして公知である。プリフォームのインフルエンサ反応属性を強化するために適切な構成物質を含む他のバブラー７０５は、示されているものに加えて使用されてよい。
【０１０５】
プロセスの間に混合物の組成を変更すると、屈折率プロファイル及びプリフォームの構成要素プロファイルに影響を及ぼす。酸素の流量は混合弁７１５によって制御され、反応体の気体７２５は、酸化が発生する加熱管７３５を含むシリカパイプ７３０の中に吹き込まれる。塩素ガス７４０は管７３５から吹き出されるが、酸化化合物はすす７４５の形で管の中に付着される。鉄及び銅の不純物の濃度は、加工されていない液体中の約１０ｐｐｂから、すす７４５の中の１ｐｐｂ未満に削減される。
【０１０６】
管７３５は、横断式Ｈ２Ｏ２バーナ７５０を使用して加熱され、ガラス７５５の中にすす７４５をガラス状にするために絶えず回転される。多様な蒸気７２５の相対的な流れを調整することにより、コア対クラッディング、あるいはＧＩファイバ用の可変コア指数プロファイル等の異なる屈折率の複数の層が得られる。層化が完了された後、管７３５は加熱され、プリフォームロッドと呼ばれる丸い固形の断面のあるロッドの中に崩れる。このステップでは、ロッドの中心が材料で完全に充填しており、中空ではないことが必須である。プリフォームロッドは、次に、図８と協調して説明されるように、引き抜きの炉の中に入れられる。
【０１０７】
ＭＣＶＤのおもな優位点とは、反応及び付着が閉じられた空間の中で発生するため、望ましくない不純物が入ることはさらに難しくなる。ファイバのインデックスプロファイルは制御するのが容易であり、ＳＭファイバに必要な精度は相対的に容易に達成できる。装置は構築し、制御するのが簡単である。該方法の潜在的に重大な制限は、管の寸法が本質的にロッドサイズを制限するという点である。したがって、この技法は、通常、長さ３５ｋｍ、あるいは最大限でも２０ｋｍから４０ｋｍのファイバを形成する。さらに、シリカ管内の不純物、おもにＨ２とＯＨ―は、ファイバの中に拡散する傾向がある。また、プリフォームロッドの中空の中心を排除するために付着物を溶かすプロセスは、ときどきコアの屈折率の下降を引き起こし、通常ファイバを電気通信用途に不適切にするが、本発明の文脈では概して重要ではない。コストと費用という点で、方法の主要な不利な点とは、それが、酸化反応を開始し、すすをガラス状にするために、つまり蒸気を直接的にではなく、管７３５が加熱される間接的な加熱を利用しているため、付着率が相対的にゆっくりしているという点である。付着率は通常１分当たり０．５から２ｇである。
【０１０８】
前述されたプロセスの変形は、希土類でドーピングされたファイバを処理する。希土類でドーピングされたファイバを製造するために、プロセスは希土類でドーピングされたプリフォーム―典型的には、溶液ドーピングプロセスを使用して製造される―で開始する。最初に、おもに溶融シリカからなる光学クラッディングが基板管の内部に付着される。次に、やはりゲルマニウムを含んでよいコア材料が下げられた温度で付着され、「ガラス原料」として公知の拡散した透水層を形成する。該ガラス原料の付着後、この部分的に完成したプリフォームは一端で密封され、旋盤から外され、（例えば、ネオジミウム、エルビウム、イッテルビウム等の）所望される希土類ドーパントの適切な塩の溶液が導入される。固定された期間、この溶液はガラス原料に透水するために放置される。過剰な溶液を廃棄した後、プリフォームは旋盤に返され、乾燥され、強固にされる。強固中、ガラス原料内の割れ目が崩れ、希土類をカプセル化する。最後に、プリフォームは高温で制御された崩壊にさらされ、ガラスの固形ロッドを形成する−希土類はコアの中に組み込まれる。一般的には、ファイバケーブルの中に希土類を包含することは光学的にアクティブではない。つまりドーピングされた媒体を通して伝播する光の特徴に影響を及ぼすために電気的、または磁気的、または他の摂動または場に反応する。従来のシステムは、（電気通信属性を含む）導波管の「受動的な」伝送特徴を改善するという目標によって動かされる希土類ドーパントのパーセンテージを上昇するための継続中の探求の結果である。しかし、導波管コア／境界のドーパントのパーセンテージの増加は好適実施形態のための複合媒体／構造の光学活動に影響を及ぼすために有利である。前述されたように、好適実施形態では、ドーパント対シリカのパーセンテージは少なくとも五十パーセントである。
【０１０９】
図８は、図７に示されているシステム７００から作り出されるもののようなプリフォーム８０５から本発明の好適実施形態を製造するための代表的なファイバ引き上げシステム８００の概略図である。システム８００はプリフォーム８０５を、通常は引抜により事前に成形されている髪の毛のように細いフィラメントに変換する。プリフォーム８０５はタワー８１５の上部近くに取り付けられる送り機構８１０の中に取り付けられる。機構８１０は、高純度グラファイト炉８２０の中に先端が入るまでプリフォーム８０５を低くする。純粋な気体が炉の中に注入され、清潔且つ導電性の大気を提供する。炉８２０内では、１９００℃に近づく厳しく統制された温度がプリフォーム８０５の先端を軟化させる。プリフォーム先端の軟化点にいったん到達すると、重力が優勢になり、溶融塊が、それが薄いストランドに引き伸ばされるまで「自然落下」する。
【０１１０】
オペレータが牽引車８４０によってスプール上に巻き付けられるトランスポート８３５を製造するために、このファイバのストランドをレーザマイクロメータ８２５及び（例えば、コーティング及びバッファ用の）一連の処理ステーション８３０ｘに通し、引抜きプロセスが開始する。ファイバは引抜きタワー８１５の下部に位置する牽引車８４０により引っ張られてから、巻き付けドラムに巻き付けられる。引抜き中、プリフォーム８０５は理想的な引抜き張力を達成するために最適温度で加熱される。毎秒１０メートルから２０メートルの引抜き速度は業界では珍しくない。
【０１１１】
引抜きプロセス中、引き抜かれるファイバの直径は１ミクロンにすぎない公差の範囲内で１２５ミクロンに制御される。レーザベースの直径ゲージ８２５はファイバの直径を監視する。ゲージ８２５は毎秒７５０回を超える速度でファイバの直径をサンプリングする。直径の実際の値は１２５ミクロンターゲットに比較される。ターゲットからのわずかな偏差は、引抜き速度の変化に変換され、補正のために牽引車８４０に送られる。
【０１１２】
処理ステーション８３０ｘは、通常、ファイバに−柔らかい内側コーティングと硬い外側コーティングという−２つの層保護コーティングを塗布するための金型を含む。この２つの部分の保護被覆物は、厳しい環境からファイバの傷つけられていない表面も保護しつつ、処理のための機械的な保護を提供する。これらのコーティングは、同じまたは他の処理ステーション８３０ｘの一部として紫外線ランプによって硬化される。他のステーション８３０ｘは、トランスポート８３５のインフルエンサ反応属性を、それがステーション（複数の場合がある）を通過するにつれて、強化するための装置／システムを提供してよい。例えば、多様な機械的なストレッサ、イオン衝撃、またはインフルエンサ反応属性を導入するための他の機構は、引抜き段階で構成物質を強化する。
【０１１３】
リールに巻かれた後、引き抜かれたファイバは適切な光学及び幾何学的なパラメータについて試験される。伝送ファイバの場合、通常、引っ張り強さは、ファイバのための最小引っ張り強さが達成されたことを確実にするために最初に試験される。該最初の試験の後に、多くの異なる試験が実行され、伝送ファイバの場合には、減衰（距離で信号強度の減少）、帯域幅（情報伝播容量、マルチモードファイバの重要な測定値）、開口数（ファイバの受光角度の測定値）、遮断波長（シングルモードファイバでは、シングルモードだけが伝播する波長）、モードフィールド直径（シングルモードファイバでは、ファイバ内の光パルスの変形方向の幅、相互接続のために重要）、及び色分散（さまざまな速度コアを通って移動するさまざまな波長の光線のための光のパルスの広がり、シングルモードファイバでは、これは情報伝播量のための制限する要因である）を含む伝送属性についての試験を含む。
【０１１４】
