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JP2022095766A - 磁性フォトニックエンコーダ - Google Patents

磁性フォトニックエンコーダ Download PDF

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Abstract

【課題】磁性フォトニックエンコーダを提供する。【解決手段】磁性フォトニックエンコーダ５００は、平面において、光ビームが周期構造を透過する際、制御可能な磁場に応答して光ビームの偏光を回転させる磁性フォトニック結晶の周期構造の組を含む。回転された偏光は、非相反モード変換デバイスと協働して、交差偏光子を使用せずに符号化信号を生成する。経路光学系は、偏光を回転させる周期構造に光ビームを導波し、且つ次に変更された光ビームを非相反モード変換デバイスに向ける。実装形態に応じて、符号化された出力は、画像構成信号を生成するための表示画像プリミティブ前駆体として機能し得る。【選択図】図５

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１７年３月１３日に出願された米国特許出願公開第１５／４５７，９９１号明細書の利益を主張し、且つ２０１６年３月１５日に出願された米国特許出願第６２／３０８，５８５号明細書の利益を主張するものであり、この出願は、米国特許出願公開第１２／３７１，４６１号明細書に関連し、且つこの出願は、米国特許出願第６２／３０８，３６１号明細書に関連し、これらの特許出願のそれぞれの内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書に明示的に援用される。
本発明は、概して、そのようなデータを生成、伝送、切り替え、割り振り、記憶及び表示するビデオ、デジタル画像及びデータ処理デバイス及びネットワークと、検知アレイ及び空間光変調器等のアレイにおける非ビデオ及び非ピクセルデータの処理と、アプリケーション及びアプリケーションへのデータの使用とに関し、排他的ではなくより詳細には、フラットスクリーン、フレキシブルスクリーン、２Ｄ若しくは３Ｄ又は投影画像を問わず、デジタルビデオ画像ディスプレイと、デバイスアレイによる非表示データ処理と、フラットスクリーンテレビジョン及び消費者モバイルデバイス等のコンパクトデバイスを含むこれらのプロセスの空間的な形態の編成及び配置と、ピクセル信号若しくはデータ信号又はその集合若しくは集まりの画像捕捉、伝送、割り振り、分割、編成、記憶、配信、表示及び投影を提供するデータネットワークとに関する。
背景セクションで考察する趣旨は、単に背景セクションにおける言及の結果として先行技術であると仮定されるべきではない。同様に、背景セクションで言及されるか又は背景セクションの趣旨に関連する課題は、先行技術において以前に認識されていたものと仮定されるべきではない。背景セクションにおける趣旨は、単にそれら自体も発明であり得る様々な手法を表している。
先進的で最も成功した技術の中でも特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ガスプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）及び陰極線管（ＣＲＴ）を含む画像表示及び投影デバイスの分野では、今日、多くの性能及び値基準の更なる発展及びこれら（又は任意）のコア変調技術に基づくデバイスに望ましい新しいディスプレイ特徴を阻む人工的な制限が存在する。
任意のディスプレイ又は投影変調技術の更なる発展への主な人工的制限は、任意のディスプレイ技術を、ピクセル又はサブピクセルの基本状態「オン」（明るい）又は「オフ」（暗い）の変更に利用される変調技術と同一のものとして考える傾向である。ディスプレイ技術は、一般に、ピクセル状態変調技術自体と同一のものとして考えられる。したがって、一般に、ディスプレイ技術の改善は、集積変調器デバイスの特性「ライトバルブ」を改善するものとして考えられる。
したがって、ディスプレイにおいて色を実現するために利用される表色系がどのようなものであれ（通常、赤緑青又はＲＧＢ）、表色系の各色の変調器材料の色伝達効率、変調器を透過する色の変調器デバイスの関連する熱効率、変調器を透過する色の変調器デバイスの切り替え速度、集積色変調器の消費電力、白色光を変調し且つカラーフィルタリングされなければならない変調器のフィルタリング効率、及び特にビュー平面において薄さが望まれる直視型ディスプレイの場合にはまたデバイスの奥行きにおけるデバイスの空間コンパクト性（サブピクセル間又はピクセル間の最小フィルファクタ）として、そのような
変調器デバイス特徴を改善することに焦点が当てられてきた。ディスプレイ構造の柔軟性も多くの用途で望ましく、サブピクセルごとに１つの集積変調器デバイスという仮定がある場合、これを達成する選択肢は限られる。
この概念上の拘束への解決策は、本開示の発明者により提案され（援用される係属中の‘４６１号出願）、これは、画像表示又は投影システムの概念をこの可視サブピクセルごとに１つの集積変調器という制約から切り離す。新規のパッシブ及びアクティブ光ファイバを利用する新規の三次元テキスタイル構造を含め、パッシブ及びアクティブ光学コンポーネントが新規の電気通信構造ディスプレイアーキテクチャの一環として提案されており、このアーキテクチャでは、信号は、変調手段から生成、配信及び集計されて、サブピクセル信号生成と最終的に可視のサブピクセル及びピクセルとの間に多対１関係及び１対多関係を実現する。
本開示の発明者による同時係属中の開示である援用される‘３６１号出願は、後続し且つその出願に包含される非常に広範囲の実施形態を用いて、一般にそれらの原理を基本構成レベルでピクセル変調の問題自体に適用する。
ハイブリッド電気通信型ディスプレイシステムの改善という課題へのこの手法の更なる適用は、本開示において詳細に説明され、「従来」及びハイブリッド磁気光学又は磁性フォトニックピクセル論理の技法を、蛍光体吸収－放出システム及び／又はＴｉ：ＰＰＬＮ、ＰＰＫＴＰ及びＰＰＬＮ等の周期分極材料等の周波数変調プロセス、及び衝撃結晶、バンド最適化又は偏光モード処理段、並びに任意選択的な信号増幅／利得信号増幅／利得段、デバイス又は材料と組み合わせて、他のあらゆる従来のディスプレイシステム解決策と比較して全特徴で性能を実質的に改善したディスプレイシステムを達成する。加えて、本開示により意図されるシステムの構成では、ＤＷＤＭ型システムのローカルネットワーク適合及び長距離適合並びに実施が可能である。
まとめると、本開示は、新規のシステム及び改善されたシステムの両方並びにそのようなシステムにより使用し得る特定の新規のコンポーネント及び改善されたコンポーネントについて詳述する。
