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

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的是用于具有定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域的裝置和方法；以及布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域(優(yōu)選地是一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域)中的多個(gè)磁性成分，其用于生成基本垂直于波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。用于操作波導(dǎo)以傳輸輻射信號(hào)的方法，其包括(a)通過(guò)波導(dǎo)傳輸輻射信號(hào)，所述波導(dǎo)包括定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域；以及(b)使用布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域中的多個(gè)磁性成分，生成基本垂直于波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用于波導(dǎo)制造方法，所述方法包括(a)采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)摻雜區(qū)域，所述通道區(qū)域定義了波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及(b)將足夠量的所述成分定向在公共磁化方向上，以永久地產(chǎn)生大體上垂直于波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
本發(fā)明的設(shè)備、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和傳播信號(hào)具有的優(yōu)勢(shì)在于，使用了改進(jìn)的和成熟的波導(dǎo)制造過(guò)程。在優(yōu)選實(shí)施例中，波導(dǎo)是光傳送器，優(yōu)選地為光纖或者波導(dǎo)通道，其適合于通過(guò)包含光學(xué)活性成分來(lái)提高影響器的影響短-長(zhǎng)度特性的特征，而同時(shí)保持輻射的所期望屬性。在優(yōu)選實(shí)施例中，要受到影響的輻射特性包括輻射的偏振狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用可控的、可改變的并平行于光傳送器的傳輸軸傳播的磁場(chǎng)來(lái)控制偏振旋轉(zhuǎn)角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過(guò)在非常短的光路上使用低磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。最初對(duì)輻射進(jìn)行控制，以產(chǎn)生具有一個(gè)特定偏振的波分量；所述波分量的偏振受到影響，從而使得第二偏振濾波器響應(yīng)影響效果而對(duì)所發(fā)出的輻射的振幅進(jìn)行調(diào)制。在所述優(yōu)選實(shí)施例中，所述調(diào)制包括熄滅所述所發(fā)出的輻射。所引入的專利申請(qǐng)，優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)和相關(guān)申請(qǐng)公開(kāi)了可以與本發(fā)明協(xié)作的法拉第波導(dǎo)、法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器、顯示器和其他波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和方法。所述摻雜區(qū)域(例如，所述被摻雜邊界區(qū)域)生成垂直于所述傳輸軸的磁場(chǎng)，并且不改變所期望的影響器引起的偏振變化，而是提高了性能(例如，通過(guò)使所述通道區(qū)域的磁疇飽和，以減少光損失和/或者提高影響器的響應(yīng)性)。
對(duì)這里作為本發(fā)明的部分所公開(kāi)的、成熟并且有效的、用于低成本、一致的、高效的磁光系統(tǒng)元件的生產(chǎn)的纖維光學(xué)波導(dǎo)制造過(guò)程進(jìn)行的杠桿式調(diào)節(jié)，提供了可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單位成本并增加制造能力、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖；圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的特定實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意性平面圖；圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)施例的端視圖；圖4是顯示器組件的優(yōu)選實(shí)施例的示意性方框圖；圖5是圖4所示前面板的輸出端口的一種排列的視圖；圖6是對(duì)于圖2所示結(jié)構(gòu)波導(dǎo)的一部分的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示；圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)的示意性方框圖，用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)的粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例；以及圖8是用于制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及可替換波導(dǎo)技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于提高波導(dǎo)的影響輻射的特性對(duì)于外部影響的響應(yīng)性，同時(shí)降低單元成本并增加可制造性、可重現(xiàn)性、一致性和可靠性。以下描述是為了使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，并且以下描述按照專利申請(qǐng)的上下文和其要求提供的。對(duì)于于此所描述的優(yōu)選實(shí)施例和通用原理以及特征所進(jìn)行的各種修改，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明并非旨在限制所示實(shí)施例，而是要按照與于此所描述的原理和特征一致的最大范圍。
在以下描述中，在本發(fā)明的環(huán)境中，三個(gè)術(shù)語(yǔ)具有特定的含義(1)光傳送器，(2)特性影響器，和(3)熄滅。為了本發(fā)明的目的，光傳送器特別適合于提高影響器的影響特性的特征，同時(shí)保留輻射的所期望屬性的波導(dǎo)。在優(yōu)選實(shí)施例中，要受到影響的輻射特性包括其偏振旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且影響器利用法拉第效應(yīng)，使用可控的、可改變的并平行于光傳送器的傳輸軸傳播的磁場(chǎng)來(lái)控制偏振角度。光傳送器構(gòu)造為能夠通過(guò)在非常短的光路上使用低磁場(chǎng)強(qiáng)度，對(duì)所述偏振進(jìn)行快速控制。在一些特定實(shí)現(xiàn)方式中，光傳送器包括對(duì)于所傳輸輻射的波長(zhǎng)保留光纖的導(dǎo)波屬性的同時(shí)呈現(xiàn)高維爾德常數(shù)、并且另外提供該輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的有效構(gòu)造以及受特性影響器影響的輻射特性(一個(gè)或多個(gè))的聯(lián)合影響(cooperative affectation)的光纖。
特性影響器是用于實(shí)現(xiàn)對(duì)光傳送器所傳輸?shù)妮椛涞奶匦钥刂频慕Y(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器可操作地耦合到光傳送器，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中，所述光傳送器是指由具有芯和一個(gè)或多個(gè)包層的光纖所形成的光傳送器，優(yōu)選地，所述影響器集成到一個(gè)或多個(gè)包層中或者在一個(gè)或多個(gè)包層上，而不會(huì)明顯地對(duì)光傳送器的導(dǎo)波屬性造成不利變動(dòng)。在使用所傳輸輻射的偏振特性的優(yōu)選實(shí)施例中，特性影響器的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式是偏振影響結(jié)構(gòu)，例如線圈、線圈管或者采用一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)(所述一個(gè)或者多個(gè)磁場(chǎng)是可控的)在光傳送器中支持/產(chǎn)生法拉第效應(yīng)表現(xiàn)場(chǎng)(并因而影響所傳輸?shù)妮椛?的其他能夠集成的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)能夠用于一些實(shí)施例中，作為調(diào)制器中的光傳送器，所述調(diào)制器控制所傳播輻射的振幅。由調(diào)制器所發(fā)射的輻射將具有由光傳送器上的特性影響器的交互作用所控制的最大輻射振幅和最小輻射振幅。熄滅簡(jiǎn)單地指在足夠低的電平(對(duì)于特定實(shí)施例來(lái)說(shuō)適當(dāng)?shù)?上的最小輻射振幅，其特征是“關(guān)閉”或者“黑”或者其他指示輻射不存在的分類。換句話說(shuō)，在一些應(yīng)用中，當(dāng)電平滿足實(shí)現(xiàn)方式或者實(shí)施例的參數(shù)時(shí)，足夠低但是能夠檢測(cè)/能夠辨識(shí)的輻射振幅可以適當(dāng)?shù)乜醋鳌跋纭薄１景l(fā)明通過(guò)使用在波導(dǎo)制造期間布置在傳導(dǎo)區(qū)域中的光學(xué)活性成分，改善了波導(dǎo)對(duì)于影響器的響應(yīng)。
圖1是用于法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的總體示意性平面圖。調(diào)制器100包括光傳送器105、可操作地耦合到傳送器105的特性影響器110、第一特性元件120和第二特性元件125。
傳送器105可以基于很多已知技術(shù)的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。例如，傳送器105可以是具有傳導(dǎo)通道的經(jīng)過(guò)專門調(diào)整的光纖(常規(guī)的或者PCF)，其中傳導(dǎo)通道包括傳導(dǎo)區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域(例如芯和芯的一個(gè)或多個(gè)包層)，或者傳送器105可以是體型器件或者具有一個(gè)或多個(gè)這種傳導(dǎo)通道的襯底的導(dǎo)波通道?；谝挥绊懙妮椛涮匦缘念愋秃陀绊懫?10的性質(zhì)對(duì)常規(guī)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。