ここに説明されていたように、本発明の好適実施形態はトランスポートとして光ファイバを使用し、「線形の」ファラデー効果を使用することによりおもに振幅制御を実現する。ファラデー効果は、伝播放射線の偏光回転角度変化が、場が適用される長さ、及び放射線が通って伝播される材料のベルデ定数に基づき伝播の方向で適用される磁場の規模に直接的に関連付けられている線形効果であるが、トランスポートで使用される材料は所望される磁場強度を確立する際には、例えばインフルエンサから等の誘発磁場に対する線形応答を有していないことがある。この意味では、伝播される放射線の実際の出力振幅はコントローラ及び／またはインフルエンサ磁場からの適用された信号、及び／または偏光、及び／または変調器のまたはＷＡＶＥ＿ＩＮの他の属性または特徴に応えて非線形であってよい。  本説明のために、一つまたは複数のシステム変数という点での変調器（またはその要素）の特徴付けは、変調器（またはその要素）の減衰プロファイルと呼ばれている。
【０１１５】
既定の減衰プロファイルは、例えば変調器またはその要素の組成、向き及び／または順序付けを制御することによって特定の実施形態に合わせられてよい。例えば、トランスポートを構成する材料を変更すると、トランスポートの「ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｂｉｌｉｔｙ」を変更してよい、あるいはインフルエンサが特定の伝播ｗａｖｅ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔに「影響を及ぼす」程度を改変してよい。これは組成減衰プロファイルの１つの例にすぎない。好適実施形態の変調器は、異なる導波チャネルが異なる減衰プロファイルを有する減衰平滑化を可能にする。例えば、偏光掌性に依存する減衰プロファイルを有するいくつかのインプリメンテーションでは、変調器は、右掌性の偏光されたｗａｖｅ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓのための第２のトランスポートの相補的な導波チャネルに使用される減衰プロファイルとは異なる減衰プロファイルを左掌性の偏光されたｗａｖｅ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ用のトランスポートに与えてよい。
【０１１６】
トランスポートのための異なる材料組成の提供を説明する前記説明に加えて、減衰プロファイルを調整するための追加の機構がある。いくつかの実施形態では、ｗａｖｅ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ生成／修正は、伝播放射線がＷＡＶＥ＿ＩＮからＷＡＶＥ＿ＯＵＴに横切る変調器のエレメントの順序に応えて厳密に「交換可能」ではない場合がある。これらの例では、非可換エレメントの別の順序付けを提供することにより減衰プロファイルを改変することが可能である。これは構成減衰プロファイルの一例にすぎない。他の実施形態では、それぞれの導波チャネルに異なる「回転バイアス」を確立すると、異なる減衰プロファイルが作成される。前述されたように、いくつかのトランスポートは入力偏光器と出力偏光器／アナライザの間で所定の向きで構成される。例えば、この角度は（典型的には、「通常オン」チャネルを定義する）ゼロ度であってよい、あるいはそれは（典型的には、「通常オフ」チャネルを定義する）九十度であってよい。既定のチャネルは多様な角変位領域（すなわち、ゼロから三十度、三十度から六十度、及び六十度から九十度）で異なる反応を有してよい。異なるチャネルは異なる変位領域の中に（例えば、デフォルトの「ＤＣ」インフルエンサ信号で）偏向されてよく、インフルエンサはこの偏向された回転の周りの伝播ｗａｖｅ＿ｃｏｍｐｏｎｅｎｔに影響を及ぼす。これは、操作減衰プロファイルの一例にすぎない。複数の導波チャネルを有すること、及びチャネルのために減衰プロファイルを調整する／適合させる／補完することをサポートする複数の理由が存在する。これらの理由は省力化、効率、及びＷＡＶＥ＿ＯＵＴの均一性を含む。
【０１１７】
対向する偏光（セレクタ）エレメントによって一括されると、可変ファラデー回転子またはファラデー「減衰器」が光経路の方向で変化する場を適用し、このような装置が偏光のベクトルを（例えば０度から９０度に）回転できるようにし、第１の偏光器を通過した入射光の増加する部分が第２の偏光器を通過できるようにする。場が適用されないときには、第１の偏光器を通過する光は第２の偏光器によって完全に遮られる。適切な「最大」場が適用されると、光の１００％が適切な偏光角まで回転され、光の１００％が第２の偏光エレメントを通過する。
【０１１８】
本発明の好適実施形態は、誘導領域、境界領域、及び放射線を処理する、変調する、及びそれ以外の場合制御するための他の構造を有する導波管を含む。これらの構造のいくつかは導波管内に完全に配置されているが、外部刺激、制御または構造を使用するまたは外部刺激、制御または構造に反応する。以下の説明は、完全にまたは部分的に埋め込まれている構造へのアクセスの提供のための好適実施形態を説明する。
【０１１９】
好適実施形態では、導波管は誘導領域のためのコアと、該境界領域として１つまたは複数のクラッディング層を有する光ファイバである。埋め込まれた構造の多くは該コアまたはクラッディング層の内の１つまたは複数の中にあるため、好適実施形態は概してクラッディング間／クラッディング内接触と呼ばれている。組み込まれている特許出願に説明されるように、好適実施形態の重要な構造はインフルエンサであり、最も好ましい実施形態では、該インフルエンサの一部として含まれるコイルフォームである。やはり前記に及び組み込まれている特許出願に説明されるように、多くのインプリメンテーションではマルチクラッド／コーティング／被覆ファイバの内部要素であるコイルフォームと接する／通信するために調整がされなければならない。好適実施形態は、Ｓａｒｃｏｓグループとユタ、ソルトレークシティー（Ｕｔａｈ，Ｓａｌｔ  Ｌａｋｅ  Ｃｉｔｙ）の他のＳａｒｃｏｓエンティティ（Ｓａｒｃｏｓ  Ｅｎｔｉｔｉｅｓ）の１つまたは複数の特許出願で反映されるように、Ｓａｒｃｏｓ及びユタ大学（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｕｔａｈ）のＳｔｅｖｅ  Ｊａｃｏｂｓｅｎによるなされた進展によって例証される技術の精密位置合わせの改善を利用する。例えば、１９９５年９月５日に出願された「高密度三次元相互結合された（ｉｎｔｅｒｃｏｕｐｌｅｄ）回路構造（Ｈｉｇｈ  ｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ，ｉｎｔｅｒｃｏｕｐｌｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」と題される米国特許第５６７３，１３１号は、集積回路が選択的に相互結合されるように配列される三次元電気回路構造を説明している。第‘１３１号特許は、すべての目的のために参照することによりその全体として明示的に本書に組み込まれている。
【０１２０】
参照することによりその全体として明示的に本書に組み込まれている米国特許第６，６５４，５２２号は、ファイバ構造内の軸に沿って広がる微細構造エアホールの形成のために市販されている方法を教示する。好適実施形態は、ファイバの軸に垂直な微細構造エアホールを生じさせるために該開示された方法を修正する。本発明のこの修正された方法は、薄い外側クラッディングを有し、それが薄いストランドに分離し、次の（内部）クラッディングを空気にさらすように構成されるファイバを加熱することを含む。これらの垂直に広がるエアホールは、ある層から別の層へのビアアクセスを提供する。
【０１２１】
第‘５２２号特許に開示されているプロセスの修正及び使用の代替策は、プリフォーム段階での大部分のクラッディングにすでに存在する毛細エアホールを利用することである。この代替策では、これらの毛細エアホールは、クラッディングの薄さのために短いが十分に激しい加熱及び／または短いが活発な引き伸ばしに応えて崩壊するであろう。これらの崩壊するエアホールは、穴、通常は卵形の穴を形成することによって下にある構造（例えばクラッディングまたは層）を露呈させる。崩壊温度、加熱時間及びこのクラッディングの成分は、内部構造が大きく影響を受けないように選ばれる。
【０１２２】
このようなプロセスでは、本ケースではコイルフォームを含む次の層は、クラッディングによってその面積の大半で保護されるが、これらの微細構造の卵形の穴によるポイントで露呈される。コーティングであるのか、あるいはクラッディングであるのかに関係なく、パーフォレーションを含むかなりのコーティングを塗布する他の方法が技術として公知である。このような作成され、処理された材料が次に帯域、スポット内、または円柱としてのファイバの増分上で、導電性液体高分子材料ゾル等によってコーティングされ、硬化されると、導電性高分子材料がパーフォレーションを通してコイルフォーム層に貫通した接点が形成される。