この時点で、「磁気光学／フォトニック」ディスプレイの発展の歴史を一般に見直すことが重要である。この見直し並びに課題及びこの時点までに展開されてきた解決策の考慮後、更なる進歩のために、このカテゴリのディスプレイシステムへの「単一技術」手法に起因する、なお存在する制限も明らかになる。
したがって、本開示は、「ピクセル－信号処理」における段階として、したがってそれにより優れた電気通信型ディスプレイシステム全体のコンポーネント技術としてＭＯ／ＭＰＣを利用するシステムの提案を含むのみならず、このコンポーネント寄与源からの改善も同様に実現する新規のＭＯ／ＭＰＣ変調技術（デバイス、コンポーネント、材料構造及びシステム）も提案する。
しかしながら、新規のＭＯ／ＭＰＣシステムの全てとは言わないが多くの実施形態において、ＭＯ／ＭＰＣの改善が電気通信型又は構造化システムの一環として実現される必要はなく、むしろ、本明細書及び同時係属中の出願の先に引用した一般開示において提案される分業システム内の改善されたコンポーネントの実施により実現される遥かに高い性能及び遥かに多くの利点がある。
ＭＯ／ＭＰＣディスプレイの発展：簡単な歴史
１９６０年代から始まり、実用的な磁気光学ディスプレイを達成する試みの最初の（お
よそ）３０年間は、多くの初期問題に直面し、幾つかは、少なくとも部分的に対処されたが、磁気光学効果に基づくライトバルブを利用した実用的ディスプレイの達成はなかった。
磁気光学ライトバルブに基づくディスプレイの最初の提案は、１９６０年代後半に行われ、特に交差偏光子と組み合わせた離散ソレノイド型の古典的なファラデー効果回転子（コアメモリ素子と同様に、ワイヤが巻かれた比較的高ベルデ定数のガーネット結晶）のパッシブアドレス指定アレイから形成されたディスプレイの提案がなされ、ＬＣＤライトバルブと同様のライトバルブ構造を実現した（特許引用英国特許第１，１８０，３３４号明細書、参照により本明細書に援用）。
しかしながら、最も大きい努力は、ここでも明らかに磁気メモリ技術の発展 － この場合、バブルメモリ － からの技術によりインスパイアされた、８０年代から始まり９０年代に続いたＬｉｔｔｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓで行われたものであった。
この努力では、厚い鉄ガーネット膜を利用し、実用的なＭＯディスプレイに必要であると仮定し得る少数の基本システム要件が対処された。
ＬＣＤ及び他のアレイ技術（ディスプレイ及びセンサ）、磁気領域管理技法、及び表面コイル様構造の巻き数の増大によるＢフィールドの増大に向けて開発された技術の明らかな実装であるアクティブマトリックスアドレス指定は、提案された解決策の中でも特に大きいものであった。
Ｌｉｔｔｏｎバブルメモリ型手法の基本制限の反映は、このコイル構造提案による電力を低減し且つ潜在的に切り替え速度を上げるこの戦略であった。特に、提案は、各サブピクセルを囲むＭＯ膜の表面に波状再帰ループを堆積させることであり、線が連続した一連の小ループを形成し、導電性トラックが最終的に水平「コイル巻き」の１つの連続トラックでサブピクセルを「囲む」ため、原点に戻る前に、線は、それ自体と決して「交差」しない。外観上、これらは「くねった線」のように見えた。
サブピクセルを囲む正味Ｂフィールドへのコイル様相加効果を実現するこのコイル巻き様表面場生成構造は、Ｌｉｔｔｏｎにより対処されなかった他の問題を反映すると共に、他の問題をもたらすか又は悪化させた。
Ｌｉｔｔｏｎの設計に伴う光学的又は磁気的問題について何も知らない状態で、表面巻き構造の相対「コア」を囲む結晶の表面を使用することにより、Ｂフィールド及びドメイン切り替え効率を増大させる戦略は、フィルファクタの増大により表示性能に悪影響を及ぼすことが明らかである。
加えて、この戦略は、サブピクセル間の磁気クロストークの問題に対処せず、実際に悪化させるであろう。場生成「曲がりくねり」の堆積表面として連続バルクＭＯ膜を利用することから、各サブピクセルを互いから分離するいかなる構造及び／又は材料戦略もなくＢフィールドを増大させると、クロストークの増大が発生し、したがってコントラストの低下及び実際にはディスプレイとしてのアレイの基本動作の低下が生じる。
磁気クロストークは、近隣サブピクセルが部分的又は略完全に切り替わるため、Ｌｉｔｔｏｎ設計での問題であり、ディスプレイの閲覧者の視点からアレイが明確でないぼやけになる（磁気クロストークの問題が実用的な磁気光学ディスプレイでの他の初期の試みにおいても存在したことに留意されたい）。
光学クロストークは、初期の試みでもそうであったように、Ｌｉｔｔｏｎ手法の別の基本的な問題であった。
透過型であるか又は反射型であるか（磁場誘起偏光回転の古典的なファラデー効果の非相反性により、両モードも可能である）に関係なく、実用的な磁気光学ディスプレイでの先の全ての試みから欠けていたものは、ピクセルを効率的に形成する導波路構造、すなわち本開示において「ピクセル信号」と呼ばれるものであった。
この欠損は、連続ＭＯ膜内において、通路が指定された変調ゾーンのみを通り、ピクセル間の空間又は他のピクセルに入らないことを保証するために、入射ビームの経路を制御し、最小でも許容可能な光学品質の被制御ピクセルを形成するように変調ゾーンからの出射及びライトバルブを制御する構造がないことから明らかである。
電力低減及び切り替え効率を求めてファラデー回転の増大を実現する（古典的なファラデー効果方程式の路長変数１の増大を通して）ために全ての先の設計で必要であった膜が厚いほど、この問題は大きくなる。実際的なビーム制御及びアレイの挿入がないこと、更なる問題として、ＭＯ材料（順方向伝搬光線及び任意の反射光線の両方の管理を含む）を通る光線の伝搬の制御がないことは、挿入安全円錐が狭くなるにつれて、膜表面に対する挿入円錐角度の縁部において連続するか又はより悪い場合には屈折して湾曲し、したがってピクセル／アクティブゾーンから逸れ、ピクセル間のフィルを透過して他のピクセルに入る光線に対する膜が厚くなるにつれて、ますます問題になる。
平坦な（又は「球形」）の導波路、特にリブ導波路が、電気通信及び他の非ディスプレイ用途の平坦ファラデー効果デバイスの製作に長年にもわたり利用されてきたが、入力照明及び出力サブピクセル又はピクセルに必要な光を入結合又は出結合するために、そのような平坦デバイスを任意の種類のディスプレイアレイのために使用する解決案又は提案がなかったことに留意されたい。また、これらの平坦デバイスは、ファラデー効果デバイス自体としても、特徴サイズ、デバイス（ファラデー効果ベースのライトバルブに必要な全ての特徴及びアクティブコンポーネントを含む）の十分な又は任意の現実の統合の欠落、並びに離散的に実施されるか又は統合されるかに関係なく、デバイスの性能を改善するために可能な特徴及び技法の全ての欠落を含め、それ自体の制限を有した。