影響器110是用于表現(xiàn)對(duì)通過(guò)傳送器105和/或在傳送器105上傳輸?shù)妮椛涞奶匦杂绊?直接或者非直接地，例如通過(guò)所公開(kāi)的效應(yīng))的結(jié)構(gòu)。很多不同類型的輻射特性可能受到影響，并且在很多情況下，用于影響任何給定特性的特定結(jié)構(gòu)可以隨實(shí)現(xiàn)方式的不同而改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以用于依次控制輻射輸出振幅的特性是對(duì)于影響所期望的特性。例如，輻射偏振角度是可能受到影響的一個(gè)特性，并且是能夠用于控制所傳輸?shù)妮椛湔穹奶匦?。另一種元件的使用，例如固定偏振器，會(huì)基于與偏振器的傳輸軸相比的輻射偏振角度來(lái)控制輻射振幅。在該示例中，對(duì)偏振角度的控制改變了所傳輸?shù)妮椛洹?br> 然而，應(yīng)該理解的是，其他類型的特性也可以受到影響，并可以用于控制輸出振幅，例如輻射相位或者輻射頻率。典型地，其他元件與調(diào)制器100一同使用，以基于特性的性質(zhì)和對(duì)特性的影響的類型和等級(jí)，控制輸出振幅。在一些實(shí)施例中，可能期望對(duì)除輸出振幅之外的輻射的另一種特征進(jìn)行控制，所述特征可能要求對(duì)除了已經(jīng)確定的那些特性之外的輻射特性進(jìn)行控制，或者可能要求對(duì)特性進(jìn)行不同的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所期望屬性的所期望控制。
法拉第效應(yīng)僅僅是在傳送器105中實(shí)現(xiàn)偏振控制的一種方法的一個(gè)示例。用于法拉第偏振旋轉(zhuǎn)影響的影響器110的優(yōu)選實(shí)施例使用了最接近或者在傳送器105中/上集成的可變和固定磁場(chǎng)的組合。期望生成這些磁場(chǎng)，從而控制磁場(chǎng)定向?yàn)槠叫杏谕ㄟ^(guò)傳送器105傳輸?shù)妮椛涞膫鞑シ较?。?duì)相對(duì)于傳送器的磁場(chǎng)的方向和振幅的適當(dāng)控制達(dá)到了對(duì)輻射偏振角度的影響的所期望等級(jí)。
在該特定示例中優(yōu)選為，將傳送器105構(gòu)造為提高/最大化影響器110對(duì)所選定特性的“可影響能力”。對(duì)于采用法拉第效應(yīng)的偏振旋轉(zhuǎn)特性，對(duì)傳送器105進(jìn)行摻雜、成形、處理和/或者加工，以增加/最大化維爾德常數(shù)。維爾德常數(shù)越大，影響器110越容易能夠在給定場(chǎng)強(qiáng)和傳送器長(zhǎng)度上影響偏振旋轉(zhuǎn)角度。在該實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)維爾德常數(shù)的關(guān)注是主要任務(wù)，傳送器105的波導(dǎo)方面的其他特征/屬性/特點(diǎn)是次要的。在優(yōu)選實(shí)施例中，影響器110是與傳送器105集成的，或者是通過(guò)波導(dǎo)制造過(guò)程(例如，粗加工成品制造和/或者拉制過(guò)程)與傳送器105“強(qiáng)相關(guān)”的，盡管一些實(shí)現(xiàn)方式可能提供其他方式。
元件120和元件125是用于選擇/過(guò)濾/操作要受到影響器110影響的所期望輻射特性的特性元件。元件120可以是濾波器，其被用做“選通”元件，以傳遞具有對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)的輸入輻射的波分量，或者它可以是“處理”元件，以使得輸入輻射的一個(gè)或多個(gè)波分量符合對(duì)于適當(dāng)特性的所期望狀態(tài)。將來(lái)自元件120的選通/被處理的波分量提供給光傳送器105，并且特性影響器110可控地影響如上所述的被傳送的波分量。
元件125是與元件120的合作結(jié)構(gòu)，并且作用在受影響的波分量上。元件125是基于波分量的特性狀態(tài)、傳遞WAVE_OUT并控制WAVE_OUT的振幅的結(jié)構(gòu)。該控制的性質(zhì)和細(xì)節(jié)涉及來(lái)自元件120的受影響的特性和特性的狀態(tài)以及初始狀態(tài)如何受到影響器110影響的細(xì)節(jié)。
例如，當(dāng)要受到影響的特性是波分量的偏振特性/偏振旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，元件120和元件125可以是偏振濾波器。元件120選擇一種特定類型的偏振用于波分量，例如右旋圓偏振。影響器110在輻射通過(guò)傳送器105時(shí)，控制輻射的偏振旋轉(zhuǎn)角度。元件125基于與元件125的傳輸角度相比的最終偏振旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)受到影響的波分量進(jìn)行濾波。換句話說(shuō)，當(dāng)受到影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸匹配時(shí)，WAVE_OUT具有高振幅。當(dāng)受影響的波分量的偏振旋轉(zhuǎn)角度與元件125的傳輸軸“交叉”時(shí)，WAVE_OUT具有低振幅。在該上下文中的交叉指與常規(guī)偏振濾波器的傳輸軸相比，旋轉(zhuǎn)角度偏離了大約90度。
此外，可以建立元件120與元件125的相對(duì)方向，以便缺省條件造成WAVE_OUT的最大振幅、WAVE_OUT的最小振幅或者這之間的其他值。缺省條件指沒(méi)有來(lái)自影響器110的影響的輸出振幅的量。例如，通過(guò)將元件125的傳輸軸設(shè)定為相對(duì)于元件120的傳輸軸成90度，對(duì)于優(yōu)選實(shí)施例，缺省條件會(huì)是最小振幅。
元件120和元件125可以是分立部件，或者一個(gè)或兩個(gè)結(jié)構(gòu)可以集成到傳送器105上或者傳送器105中。在一些情況下，在優(yōu)選實(shí)施例中，這些元件可以位于在傳送器105的“輸入端”和“輸出端”，而在其他實(shí)施例中，這些元件可以分布在傳送器105的特定區(qū)域中或者遍布傳送器105。
在操作中，輻射(顯示為WAVE_IN)入射到元件120，并且對(duì)適當(dāng)?shù)奶匦?例如右旋圓偏振(RCP)旋轉(zhuǎn)分量)進(jìn)行選通/處理，以將RCP波分量傳遞到傳送器105。傳送器105傳輸RCP波分量，直到它與元件125交互并傳遞波分量(顯示為WAVE_OUT)。入射WAVE_IN典型地具有多個(gè)對(duì)于偏振特性(例如右旋圓偏振(RCP)和左旋圓偏振(LCP))的正交狀態(tài)。元件120產(chǎn)生偏振旋轉(zhuǎn)特性的特定狀態(tài)(例如，傳遞正交狀態(tài)之一并阻塞/偏移其他狀態(tài)，從而僅僅傳遞一個(gè)狀態(tài))。影響器110響應(yīng)控制信號(hào)，影響所傳遞波分量的該特定的偏振旋轉(zhuǎn)，并可以按照控制信號(hào)指定的那樣對(duì)其進(jìn)行改變。優(yōu)選實(shí)施例中的影響器110能夠影響大約90度范圍上的偏振旋轉(zhuǎn)特性。然后，當(dāng)波分量已經(jīng)受到影響時(shí)，元件125與波分量交互，從而允許在波分量偏振旋轉(zhuǎn)與元件125的傳輸軸相匹配時(shí)將WAVE_IN的輻射振幅從最大值進(jìn)行調(diào)制，并且在波分量偏振與該傳輸軸“交叉”時(shí)從最小值進(jìn)行調(diào)制。通過(guò)使用元件120，優(yōu)選實(shí)施例的WAVE_OUT的振幅可以從最大電平變化到熄滅電平。
圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)示意性平面圖。盡管本發(fā)明并不局限于該特定示例，對(duì)該實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行特別描述以簡(jiǎn)化論述。圖1所示的法拉第結(jié)構(gòu)波導(dǎo)調(diào)制器100是圖2所示的法拉第光調(diào)制器200。
調(diào)制器200包括芯205、第一包層210、第二包層215、線圈或線圈管220(線圈220具有第一控制節(jié)點(diǎn)225和第二控制節(jié)點(diǎn)230)，輸入元件235和輸出元件240。圖3是圖2所示優(yōu)選實(shí)施例中的元件235與元件240之間截取的剖面圖，其中相同的數(shù)字具有相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)。
芯205可以包含通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)光纖制造技術(shù)，例如通過(guò)真空沉積方法上的變形添加的一個(gè)或多個(gè)以下?lián)诫s物(a)顏色染料摻雜物(使得調(diào)制器200對(duì)來(lái)自源照明系統(tǒng)的光進(jìn)行有效地顏色濾波)，和(b)光學(xué)活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他摻雜物，用于增加芯205的維爾德常數(shù)，以在存在主動(dòng)磁場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)有效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在制造過(guò)程中對(duì)光纖加熱或者施加應(yīng)力，從而在芯205中添加孔或者不規(guī)則形狀，以進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)和/或者實(shí)現(xiàn)非線性效應(yīng)。
很多硅石光纖制造為摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的(該等級(jí)大約是50％的摻雜物)。在其他類型光纖的硅石結(jié)構(gòu)中的當(dāng)前摻雜物濃度在數(shù)十微米距離上實(shí)現(xiàn)了大約90度旋轉(zhuǎn)。常規(guī)光纖制造在提高摻雜物濃度方面(例如可以通過(guò)市場(chǎng)從JDS Uniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面(例如可以通過(guò)市場(chǎng)從Corning公司買到的光纖)持續(xù)實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。芯205實(shí)現(xiàn)了光學(xué)活性摻雜物的足夠高并且受控的濃度，以提供在微米量級(jí)距離上具有低功率的必要的快速旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)時(shí)，這些功率/距離的值會(huì)持續(xù)降低。
采用鐵磁性單分子磁體對(duì)第一包層210(在優(yōu)選實(shí)施例中可選)進(jìn)行摻雜，當(dāng)?shù)谝话鼘?10暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)下時(shí)被永久磁化。第一包層210的磁化可以在附到芯205上或者預(yù)成形之前進(jìn)行，或者在調(diào)制器200被拉制之后(完成芯、包層、涂層和/或元件)進(jìn)行。在該過(guò)程中，粗加工成品或者所拉制的光纖通過(guò)與芯205的傳輸軸有90度偏移的強(qiáng)永久磁場(chǎng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)布置為光纖牽引裝置的元件的電磁體實(shí)現(xiàn)該磁化。第一包層210(具有永久磁特性)用于使得光學(xué)活性芯205的磁疇飽和，但是并不改變通過(guò)光纖200的輻射的旋轉(zhuǎn)角度，這是由于來(lái)自層210的磁場(chǎng)方向是在傳播方向的直角上。所并入的臨時(shí)申請(qǐng)描述了通過(guò)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)中的非最佳晶核進(jìn)行粉碎，來(lái)對(duì)摻雜鐵磁性包層的方向進(jìn)行優(yōu)化的方法。
由于發(fā)現(xiàn)單分子磁體(SMM)在相對(duì)高的溫度下可被磁化，所以這些SMM的使用優(yōu)選地是作為摻雜物。這些SMM的使用允許較高摻雜濃度的生產(chǎn)和摻雜分布的控制。市場(chǎng)上可以買到單分子磁體的示例和方法是來(lái)自于科羅拉多州丹佛市的ZettaCore公司。