【０１２３】
組み込まれている特許出願では、導波管構造の回りに１枚または複数の薄膜を巻き付けると、コイルフォーム構造が作成される。選択された導電性のポイントを薄膜の外部から内部に提供するためには、好適実施形態は、導電パターンの印刷または付着の前に、マスクエッチング、レーザ、空気圧パーフォレーション等により達成されるマイクロパーフォレーションで選択的に膜を穿孔する。このようにして、導電材料が付着されると、適切な大きさに作られたパーフォレーションのあるそれらの領域で、導電材料はパーフォレーションを通して選択的に接近される、または接触されてよい。パーフォレーションは円形である、あるいは線、正方形、及びさらに形状と形状−サイズの複雑な組み合わせを含む他の幾何学形状を所有してよい。
【０１２４】
オプションでは、該膜ストリップの先端で、膜ストリップは、ファイバの回りに巻き付いた後に、余分な幅がタブとして機能し、巻かれた膜によって形成される巻き線構造の最も内側の層でさらによい接点を提供するために折り畳まれてよいように、短い距離のためわずかに幅広い。
【０１２５】
他の好適実施形態の１つでは、電気巻き線パターンの複数の薄膜層が、結果として生じる統合された素子の直径を大幅に拡大することなくファイバの回りに巻き付けられる。結果としてファイバ構成要素の既定の長さ「ｌ」の間、一度巻かれただけではなく、何度も反復してｘ回ファイバの回りに巻き付けられる、非常に薄く、ぴったりとした間隔の導電バンドの構造が生じ、ｘの金属コイルの同等物は同様に「ｌ」上でファイバの回りに巻き付けられる。
【０１２６】
コイルフォームの優れた電気的な接点は選択されたパーフォレーション領域を介して検出されてよく、その結果巻き線セクションの「一番下」は外層へのパーフォレーションを通る「障害物がない」（複数の巻き付き層から重複する巻き線がない）導管を有する。その結果、導電性液体高分子材料の溶液がパーフォレーション領域上の下部セクションに塗布されると、導電性の溶液は最も内側の層に貫通し、接触する。ＵＶ硬化時、接点構造が凝固する。
【０１２７】
オプションでは、一方の端縁で折り畳まれる膜の「タブ」に、巻き線が始まる薄膜テープの最も内側部分に接点が設けられ、それから巻かれた膜の終端端縁で、最終的な導電ストリップが、ファイバ素子の出力端で薄膜に印刷される。言い換えると、コイルフォームの一端の最も内側の層で、及びコイルフォームの別の単部の最も外側の層で接触がなされる。
【０１２８】
任意の代替方法によって形成される回路に関して、電流はタブでまたはパーフォレーションの深さの接点を通して薄膜コイルフォームに入り、下部層上の平行導電性線路に分散され、ファイバの回りに巻き付けられた薄膜テープの全長でともに近くに印刷される。電流は薄膜テープが巻き付けられるのと同じ程度何回もファイバの回りを循環し、示されているように、最終的にファイバ構成要素の「上部」近くで、または出力端部薄膜テープの最も外側の端縁での接点で薄膜コイルフォーム構造を出る。
【０１２９】
組み込まれている特許出願に開示されている実施形態では、導波製造プロセスは、ファイバ製造のバルクランでのコイルフォーム構造の間に隙間を生じさせるように適応される。それ以後、導波管リソースを分裂することによりトランスポートセグメントが生じる製造プロセスは、これらの隙間の中のポイントでへき開することによりコイルフォームなしで「ヘッド」と「テール」を含むセグメントをへき開する。
【０１３０】
コイルフォーム製造について開示されている１つの実施形態では、浸漬ペンナノリソグラフィプロセスは、導波管構造上で適切なコイルフォーム構造を印刷する／描画する。このプロセスでは、印刷されたコイルフォームごとに別々の「下部」と「上部」の接点が導波管クラッディング／コーティング上で印刷される。
【０１３１】
代替策として、ファイバ構造の外層から内側へ選択された導電性ポイントを与えることにより、クラッディングまたはコーティングは、導電パターンの印刷または付着の前に、薄いクラッディングの加熱と引き伸ばし、及び本書の他の箇所に開示されている卵形の穴を生じさせる空洞の崩壊を伴うエッチングまたは他の方法によって、あるいは技術で公知の他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で選択的に穿孔されなければならない。したがって、導電材料が付着されると、適切な大きさに作られたパーフォレーションのあるそれらの領域で、導電材料は、次に硬化されるまたは焼きなまされる液体の形または粉末の形の導体の塗布によりパーフォレーションを通して選択的に接近される、または接触されてよい。
【０１３２】
また、印刷された薄膜の利用の代わりに、絶縁コーティングがそのバルク製造中にファイバに塗布されるが、このようなコーティングは、コイルフォームの薄い終端端縁がコーティングされないままで残されるようにファイバの入力端の「上方」までのみマスキングされる、あるいはファイバは液体ポリマータイプの材料に浸漬される。次に、導電性であり、この例ではコイルフォームの露呈された導電性末端までずっと広がる第２のコーティングが適用される。
【０１３３】
統合された電子−光子導波管素子（例えば、光ファイバ）は従来の磁気光学素子からのパラダイム変化である。参照することによりその全体として明示的に本書に組み込まれている、Ｏｎａｋａらによって２００１年１２月２５日に発行された「光信号の偏光を回転するためにファラデー素子に磁場を適用する可変光減衰器（Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ  ｗｈｉｃｈ  ａｐｐｌｉｅｓ  ａ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｔｏ  ａ  Ｆａｒａｄａｙ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ｒｏｔａｔｅ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｌｉｇｈｔ  ｓｉｇｎａｌ）」と題される米国特許番号第６，３３３，８０６号が参照される。
【０１３４】
導波管、特に光ファイバのような別々の導波管は、中にソリッドステート電子構成要素及び光子構成要素が配置されてよい自己基板と見なされてよい。本発明の実施形態の新規のファイバ構成要素により開示される新規の方法及び構造は、コンピューティング構成要素及び装置としての導波管の概念のパラダイムシフトインプリメンテーションを表す。多くの中からの１つの例は、論理状態を保つ、導波管ベースのメモリ素子を効果的に実現する導波管の境界領域内のフェリ磁性体／強磁性体のインプリメンテーションの意味である。導波管の特定のセグメントを通って伝播する放射線の偏光角は、論理状態を読み取るための１つの機構を備える。論理状態がバイナリシステム（例えばＯＮ（オン）またはＯＦＦ（オフ））あるいは複数の論理レベルを示してよいことに注意する。また、この論理システムは、論理システム間で動的にシフトしてよい。つまり、それは第１操作段階の間バイナリシステムであってよく、第２の操作段階の間ｍｕｌｉｓｔａｔｅｄであってよい。
【０１３５】
差別的な屈折内面反射及びフォトニックバンドギャップ閉じ込めを含む、半導体ドーピング方法と導波構造の両方を実現する構造を、大量に低い欠陥で製造できる能力は、光スイッチングシステムのための代替の光電子工学のまたは光子のパラダイム、究極的には光電子工学の統合計算を表す。究極的には、量子穴、マクロスケール穴と欠陥、低コストで大量、濃厚な機構によるシリコン、ゲルマニウム、金属性価電子帯戦略を利用するドーパントの操作を含む、電子バンドギャップ構造とフォトニックバンドギャップ構造の適切な組み合わせが、広範囲の代替策をウェハベース半導体アーキテクチャに提供する。このようにして本書に開示されている新規の構成要素は幅広い用途を有している。
【０１３６】
各サブピクセルがｘ−ｙ軸に沿ったトランジスタを通してｘ−ｙ段及び列を切り替えることによってアドレス指定される本書に及び組み込まれている特許出願に説明されるような「パッシブ」マトリックスを実現することと対照的に、ディスプレイのサブピクセルを制御するためにトランジスタまたは他のアクティブ素子を実現するという追加の複雑な問題は、それにも関わらず、ファイバドーパントのための便利な材料の現在のベルデ定数を考えると、変調器構成要素とシステムの最適性能を達成するために有利となってよい。
【０１３７】