したがって、まとめると、Ｌｉｔｔｏｎの開発努力まで及びＬｉｔｔｏｎの開発努力を通した、ディスプレイに対して（又はその点に関して空間光変調器（又は「ＳＬＭ」）等の他のアレイ用途に対して実用的な磁気光学アレイを開発する努力は、限定ではなく、以下を含んだ。
１．通常、その時代からのファラデー効果ベースのデバイスの従来の理解に関連する高電力要件。
２．実質的に不必要な高電力要件の一因である、システムにより要求される各ピクセルの連続アドレス指定。
３．この一因は、利用可能であるか又は開発されたバルク磁気光学膜の品質であり、少なくともファラデー効果ベースのライトバルブ、そのようなライトバルブのアレイ及びそのようなライトバルブのディスプレイ（又はＳＬＭ）の全ての他の可能な側面に対処した大きい進歩及び解決策のみでは、ベルデ定数は、実用的なディスプレイ用途に低すぎた。
４．ベルデ定数が低いほど厚い膜への依拠度が大きくなる。
５．厚い膜ほど、飽和して、膜及びアレイの上面に製作されたコイル構造から印加されるＢフィールドへの浸透がより難しくなる。
６．利用される膜が厚いほど悪化する磁気クロストーク。
７．利用される膜が厚いほど悪化する光学クロストーク。
８．電流振幅管理の問題に対処するために、表面積を占有する表面「曲がりくねり」コ
イル構造の利用に起因した許容不可能なフィルファクタ。ピクセル間の許容不可能なフィルファクタは、可視ピクセルギャップの「ベネチアンブラインド」効果を生じさせ、これは、実質的に、１つの統合画像としてのピクセルのアレイに関する人間視覚系の知覚を低下させる。
９．カラーディスプレイ解決策がない。バルクＭＯ膜では、十分な緑色光及び特に青色光の両方を伝達することができ、同時にネイティブＭＯ青色又は緑色ピクセルライトバルブを実施するのに十分なファラデー回転を生成するＭＯ膜は、提案又は製作されていない。また、バルクＭＯ膜又は青色光若しくは緑色光のネイティブＭＯ切り替え以外のいずれかを利用した他の解決策は、提案又は製作されていない。Ｂｉ置換ＹＩＧ等の当時の最高性能の鉄ガーネット材料は、近赤外線又は赤外線で最適に動作し、赤色でも良好に動作する。しかし、緑色光では非常に不良且つ不十分であり、基本的に青色に関しては何もない（消えそうなほど小さい）。これは、一般に、組成物中の鉄又は酸化鉄による短波長、特に青色の吸収に起因する。
１０．製作することができる良質な膜のサイズに制限された小型の高品質ＭＯ膜を用いて可能なものよりも大きいディスプレイへのディスプレイサイズスケーリング解決策がない。この結果として、設計手法について、連続した欠陥のない高品質ＭＯ膜に依拠することになる。
１１．非常に小さい解像度を超えた解像度のディスプレイへの実用的な解像度スケーリング解決策がない。これは、電力要件及び一連の各サブピクセルの磁気領域管理の問題に起因した。
また、カラー要件を除き、これらの問題の全ては、電気通信のためのＳＬＭ等の磁気光学デバイスアレイの非ディスプレイ適用にも該当した。
したがって、約２００１年まで、磁気光学ディスプレイ開発の状態は、このようにまとめることができた。
最良でも、極めて電力非効率的 － 磁気光学ベースのディスプレイを追求する最も明らかな理由から恩恵を受け得る用途がない程度まで、最良でも原色赤（ピクセル）画像を表示する恐らく最高で３２×３２又は１６×１６解像度の小型ディスプレイ又はＳＬＭに制限されていた。
したがって、あらゆる努力が尽くされたのは、極めて高速の切り替え － すなわち、ディスプレイでは、非常に高いフレームレートを意味する － 優れた高速性 － を実現する、電気通信及び検知用途でのファラデー効果ベースの変調器、回転子及びアイソレータの数十年にわたり実証された商業用途での潜在能力が理由である。
加えて、別の魅力は、ＬＣＤ、プラズマ又はＭＥＭＳよりも技術の製造が簡単で容易であるという潜在性であった。
また、最後に、遙かに高い熱堅牢性及び安定性である。ＭＯ材料は、例えば、高温でよりよく動作する。
したがって、実用的なＭＯベースのディスプレイシステムを実現するために努力する幾つかの非常によい理由があった。
ポストＬｉｔｔｏｎ：ＭＯベースのディスプレイ及びＳＬＭの分野を変えた２つの開発プログラム。
ＭＯベースのディスプレイ及びＳＬＭの技術的現況を正確に特徴付けるために、本開示の著者により指揮されたプログラムを含む２つの（「ポストＬｉｔｔｏｎ」）プログラム
について説明しなければならない。
第１に、「ポストＬｉｔｔｏｎ」と記すが、これは、単に大まかな特徴付けであり、なぜなら、これらの２つのプログラム（両方とも略間違いなく２０００年よりも前に始まり、一方は、Ｌｉｔｔｏｎプログラムの開始から間もなくして確実に１９９０年に始まった）の概ねの開始の差にのみ当てはまるためである。
第１のプログラムである、Ｍｉｔｓｕｔｅｒｕ Ｉｎｏｕｅ教授の下でのホログラフィック光学記憶ディスク技術（Ｏｐｔｗａｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）への主な適用のＳＬＭプログラムは、ピクセル間の磁気クロストークへの解決策を提案することにより、先のプログラム及び努力の主な制限の１つに対処した。
２０００年代初期に製作された最初の１２８×１２８ピクセルアレイは、鉄ガーネット材料のＬＰＥ厚膜のディープイオンエッチングにより、ある形態の磁気ピクセル分離を実現した。したがって、「ピクセル」間の空気ギャップ（比較的大きいギャップ又はフィルファクタをもたらす）は、ピクセル間に比較的磁気不浸透性のバリアを実装した。
加えて、Ｏｐｔｗａｒｅのホログラフィックディスクシステムに対してＩｎｏｕｅが作ったデバイスは、アクティブマトリックスアドレス指定及びＭＯアレイに迅速にアドレスし、ある程度、電力を低減するために必要な他の更新された特徴を含んだ。
約２５ｎｓという高速切り替え速度が実現された。
ＳＬＭ用途へのこのデバイス解決策の他の価値ある属性があったが、そのままでは、Ｌｉｔｔｏｎからの主な設計の改善は、実用的なＭＯベースのディスプレイを実現するという多くの他の問題に対処しなかった。
１９９０年に始まり、本開示の著者により発行された特許及び係属中の特許にチームの他のメンバーによる材料革新の寄与を加えた提案に基づいた開発後、２０００年代初期に商業化段階に入った第２のプログラムは、特に以下の革新及び改善をもたらした。
１．光学クロストークへの解決策：光路にわたる光学導波路の制御。
２．磁気クロストークへの解決策：不浸透性材料を使用して分離し、任意選択的に高浸透性材料を用いて力線をピクセル「内」に向けて「プル」する。
３．複合磁性材料構造（「交換結合」材料構造とも呼ばれる）を使用して、ピクセルの「ラッチ」を実施し、それにより、ピクセルは、ピクセルへの連続アドレス指定の代わりに、サブピクセル／ピクセルの場構造への電流の短パルスを用いてアドレス指定し得る、電力低減及び切り替え効率のための双安定性ＭＯ／ＭＰＣスイッチ。