采用亞鐵磁性材料或者鐵磁性材料對(duì)第二包層215進(jìn)行摻雜，并且特征在于具有適當(dāng)?shù)拇艤€。在生成必要場(chǎng)時(shí)，優(yōu)選實(shí)施例采用“短”曲線，并且該曲線也是“寬的”和“扁的”。當(dāng)通過(guò)由臨近的場(chǎng)生成元件(例如線圈220)所生成的磁場(chǎng)使得第二包層215飽和時(shí)，第二包層215很快達(dá)到對(duì)于調(diào)制器200所期望的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)說(shuō)合適的磁化等級(jí)，其中所述場(chǎng)生成元件本身通過(guò)來(lái)自例如開(kāi)關(guān)陣列驅(qū)動(dòng)電路的控制器(未示出)的信號(hào)(例如控制脈沖)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此外，第二包層215將磁化保留在該等級(jí)上或者充分接近該等級(jí)，直到隨后的脈沖或者增加(相同方向的電流)、更新(沒(méi)有電流或者+/-維持電流)、或者降低(反向電流)該磁化級(jí)別。被摻雜的第二包層215的該剩余磁通量隨著時(shí)間保持適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)角度，而沒(méi)有恒定應(yīng)用受影響器110影響(例如線圈220)的場(chǎng)。
在適當(dāng)?shù)倪^(guò)程步驟上，對(duì)被摻雜的亞鐵/鐵磁性材料的適當(dāng)修改/優(yōu)化可以進(jìn)一步受到包層的離子轟擊的影響。參考題目為“Method ofDepositing a Ferromagnetic Film on a Waveguide and a Magneto-OpticComponent Comprising a Thin Ferromagnetic Film Deposited by TheMethod”并轉(zhuǎn)讓給法國(guó)巴黎的阿爾卡特(Alcatel)的美國(guó)專利No.6,103,010，其中，采用離子束在某一入射角度上對(duì)采用氣相方法在波導(dǎo)上沉積的鐵磁性薄膜進(jìn)行轟擊，對(duì)優(yōu)選晶體結(jié)構(gòu)中的非規(guī)則核進(jìn)行粉碎。晶體結(jié)構(gòu)的改變是現(xiàn)有技術(shù)中的已知方法，并且所述改變可以用于所加工的光纖中或者被摻雜的粗加工成品材料上的被摻雜硅石包層。該’010專利在此清楚地引入作為參考。
與第一包層210類似，已開(kāi)發(fā)的并在相對(duì)高溫度上可被磁化的合適的單分子磁體(SMM)，將優(yōu)選地作為優(yōu)選實(shí)施例中的用于第二包層215的摻雜物，以允許較高的摻雜濃度。
優(yōu)選實(shí)施例的線圈220是在光纖200上或者光纖200中集成制造的，以生成初始磁場(chǎng)。該來(lái)自線圈220的磁場(chǎng)使得通過(guò)芯205傳輸?shù)妮椛涞钠窠嵌刃D(zhuǎn)，并對(duì)第二包層215中的亞鐵/鐵磁性摻雜物進(jìn)行磁化。這些磁場(chǎng)的組合使得所期望的旋轉(zhuǎn)角度保持所期望的一段時(shí)間(如這里所并入的相關(guān)專利申請(qǐng)之一所述、當(dāng)光纖200的矩陣共同形成顯示器的圖像幀的時(shí)間)。為了描述本發(fā)明，將“線圈管”定義為類似線圈的結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槎鄠€(gè)導(dǎo)電段相互平行放置，并且相對(duì)光纖軸為直角。當(dāng)材料性能提高時(shí)，-即，當(dāng)由于較高維爾德常數(shù)的摻雜物而使得被摻雜的芯的有效維爾德常數(shù)增大時(shí)(或者在增大的結(jié)構(gòu)修改時(shí)，包括引入非線性效應(yīng)的那些修改)-對(duì)圍繞光纖元件的線圈或者“線圈管”的需求就可以降低或者消除，較簡(jiǎn)單的單頻帶或者高斯圓柱體結(jié)構(gòu)會(huì)是實(shí)用的。這些結(jié)構(gòu)當(dāng)用作這里所述的線圈管的功能時(shí)，也包含在線圈管的定義中。
當(dāng)考慮確定法拉第效應(yīng)的等式的變量場(chǎng)強(qiáng)、施加場(chǎng)的距離和旋轉(zhuǎn)介質(zhì)的維爾德常數(shù)時(shí)，一個(gè)結(jié)果是使用調(diào)制器200的結(jié)構(gòu)、部件和/或者器件能夠補(bǔ)償產(chǎn)生較小強(qiáng)度磁場(chǎng)的材料所形成的線圈或者線圈管。通過(guò)使調(diào)制器更長(zhǎng)，或者通過(guò)進(jìn)一步增大/提高有效的維爾德常數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，線圈220采用的導(dǎo)電材料是比金屬線效率差的導(dǎo)電聚合體。在另外的實(shí)現(xiàn)方式中，線圈220采用更寬但是更少的繞組，否則就與更加有效的材料一起使用。在其他例子中，例如，當(dāng)通過(guò)合適的過(guò)程制造線圈220但是生產(chǎn)線圈220的工作效率較低時(shí)，采用其他參數(shù)進(jìn)行必要補(bǔ)償以實(shí)現(xiàn)合適的整體操作。
在設(shè)計(jì)參數(shù)-光纖長(zhǎng)度、芯的維爾德常數(shù)以及場(chǎng)生成元件的峰值場(chǎng)輸出和效率-之間存在折衷。考慮到這些折衷，而生成完整成形的線圈管的四個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，包括(1)扭絞光纖以實(shí)現(xiàn)線圈/線圈管，(2)用印有導(dǎo)電圖案的薄膜外延包裹光纖，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)繞組層，(3)通過(guò)浸蘸筆納米平板印刷術(shù)(dip-pen nanolithography)在光纖上印制以制造線圈/線圈管，以及(4)將線圈/線圈管纏繞上具有涂層/被摻雜的玻璃光纖，或者可以替換地具有金屬涂層或者沒(méi)有涂層的導(dǎo)電聚合體，或者金屬線。在以上所參考的相關(guān)的和并入的臨時(shí)申請(qǐng)中描述了這些實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
節(jié)點(diǎn)225和節(jié)點(diǎn)230接收用于在芯205、包層215和線圈220中致使必要磁場(chǎng)的生成的信號(hào)。在簡(jiǎn)單實(shí)施例中，該信號(hào)是具有適當(dāng)大小和持續(xù)時(shí)間的DC(直流)信號(hào)，以生成所期望的磁場(chǎng)并對(duì)通過(guò)調(diào)制器200傳播的WAVE_IN輻射的偏振角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用調(diào)制器200時(shí)，控制器(未示出)可以提供該控制信號(hào)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，輸入元件235和輸出元件240是偏振濾波器，作為分立部件或者集成到芯205中/上。輸入元件235作為偏振器可以采用很多不同的方法實(shí)現(xiàn)?？梢圆捎迷试S單一偏振類型(特定圓形或者線性)的光通過(guò)而進(jìn)入到芯205中的各種偏振機(jī)制；優(yōu)選實(shí)施例采用了外延沉積到芯205的“輸入”端的薄膜?？商鎿Q的優(yōu)選實(shí)施例在波導(dǎo)200上采用了市場(chǎng)上可以買到的納米量級(jí)的微構(gòu)造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)偏振濾波(例如對(duì)芯205中的硅石或者所并入的臨時(shí)申請(qǐng)中所描述的包層的修改)。在用于來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)光源的光的有效輸入的一些實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)選照明系統(tǒng)可以包括空腔，其允許對(duì)“錯(cuò)誤的”初始偏振的光進(jìn)行重復(fù)反射；因此最終所有的光都成為有效的或者“正確的”偏振?？蛇x擇地，尤其是根據(jù)照明源到調(diào)制器200的距離，可以采用保持偏振的波導(dǎo)(光纖、半導(dǎo)體)。
優(yōu)選實(shí)施例的輸出元件240是“偏振濾波器”元件，其對(duì)于缺省為“關(guān)閉”的調(diào)制器200的輸入元件235的方向，有著90度的偏移。(在一些實(shí)施例中，通過(guò)排列輸入元件和輸出元件的軸，可以將缺省設(shè)置為“打開(kāi)”。類似地，通過(guò)輸入元件和輸出元件與來(lái)自影響器的合適控制的適當(dāng)?shù)南嗷リP(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)其他缺省情況，例如50％振幅。)元件240優(yōu)選地為外延沉積到芯205的輸出端的薄膜?？梢詫⑤斎朐?35和輸出元件240配置為不同于這里所述的采用其他偏振濾波器/控制系統(tǒng)的配置。當(dāng)要影響的輻射特性包括除輻射偏振角度之外的特性時(shí)(例如相位或者頻率)，使用其他輸入和輸出功能以對(duì)如上所述的所期望特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x通/處理/濾波，以響應(yīng)影響器對(duì)WAVE_OUT的振幅進(jìn)行調(diào)制。
圖4是顯示器組件400的優(yōu)選實(shí)施例的示意性方框圖。組件400包括多個(gè)圖像元件(像素)的集合，每個(gè)圖像元件都由例如圖2所示的波導(dǎo)調(diào)制器200i，j生成。用于控制調(diào)制器200i，j的每個(gè)影響器的控制信號(hào)由控制器405提供。輻射源410提供用于調(diào)制器200i，j進(jìn)行輸入/控制的源輻射，并且可以使用前面板將調(diào)制器200i，j排列為所期望的圖案和/或者可選擇地提供一個(gè)或多個(gè)像素的輸出后處理。
輻射源410可以是單色白平衡的或者獨(dú)立的RGB/CMY調(diào)諧源(一個(gè)或多個(gè))或者其他合適的輻射頻率。一個(gè)或多個(gè)輻射源410可以遠(yuǎn)離調(diào)制器200i，j的輸入端，臨近這些輸入端，或者集成到調(diào)制器200i，j上/中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，采用單一源，而其他實(shí)現(xiàn)方式可以采用幾個(gè)或者更多源(并且在一些情況下，每個(gè)調(diào)制器200i，j有一個(gè)源)。
如上所述，調(diào)制器200i，j的光傳送器的優(yōu)選實(shí)施例包括特定光纖形式的光通道。但是半導(dǎo)體波導(dǎo)、導(dǎo)波孔或其他光導(dǎo)波通道，包括“在深度上”穿過(guò)材料而形成的通道或區(qū)域，也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。這些波導(dǎo)元件是顯示器的基本成像結(jié)構(gòu)，并且整體地并入了振幅調(diào)制機(jī)制和顏色選擇機(jī)制。在FPD實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光通道的長(zhǎng)度優(yōu)選地在大約數(shù)十微米級(jí)別上(盡管該長(zhǎng)度可能不同于這里所述的長(zhǎng)度)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，光傳送器的長(zhǎng)度短(在大約20mm的級(jí)別上以及更短)，并且在有效維爾德值增加和/或磁場(chǎng)強(qiáng)度增加時(shí)能夠繼續(xù)縮短。顯示器的實(shí)際深度將會(huì)是通道長(zhǎng)度的函數(shù)，但是由于光傳送器是波導(dǎo)，因此從源到輸出的路徑(路徑長(zhǎng)度)不需要是線性的。換句話說(shuō)，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，實(shí)際路徑可以彎曲，以提供甚至更淺的有效深度。如上所述，路徑長(zhǎng)度是維爾德常數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度的函數(shù)，并且優(yōu)選實(shí)施例提供幾個(gè)毫米甚至更短的非常短的路徑長(zhǎng)度的同時(shí)，在一些實(shí)現(xiàn)方式中也可以采用較長(zhǎng)的長(zhǎng)度。由影響器確定必要長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于輸入輻射的所期望的影響/控制的等級(jí)。在用于偏振的輻射的優(yōu)選實(shí)施例中，該控制能夠?qū)崿F(xiàn)大約90度的旋轉(zhuǎn)。在一些應(yīng)用中，當(dāng)熄滅電平較高(例如較亮)時(shí)，則可以采用較小的旋轉(zhuǎn)，其縮短了必要路徑長(zhǎng)度。因此，路徑長(zhǎng)度還受到對(duì)波分量的所期望影響等級(jí)的影響。