「アクティブマトリックス」体制のケースでは、以下のファイバまたはテキストマトリックスオプションに対する以下の積分が開示されている。図９、図１０、及び図１１は、特に光ファイバのケースでドーピングにより導波管チャネルに統合されるアクティブ半導体構造の一般的な概略図である。
【０１３８】
ファイバ構造の一体化した要素としてトランジスタを製造する機会が、光ファイバが「ｓｅｌｆ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」としてみなされて良く、「トランジスタを含む、他の電子構造及び光電子工学の構造が「クラッディング間で」製造されてよいという事実によって示唆される。本書では、事実上半導体構造及び電気光学構造であるクラッディングまたは層と呼ばれることもある境界領域が、ファイバプリフォーム及び引き抜きプロセスを通して製造されてよい、及び／または半導体ウェハの場合でのようにエピタキシャルにファイバ上で大きくされてよい。加えて、基板からエピタキシャルリフトオフなしで薄膜上に印刷されるコイルフォームに関して、組み込まれている特許出願に開示されているように、コイルフォームに関して本願で開示されているように、薄膜を製造し、標準的な基板からエピタキシャルリフトオフによって取り除き、ファイバに接着する方法は、好ましい半導体製造パラダイムの変形である。
【０１３９】
図９は、統合されたインフルエンサ（例えばコイルフォーム）構造に隣接する伝播軸に垂直な導波管チャネル９００の断面である。中心から開始して算出すると、チャネル９００はコア９０５と、オプションの第１の境界領域９１０と、第２の境界領域９１５と、バッファ／インフルエンサ領域９２０と、「Ｎ」領域９２５と、ゲート領域９３０と、「Ｐ」領域９３５と、導電性接点領域９４０とを含む。コア９０５は、好適実施形態では所望されるスペクトル特徴について染料でドーピングされ、それ以外の場合インフルエンサ領域９２０からの振幅制御を達成する影響にチャネル９００の「ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｂｉｌｉｔｙ」を改善するためにトランスポート特徴を含む、光学的にアクティブなコアである。前記に及び組み込まれている特許明細書に説明されているように、光学領域９１０は永久磁気成分でドーピングされてよく、領域９１５は動作を改善するためにフェリ磁性／強磁性成分を含んでよい。
【０１４０】
図１０は、初期直径切れ目１００５の後の伝播軸に平行な現在処理中の導波管１０００の断面である。トランジスタは、好ましくは内側クラッディング１と２（クラッディング１はオプションである）に関して「外側」構造としてファイバ製造プロセスの間に「クラッディング間で」製造されてよい。適切な電気絶縁性及び磁気遮蔽を達成するためにドーピングされる薄いバッファ層ガラスのすすがプリフォームで付着され、クラッディングの上部及び、ファイバ仕様によって必要とされるようにすでに組み立てられたドーピングされたコアに別のクラッディングを形成し、場発生構造を実現するために金属化されたすすまたは金属性の粉末ですでにコーティングされている（この同じバッファ層は、コイルフォームが場発生構造として必要とされる場合に、及び組み込まれている特許明細書に開示されるコイルフォームを製造するための関連オプションに従って、間欠にコーティングされ、捻られる、あるいは「螺旋塗装される（ｓｐｉｒａｌ−ｐａｉｎｔｅｄ）」あるいは「螺旋形に刻み目を入れられた（ｓｐｉｒａｌ−ｉｎｃｉｓｅｄ）」プリフォームの同じ層であってよい）。ドーピングされた「ｐ」と「ｎ」のクラッディング層が、すべてプリフォームのすすが付着したクラッディング要素としてだけではなく、「ゲート層」が間に付着される。多様なトランジスタタイプがこの一般的な方式により製造されてよい。
【０１４１】
このようにしてプリフォームに付着されたクラッディングの長さは区分され、回転するプリフォーム上で直径切れ目１００５を刻むことによりコイルフォーム／場発生構造を区切り、その結果プリフォームはコイルフォーム／場発生構造の外側端部でバッファ／インフルエンサ層９２０まで通過する。切れ目１００５はファイバの軸の回りに円形の溝を形成する。
【０１４２】
図１１は、初期直径切れ目１００５と接続層９４０が図１０に示されている導波管１０００上に付着された後の伝播軸に平行な、現在処理中の導波管プリフォーム１１００の断面である。プリフォーム１１００は、Ｘ／Ｙアドレス指定マトリックスの「Ｘ」アドレス指定入力１１０５と「Ｙ」アドレス指定出力１１１０を含む。入力１１０５は、それぞれがトランジスタスイッチング素子を形成する層化した接点構造１１１５を有するセグメントの列と接触するための長手方向導電素子である。回路は、「Ａ」で入力１１０５の中に、次にトランジスタ素子１１１５を通って（「Ｂ」として示されている）インフルエンサ領域９２０の中に、次に「Ｃ」として示されるＹに出力１１１０制御信号を向けることによってインフルエンサ領域９２０の作動のために形成される。いくつかの例では、追加の軸に沿った溝１１２０が、トランジスタ素子１１１５等の多様な領域を隔離するために形成される。
【０１４３】
次にプリフォーム１１００に、コイルフォーム／場発生構造の出力端で切れ目１００５を充填する金属化したすすが付着される。それから、導電層が追加された後に第２のシリーズの切れ目１１２０が作られ、１つが出力端でまたはコイルフォーム／場発生構造の出力端でつくられる切れ目に隣接し、２つ目が構造の相対的な入力端で、導電層と半導体層を通って内側バッファ／コイルフォーム層に、その結果トランジスタ構造１１１５及びコイルフォームセグメントＢが導電的に隔離される。直径切れ目が完了した後に、コイルフォーム／場発生構造の出力端で第１の切れ目だけが外部導電層に接続する導電材料で充填される。
【０１４４】
コイルフォームの相対的な「上部」での「最上」を充填する導電性の金属化したすすがコイルフォーム自体と直接的な接点を形成する一方で、コイルフォームの相対的な「下部」で切れ目を充填する導電性の金属化したすすは直接的にトランジスタ構造を接点に提供する。「上部」の薄い円柱セクションとなされる接触は回路を完成するが、次にクラッディング構造化されたトランジスタ構造の（プリフォーム段階で金属化されたすすとして下に置かれる）最も外側の導電層でもある「下部」大型「円柱」となされる接触はファイバと統合されるスイッチを提供する。トランジスタがオンに切り替えられると、電流は適切な規模でパルスとしてコイルフォームに流れ、フェリ−強磁性ドーパント分子を磁化し、コアを通過する光の偏光角の回転の規模を保つ。パルス電流は相対的な上部でコイルフォームを出て、隣接する半導体構造と対照的に導電材料を通過する。
【０１４５】
内側クラッディング層とコアを、やはりそれらの層で構築されるファイバの全長から一連の外側クラッディングシリンダとして封入し、その結果回路が多様なレベルの素子間で形成されてよく、このケースではコイルフォームとのシーケンスでトランジスタ付きの回路を形成するクラッディング構造のトランジスタを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よって包含される。それらは組み込まれている特許出願に参照されるナノソニックから市販されている静電自己集合プロセスを含む。
【０１４６】
前記方法のアナログはコーティングの形で引き抜き段階で実現されてよく、その結果プリフォームにすすを付着することによってクラッディングを形成する代わりにファイバ長にコーティングが追加され、ファイバが引き抜き、コイルフォームが関連する方法の１つにより実現された後に、バルクで、クラッディングとしてのトランジスタの構造化によって示されるパターンに従うトランジスタ構造を製造する。
【０１４７】
トランジスタ及びコイルフォームを直列で実現するための接点の形成に関して、トランジスタ層がコーティングにより形成されるとき、またはファイバがコイルフォームまたは膜の上に刻み込まれる場発生構造を巻き付けられるときに特に関連する使用可能な追加のオプション。具体的には、バッファ層は非常に薄く、その結果として引き抜きの後にファイバは、穴が形成し、崩壊するように部分的、選択的に引き伸ばされ、そのため導電性の「ベース」クラッディングがコイルフォームまたは場発生構造上のポイントで接触するようになる。引き抜き軸に対する、優先的な曲げによるファイバの一定ではない引き伸ばしにより、バッファ層は最初にコイルフォームの「下部」で引き伸ばされ、「内側」半導体層（またはベース）の間の接触を達成する。引き伸ばしの規模、及び曲げ、及び穴の深さまたはそれにより生じる破砕に応じて、導電性高分子材料または金属性の粉末コーティングが、すすを利用するプリフォーム段で指定される「切り盛り」法により形成されるものに類似して、差別的な奥行き接点を形成するために付着されてよい。すすを利用するプリフォーム段のために指定される「切り盛り」法に類似して接触構造の中の材料を置き換えるための接触スポットにおけるコーティングの加熱と切除は追加のオプションである。