４．電力低減及び切り替え効率のための双安定性ＭＯ／ＭＰＣスイッチ：化学組成によるラッチＭＯ材料及び膜の開発は、個々の「バルク」膜としてラッチ可能である。
５．カラーディスプレイ：ディスプレイシステムでの人間視覚系への十分な伝達及び十分なコントラストへの十分なファラデー回転を実証した最初の実用的なＭＯ「青色」材料。
６．カラーディスプレイ：カラー効率ＭＯ材料と併せて使用されるフィルタリング方法。
７．電力低減及び切り替え効率：多層膜及び平坦格子構造の両方のディスプレイのための最初の１Ｄ磁性フォトニック結晶デバイス。非相反する古典的なファラデー効果に関連してフォトニック結晶の実証された寄与を利用して、有効路長が増大し、任意のＭＯ材料層の「バルク」ベルデ定数に対する他の改善。バルク材料上でのファラデー回転及び伝達の大きい改善。
８．電力低減：より効率的なＭＯ／ＭＰＣ膜貫入、したがって電力低減のための多層コ
イル構造 － 上部、下部及び中間コイル構造、フィルファクタへの影響はわずかである。
９．電力低減及び磁気クロストーク低減：場の貫入を改善し、磁気クロストークを低減し、フィルファクタに悪影響がない透明な路内コイル構造。
１０．デバイス簡易化を潜在的に改善する表面プラズモンの実装。
１１．特にＳＬＭ及びプロジェクタ等のためのチッププラットフォームディスプレイでのよりコンパクト（特徴サイズの低減）なリング共振器の実装。
１２．ファイバデバイスとして、光ファイバに統合されたＭＯベーススイッチの実装を通すことを含むディスプレイサイズスケーリングの解決策：織物複合構造における且つ織物複合型製作及び他の機械的製作プロセスを通したアレイの製作を含め、ファイバデバイスアレイによるより大きいディスプレイの製作。
１３．「従来」及び新しいスイッチ要素 － ドメイン管理及び双安定スイッチ／ラッチのための複合磁性材料、偏光子及び分析器（「交差偏光子」）、カラーフィルタリング、コイル構造、導波路、磁気アイソレータ等 － を全て含む、製造コストを低減し、効率を高める完全に統合された「３Ｄ」ＭＯ／ＭＰＣスイッチ、平坦スイッチ及びファイバスイッチ。
１４．より低温の膜製作技術を使用したより安価な石英及びシリコン基板の商業化。
本開示の著者により列挙された又は本開示の著者の指示下、チームにより開発された列挙された解決策（デバイス、材料及びワーキングディスプレイシステムとして先に開示され開発された）は、Ｌｉｔｔｏｎの重要な研究及び全ての先のプログラム後も、前に存在していた実用的なＭＯ／ＭＰＣベースのディスプレイの実現への障害の全てに完全に対処した。ベンチマークセットの中でも特に、
・他の高性能属性の中でも特に、１５ｎｓ未満のピクセル切り替え速度が実証された － ＬＣＤの約１００万倍、ＤＭＤの１０００倍高速。
・ＭＯベースのディスプレイの概念の大きい誤解並びに前の制限及び批判の１つに完全に対処する、これらの解決策なしではＥインク（電気泳動）のような画質のより低いＢ＆Ｗディスプレイ技術によってのみ実現される低電力、双安定スイッチ。
・ＬＣＤよりも良好な伝達効率で可能なフルカラー。
・遥かに単純なデバイス及び製造複雑性並びにより低コストの固体状態結晶デバイス。
・より低コストのディスプレイサイズスケーリング解決策、ＬＣにより達成されるものよりも安価である。
・熱安定及び堅牢と、冷却要件と、したがって動作コストとを低減する。
しかしながら、それにもかかわらず、ディスプレイ用途及び非ディスプレイ用途（オンチップ又は空間分離）の両方について、特にアレイに構成されたＭＯ及びＭＰＣ関連デバイスに可能な更なる大きい改善があるというのが本開示の主張である。また、この種の幾つかの改善が本明細書に開示される。
また、更に、ＭＯ及びＭＰＣデバイスが、利用可能な最良の材料及び材料構造がネイティブに最良に実行する波長に向けて設計及び最適化され、したがって、代わりに分解ディスプレイデバイスピクセル信号処理システムにおいて１つの方法及び段として機能することにより、全体ディスプレイシステムにより効率的に寄与することができるというのが本開示の主張である
ディスプレイシステムにおいてＭＯ／ＭＰＣデバイスの設計最適化にこの戦略を利用する理由は、援用される出願の幾つかにより大まかに吟味されており、信号（ピクセル信号又は情報信号）の幾つかの属性がアクティブ（エネルギー付与される）又はパッシブ（エネルギー付与されない）に変更され、関わる物理的効果又はプロセスが材料依存であり、特定の材料を必要とし、他の材料を必要としない信号処理技法の全てでなくとも大半が指
摘されており、それらの材料について、材料は、ある程度まで波長依存である。
したがって、ＭＯ／ＭＰＣの場合、マッハツェンダーデバイス等の他のフォトニック又は光電子工学デバイスと同様に、物理的効果は、他の周波数／波長よりも幾つかの周波数／波長で最も効果的及び／又は効率的である。
多段ピクセル信号処理に基づくディスプレイシステムの概念では、これは、可能な場合には常に、全てのピクセル信号（又は信号）処理段が「好都合な周波数／波長」を使用して行われることを暗示する。また、その周波数／波長は、これらの段間で変調（シフト）されて、最適（又はより適切であり、且つしたがって最適により近い）な入力周波数を実現する。
実際問題として及び本開示について、実際に、機能が光学信号への情報（データ信号情報又はピクセル信号情報のいずれか）の符号化である多くの他の信号処理技法にも当てはまるように、ＭＯ及びＭＰＣ材料及び構造が赤色／近赤外線／赤外線領域において引き続き最良に動作することが観測される。
このことは、１Ｄから３Ｄ周期構造に移る有効性又は効率におけるフォトニックバンドギャップ構造利得としても事実であり続け、新規属性が異なるサイズ及び／又は形状のナノスケール材料の製作から発見されることとしても事実である。これは、ナノ結晶が、室温及び一般には比較的低温のコロイド溶液を利用したいわゆる分子自己集合等の材料合成を通して他の構造によりカプセル化される特定のタイプの複合メタ材料の場合でも同様に持続する。それでもなお、求められ得る新しい属性は、他の波長よりも特定の波長で最良に動作する傾向がある。
様々な進行中の材料及びナノ材料研究及び革新において実証されているように、ナノスケールでの様々な色対同じ化学組成のバルク等の新規な且つ／又は改善された属性、又はグラフェン対カーボンナノチューブ等の異なるジオメトリ／材料構造に起因して異なる属性は、波長（及び電流振幅、場等）に伴って強さ／強度が連続変化する。
ナノスケールアンテナとリング共振器との組み合わせで構成された完全合成メタ材料型は、周波数、電圧、電流振幅、場強度等にわたる応答及び性能のより大きいフラット性への道を提供し得るが、合成構造の形成に使用される材料に基づく性能のばらつきがあると妥当に仮説を立て得る。また、より重要なことに、極めて広帯域の応答は、略確実に、材料性能を前進させるルールではなく例外である。