控制器405包括用于合適的開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)造和組件的多個(gè)可選方案。優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式不僅包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制器，它還包括結(jié)構(gòu)性地合并和保持調(diào)制器200i，j的“矩陣”，并對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行電子尋址。在光纖的情況中，光纖部件的性質(zhì)中固有的是用于全光纖、紡織結(jié)構(gòu)和光纖元件的適當(dāng)尋址的電位。可變形網(wǎng)孔或者固體矩陣是利用附帶裝配方法的可替換結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)特征在于，可以對(duì)一個(gè)或者多個(gè)調(diào)制器200i，j的輸出端進(jìn)行處理，以改善其應(yīng)用。例如，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端，尤其是在作為光纖實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以被加熱處理，并被牽引以形成錐形末端，或以其它方式對(duì)其進(jìn)行磨損、扭絞或者定形，以提高在輸出端的光散射，從而改善在顯示器表面的可視角度?？梢圆捎妙愃频幕蛘卟活愃频姆椒▽?duì)一些和/或所有的調(diào)制器輸出端進(jìn)行處理，以共同地產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)所期望結(jié)果的所期望輸出結(jié)構(gòu)。例如，可以通過(guò)對(duì)一個(gè)或者多個(gè)輸出端/相應(yīng)面板位置的處理，控制或者影響來(lái)自一個(gè)或者多個(gè)像素的WAVE_OUT的各種焦點(diǎn)、衰減、顏色或者其他屬性。
前面板415可以簡(jiǎn)單地是面向偏振部件的一塊光學(xué)玻璃或者其他透明光學(xué)材料，或者它可以包括額外的功能性和結(jié)構(gòu)性特征。例如，面板415可以包括導(dǎo)向裝置或者其他結(jié)構(gòu)，以將調(diào)制器200i，j的輸出端排列為相對(duì)于相鄰調(diào)制器200i，j的所期望的相對(duì)方向。圖5是圖4所示的前面板415的輸出端口500x，y的一種排列的示圖。其他排列也是可能的，取決于所期望的顯示器(例如，圓形、橢圓形或者其他規(guī)則/不規(guī)則幾何形狀)。當(dāng)應(yīng)用需要時(shí)，主動(dòng)顯示區(qū)不必一定是連續(xù)像素，因此在適當(dāng)時(shí)環(huán)形或者“圓環(huán)形”顯示器是可能的。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，輸出端口可以在一個(gè)或者多個(gè)像素上聚焦、散射、濾波或者執(zhí)行其他類型的輸出后處理。
顯示器或者投影機(jī)表面的光學(xué)幾何形狀可以自己改變，其中波導(dǎo)末端被端接在所期望的三維平面(例如曲線平面)上，所述平面允許依次采用額外的光學(xué)元件和透鏡(可以包含其中的一些作為面板415的部分)的額外聚焦能力。一些應(yīng)用可能需要很多凹面區(qū)域、平面和/或者凸面區(qū)域，每個(gè)都具有不同的曲度和方向，并具有本發(fā)明提供的適當(dāng)?shù)妮敵鲂螤?。在一些?yīng)用中，特定的幾何形狀不需要固定，而是可以動(dòng)態(tài)變化的，以根據(jù)需要改變形狀/方向/維度。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式還可以生產(chǎn)各種類型觸摸顯示器系統(tǒng)。
在投射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式中，輻射源410、具有耦合到多個(gè)調(diào)制器200i，j的控制器405的“開(kāi)關(guān)組件”和前面板415可以受益于以下情況將其容納在截然不同的模塊或者單元中，并且相互之間存在一定距離。對(duì)于輻射源410，在一些實(shí)施例中，優(yōu)勢(shì)是將照明源與開(kāi)關(guān)組件分離，這是由于典型地所需要的用于對(duì)巨大劇院屏幕進(jìn)行照明的高振幅光類型所產(chǎn)生的熱量。即使在使用多個(gè)照明源，對(duì)另外集中在例如單一氙氣燈上的熱量輸出分配時(shí)，熱量輸出仍然足夠大，最好將開(kāi)關(guān)和顯示元件分離。因此，將照明源容納在具有吸熱和冷卻元件的隔熱容器中。然后，光纖會(huì)將光從分離的或者單一的源傳遞到開(kāi)關(guān)組件，并且然后將其投射到屏幕上。屏幕可以包括前面板415的一些特征，或者在對(duì)適當(dāng)?shù)谋砻孢M(jìn)行照明之前使用面板415。
開(kāi)關(guān)組件與投射/顯示表面的分離可以具有其自身的優(yōu)點(diǎn)。將照明和開(kāi)關(guān)組件放置在投影系統(tǒng)底座中(對(duì)于FPD也是一樣)能夠減小投影TV箱體的深度?；蛘?，可以將投影表面包含在薄燈形桿頂部的緊湊球形物中，或者從天花板依靠電纜懸掛著，在前面的投影系統(tǒng)采用反射織物屏幕。
除了別的潛在優(yōu)點(diǎn)和配置之外，對(duì)于劇院投影來(lái)說(shuō)，依靠來(lái)自地板上單元的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，將開(kāi)關(guān)組件形成的圖像上行傳輸?shù)酵队按翱趨^(qū)域上的小型終端光學(xué)單元的可能性，要求空間利用策略以在相同的投影空間內(nèi)容納傳統(tǒng)電影放映機(jī)和優(yōu)選實(shí)施例的新投影機(jī)。
波導(dǎo)帶的整體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率成像，其中每個(gè)波導(dǎo)帶都在帶上具有并排排列或者粘附的幾千個(gè)波導(dǎo)。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，“體型”光纖部件結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)必要的小投影表面區(qū)域。單模光纖(尤其是沒(méi)有對(duì)外部通信電纜的耐久性性能需求)具有足夠小的直徑，以使得光纖的截面面積非常小并且適合于作為顯示像素或者子像素。
此外，期望集成光學(xué)制造技術(shù)能夠在單片半導(dǎo)體襯底或者芯片(大塊單片的或者表面的)的制造中完成本發(fā)明的衰減器陣列。
在熔融光纖投影表面，熔融光纖表面可以被研磨，以實(shí)現(xiàn)用于將圖像聚焦在光學(xué)陣列上的曲度；可以替換的是，采用粘合劑連接或以其它方式結(jié)合的光纖末端可以具有成形的頂端，并且如果必要，則可以成形矩陣的形式設(shè)置在它們的終點(diǎn)上，以實(shí)現(xiàn)彎曲的表面。
對(duì)于投影電視或者其他非劇場(chǎng)投影應(yīng)用，將照明與開(kāi)關(guān)模塊與投影機(jī)表面分離的選項(xiàng)提供了實(shí)現(xiàn)更小體型投影電視箱體結(jié)構(gòu)的新穎方法。
圖6是對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)波導(dǎo)205的部分600的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意性表示。部分600是波導(dǎo)205的輻射傳播通道，典型地為傳導(dǎo)通道(例如光纖波導(dǎo)的芯)，但是其可以包括一個(gè)或者多個(gè)邊界區(qū)域(例如，光纖波導(dǎo)的包層)。其他波導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有不同的特定機(jī)制，用于提高沿著波導(dǎo)的通道區(qū)域傳輸軸傳播的輻射的波導(dǎo)。波導(dǎo)包括光子晶體光纖，結(jié)構(gòu)材料的特定的薄膜疊層以及其他材料。波導(dǎo)的特定機(jī)制可以隨波導(dǎo)而改變，但是本發(fā)明可以適用不同的結(jié)構(gòu)。
為了本發(fā)明的目的，術(shù)語(yǔ)傳導(dǎo)區(qū)域或者傳導(dǎo)通道與邊界區(qū)域指用于提高沿著通道的傳輸軸的輻射傳播的協(xié)作結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)不同于緩沖器或者涂層或者波導(dǎo)的制造后加工。原理的不同在于，邊界區(qū)域典型地能夠傳播通過(guò)傳導(dǎo)區(qū)域傳播的波分量，而波導(dǎo)的其他部件則不行。例如，在多模光纖波導(dǎo)中，較高能級(jí)模式的主要能量是通過(guò)邊界區(qū)域傳播的。不同的一點(diǎn)在于，傳導(dǎo)區(qū)域/邊界區(qū)域?qū)τ谡趥鞑サ妮椛浠旧鲜峭该鞯?，而其他支持結(jié)構(gòu)通常是基本不透明的。
如上所述，影響器110與波導(dǎo)205協(xié)同工作，以在波分量沿著傳輸軸傳輸時(shí)，影響正在傳播的波分量的特性。因此假設(shè)部分600具有影響器響應(yīng)屬性，并且在優(yōu)選實(shí)施例中，該屬性特別被配置用于提高正在傳播的波的特性對(duì)于影響器110的響應(yīng)性。如任何特定實(shí)現(xiàn)方式需要的，部分600包括布置在傳導(dǎo)區(qū)域和/或者一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的多種成分(例如，稀土摻雜物605、孔610、結(jié)構(gòu)的不規(guī)則形狀615、微型泡620和/或者其他元件625)。在優(yōu)選實(shí)施例中，部分600的長(zhǎng)度可以非常短，在很多情況下小于大約25毫米，并且如上所述，有時(shí)比該長(zhǎng)度還要短很多。對(duì)通過(guò)這些成分而提高的影響器響應(yīng)屬性，針對(duì)短長(zhǎng)度的波導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化(例如，與針對(duì)千米量級(jí)甚至更高量級(jí)的長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化的通信光纖對(duì)比，包括衰減和波長(zhǎng)散射)。針對(duì)不同應(yīng)用而進(jìn)行優(yōu)化的部分600的成分，可能嚴(yán)重降低波導(dǎo)通信應(yīng)用的質(zhì)量。所述成分的存在目的不是要降低通信應(yīng)用的質(zhì)量，但是本優(yōu)選實(shí)施例的焦點(diǎn)在于通過(guò)通信屬性而提高影響器響應(yīng)屬性，這就可能發(fā)生這種質(zhì)量降低，并且這不是優(yōu)選實(shí)施例的缺點(diǎn)。