【０１４８】
接点は、クラッディングまたはコーティングの多様な層の中の接点での材料の性質を変えることによって実現されてもよい。これは、適切な入射角でのイオンビーム衝撃、コイルフォームまたは場発生構造の「下部」接点と「上部」接点でバッファ層と「内側」半導体クラッディング層（つまりベース）を穿孔し、ともに混合することによって実現されてよい。代わりに、改変された層―コイルフォームの相対的な「下部」で、及び反対にコイルフォームの「上部」での正確な「スポット」でのバッファ層の正確な「スポット」を置換する導体または半導体材料スポットエッチング及びエピタキシャル付着が利用されてよい。半導体または「母」材、つまり２つの半導体とゲート材料で置換されるバッファ材料は（適切な静電自己集合解決策における浸漬によって）複合ファイバ構造上の同じポイントでも付着し直される。
【０１４９】
効果的な「層間」接点、及びそれによりともにそれら自体、「バルク」製造プロセスの一部、及び両方とも一体化構造要素として「クラッディング間」及び／または「クラッディング内」で製造されるトランジスタとコイルフォームからなる回路を形成するこれらの及び他の方法は実陽的であり、本発明の方法及び構成要素の範囲により包含される。
【０１５０】
プリフォームプロセス及び引き抜きプロセスでコアを取り囲むクラッディングの形式でトランジスタ構造を製造する代わりに、トランジスタ構造は自己基板として過去に製造された導波管上に、公知の半導体蒸気に基づいた方法及び他の方法によって製造されてよい。量子井戸混合（ＱＷＩ）は、特に有利である。導波管はすでに、次に適切なトランジスタ構造を形成するためにマスキングされ、エッチングされる化合物ｐ−ｎとゲートクラッディングを所有している可能性がある、あるいはトランジスタ半導体構造全体が、その既存の光学的にアクティブなクラッディング２、オプションの恒久的に磁化されたクラッディング１、フェリ−強磁性クラッディング２、及びコイルフォーム／場発生構造を備えたファイバ上で成長／マスキング／エッチングされてよい。
【０１５１】
ファイバ構造内に一体にトランジスタを形成する、方法及び構成要素のための本好適実施形態はこのようにして製造されてよい素子の数で制限されない。プリフォームの構造化及びドーピング、次にファイバの引き抜きによって、あるいは引き抜かれたクラッディングの上部での追加の層のエピタキシャル成長と、引き抜かれたクラッディングの再構築におけるそれ以外の場合に製造され、エピタキシャルリフトオフで除去される薄膜と、及び本書の他の箇所で開示され、該方法と構成要素に対する論理的な伸張部として発生する変形と組み合わされて、単一より多いトランジスタ「クラッディング円柱」構造が製造されてよい。
【０１５２】
素子または特長の数はおそらく前記に開示されたようなクラッディング内構造により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で、及びファイバの三次元構造によって製造されるマイクロプロセッサ全体に及ぶ。素子の数はファイバの寸法に依存する。ここに開示されている、必ずしも電気通信の関連でファイバの環境上の保護のために必要な高耐久か材料でコーティングされていない、相対的に小さな直径を有する、相対的に「ありのままの」ファイバは単位長あたり相対的に少ない数の素子を「支える」。しかしながら、ファイバの長さはこの場合にも増加されることがあり、その結果素子数はそれにより乗算されてよい。例証として、３００ｍｍ２の金型領域及び０．３０ミクロンの特長のサイズは、直径２５０ミクロン、長さ１９０ｍｍのファイバによって実現されてよい。
【０１５３】
２０ミクロン直径で、訳２６ミクロンの円周を有するさらに小さな直径のシングルモードファイバは、１５ｍｍというファイバセグメント長で、１．８９平方ミリメートルという表面積を生じさせる。集積回路を製造するために（多層構造で）活用されるこのような表面積は現代の電子マイクロプロセッサの金型面積の重要でないわけではない部分となる。しかしながら、三次元円柱表面幾何学形状により与えられる設計機会は、標準的な金型の二次元平方幾何学形状に比較して独自の優位点を提供する。さらに、半導体構造はクラッディングとコーティング内、及びクラッディングとコーティング間で製造されるため、コアまでの、及びコアを含むファイバ構造を活用してよいため、安定した構造が、（導電性のマイクロフィラメントを形成する放射状のドーピングプロファイルを含む）多様な機構によって追加の回路構造及びファイバ本体を通る外部表面ポイント間の戦略を、（例えば「バス」の機能を果たす）コアとクラッディング層／コーティング層の中の構造の間の光スイッチングの好ましい、模範的な機構を達成する横断方向型のファラデー変調器を用いて可能にするためにさらに微細構造化されてよい。
【０１５４】
ファイバのこのソリッドステートＩＣ微細構造化は明らかにトランジスタ、コンデンサ、抵抗器、コイルフォーム、または他の電子半導体構造に制限されるのではなく、それは事実上、本書の他の箇所に開示されている方法、装置及び構成部品により証明されるように、光電子集積化のための自然なパラダイムを提供する。ここに開示されている新規の統合された（マイクロ）変調器光ファイバ素子はこのようにして新規の一般的に適用可能な集積光電子ＩＣ素子の例として代わりに開示されてよい。
【０１５５】
電子半導体特長がクラッディング内及びクラッディング間で製造されてよいだけではなく、電子−光子または光電子素子は、モードまたは他の選択によりクラッディングに制約されるファイバコアの中で運ばれる、あるいはプリフォーム引き抜きプロセスで製造される表面的な−螺旋状のチャネルまたは一次ワイヤのクラッディング／コーティング構造内の補助的な誘導構造として製造される半導体導波管チャネルの仲でさらに運ばれる光を修正するためにファイバ内でこのように製造され、一体化して配置される統合されたＩＣの素子であってよい。フォトニックバンドギャップ構造は、本書の他の箇所で参照され、開示され、技術で公知の方法により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よく、標準的なファイバコアとクラッディングを含んでよい複合ファイバ構造、あるいは追加で製造されるクラッディングとコーティングであるフォトニック結晶ベースファイバ構造を生じさせる。
【０１５６】
特に適切な解決策での連続浸漬によるナノ粒子の静電自己集合は、効率的に、且つ大量にファイバベースの構造を製造するために関連性がある。
【０１５７】
ファイバの曲面状の表面の幾何学形状に特に有効な製造の追加の有利な方法は、モレキュラーインプリント社（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｍｐｒｉｎｔ，Ｉｎｃ．）から市販されている。この製造パラダイムは、フラッシュＵＶ硬化される（曲面状のファイバ幾何学形状に表面張力により接着するほど十分な粘度のこのケースでは）液体インプリント流体のモールドナノ構造を複製する「ナノインプリント」モールドのサブミクロンの位置合わせ、及び室温での製造を利用可能にする「ステップアンドフラッシュ」インプリントリソグラフィーと商標が付けられている。ステッププロセスは相対的に平坦で平面的なセクションでの曲面状の幾何学形状をパターン化するのによく適しており、潜在的に低いコストの製造代替策となる。
【０１５８】
コアの中を誘導され、クラッディングの中に抑制される、あるいは補助的でさらに小さな半導体構造の中で誘導される光は、ファラデー回転、誘発されたブラッグ格子及び他の構造物を可能にするためのファイバの光屈折ドーピングのインプリメンテーション、及びグレーティングと他の構造を実現するためのファイバ構造の電気光学改質（コア及びクラッディング）によって制御されてよく、他の光子スイッチング方法と変調方法は複合複雑ファイバベースのＩＣ構造の素子として有利に実現されてよい。
【０１５９】
エピタキシャル成長プロセスまたはイオン衝撃バッチプロセスまたは静電自己集合によるバッチファイバランを含む、プリフォーム引き抜きプロセスと半導体製造方法に公知の他のバッチファイバ製造プロセスを実現するパラダイムの力が複数のこのようなＩＣファイバ電子−光子素子を結合するテキスタイル構造の文脈で組み込まれている特許出願に開示されるようにさらに開発される。