特に、よりよいシステムである本開示のシステムが、ピクセル信号が人間視覚系により観測される画像の要素としてディスプレイシステムを出るまで、不可視近赤外線での変調、それに続く最適化されたデバイスピクセル信号最適化ステップに向けたＭＯ／ＭＰＣデバイス設計の最適化から生じることは、磁気光学変調（又は磁性フォトニック変調）技法を利用して、ピクセル信号の基本オン／オフ情報を符号化するディスプレイシステムの性能への大きい改善を示唆する、信号処理に関する材料の波長依存応答について、上記の事実が認識される。
「好都合な波長／周波数」によるデバイス最適化の本開示は、多くの場合、非ディスプレイデバイスアレイ及びフォトニック集積回路（ＰＩＣ）にも同様に当てはまることも同様に留意される。
援用される出願の幾つかに更に開示されるように、この観測は、マッハツェンダー干渉計デバイス等の他の最良の種類の信号変調デバイスを利用するディスプレイシステムにも
適用されるが、本開示の詳細は、他のピクセル信号処理デバイス、特に周波数／波長変調手段と組み合わせて機能して、優れたＭＯ／ＭＰＣベースのディスプレイシステムを実現するハイブリッドＭＯ／ＭＰＣベースのディスプレイデバイスの詳細に焦点を当てる。
必要とされるのは、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスの非最適化動作段の損なわれた機能からデバイス及びシステム設計を解放し、代わりに、ピクセル信号処理及びアレイ信号処理段を、各段に最適なデバイスの最適化機能を可能にする動作段に分割するように、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスを新しく考えるシステム及び方法であり、分割は、実際には、デバイス及びプロセスが最も効率的に機能する周波数でデバイスを設計し且つ動作させることを意味し、効率的な周波数／波長変調／シフト段をそれらの「好都合な周波数」間で前後に動かし、その正味結果として、ローカル及び長距離の両方でより効率的な全光学信号処理を更に可能にする。本開示の特定の改善されたシステムの特定の目的は、主要な動作段を不可視ＩＲ／近ＩＲ周波数で実行し、最良の種類の周波数／波長変調／シフト手段に統合され、新世代の高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）型ネットワークと互換性を有し、それを進化させる新規の全光学「ネットワークを介した表示」及び全光学ネットワーク移行を一緒に実施する磁気光学型デバイス並びに動作の最適な使用及び動作を中心として設計される構成である。
開示されるのは、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスの非最適化動作段の損なわれた機能からデバイス及びシステム設計を解放し、代わりに、フォトニック信号処理及びアレイ信号処理段を、各段に最適なデバイスの最適化機能を可能にする動作段に分割するように、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスを新しく考えるシステム及び方法であり、分割は、実際には、デバイス及びプロセスが最も効率的に機能する周波数でデバイスを設計し且つ動作させることを意味し、効率的な周波数／波長変調／シフト段をそれらの「好都合な周波数」間で前後に動かし、その正味結果として、ローカル及び長距離の両方でより効率的な全光学信号処理を更に可能にする。
本発明の以下の概要は、信号処理に関連する技術的特徴の幾つかの理解を容易にするために提供され、本発明の完全な説明であることを意図されない。本発明の様々な態様の完全な理解は、本明細書全体、特許請求の範囲、図面及び要約書を全体的に解釈することにより得ることができる。
本発明の実施形態は、統合ピクセル信号「変調器」のコンポーネントを、離散した信号処理段に、したがってコンパクトであるか又は空間的に遠隔であり得る電気通信型ネットワークに分割することを含み得る。動作的に最も基本的なバージョンは、３段「ピクセル信号処理」シーケンスを提案し、このシーケンスは、色変調段から分離されている、通常、統合されたピクセル変調器において達成されるピクセル論理「状態」符号化を含み、色変調段は、強度変調段から分離される。より詳細なピクセル信号処理システムが更に考えられ、これは、サブ段及びオプションを含み、より詳述され且つ磁性フォトニックシステムの効率的な実施に向けて特に調整され、１）好ましくは、不可視近ＩＲのバルク光が適切なモードに変換され、チャネル化されたアレイに発射され、段２）ピクセル論理処理及び符号化に供給する効率的な照明源段を有し、段２）ピクセル論理処理及び符号化後に３）任意選択的な不可視エネルギーフィルタ及び回復段、４）信号分割及びモード変更等の
属性を改善／変更する任意選択的な信号変調段、５）周波数／波長変調／シフト及び追加の帯域幅及びピーク強度管理、６）任意選択的な信号増幅／利得、７）特定のＭＯ型ライトバルブ切り替えを完了する任意選択的な分析器、８）任意選択的なピクセル信号処理及び配信の特定を無線（段）の構成を含む。加えて、このシステムのＤＷＤＭ型構成が提案され、これは、全光学ネットワークのバージョン及び全光学ネットワークへの道を提供し、主な付随コスト及び効率がそれにより得られ、特にライブ及び記録の両方の画像情報の処理を動機付け且つより効率的にする。また、最後に、新しいハイブリッド磁性フォトニックデバイス及び構造が提供され、従来、本開示のシステムには非実用的であった他のデバイス及び構造がピクセル信号処理システムを最大限に利用できるようになり、その周囲に、磁気光学効果及び非磁気光学効果（低速光及び逆磁気光学効果等）のハイブリダイゼーションに基づくデバイスの新しい及び／又は改善されたバージョンを含むそのようなシステムが最適に構成されて、新しい基本スイッチ及び全ての用途について、大半でなくとも多くのＭＰＣ型デバイスを改善する新しいハイブリッド２Ｄ及び３Ｄフォトニック結晶構造型が実現する。
援用される出願では、新しいクラスのディスプレイシステムが提案され、このシステムは、典型的な統合ピクセル信号「変調器」のコンポーネントを離散信号処理段に分解する。したがって、典型的に統合ピクセル変調器において達成されたものの基本論理「状態」は、強度変調段から分離された色変調段から分離される。これは、可視画像ピクセル変調の問題に適用される電気通信信号処理アーキテクチャとして考えられ得る。通常、３つの信号処理段並びに３つの別個のデバイスコンポーネント及び動作が提案されるが、偏光特性、従来の信号からポラリトン及び表面プラズモン等の他の形態への変換、信号（他の信号データに重畳された基本ピクセルオン／オフ状態等）の重畳等を含む追加の信号影響動作が追加され得、且つ意図される。実質的にパッシブ材料の後の段で構成される比較的「能力の低い」ディスプレイ設備にサービングする広帯域ネットワークにわたり高度に分散したビデオ信号処理アーキテクチャは、主な結果及び同じデバイス、別個のデバイス間で密接するデバイス、及び大きいアレイで離散信号処理ステップを順次実施するコンパクトなフォトニック集積回路デバイスである。