本發(fā)明考慮到存在很多不同的波特性，這些波特性可能受到不同結(jié)構(gòu)的影響器110的影響；優(yōu)選實(shí)施例的目標(biāo)是部分600的與法拉第效應(yīng)相關(guān)的特性。如上所述，法拉第效應(yīng)使得偏振旋轉(zhuǎn)響應(yīng)平行于傳播方向的磁場(chǎng)而發(fā)生改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)影響器110生成平行于傳輸軸的磁場(chǎng)時(shí)，在部分600中，旋轉(zhuǎn)量取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度、部分600的長(zhǎng)度和部分600的維爾德常數(shù)。所述成分提高了部分600對(duì)于該磁場(chǎng)的響應(yīng)性，例如通過(guò)增加部分600的有效維爾德常數(shù)。
在本發(fā)明的波導(dǎo)制造與特征中的范例變化的一個(gè)重要意義在于，對(duì)制造千米長(zhǎng)度的光學(xué)上純凈的通信級(jí)波導(dǎo)所使用的制造方法的修改，使得能夠制造便宜的千米長(zhǎng)度的潛在光學(xué)上不純凈(但是光學(xué)活性的)的影響器響應(yīng)的波導(dǎo)。如上所述，優(yōu)選實(shí)施例的一些實(shí)現(xiàn)方式可以采用按照這里所公開(kāi)的那樣進(jìn)行修改的無(wú)數(shù)的長(zhǎng)度非常短的波導(dǎo)。通過(guò)從由這里所述的較長(zhǎng)的已制備波導(dǎo)中(例如劈開(kāi))所生成的較短波導(dǎo)形成這些集合，來(lái)實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)省和其他功效/優(yōu)點(diǎn)。這些成本的節(jié)省和其他功效與優(yōu)點(diǎn)包括以下優(yōu)點(diǎn)采用成熟制造技術(shù)，并且采用的設(shè)備能夠克服采用離散的常規(guī)制備的磁光晶體作為系統(tǒng)元件的磁光系統(tǒng)的很多缺點(diǎn)。例如，這些缺點(diǎn)包括高生產(chǎn)成本、大量磁光晶體之間缺乏一致性和單個(gè)元件的相對(duì)較大的尺寸，所述尺寸限制了單個(gè)部件的集合的尺寸。
優(yōu)選實(shí)施例包括光纖波導(dǎo)和光纖波導(dǎo)制造方法的變型。最普通的是，光纖是透明(有感興趣波長(zhǎng))電介質(zhì)材料(典型地為玻璃或者塑料)的細(xì)絲，并且傳導(dǎo)光的截面通常是圓形的。對(duì)于早期的光纖來(lái)說(shuō)，圓柱形芯被類似幾何形狀的包層圍繞著，并且與其緊密接觸。這些光纖通過(guò)為芯提供比包層略大的折射率來(lái)傳導(dǎo)光。其他光纖類型提供不同的傳導(dǎo)機(jī)制-在本發(fā)明的環(huán)境中，感興趣的光纖類型包括如上所述的光子晶體光纖(PCF)。
硅石(二氧化硅(SiO2))是制備最普通的通信等級(jí)光纖的基本材料。硅石可以是結(jié)晶或者非結(jié)晶形，并且天然為非純凈態(tài)，例如石英和沙子。維爾德常數(shù)是描述特定材料的法拉第效應(yīng)強(qiáng)度的光學(xué)常數(shù)。包括硅石在內(nèi)的大多數(shù)材料的維爾德常數(shù)是非常小的，并是波長(zhǎng)相關(guān)的。在含有諸如鋱(Tb)之類的順磁性離子的材料中維爾德常數(shù)非常強(qiáng)。在鋱摻雜重火石玻璃中或者在鋱鎵石榴石(TGG)晶體中具有高維爾德常數(shù)。通常該材料具有優(yōu)良的透明特性，并且非常抗激光損傷。盡管法拉第效應(yīng)不是彩色的(即它不取決于波長(zhǎng))，但是維爾德常數(shù)是非常徹底的波長(zhǎng)的函數(shù)。在632.8nm，TGG的維爾德常數(shù)為-134radT-1，而在1064nm，其下降到-40radT-1。該行為意味著，在一個(gè)波長(zhǎng)上以特定旋轉(zhuǎn)度制造的器件，在較長(zhǎng)的波長(zhǎng)上會(huì)產(chǎn)生較小的旋轉(zhuǎn)。
在一些實(shí)現(xiàn)方式中，成分可以包括光學(xué)活性摻雜物，例如YIG/Bi-YIG或者Tb或者TGG或者其他性能最佳的摻雜物，其提高波導(dǎo)的維爾德常數(shù)，以在存在主動(dòng)磁場(chǎng)的情況下實(shí)現(xiàn)高效的法拉第旋轉(zhuǎn)。在以下所述的光纖制造過(guò)程中進(jìn)行加熱或者加壓，會(huì)通過(guò)在部分600中添加額外成分(例如孔或者不規(guī)則形狀)而進(jìn)一步提高維爾德常數(shù)。在常規(guī)波導(dǎo)中所使用的稀土用作傳輸屬性元件的無(wú)源增強(qiáng)，并且其不用在光學(xué)活性應(yīng)用中。
由于硅石光纖的制造中，摻雜物相對(duì)硅石的百分比是高等級(jí)的，高達(dá)至少50％的摻雜物，并且由于必要的摻雜物濃度已經(jīng)在用于在幾十個(gè)微米或者更小中實(shí)現(xiàn)90度旋轉(zhuǎn)的其他類型的硅石結(jié)構(gòu)中示出；以及在提高摻雜物濃度方面給出改進(jìn)(例如可以通過(guò)市場(chǎng)從JDSUniphase買到的光纖)和在控制摻雜物分布方面給出改進(jìn)(例如可以通過(guò)市場(chǎng)從Corning公司買到的光纖)，因此可以實(shí)現(xiàn)光學(xué)活性摻雜物的足夠高和可控的濃度，以采用低功率在微米量級(jí)的距離上引起旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，其他元件625包括布置在部分600中，最優(yōu)選地是布置在一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域(例如包層)中的磁性成分。采用生成垂直于傳輸軸的磁場(chǎng)的方法布置/定向這些成分。對(duì)于采用法拉第效應(yīng)來(lái)對(duì)通過(guò)部分600傳播的輻射振幅進(jìn)行調(diào)制的系統(tǒng)，從所述成分產(chǎn)生的磁場(chǎng)不改變輻射的影響器引發(fā)的偏振旋轉(zhuǎn)變化的偏振旋轉(zhuǎn)。這些成分用于提高系統(tǒng)整體性能。例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式中，所述成分使得足夠量的傳導(dǎo)/通道區(qū)域中的磁疇飽和，以顯而易見(jiàn)地降低沿著傳輸軸傳播的輻射的光損失。在其他實(shí)現(xiàn)方式中，由所述成分造成的在傳導(dǎo)/通道區(qū)域中的磁疇的飽和提高了波導(dǎo)對(duì)于影響器的磁響應(yīng)，而沒(méi)有對(duì)所期望的偏振變化產(chǎn)生不利影響。
優(yōu)選實(shí)施例通過(guò)在從中產(chǎn)生波導(dǎo)的襯底/粗加工成品的制造過(guò)程中，將磁性成分添加到部分600的方法來(lái)布置磁性成分?？梢栽诔练e過(guò)程或者在拉制(用于光纖波導(dǎo))前制造過(guò)程的其他階段布置所述磁性成分。采用標(biāo)準(zhǔn)方法將用鐵磁性單分子磁體對(duì)部分600進(jìn)行摻雜，所述磁體當(dāng)暴露在強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，被永久磁化。優(yōu)選地在第一個(gè)包層的這些成分的磁化，可以在將包層添加到芯上或者粗加工成品上之前進(jìn)行，或者在完成芯、包層和涂層的光纖被拉制之后進(jìn)行。因此，粗加工成品或者已拉制光纖通過(guò)偏離光纖芯的軸90°的強(qiáng)永久磁場(chǎng)區(qū)域，所述強(qiáng)永久磁場(chǎng)區(qū)域通過(guò)布置為光纖牽引裝置的元件的電磁體實(shí)現(xiàn)。該具有永久磁性特性的包層用于使得光學(xué)活性芯的磁疇飽和，但是并不改變通過(guò)光纖的入射光的旋轉(zhuǎn)角度，這是因?yàn)榇艌?chǎng)的方向是與傳播方向成直角的。最近，在具有熔化氧化物的連續(xù)流體中的惰性氣體的使用，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從摻雜氧化物的硅石牽引光纖所必需的粘度水平。
對(duì)晶體結(jié)構(gòu)中的選擇性元件進(jìn)行磨碎的已知方法(例如，美國(guó)專利6,103,010，題目為“Method of Depositing a Ferromagnetic Film on aWaveguide and a Magneto-Optic Component Comprising a ThinFerromagnetic Film Depostied by the Method”中的方法)可以用于本發(fā)明，以通過(guò)磨碎在晶體結(jié)構(gòu)中的非最佳核來(lái)對(duì)被摻雜的鐵磁性區(qū)域的方向進(jìn)行優(yōu)化。在適當(dāng)過(guò)程步驟中，所摻雜的亞鐵/鐵磁性材料可以進(jìn)一步受到包層的離子轟擊的影響。
單分子磁體(SMM)持續(xù)的發(fā)展和改進(jìn)。可以在相對(duì)高的溫度下進(jìn)行磁化的單分子磁體(SMM)優(yōu)選地作為摻雜物，用于在拉制之前添加到粗加工成品中，以允許較高摻雜濃度的生產(chǎn)和摻雜分布控制。市場(chǎng)上可以買到單分子磁體和方法的示例是來(lái)自于369 Inverness parkway，suite 350，Englewood，Co，80112的ZettaCore公司。
在操作中，制造過(guò)程中，將磁性成分布置在波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)部分(優(yōu)選地在包層中)。對(duì)這些成分進(jìn)行定向(在粗加工成品制造、拉制或者拉制后過(guò)程中)，以產(chǎn)生垂直于波導(dǎo)的傳輸軸的永久磁場(chǎng)。
圖7是代表性波導(dǎo)制造系統(tǒng)700的示意性方框圖，其用于制造本發(fā)明的波導(dǎo)粗加工成品的優(yōu)選實(shí)施例。系統(tǒng)700代表改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法(MCVD)過(guò)程，以產(chǎn)生稱為粗加工成品的玻璃棒。從常規(guī)過(guò)程得到的粗加工成品是超高純度的玻璃固體棒，精確復(fù)制所期望光纖的光學(xué)特性，但是具有放大兩個(gè)量級(jí)甚至更大的線性維度。然而，系統(tǒng)700產(chǎn)生的粗加工成品不強(qiáng)調(diào)光學(xué)純度而是對(duì)于影響器響應(yīng)的短長(zhǎng)度優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化。典型地采用以下化學(xué)氣相沉積(CVD)方法之一制造粗加工成品1.改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(MCVD)，2.等離子改進(jìn)化學(xué)氣相沉積(PMCVD)，3.等離子化學(xué)氣相沉積(PCVD)，4.外部氣相沉積(OVD)，5.軸向氣相沉積(AVD)。所有這些方法都基于形成氧化物的熱化學(xué)蒸氣反應(yīng)，氧化物在旋轉(zhuǎn)著的棒外部或者在玻璃管內(nèi)部沉積為稱為煙黑(soot)的若干層玻璃顆粒。在這些方法中發(fā)生相同的化學(xué)反應(yīng)。
在氧氣、被加熱的起泡器705中每種液體和來(lái)自源710的氣體的存在的情況下，對(duì)為Si和摻雜物提供源的各種液體(例如，原材料是SiCl4，GeCl4，POCl3和氣態(tài)BCl3的溶液)進(jìn)行加熱。在由質(zhì)量流量計(jì)715控制的氧氣流中使這些液體汽化，并且采用所述氣體，從硅石車床720中的生產(chǎn)玻璃的鹵化物的燃燒中，形成硅石和其他氧化物。在氣相中發(fā)生稱為氧化反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，如以下所示
。
二氧化鍺和五氧化二磷提高了玻璃的折射率，氧化硼-降低玻璃的折射率。這些氧化物已知作為摻雜物。除了所示的這些之外，可以使用包括用于提高粗加工成品的影響器響應(yīng)屬性的合適成分的其他起泡器705。