【０１６０】
ＩＣ製造の中のｓｅｌｆ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅの幾何学形状に適応するための技術で公知の半導体リソグラフィック方法及び代替パターン化方法（粒子ビーム方向）のための光学部品の幾何学形状に対する調整は、技術に公知の光学素子及び集束素子の標準的な修正によって効果的に行われてよい。
【０１６１】
組み込まれている特許出願に開示されている新規方法、つまりコイルフォームを実現するためのそれらのフィルムに印刷される導電パターンでの薄膜のエピタキシャル包み込みにおいてのように、トランジスタをファイバ構成要素の製造の中に統合する新規方法は同じパターンに続いて実現される。薄膜テープ上のトランジスタの印刷の標準半導体方法またはナノリソグラフィック方法による印刷は、光ファイバにより誘導される光の偏向角を回転させる場を発生させるコイルフォームを達成するためにファイバの回りにオプションで巻き付けられてよい同じ薄膜テープの上部または底部上であってよい。あるいは、それはコイルフォームまたはコイルが個々に開示されている他の方法の内の１つによって製造されるファイバの上部分または下部分の回りに巻き付けられるテープ上であってよい。
【０１６２】
前記での変形は、変調器導波管素子に隣接したフィラメント上の薄膜の包み込みであり、フィラメントの１つは「ｘ」リボン内、またはフィラメントの１つはテキスタイルマットの「ｙ」軸に織り込まれる、あるいは「空間」フィラメントがファラデー減衰器に平行である。包み込みは組み込まれている特許出願に説明されるように実現され、このようにして製造されるトランジスタはそれらがアドレス指定する導波管変調器／インフルエンサエレメントに隣接して配置される。「ｘ」リボン構造または「ｙ」リボン構造のどちらかの一部であるフィラメントが選ばれるとき、アドレス指定ファイバは、各変調器／インフルエンサ導波管素子をアドレス指定するために、トランジスタによって周期的に割り込まれる導電性ストライプを含む、薄膜により全体として包み込まれる非導電性高分子材料である。フィラメントが各変調器／インフルエンサ導波管素子に隣接し、平行であるときには、次に薄膜で包み込まれ、印刷されたトランジスタだけではなく導電性ストライプで印刷されるアドレス指定する「ｘ」フィラメントと「ｙ」フィラメントの一方が実際にこれらのスペーサファイバに接触し、最後に、導電素子が、それがフィラメントの回りで曲がり、ファイバの相対的な上部または下部のどちらかで実際の変調器／インフルエンサ導波管素子に接触するように印刷される。「ｘ」アドレス指定フィラメントまたは「ｙ」アドレス指定フィラメントの他方は、次に導波管の反対の端部でファラデー減衰器の光ファイバに接触する。
【０１６３】
浸漬ペンナノリソグラフィーがファイバの上に磁化に螺旋形のコイルフォーム巻き線構造を印刷する、組み込まれている特許出願に開示されている同じ製造プロセスに従って、トランジスタは、導波管変調器／インフルエンサエレメント自体の上で、コイルフォームが製造されるセグメントの上または下で浸漬ペンナノリソグラフィーによって同様に製造されてよい。「ｘ」または「ｙ」フィラメントまたは「スペーサ」フィラメントのどちらかを活用するための前述された同じ方式は浸漬ペンナノリソグラフィー手法に適用する。導電ストリップも浸漬ペンナノリソグラフィーによって印刷される。
【０１６４】
三次元テキスタイルマット／マトリックスの隣接する構造上の素子の上で光電子素子を製造するための、本書に開示されているすべての方法では、獲得される優位点はピクセル素子構造の遮蔽とコンパクトネス、工程段階の隣接する素子への拡散、テキスタイルマット／マトリックスの中の素子ごとの工程段階数の削減、及び一般的には光電子またはフォトニックスイッチング設計のさらに大きな特殊な効率の三次元トポロジーの利用ためのオプションである。
【０１６５】
導波管（例えば光ファイバ）はバルクファイバ製造プロセスで引き抜かれ、光学的にアクティブなコア、染料でドーピングされたコア、ファイバの軸に直角に磁化されるオプションでドーピングされる永久に磁化される内側クラッディング、磁化し、消磁することができ、そのヒステリシス曲線がビデオフレームサイクルの間の回転の規模を維持するために適切である最適フェリ／強磁性材料でドーピングされたクラッディング、捻りまたはクラッディングへの導電パターンの追加のどちらかによりファイバの構造内で製造され−膜、コーティングされたシリカファイバ、導電性高分子材料等の−導電構造を構造上巻き付けられ、ドーピングされた外側クラッディングを磁化する場を発生するのに十分な規模のパルス化された電流を受信できるコイルフォームまたはコイルまたは場発生素子、及び該ディスプレイのためのアクティブマトリックスを実現するために他の構造上の素子と結合される、同じ種々の方法によって、やはり構造上の素子としても製造されるオプションのトランジスタを実現するために、本書の他の箇所に開示されているように多様にドーピングされ、処理される。複合ファイバ構造のドーピング及び構造化は、少なくとも特定のドーパントまたは構造上の特長に関しては周期的または連続的であってよく、その結果ファイバ製造の通常の長い低コストのランが可能である。コイルフォームが効果的に連続している（連続捻り、または埋め込まれたワイヤ等）である場合には、コイルフォーム機能性は、接点によってコイルフォームの一部を正確に選択し、それらの点を越えて連続する構造を素子の動作に関して非機能的且つ不活性にすることによって、後に正確にアクセスされる。
【０１６６】
ファイバ製造プロセスは、特にドーピング濃度とドーパントプロファイルの操作、生産ランにおけるファイバの周期的なドーピング等を改善することに関して進展を続ける。２００３年３月１８日にＺｈａｎｇらに発行される「ガラス繊維プリフォーム内で高レベルの希土類濃度を提供する方法（Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  ａ  Ｈｉｇｈ  Ｌｅｖｅｌ  ｏｆ  Ｒａｒｅ  Ｅａｒｔｈ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｐｒｅｆｏｒｍｓ）」と題される米国特許第６，５３２，７７４号は、複数のドーパントのｃｏ−ｄｏｐｉｎｇのプロセスを立証し、すべての目的のために参照することによりその全体として明示的に本書に組み込まれている。そして、どーパン度の濃度の増加が成功すると、非線形効果も促進するために、ドーピングされるコアの性能だけではなくドーピングされるコアの線形ベルデ定数も直接的に改善できる。
【０１６７】
最後に、光ファイバにおける大量製造のモードにより、欠陥がないか構造化されたファイバのバルク試験を可能にし、ファイバの長いランの欠陥のある部分をマーキングし、ファイバ構成要素のへき開とルーミングのプロセスで廃棄できるようにする構成要素の試験体制が可能になる。したがって、大型半導体プロセスをベースにしたＬＣＤとＰＤＰの壊滅的な欠陥率とその結果の不良品発生率を回避すること。
【０１６８】
本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の追加の詳細は、本発明の実施形態のスイッチングマトリックスの製造のために好まれる三次元テキスタイル格子組み立て法の開示に、及び本書と同時に出願された関連特許出願に開示されるようなファイバ構造自体の中の「アクティブマトリックス」スイッチングパラダイムでトランジスタを統合する方法の開示に記載されている。
【０１６９】
一般的には、本発明の態様を具現化するトランスポート、変調器及びシステムの性能属性は以下を含む。（光学的にアクティブな物質に隣接する電界発生要素を含む）サブピクセル直径：好ましくは＜１００ミクロン、さらに好ましくは＜５０ミクロン。（前述された代替実施形態では、染料でドーピングされた複数の光チャネルが１つの複合導波管構造で実現され、ＲＧＢピクセル寸法の正味の縮小を達成する）。サブピクセルエレメントの長さは好ましくは＜１００ミクロンであり、さらに好ましくは＜５０ミクロンである。単一のサブピクセルの場合、効果的な９０°の回転を達成するための駆動電流：０から５０ｍ．Ａｍｐｓである。応答時間：一般的にはファラデー回転子の場合きわめて高速（つまり１ｎｓが立証されている）。
【０１７０】