ハイブリッド電気通信型の改善され且つ詳述されるバージョンの本開示では、実施形態の堅牢な範囲で実現し得る特に周波数／波長変調／シフト段及びデバイスを含め、他のピクセル信号処理段／デバイスと組み合わせた磁気光学／磁性フォトニック段／デバイスを利用するピクセル信号処理ディスプレイシステムは、古典的又は非線形ファラデー効果ＭＯ効果に限定されず、より広く非相反ＭＯ効果及び現象並びにそれらからの組み合わせを包含し、ハイブリッドファラデー／低速光効果、並びにカー効果ベース及びファラデー、ＭＯカー効果ベースのデバイス、並びに他のＭＯ効果のハイブリッドも含み、変調信号の経路が面内で折り畳まれ、全体デバイス特徴サイズを低減するデバイスの表面を有する改善された「ライトバッフル」構造も含み、準２Ｄ及び３Ｄフォトニック結晶構造及び多層膜ＰＣと表面格子／分極ＰＣとのハイブリッド及びまたＭＯとマッハツェナー干渉計デバイスとのハイブリッドも含む改善された新規のハイブリッド磁気光学／フォトニックコンポーネントも含む。
したがって、以前のＭＯベースのデバイス及び本明細書に開示される改善されたデバイスの両方を包含して、本開示は、以下のプロセスフローのピクセル信号処理（又は同等にＰＩＣ、センサ又は電気通信信号処理）段と、したがって本開示のシステムを特徴付けるアーキテクチャ（及びその変形形態）の電気通信型又は電気通信構造のピクセル信号処理システムとを提案する。
本明細書に記載される任意の実施形態は、単独で又は任意の組み合わせで別の実施形態と一緒に使用し得る。本明細書に含まれる革新は、この短い概要若しくは要約書に部分的
にのみ言及若しくは示唆されるか、又は全く言及若しくは示唆されていない実施形態を含むこともできる。本発明の様々な実施形態は、本明細書において１つ又は複数の箇所で考察又は示唆し得る従来技術の様々な欠陥により動機付けられ得るが、本発明の実施形態は、必ずしもこれらの欠陥のいずれかに対処するわけではない。換言すれば、本発明の異なる実施形態は、本明細書において考察し得る異なる様々な欠陥に対処し得る。幾つかの実施形態は、幾つかの欠陥に部分的にのみ対処し得、又は本明細書において考察し得る１つのみの欠陥に対処し得、幾つかの実施形態は、これらの欠陥のいずれにも対処しないことがある。
本発明の他の特徴、恩恵及び利点は、本明細書、図面及び特許請求の範囲を含め、本開示の検討から明らかになる。
同様の参照番号が別個の図を通して同一又は機能的に同様の要素を指し、本明細書に組み込まれて本明細書の一部をなす添付図は、本発明を更に示し、本発明の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。
本発明の実施形態の実施に使用し得るイメージングアーキテクチャを示す。 信号プロセッサとしてフォトニック変換器を使用したバージョンの図１のイメージングアーキテクチャを実施するフォトニック変換器の実施形態を示す。 図２のフォトニック変換器の一般構造を示す。 フォトニック変換器の特定の実施形態を示す。 図４のエンコーダで使用し得る磁性フォトニックエンコーダの側面図を示す。 磁性フォトニックエンコーダの上面図を示す。
本発明の実施形態は、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスの非最適化動作段の損なわれた機能からデバイス及びシステム設計を解放し、代わりに、ピクセル信号処理及びアレイ信号処理段を、各段に最適なデバイスの最適化機能を可能にする動作段に分割するように、捕捉、配信、編成、伝送、記憶及び人間視覚系又は非ディスプレイデータアレイ出力機能への提示を行うプロセスを新しく考えるシステム及び方法を提供し、分割は、実際には、デバイス及びプロセスが最も効率的に機能する周波数でデバイスを設計し且つ動作させることを意味し、効率的な周波数／波長変調／シフト段をそれらの「好都合な周波数」間で前後に動かし、その正味結果として、ローカル及び長距離の両方でより効率的な全光学信号処理を更に可能にする。以下の説明は、当業者が本発明を製造し使用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。
本明細書に記載される好ましい実施形態並びに一般原理及び特徴への様々な変更形態が当業者に容易に明らかになる。したがって、本発明は、示される実施形態に限定されることが意図されず、本明細書に記載される原理及び特徴と一致する最も広い範囲に従うべきである。
定義
別段のことが定義される場合を除き、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明の一般原理が属する技術分野の当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書で定義される用語等の用語は、関連技術及び本開示と関連する意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において理想化又は過度に形式的な意味で明示的に定義される場合を除き、そのよ
うに解釈されないことが更に理解される。
以下の定義は、本発明の幾つかの実施形態に関して説明される態様の幾つかに該当する。これらの定義は、同様に本明細書において拡張し得る。
本明細書で使用される場合、「又は」という用語は「及び／又は」を含み、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目の１つ又は複数のあらゆる組み合わせを含む。「少なくとも１つ」等の表現は、要素のリストに前置される場合、要素のリスト全体を修飾し、リストの個々の要素を修飾するものではない。
本明細書で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、複数形を含む。したがって、例えば、物体への言及は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、複数の物体を含むことができる。
また、本明細書の説明及び以下の特許請求の範囲全体を通して使用される場合、「内」の意味は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、「内」及び「上」を含む。要素が別の要素「上」にあると言及される場合、要素は、別の要素の直接上にあり得るか、又は介在要素がその間に存在し得ることが理解される。逆に、要素が別の要素の「直接上」にあると言及される場合、介在要素は存在しない。