在過(guò)程中改變混合物的組成影響粗加工成品的折射率分布和成分分布。通過(guò)混合閥715控制氧氣流量，并且將反應(yīng)物蒸氣725吹入硅石管730，硅石管730包括在其中發(fā)生氧化的加熱管735。氯氣740從管735中吹出，但是氧化物混合物以煙黑745的形式沉積在管中。鐵和銅雜質(zhì)的濃度從原始液體中的大約10ppb降低到煙黑745中的小于1ppb。
采用來(lái)回移動(dòng)的H2O2噴燈750對(duì)管735進(jìn)行加熱，并對(duì)管735進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以使得煙黑745玻璃化為玻璃755。通過(guò)調(diào)節(jié)各種蒸汽725的相對(duì)流量，獲得具有不同折射率的幾個(gè)層，例如芯相對(duì)于包層，或者用于GI光纖的可變芯折射率分布。在完成層形成之后，對(duì)管735加熱，將其皺縮成為具有圓形實(shí)體截面的棒，稱為粗加工成品棒。在該步驟中，必要的是，棒的中心要完全填滿材料并且沒(méi)有空洞。然后將粗加工成品棒放到熔爐中以進(jìn)行拉制，如將要結(jié)合圖8所描述的。
MCVD的主要優(yōu)點(diǎn)在于，反應(yīng)和沉積發(fā)生在密閉空間中，因此不希望的雜質(zhì)很難進(jìn)入。光纖的折射率分布容易控制，并且對(duì)于SM光纖所必需的精確性也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)備是容易構(gòu)建和控制的。所述方法的潛在的重要局限性在于管的尺寸從本質(zhì)上限制了棒的大小。因此，該技術(shù)所形成的光纖典型地長(zhǎng)度為35km，或者最大到20-40km。另外，在硅石管中的雜質(zhì)，主要為H2和OH-，容易擴(kuò)散進(jìn)入光纖。而且，熔化沉積物以消除粗加工成品棒的空洞中心的過(guò)程，有時(shí)會(huì)造成芯中的折射率的降低，這就典型地導(dǎo)致光纖不適合于通信用途，但是這不是本發(fā)明的環(huán)境中通常關(guān)心的。在成本和費(fèi)用方面，所述方法的主要缺點(diǎn)在于沉積率相對(duì)較慢，這是因?yàn)樗捎昧朔侵苯蛹訜?，即?duì)管735進(jìn)行加熱而不是對(duì)蒸汽直接加熱，以開(kāi)始氧化反應(yīng)并使得煙黑玻璃化。沉積率典型地為0.5到2g/分。
上述過(guò)程的變型制造摻雜稀土的光纖。為了制造摻雜稀土的光纖，過(guò)程開(kāi)始于摻雜稀土的粗加工成品-典型地采用溶液摻雜過(guò)程制造。最初，主要由熔融硅石組成的光學(xué)包層沉積到襯底管的內(nèi)部。芯材料還可以包括鍺，然后在降低的溫度下對(duì)芯材料進(jìn)行沉積，以形成擴(kuò)散可滲透層，其稱為“玻璃料”。在玻璃料的沉積之后，該部分完成的粗加工成品在一端封閉，從車床移出并且引入所期望稀土摻雜物(例如釹、鉺、釔等)的合適的鹽的溶液。在固定時(shí)間周期內(nèi)，保留該溶液以滲透玻璃料。在去掉任何多余溶液之后，將粗加工成品返回車床以對(duì)其進(jìn)行干燥和加強(qiáng)。在加強(qiáng)過(guò)程中，在玻璃料中的空隙皺縮并且密封稀土。最后，將粗加工成品進(jìn)行可控的皺縮，在高溫下形成固體玻璃棒-使稀土結(jié)合在芯中。通常在光纖電纜中引入稀土不是光學(xué)活性的，即，對(duì)電或磁或其他干擾或場(chǎng)響應(yīng)，以影響通過(guò)被摻雜的介質(zhì)傳播的光的特征。常規(guī)系統(tǒng)是目前對(duì)于提高稀土摻雜物百分比的當(dāng)前需求的結(jié)果，其是由改善波導(dǎo)的“被動(dòng)”傳輸特征(包括通信屬性)的目的所驅(qū)動(dòng)的。但是在波導(dǎo)芯/邊界中的摻雜物百分比的提高對(duì)于影響優(yōu)選實(shí)施例的混合物介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的光學(xué)活性是有利的。如上所述，在優(yōu)選實(shí)施例中，摻雜物與硅石之間的百分比比例至少為50％。
圖8是用于從粗加工成品805中，例如從圖7所示系統(tǒng)700中制造的一個(gè)粗加工成品中，制造本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的代表性光纖拉制系統(tǒng)800的示意圖。系統(tǒng)800將粗加工成品805轉(zhuǎn)換為頭發(fā)絲細(xì)的細(xì)絲，典型地通過(guò)拉制來(lái)執(zhí)行。粗加工成品805放置在進(jìn)料裝置810中，進(jìn)料裝置810附著在靠近拉絲塔815的頂部。裝置810放低粗加工成品805直到末端進(jìn)入高純度石墨熔爐820中。將純凈的氣體噴入熔爐，以提供清潔并且導(dǎo)電的大氣。在熔爐820中，嚴(yán)格控制的接近19000度的溫度軟化粗加工成品805末端。一旦到達(dá)粗加工成品的末端軟化點(diǎn)，重力就起作用并允許熔化的料塊“自由下落”直到已經(jīng)將其拉長(zhǎng)為細(xì)線。
操作人員通過(guò)激光千分尺825和一系列用于制造傳送器835的處理站830x(例如用于涂層和緩沖器)使該光纖線形成絲，傳送器835通過(guò)牽引器840纏繞在線軸上，并且開(kāi)始拉制過(guò)程。采用位于拉絲塔815底部的牽引器840拉出光纖，然后纏繞在卷筒上。在拉制過(guò)程中，采用最適宜溫度對(duì)粗加工成品805進(jìn)行加熱以實(shí)現(xiàn)理想的拉制張力。在工業(yè)上每秒10-20米的拉制速度并非不常見(jiàn)。
在拉制過(guò)程中，所拉制光纖的直徑控制在125微米，公差僅1微米。基于激光的直徑標(biāo)尺825監(jiān)視光纖的直徑。標(biāo)尺825以超過(guò)每秒750次的速率對(duì)光纖直徑進(jìn)行采樣。將直徑的實(shí)際值與125微米的目標(biāo)值進(jìn)行比較。與目標(biāo)之間輕微的偏差都會(huì)轉(zhuǎn)換為拉制速度的改變，并輸入牽引器840中進(jìn)行修正。
處理站830x典型地包括用于為光纖添加兩層保護(hù)涂層-柔軟的內(nèi)部涂層和堅(jiān)硬的外部涂層的模具。這兩部分保護(hù)套提供了機(jī)械保護(hù)，以便在保護(hù)光纖的干凈表面不受惡劣環(huán)境的影響的同時(shí)進(jìn)行處理。這些涂層采用紫外燈固化，其作為相同的處理站830x或者其他處理站830x的部分。其他站830x在傳送器835通過(guò)該站時(shí)，可以提供用于提高傳送器835的影響器響應(yīng)屬性的裝置/系統(tǒng)。例如，各種機(jī)械應(yīng)力器、離子轟擊或者其他用于引入影響器響應(yīng)屬性的機(jī)制增強(qiáng)了在拉制階段的成分。
在纏在線軸上之后，測(cè)試所拉制的光纖以得到合適的光學(xué)和幾何參數(shù)。對(duì)于傳輸光纖，通常首先測(cè)試抗張強(qiáng)度，以確保已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖的最小抗張強(qiáng)度。在第一次測(cè)試之后，執(zhí)行很多不同的測(cè)試，用于傳輸光纖的測(cè)試包括對(duì)傳輸屬性的測(cè)試，其包括衰減(在距離上信號(hào)強(qiáng)度的減小)、帶寬(信息運(yùn)載能力；多模光纖的重要測(cè)量)、數(shù)字孔徑(光纖的光可接受角度的測(cè)量)、截止波長(zhǎng)(在單模光纖中，在截止波長(zhǎng)之上的波長(zhǎng)時(shí)，僅能夠傳輸單模)、模場(chǎng)直徑(在單模光纖中，光纖中光脈沖的輻射寬度；對(duì)于互連來(lái)說(shuō)重要)以及色散(由于不同波長(zhǎng)的射線采用不同速度通過(guò)芯而產(chǎn)生的光脈沖的散射；在單模光纖中，這是限制信息運(yùn)載能力的因素)。
在該申請(qǐng)中所描述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)當(dāng)然也可以用硬件實(shí)現(xiàn)；例如在中央處理器(“CPU”)、微處理器、微控制器、系統(tǒng)單芯片(“SOC”)或者任何其他可編程器件中或者與之耦合。此外，系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以用軟件(例如，計(jì)算機(jī)可讀代碼、程序代碼、以任何形式布置的指令和/或者數(shù)據(jù)，例如源、目標(biāo)或者機(jī)器語(yǔ)言)實(shí)現(xiàn)，例如置于用于存儲(chǔ)軟件的計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)介質(zhì)中。這種軟件使在此描述的裝置和過(guò)程的功能、制造、建模、仿真、描述和/或測(cè)試成為可能。例如，其能夠通過(guò)普通編程語(yǔ)言(例如C，C++)、GDSII數(shù)據(jù)庫(kù)、包括VerilogHDL、VHDL、AHDL(Altera HDL)等等的硬件描述語(yǔ)言(HDL)或者其他可用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)、納米處理和/或者電路(即簡(jiǎn)圖)捕獲工具的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種軟件能夠置于任何已知計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)中，包括半導(dǎo)體、磁盤、光盤(例如CD-ROM，DVD-ROM等等)，并且能夠作為在計(jì)算機(jī)可用(例如可讀)傳輸介質(zhì)(例如，載波或者其他介質(zhì)，包括數(shù)字介質(zhì)、光學(xué)介質(zhì)、或者基于模擬的介質(zhì))中實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)。同樣，所述軟件可以通過(guò)包括因特網(wǎng)和內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。采用軟件實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以包含在半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心中(例如在HDL中實(shí)現(xiàn))并在集成電路生產(chǎn)中轉(zhuǎn)化為硬件。此外，在此所述的系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品和所傳播的信號(hào)可以作為硬件和軟件的組合實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式之一，例如用于開(kāi)關(guān)控制，是作為在計(jì)算機(jī)工作過(guò)程中由駐留在計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器中的指令或者編程步驟組成的操作系統(tǒng)中的例行程序。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要之前，所述程序指令可以存儲(chǔ)在另一可讀介質(zhì)中，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器中，或者可移動(dòng)存儲(chǔ)器中，例如在CD-ROM計(jì)算機(jī)輸入中使用的光盤或者在軟盤驅(qū)動(dòng)器計(jì)算機(jī)輸入中使用的軟盤。此外，所述程序指令在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用之前可以存儲(chǔ)在另一計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，并在本發(fā)明的用戶需要時(shí)通過(guò)LAN或者例如因特網(wǎng)的WAN進(jìn)行傳輸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解控制本發(fā)明的過(guò)程能夠以多種形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的形式發(fā)布。