全体的なディスプレイ電力要件の基本的な理解として、好適実施形態の実際の電力要件は必ずしもサブピクセル総数かける９０°回転に必要とされる最大電流の線形乗算に基づいて計算されないことに注意することが重要である。実際の平均電力要件及びピーク電力要件は、以下の因数を考慮に入れて計算されなければならない。つまり、両方とも１００％を大幅に下回る、ガンマ及び平均カラーサブピクセル使用量。したがって平均回転は９０°を大幅に下回る。ガンマ：すべてのサブピクセルを使用して白の背景を表示するコンピュータモニタさえサブピクセルごとに最大ガンマを必要とせず、ついでに言えばサブピクセルも必要としない。スペースのために、人間の視覚認知の科学の詳細な検討は行うことができない。しかしながら、適切な画像表示に必須であるのは（変化する周囲光レベルで見るための必要とされる基本表示輝度を考えると）ディスプレイ全体での相対的な強度、ピクセルとサブピクセルである。最大ガンマ（またはそれに近い）、及び３６０°回転（動作範囲が何であれ、９０°またはその何らかの端数は、例えば太陽に直接的に発射するとき等、明るい光源の中への直接的なショット等の最も極端なコントラストを必要とするケースを含む一定のケースだけで必要とされるであろう。このようにして、ディスプレイのための平均ガンマは統計的には考えられる最大ガンマのなんらかの部分であろう。それが、コンピュータモニタの安定した「白い」背景の快適な表示のために、ファラデー回転が最大でもない理由である。要約すると、既定のサブピクセルを駆動する既定のファラデー減衰器が完全回転にある必要はめったになく、したがって完全電力をめったに要求しない。色：純粋な白だけがクラスタ内でＲＧＢサブピクセルの等しく強力な組み合わせを必要とするため、カラー画像またはグレイスケール画像のどちらかの場合、一度に処理されるのは、ディスプレイのサブピクセルのなんらかの部分であることが注記されなければならない。ＲＧＢ組み合わせによって加法的に形成される色は以下を暗示する。いくつかのカラーピクセルはただ１つ（Ｒ、ＧまたはＢのどれか）の（変化する輝度の）サブピクセルが「オン」であることを必要とし、いくつかのピクセルは（変化する輝度の）二個のサブピクセルが「オン」であることを必要とし、いくつかのピクセルは（変化する輝度の）三個のサブピクセルが「オン」であることを必要とする。純粋な白のピクセルは三個すべてのサブピクセルが「オン」であることを必要とし、それらのファラデー減衰器は等しい輝度を達成するために回転される（カラーピクセルと白ピクセルは、色の彩度を減じるために並列できる。本発明の代替一実施形態では、「クラスタ」内の追加のサブピクセルは飽和に対するさらに効率的な制御を達成するために均衡の取れた白い光であってよい。
【０１７１】
カラーイメージング及びグレイスケールイメージングのサブピクセルクラスタに対する要求を考慮すると、平均的なフレームの場合、実際に対処される必要のあるすべてのディスプレイサブピクセルのなんらかの部分があり、ある程度まで「オン」であるものの場合、平均輝度は大幅に最大を下回ることは明らかである。これは単にＲＧＢ加法カラースキーム内のサブピクセルの関数のためであり、絶対ガンマの検討に加えられる要因である。
【０１７２】
統計分析は、これらの考慮事項のためのＦＬＡＴアクティブマトリクス／連続アドレス指定デバイスの電力要望プロファイルを決定できる。それはいずれにせよ同時に完全ファラデー回転にあるディスプレイの各サブピクセルの仮想最大値を大幅に下回っている。既定のフレームについて決してすべてのサブピクセルが「オン」であるわけではなく、それらの「オン」の輝度は、多様な理由から、通常最大の相対的に小さななんらかの部分である。電流要件、つまり０°から９０°の回転の０から５０ｍ．ａｍｐｓに関して、最小仕様が検討される。０°から９０°の回転の例の電流範囲が既存のファラデー減衰器装置の性能仕様から既定の（０から５０ｍ．ａｍｐｓ）であったが、この性能仕様が最小として設けられ、光通信用の基準装置の最高水準の技術によりすでに明確に置き換えられ、追い越されていることに注意することも重要である。最も重要なことには、それは改善された方法及び材料技術からの利点を含む、本発明に指定される新規の実施形態を反映していない。引用された仕様の達成以来性能の改善は継続しており、何かが加速してきた、及び加速し続ける場合、この範囲をさらに削減する。
【０１７３】
本願に説明されているシステム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播される信号は、言うまでもなく、例えば中央演算処理装置（「ＣＰＵ」）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、システムオンチップ（「ＳＯＬ」）、または任意の他のプログラマブルデバイスの中の、またはそれらに結合されるハードウェアで具現化されてよい。さらに、システム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播された信号は、ソフトウェアを記憶するように構成されている、例えばコンピュータ使用可能（例えば可読）媒体の中に配置されるソフトウェア（例えば、コンピュータ可読コード、プログラムコード、ソース言語、オブジェクト言語または機械言語等の任意の形式で配置される命令及び／またはデータ）で具現化されてよい。このようなソフトウェアにより、ここに説明されている装置及びプロセスの機能、製造、モデル化、シミュレーション、記述及び／または試験が可能になる。例えば、これは（例えば、Ｃ、Ｃ＋＋等の）汎用プログラミング言語、ＧＤＳＩＩデータベース、Ｖｅｒｉｌｏｇ  ＨＤＬ、ＶＨＤＬ、ＡＨＤＬ（Ａｌｔｅｒａ  ＨＤＬ）等を含むハードウェア記述言語（ＨＤＬ）、あるいは他の使用可能なプログラム、データベース、ナノ処理、及び／または回路（つまり概略）キャプチャツールを使用することにより達成できる。このようなソフトウェアは、半導体、磁気ディスク、光ディスク（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等）を含む公知のコンピュータ使用可能媒体の中で、及びコンピュータ使用可能（例えば可読）伝送媒体（例えば、搬送波またはデジタルベースの媒体、光ベースの媒体またはアナログベースの媒体を含む他の媒体）で具現化されるコンピュータデータ信号として配置できる。このようにして、ソフトウェアはインターネットとイントラネットを含む通信ネットワーク上で送信できる。システムウエアで具現化されるシステム、方法及びコンピュータプログラム製品及び伝播信号は（例えばＨＤＬで具現化される）知的所有権コアに含まれ、集積回路の製造でハードウェアに変換されてよい。さらに、ここに開示されているようなシステム、方法、コンピュータプログラム製品及び伝播される信号はハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして具現化されてよい。
【０１７４】
例えば切り替え制御用の本発明の好適インプリメンテーションの１つは、コンピュータ動作中にコンピューティングシステムのメモリに常駐するプログラミングステップまたは命令から構成されるオペレーティングシステムの中のルーチンとしてである。コンピュータシステムによって必要とされるまで、プログラム命令はディスクドライブ内等別の読取可能媒体に、またはＣＤ  ＲＯＭコンピュータ入力で使用するための光ディスクまたはフロッピー（登録商標）ディスクドライブコンピュータ入力で使用するためのフロッピー（登録商標）ディスク内等リムーバブルメモリ内に記憶されてよい。さらに、プログラム命令は、本発明のシステムで使用する前に別のコンピュータのメモリに記憶され、本発明のユーザにより要求されるとインターネット等のＬＡＮまたはＷＡＮ上で送信されてよい。当業者は、本発明を制御するプロセスが種々の形式のコンピュータ読取可能媒体の形式で分散することができることを理解する必要がある。
【０１７５】
Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アセンブリ言語等を含む任意の適切なプログラミング言語は、本発明のルーチンを実現するために使用できる。  手続き型またはオブジェクト指向型等さまざまなプログラミング技法が利用できる。ルーチンは単一の処理装置または複数のプロセッサで実行できる。ステップ、動作または計算は特殊な順序で提示されてよいが、この順序は異なる実施形態で変更されてよい。いくつかの実施形態では、本明細書中でシーケンシャルとして示されている複数のステップを同時に実行できる。ここに説明されている動作のシーケンスは、オペレーティングシステム、カーネル等の別のプロセスによって割り込み、サスペンド、またはそれ以外の場合制御できる。  ルーチンはオペレーティングシステム環境の中で、あるいはシステム処理のすべてまたはかなりの部分を占有するスタンドアロンルーチンとして動作できる。