本明細書で使用される場合、「組」という用語は、１つ又は複数の物体の集合を指す。したがって、例えば、物体の組は、１つの物体又は複数の物体を含むことができる。物体の組は、組のメンバーを指すこともできる。物体の組は、同じであるか又は異なり得る。幾つかの場合、物体の組は、１つ又は複数の共通の属性を共有することができる。
本明細書で使用される場合、「近隣」という用語は、近傍又は隣接を指す。近隣物体は、互いから離間され得るか又は互いと実際若しくは直接接触し得る。幾つかの場合、近隣物体は、互いに結合され得るか又は互いと一体形成され得る。
本明細書で使用される場合、「接続」、「接続された」及び「接続する」という用語は、直接的な取り付け又はリンクを指す。接続された物体は、文脈により示されるように、介在物体又は介在物体の組を有さないか又は実質的に有さない。
本明細書で使用される場合、「結合」、「結合された」及び「結合する」という用語は、動作的な接続又はリンクを指す。結合された物体は、互いと直接接続され得るか、又は介在する物体の組を介して等、互いに間接的に接続され得る。
本明細書で使用される場合、「実質的に」及び「実質的」という用語は、相当な程度又は範囲を指す。事象又は状況と併せて使用される場合、これらの用語は、事象又は状況が厳密に発生する場合及び典型的な許容差レベル又は本明細書に記載される実施形態の変動を説明する等の事象又は状況が近似して発生する場合を指すことができる。
本明細書で使用される場合、「任意選択的」及び「任意選択的に」という用語は、続けて説明される事象又は状況が生じることも生じないこともあり、説明が、事象又は状況が発生する場合及び発生しない場合を含むことを意味する。
本明細書で使用される場合、「機能デバイス」という用語は、エネルギー提供構造からエネルギーを受け取るエネルギー消費構造を広く意味する。機能デバイスという用語は、一方向構造及び双方向構造を包含する。幾つかの実装形態では、機能デバイスは、ディス
プレイのコンポーネント又は要素であり得る。
本明細書で使用される場合、「表示」という用語は、表示構成物を生成する構造又は方法を広く意味する。表示構成物は、表示画像プリミティブ前駆体から生成される処理済み画像構成信号から生成される表示画像構成物の集合である。画像プリミティブ前駆体は、他の状況ではピクセル又はサブピクセルと呼ばれることもあった。残念ながら、「ピクセル」という用語は、ピクセル／サブピクセルからの出力及び表示画像の構成物を含め、多くの異なる意味を派生した。本発明の幾つかの実施形態は、幾つかについて独立した処理のために、これらの要素及び形態を追加の中間構造及び要素から分離する実装形態を含み、それは、これらの要素要素／構造の全てをピクセルと呼ぶことで更に混乱し得、したがって、特定のコンポーネント／要素を明確に指すために本明細書では様々な用語が使用されている。表示画像プリミティブ前駆体は、合成構成信号を発し、この信号は、中間処理システムにより受信されて、画像構成信号から表示画像プリミティブの組を生成し得る。ディスプレイを通した直視により又は投影システムにより反射されて、意図される閲覧状況下で人間の視覚系に提示されたとき、画像を生成する表示画像プリミティブの集合である。これに関連する信号は、表示画像プリミティブ前駆体であるか、又は前駆体と同等のものである、信号生成器からの出力を意味する。重要なことに、処理が望まれる限り、これらの信号は、自由空間を伝搬する他のソースからの他の拡張波面と組み合わされる拡張波面を信号が生成する自由空間に伝送されずに、様々な信号保持伝搬チャネル内で信号として保持される。信号は、掌性を有さず、鏡像を有さない（すなわち逆、上下逆又は反転した信号はなく、一方、画像及び画像部分は、様々な鏡像を有する）。更に、画像部分は、そのまま付加的ではなく（ある画像部分を別の画像部分に重ねることは、結果の予測が可能であったとしても難しい）、画像部分を処理することは非常に難しいことがある。信号生成器として使用し得る多くの異なる技術があり、異なる技術は、異なる特性又は利点及び欠点の信号を提供する。本発明の幾つかの実施形態は、いかなる特定の技術の欠点も最小に抑えながら、複数の技術の組み合わせから利点を借用し得るハイブリッド組立体／システムを可能にする。援用した米国特許出願公開第１２／３７１，４６１号明細書には、そのような複数の技術を有利に組み合わせることができるシステム及び方法が記載されており、したがって、表示画像プリミティブ前駆体という用語は、ピクセル技術のピクセル構造及びサブピクセル技術のサブピクセル構造を包含する。
本明細書で使用される場合、「信号」という用語は、信号が生成された時間における信号生成器のステータスについての情報を伝達する、表示画像プリミティブ前駆体等の信号生成器からの出力を指す。イメージングシステムでは、各信号は、意図される状況下で人間の視覚系により知覚された場合、画像又は画像部分を生成する表示画像プリミティブの部分である。この意味では、信号は体系化されたメッセージであり、すなわち、メッセージを符号化する通信チャネル内の表示画像プリミティブ前駆体の一連の状態である。表示画像プリミティブ前駆体の組からの同期信号の集合は、画像のフレーム（又はフレームの一部）を定義し得る。各信号は、１つ又は複数の他の信号からの１つ又は複数の特性と組み合わせ得る特性（色、周波数、振幅、タイミングであるが、掌性ではない）を有し得る。
本明細書で使用される場合、「人間の視覚系」（ＨＶＳ）という用語は、直視であれ投影であれ、複数の離散した表示画像プリミティブからの画像の知覚及び視覚化に伴う生物学的及び心理学的プロセスを指す。したがって、ＨＶＳは、伝搬する表示画像プリミティブの複合体を受け取り、受け取られ処理されるそれらのプリミティブに基づいて画像の概念を組み立てることにおける人間の目、視神経及び人間の脳を含意する。ＨＶＳは、誰でも厳密に同じではなく、集団の有意な割合で一般的な類似性がある。
図１は、本発明の実施形態の実施に使用し得るイメージングアーキテクチャ１００を示