任何合適的編程語(yǔ)言都能夠用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的例行程序，包括C，C++，Java，匯編語(yǔ)言等等。能夠采用不同的編程技術(shù)，例如程序上的或者面向?qū)ο蟮摹＠谐绦蚰軌蛟趩我惶幚砥骷蛘叨嗵幚砥魃蠄?zhí)行。盡管步驟、操作或者計(jì)算可以采用特定順序，但是在不同實(shí)施例中，該順序是可改變的。在一些實(shí)施例中，在本說(shuō)明書中順序示出的多個(gè)步驟能夠同時(shí)執(zhí)行。在此所述的操作順序能夠中斷、暫停、或者進(jìn)行由另外進(jìn)程(例如操作系統(tǒng)、內(nèi)核等等)控制的其他動(dòng)作。例行程序能夠工作在操作系統(tǒng)環(huán)境中，或者作為占用系統(tǒng)處理的全部或者主要部分的孤立例行程序。
在此所述中，提供了多個(gè)具體細(xì)節(jié)，例如部件和/或方法的示例，以便于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的徹底理解。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)明確細(xì)節(jié)時(shí)，或者采用其他裝置、系統(tǒng)、組件、方法、部件、材料、部分和/或類似時(shí)，也可以實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在其他例子中，已知的結(jié)構(gòu)、材料或者操作沒(méi)有特別詳細(xì)示出或描述，以避免使本發(fā)明的實(shí)施例的方面不明顯。
用于本發(fā)明的實(shí)施例的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以是能夠通過(guò)使用指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)或器件或者與之連接而包括、存儲(chǔ)、通信、傳播或者傳送所使用程序的媒介。例如，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是但不局限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或者半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、系統(tǒng)、器件、傳播介質(zhì)或者計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。
“處理器”或者“過(guò)程”包括處理數(shù)據(jù)、信號(hào)或其他信息的任何人、硬件和/或者軟件系統(tǒng)、機(jī)制或者部件。處理器能夠包括具有通用中央處理器、多個(gè)處理單元、功能性專用電路的系統(tǒng)或者其他系統(tǒng)。處理不需要限定在地理位置上，或者具有時(shí)間限制。例如，處理器能夠采用“實(shí)時(shí)”、“離線”，采用“批處理模式”等等實(shí)現(xiàn)其功能。處理中的組成部分能夠在不同時(shí)間和不同地點(diǎn)采用不同(或者相同)處理系統(tǒng)執(zhí)行。
整個(gè)說(shuō)明書中所提到的“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“優(yōu)選實(shí)施例”、“特定實(shí)施例”表示，結(jié)合實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中，而不必包含在所有實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書中的各個(gè)地方分別出現(xiàn)的語(yǔ)句“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”或者“在特定實(shí)施例中”不是必須指相同的實(shí)施例。此外，本發(fā)明的任意特定實(shí)施例的特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)可以以適當(dāng)?shù)姆绞脚c一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例合并。應(yīng)該理解的是，根據(jù)在此的講述，在此所描述和圖示的本發(fā)明的實(shí)施例的其他變化和修改是可能的，并且作為本發(fā)明的精神和范圍的組成部分。
可以通過(guò)使用已編程通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，通過(guò)使用特定用途集成電路、可編程邏輯器件、場(chǎng)可編程門陣列、光學(xué)的、化學(xué)的、生物的、量子的或者納米技術(shù)的系統(tǒng)、部件和機(jī)制實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例。通常，本發(fā)明的功能能夠通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的任何方式實(shí)現(xiàn)。能夠使用分布式或者網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、部件和電路。數(shù)據(jù)通信或者傳送可以是有線的、無(wú)線的，或者采用任何其他方式。
還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，附圖/圖形中所描述的一個(gè)或者多個(gè)元件還能夠采用更加分離或者集成的方式實(shí)現(xiàn)，或者甚至在特定情況下去掉或設(shè)為不工作，如根據(jù)特定應(yīng)用所使用的。實(shí)現(xiàn)能夠存儲(chǔ)在機(jī)器可讀介質(zhì)中的程序或者代碼以允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述任何方法，也在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
另外，在附圖/圖形中的任何信號(hào)箭頭都應(yīng)該僅作為示例，而不應(yīng)該進(jìn)行限定，除非有特殊的標(biāo)注。此外，在此所用的術(shù)語(yǔ)“或者”通常是為了指“和/或者”，除非另有指示。在預(yù)見(jiàn)術(shù)語(yǔ)提供分離或者合并的能力不清楚的地方，部件或者步驟的組合也將看作是進(jìn)行了標(biāo)注。
如在此的描述中和以下權(quán)利要求中所使用的，“a”，“an”，“the”包括復(fù)數(shù)含義，除非上下文明確的規(guī)定其他情況。而且，如在此的描述中和以下權(quán)利要求中所使用的，“在…之中”的意思包括“在…之中”和“在…之上”，除非上下文明確的規(guī)定其他情況。
之前對(duì)本發(fā)明的圖示實(shí)施例的描述，包括摘要中所描述的內(nèi)容，并非窮舉或者將本發(fā)明限制在于此所公開(kāi)的精確形式中。在此所描述的本發(fā)明的特定實(shí)施例、示例僅僅是為了說(shuō)明的目的，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)和理解的，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種等同修改。如指示的，可以根據(jù)在之前的本發(fā)明的圖示實(shí)施例的描述對(duì)本發(fā)明作出這些修改，并且要包括在本發(fā)明的思想和范圍內(nèi)。
因此，這里已經(jīng)參考其特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，修改的范圍、各種變化和置換都在之前的公開(kāi)文本中，并且應(yīng)該理解的是，在一些例子中，將會(huì)采用本發(fā)明的實(shí)施例的一些特點(diǎn)，不使用其他相應(yīng)的特點(diǎn)，而不會(huì)脫離所公開(kāi)的本發(fā)明的精神和范圍。因此，在本發(fā)明的本質(zhì)精神和范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種修改以適應(yīng)特定情況或者材料。本發(fā)明目的不是要限定在以下權(quán)利要求中所使用的特定術(shù)語(yǔ)和/或者限定于作為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式而公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是要包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的任何和所有實(shí)施例和等同物。
因此，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求決定。
權(quán)利要求
1.一種波導(dǎo)，包含包括定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域的波導(dǎo)；以及布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域中的多個(gè)磁性成分，其用于產(chǎn)生基本垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中所述波導(dǎo)是光纖，所述通道區(qū)域是芯，所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域是所述芯的包層區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中影響器將大體上與所述波導(dǎo)軸平行的磁場(chǎng)施加到所述波導(dǎo)，以改變沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射的偏振，并且所述磁性成分不會(huì)明顯影響所述偏振。
4.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中所述磁性成分包括單分子磁體。
5.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中，在足夠強(qiáng)度的磁場(chǎng)存在于所述磁性材料并且從所述磁性材料上移走時(shí)，所述磁性成分保持特定的磁化。
6.如權(quán)利要求5所述的波導(dǎo)，其中所述通道區(qū)域包括多個(gè)磁疇，并且其中，所述特定的磁化使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地降低沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射的光損失。
7.如權(quán)利要求5所述的波導(dǎo)，其中所述通道區(qū)域包括多個(gè)磁疇，并且其中，所述特定的磁化使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地增加沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射對(duì)于平行于所述波導(dǎo)軸的第二磁場(chǎng)的磁性響應(yīng)。
8.如權(quán)利要求6所述的波導(dǎo)，其中所述通道區(qū)域包括多個(gè)磁疇，并且其中，所述特定的磁化使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地增加沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射對(duì)于平行于所述波導(dǎo)軸的第二磁場(chǎng)的磁性響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的波導(dǎo)，其中沿著所述波導(dǎo)軸傳播的所述輻射包括特定偏振，并且所述磁性響應(yīng)是所述特定偏振的改變。
10.如權(quán)利要求5所述的波導(dǎo)，其中所述磁性成分在光纖制造過(guò)程中的相對(duì)高的溫度下保持所述特定的磁化。