【０１７６】
ここでの説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために構成要素及び／または方法の例等の多数の特定の詳細が提供される。ただし、関連技術の当業者は、特定の詳細の１つまたは複数を使用せずに、あるいは他の装置、システム、組み立て品、方法、構成要素、材料、パーツ及び／または等を用いて実施できることを認識されるであろう。他の例では、周知の構造、材料または動作は、本発明の実施形態の態様を分かりにくくするのを避けるために具体的に示されたり、詳細に説明されない。
【０１７７】
本発明の実施形態のための「コンピュータ読取可能媒体」は、命令実行システム、装置、システムまたはデバイスによって、またはそれらと関連して使用されるためのプログラムを格納する、記憶する、通信する、伝播するまたはトランスポートする任意の媒体であってよい。コンピュータ読取可能媒体は、例証としてのみであって制限としてではなく、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、または半導体システム、装置、システム、デバイス、伝播媒体、またはコンピュータメモリである場合がある。
【０１７８】
「プロセッサ」または「プロセス」は、データ、信号または他の情報を処理する任意の人間の、ハードウェアの及び／またはソフトウェアのシステム、機構または構成要素を含む。プロセッサは、汎用中央演算処理装置、複数の処理装置、機能性を達成するための専用回路網、または他のシステム付きのシステムを含むことがある。処理は、地理的な場所に制限される必要はない、あるいは時間的な制限を有する必要はない。例えば、プロセッサはその機能を「リアルタイムで」、「オフラインで」、「バッチモードで」等実行できる。  処理の部分は異なるときに、異なる場所で、異なる（または同じ）処理システムによって実行できる。
【０１７９】
本明細書全体での「一実施形態」、「実施形態」、「好適実施形態」または「特定の実施形態」に対する参照は、実施形態と関連して説明される特定の機能（ｆｅａｔｕｒｅ）、構造または特徴が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれ、必ずしもすべての実施形態に含まれていないことを意味する。したがって、句「一実施形態では」、「実施形態では」、または「特定の実施形態では」が本明細書中の多様な箇所にそれぞれ出現することは必ずしも同じ実施形態を参照していない。さらに、本発明の特定の機能（ｆｅａｔｕｒｅ）、構造または特徴は１つまたは複数の他の実施形態と適切に結合されてよい。ここに説明され、図解されている本発明の実施形態の他の変形及び変型が、ここの教示を鑑みて可能であり、本発明の精神及び範囲の一部として見なされなければならないことが理解されるべきである。
【０１８０】
本発明の実施形態は、プログラミングされた汎用デジタルコンピュータを使用することによって、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、光学、化学、生物学、量子またはナノ加工のシステム、構成要素、及び機構を使用することによって実現されてよい。一般的には、本発明の機能は技術で公知であるような任意の手段によって達成できる。分散またはネットワーク化されたシステム、構成要素及び回路が使用できる。データの通信または転送は、有線、無線、または任意の他の手段によってよい。
【０１８１】
また、図面／図に描かれている要素の１つまたは複数もさらに分離された方法でまたは統合された方法で実現される、あるいは特定の出願に従って有効であるように特定のケースでは削除されるまたは実施不可能とされることもあることが理解されるであろう。コンピュータが前述された方法のどれかを実行できるようにするために機械可読媒体の中に記憶できるプログラムまたはコードを実現することも本発明の精神及び範囲内である。
【０１８２】
さらに、図面／図中の信号矢印は、他に特に注記されない限り例示的としてのみ考えられ、制限的と考えられるべきではない。さらに、ここに使用されるような用語「または」は、他に示されない限り概して「及び／または」を意味することを目的としている。構成要素またはステップの組み合わせも、分離するまたは結合する能力を表すとして予想される技術が明らかでない場合、注記されると見なされる。
【０１８３】
ここの説明中、及び続く請求項を通して使用されるように、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「該」は、文脈がそれ以外に明確に決定しない限り複数の参照を含む。また、ここの説明中、及び続く請求項を通して「において」の意味は、文脈がそれ以外の明確に決定しない限り「において」及び「の上で」を含む。
【０１８４】
要約書に説明されている内容を含み本発明の図解されている実施形態の前記説明は、網羅的となる、あるいは本発明をここに開示されている正確な形式に制限することを目的としていない。本発明の特定の実施形態及び例は例示的な目的のためだけにここに説明されているが、当業者が認識し、理解するように、多様な同等な変型が本発明の精神及び範囲内で可能である。示されているように、これらの変型は本発明の図解されている実施形態の前記説明を鑑みて本発明に対して行われてよく、本発明の精神及び範囲内に含まれるべきである。
【０１８５】
したがって、本発明はここにその特定の実施形態に関して説明されてきたが、変型の範囲、多様な変型及び置換は前記開示の中で目的とされ、いくつかの例では、本発明の実施形態のいくつかの特長が述べられているような本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、他の特長の対応する使用なしに利用されることが理解されるであろう。したがって、多くの変型は本発明の本質的な範囲及び精神に特定の状況または材料を適応するために行われてよい。本発明が、以下の請求項で使用される特定の用語に、及び／または本発明を実施するために考えられる最善の態様として開示されている特定の実施形態に制限されるのではなく、本発明が添付請求項に含まれるあらゆる及びすべての実施形態及び同等物を含むことが目的とされる。したがって、本発明の範囲は添付請求項によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】本発明の好適実施形態の一般的な概略平面図である。
【図２】図１に示されている好適実施形態の特定のインプリメンテーションの詳細な概略平面図である。
【図３】図２に示されている好適実施形態の端面図である。
【図４】ディスプレイ組み立て品の好適実施形態の概略ブロック図である。
【図５】図４に示されているフロントパネルの出力ポートの１つの配列の図である。
【図６】図２に示されている構造化された導波管の一部のための本発明の好適実施形態の概略表現である。
【図７】本発明の導波管プリフォームの好適実施形態を製造するための代表的な導波管製造システムの概略ブロック図である。
【図８】本発明の好適実施形態を作るための代表的なファイバ引き上げシステムの概略図である。
【図９】統合されたインフルエンサ（例えばコイルフォーム）構造に隣接する伝播軸に垂直な導波管チャネルの断面である。
【図１０】初期直径切断後に伝播軸に平行な現在処理中の導波管の断面である。
【図１１】初期直径切断、及び接点層が図１０に示されている導波管上に配置される伝播軸に平行な現在処理中の導波管プリフォームの断面である。
【図１】
2007527031.tif 000003
【図２】
2007527031.tif 000004
【図３】
2007527031.tif 000005
【図４】
2007527031.tif 000006
【図５】
2007527031.tif 000007
【図６】
2007527031.tif 000008
【図７】
2007527031.tif 000009
【図８】
2007527031.tif 000010
【図９】
2007527031.tif 000011
【図１０】
2007527031.tif 000012
【図１１】
2007527031.tif 000013
【国際調査報告】
2007527031.tif 000014