11.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)，其中，至少其中一個(gè)所述區(qū)域中具有晶體結(jié)構(gòu)，并且在所述晶體結(jié)構(gòu)中的所述磁性成分產(chǎn)生所述所期望的磁場(chǎng)。
12.一種操作波導(dǎo)以傳輸輻射信號(hào)的方法，所述方法包括a)通過(guò)所述波導(dǎo)傳輸輻射信號(hào)，所述波導(dǎo)包括定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域；以及b)使用布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域中的多個(gè)磁性成分，產(chǎn)生基本垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。
13.如權(quán)利要求12所述的波導(dǎo)，其中，所述波導(dǎo)是光纖，所述通道區(qū)域是芯，所述一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域是所述芯的包層區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12所述的波導(dǎo)，還包括c)將大體上與所述波導(dǎo)軸平行的磁場(chǎng)施加到所述波導(dǎo)，以改變沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射信號(hào)的偏振，其中所述磁性成分不會(huì)明顯影響所述偏振。
15.如權(quán)利要求12所述的波導(dǎo)，其中，所述磁性成分包括單分子磁體。
16.如權(quán)利要求12所述的波導(dǎo)，其中，在足夠的磁場(chǎng)存在于所述磁性材料或者從所述磁性材料上移走時(shí)，所述磁性成分保持特定的磁化。
17.如權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)，其中，所述通道區(qū)域包括多個(gè)磁疇，并且還包括c)使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地降低沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射信號(hào)的光損失。
18.如權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)，其中，所述通道區(qū)域包括多個(gè)磁疇，并且還包括c)使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地增加沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射信號(hào)對(duì)于平行于所述波導(dǎo)軸的第二磁場(chǎng)的磁性響應(yīng)。
19.如權(quán)利要求17所述的波導(dǎo)，其中，所述飽和步驟(c)使得所述通道區(qū)域的所述多個(gè)磁疇的量足夠飽和，以顯而易見(jiàn)地增加沿著所述波導(dǎo)軸傳播的輻射信號(hào)對(duì)于平行于所述波導(dǎo)軸的第二磁場(chǎng)的磁性響應(yīng)。
20.如權(quán)利要求19所述的波導(dǎo)，其中，沿著所述波導(dǎo)軸傳播的所述輻射包括特定偏振，并且所述磁性響應(yīng)是所述特定偏振的改變。
21.如權(quán)利要求16所述的波導(dǎo)，其中，所述磁性成分在光纖制造過(guò)程中的相對(duì)高的溫度下保持所述特定的磁化。
22.如權(quán)利要求12所述的波導(dǎo)，其中，所述邊界區(qū)域中的至少一個(gè)具有晶體結(jié)構(gòu)，并且在所述晶體結(jié)構(gòu)中的所述磁性成分產(chǎn)生所述所期望的磁場(chǎng)。
23.一種制造波導(dǎo)的方法，包括a)采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及b)將所述被摻雜區(qū)域暴露在足夠的磁化區(qū)域中，以對(duì)所述多個(gè)磁性成分的子集進(jìn)行永久磁化，所述磁性成分產(chǎn)生大體上垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述摻雜步驟(a)是在從中生產(chǎn)所述波導(dǎo)的粗加工成品的生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行的。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述暴露步驟(b)是在從中生產(chǎn)所述波導(dǎo)的粗加工成品的生產(chǎn)過(guò)程中執(zhí)行的。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述暴露步驟(b)是在從粗加工成品中拉制波導(dǎo)的過(guò)程中執(zhí)行的。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述暴露步驟(b)是在從粗加工成品中拉制波導(dǎo)之后執(zhí)行的。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述暴露步驟(b)是在波導(dǎo)已經(jīng)被拉制，涂覆并纏繞在存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上之后執(zhí)行的。
29.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述暴露步驟(b)是在將所述至少一個(gè)被摻雜邊界區(qū)域與所述通道區(qū)域關(guān)聯(lián)之前，在所述至少一個(gè)被摻雜區(qū)域上執(zhí)行的。
30.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述波導(dǎo)是光纖，并且所述光纖是采用光纖牽引裝置從粗加工成品中拉制的，并且其中通過(guò)作為所述光纖牽引裝置的部分所包括的電磁體，執(zhí)行所述暴露步驟(b)。
31.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述至少一個(gè)被摻雜邊界區(qū)域包括晶體結(jié)構(gòu)，所述晶體結(jié)構(gòu)包括促成所述磁場(chǎng)的大多數(shù)的所述多個(gè)磁性成分。
32.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，對(duì)所述至少一個(gè)被摻雜區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)中的所述多個(gè)磁性成分的離子轟擊，優(yōu)先地采用所述多個(gè)磁性成分的所述子集填充所述至少一個(gè)被摻雜邊界區(qū)域。
33.一種制造波導(dǎo)的方法，包括a)采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及b)將足夠量的所述成分定向到公共磁化方向上，以永久地產(chǎn)生大體上垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
34.一種用于傳輸輻射信號(hào)的波導(dǎo)，包括用于通過(guò)波導(dǎo)傳輸輻射信號(hào)的裝置，所述波導(dǎo)包括定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域；以及用于采用布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域中的多個(gè)磁性成分，產(chǎn)生基本垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)的裝置。
35.一種波導(dǎo)，包括用于采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域的裝置，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及用于將所述被摻雜邊界區(qū)域暴露在足夠的磁化區(qū)域中，以對(duì)所述多個(gè)磁性成分的子集進(jìn)行永久磁化的裝置，所述磁性成分產(chǎn)生大體上垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
36.一種波導(dǎo)，包括用于采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域的裝置，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及用于將足夠量的所述成分定向到公共磁化方向上，以永久地產(chǎn)生大體垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度的裝置。
37.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括載有程序指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在使用計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)用于制造傳送器，所執(zhí)行的程序指令執(zhí)行一種方法，所述方法包括a)采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及b)將足夠量的所述成分定向到公共磁化方向上，以永久地產(chǎn)生大體垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
38.一種在其上載有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的被傳播的信號(hào)，所述指令在使用計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)，完成一種方法，所述方法包括a)采用多個(gè)磁性成分對(duì)所述波導(dǎo)的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行摻雜，以產(chǎn)生至少一個(gè)與所述波導(dǎo)的通道區(qū)域相關(guān)的被摻雜區(qū)域，所述通道區(qū)域定義所述波導(dǎo)的波導(dǎo)軸；以及b)將足夠量的所述成分定向到公共磁化方向上，以永久地產(chǎn)生大體垂直于所述波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)，而不產(chǎn)生平行于所述波導(dǎo)軸的明顯的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
全文摘要
一種波導(dǎo)，其具有定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域；以及布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域(優(yōu)選地是一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域)中的多個(gè)磁性成分，其用于生成基本垂直于波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。用于操作波導(dǎo)以傳輸輻射信號(hào)的方法包括(a)通過(guò)波導(dǎo)傳輸輻射信號(hào)，所述波導(dǎo)包括定義波導(dǎo)軸的通道區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)邊界區(qū)域；以及(b)使用布置在至少其中一個(gè)所述區(qū)域中的多個(gè)磁性成分，生成基本垂直于波導(dǎo)軸的磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)G02F1/295GK1942796SQ200580010986
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月12日
發(fā)明者薩瑟蘭·埃爾伍德 申請(qǐng)人:帕諾拉馬實(shí)驗(yàn)室有限公司