す。本発明の幾つかの実施形態は、人間の視覚系（ＨＶＳ）を使用した － 大きい組の信号生成構造からの － 人間知覚可能な画像の形成がアーキテクチャ１００を含むことを意図する。アーキテクチャ１００は、複数の表示画像プリミティブ前駆体（ＤＩＰＰ）１１０ｉを含む画像エンジン１０５を含み、ｉ＝１～Ｎである（Ｎは、ＤＩＰＰの１～数十、数百又は数千個の任意の全数であり得る）。各ＤＩＰＰ１１０ｉは、適宜操作され変調されて、複数の画像構成信号１１５ｉを生成し、ｉ＝１～Ｎである（各ＤＩＰＰ１１０ｉからの個々の画像構成信号１１５ｉ）。これらの画像構成信号１１５ｉは、処理されて、複数の表示画像プリミティブ（ＤＩＰ）１２０ｊを形成し、ｊ＝１～Ｍであり、Ｍは、Ｎ未満であるか、Ｎに等しいか、又はＮよりも大きい全数である。ＨＶＳにより知覚されると、表示画像１２５（又は例えば、アニメーション／モーション効果のために一連の表示画像）を形成するＤＩＰ１２０ｊの集合／集まり（同じ空間及び断面エリアを占有する１つ以上の画像構成信号１１５ｉ等）である。ＨＶＳは、ディスプレイ上のアレイ又はスクリーン、壁若しくは他の表面上の投影画像等の適した形式で提示されたとき、ＤＩＰ１２０ｊから表示画像１２５を再構築する。これは、ＨＶＳが閲覧者（及びＨＶＳ）への距離に関連して十分に小さい小形状（「ドット」等）の異なる色又はグレースケール陰影のアレイから画像を知覚するという一般的な現象である。したがって、表示画像プリミティブ前駆体１１０ｉは、非コンポジット表色系から画像構成信号を生成するデバイスを参照する場合、ピクセルと一般に呼ばれる構造に対応し、したがってコンポジット表色系から画像構成信号を生成するデバイスを参照する場合、サブピクセルと一般に呼ばれる構造に対応する。多くの一般的なシステムは、各ＲＧＢ要素から１つの画像構成信号のＲＧＢ画像構成信号等のコンポジット表色系を利用している（例えば、ＬＣＤセル等）。残念ながら、ピクセル及びサブピクセルという用語は、イメージングシステムでは、多くの異なる概念を指すのに使用されている － ハードウェアＬＣＤセル（サブピクセル）、セルから発せられる光（サブピクセル）及びＨＶＳにより知覚される際の信号（通常、そのようなサブピクセルは、一緒に混ぜられており、閲覧が意図される一連の状況下でユーザに知覚されないように構成される）等である。アーキテクチャ１００は、これらの様々な「ピクセル又はサブピクセル」を区別しており、したがってこれらの異なるコンポーネントの参照に異なる用語が採用される。
アーキテクチャ１００は、画像エンジン１０５がＤＩＰＰ１１０の１つ又は複数のサブセットに異なる技術を含むハイブリッド構造を含み得る。すなわち、ＤＩＰＰの第１のサブセットは、第１のカラー技術、例えばコンポジットカラー技術を使用して、画像構成信号の第１のサブセットを生成し得、ＤＩＰＰの第２のサブセットは、第１のカラー技術と異なる第２のカラー技術、例えば異なるコンポジットカラー技術又は非コンポジットカラー技術）を使用して、画像構成信号の第２のサブセットを生成し得る。これにより、様々な技術の組み合わせを使用して、表示画像プリミティブの組及び任意の１つの技術から生成される場合よりも優れていることができる表示画像１２５を生成することができる。
アーキテクチャ１００は、入力として画像構成信号１１５ｉを受け入れ、出力において表示画像プリミティブ１２０ｊを生成する信号処理マトリックス１３０を更に含む。本発明の実施形態の任意の特定の実装形態の適合及び目的に応じて、マトリックス１３０の多くの可能な構成がある（幾つかの実施形態は、一次元アレイを含み得る）。一般に、マトリックス１３０は、複数の信号チャネル、例えばチャネル１３５～１６０を含む。マトリックス１３０の各チャネルに多くの異なる可能な構成がある。各チャネルは、離散光ファイバチャネルから生じる光学分離等の他のチャネルから十分に分離され、したがって、実装形態／実施形態では、あるチャネル内の信号は、クロストーク閾値を超えて他の信号と干渉しない。各チャネルは、１つ又は複数の入力及び１つ又は複数の出力を含む。各入力は、画像構成信号１１５をＤＩＰＰ１１０から受信する。各出力は、表示画像プリミティブ１２０を生成する。入力から出力に、各チャネルは、純粋な信号情報を向け、その純粋な信号情報は、チャネル内で随時、元の画像構成信号１１５、１つ若しくは複数の処理済
みの元の画像構成信号の組の離散化、及び／又は１つ若しくは複数の処理済みの元の画像構成信号の組の統合を含み得、各「処理」は、１つ又は複数の信号の１つ又は複数の統合又は離散化を含み得る。
これに関連して、統合は、ＳＡ＞１である数ＳＡのチャネル（これらの集合信号は、それら自体、元の構成信号、処理済み信号又は組合せであり得る）からＴＡ数（１≦ＴＡ＜ＳＡ）のチャネルへの信号の結合を指し、離散化は、ＳＤ≧１である数ＳＤのチャネル（それら自体、元の構成信号、処理済み信号又は組合せであり得る）からＴＤ数（ＳＤ＜ＴＤ）のチャネルへの信号の分割を指す。いかなる統合もない状態での早期の離散化等に起因して、ＳＡは、Ｎを超え得、続く統合に起因して、ＳＤは、Ｍを超え得る。幾つかの実施形態は、ＳＡ＝２、ＳＤ＝１及びＴＤ＝２を有する。しかしながら、アーキテクチャ１００では、多くの信号を統合することができ、それにより、実装での使用にそれぞれが十分に強い多くのチャネルに離散化し得るのに十分に強い信号を生成することができる。信号の統合は、チャネル統合（例えば、結合、併合、組み合わせ等）又は近隣チャネルの他の構成の後に生じ、それらの近隣チャネルにより伝搬する信号の結合、併合、組み合わせ等を可能にし、信号の離散化は、チャネルの離散化（例えば、スプリット、分離、分割等）又は他のチャネル構成後に生じ、そのチャネルにより伝搬する信号のスプリット、分離、分割等を可能にする。幾つかの実施形態では、マトリックス１３０を通って伝搬するコンテンツの信号ステータスを保持しながら、複数のチャネル内の２つ以上の信号を統合（又は１つのチャネル内の信号を複数のチャネル内の複数の信号に離散化）する特定の構造又はチャネルの要素があり得る。
図１に示される幾つかの代表的なチャネルがある。チャネル１３５は、１つの入力及び１つの出力を有するチャネルを示す。チャネル１３５は、１つの元の画像構成信号１１５ｋを受信し、１つの表示画像プリミティブ１２０ｋを生成する。これは、チャネル１３５がいかなる処理も実行し得ないというわけではない。例えば、処理は、物理的特性の変換を含み得る。チャネル１３５の入力の物理的なサイズ寸法は、画像構成信号１１５ｋを生成する対応／関連するＤＩＰＰ１１０のアクティブエリアに一致／補完するように設計される。出力の物理的サイズは、入力の物理的サイズ寸法と一致する必要はない － すなわち、出力は、比較的先細りであり得るか若しくは拡大し得、又は円形外周入力が直線外周出力であり得る。他の変形形態としては、信号の再配置が挙げられる － 画像構成信号１１５１は、画像構成信号１１５２の近傍で開始し得るが、チャネル１３５により生成される表示画像プリミティブ１２０１は、前の「遠隔」画像構成信号１１５ｘから生成される表示画像プリミティブ１２０ｘの隣に位置し得る。これにより、生成に使用された技術とは別個の信号／プリミティブをインターリーブする際に大きい柔軟性が可能になる。個々の又は集合的な物理的変換のこの可能性は、マトリックス１３０の各チャネルの選択肢である。
チャネル１４０は、入力の対及び１つの出力（入力の対を統合する）を有するチャネルを示す。チャネル１４０は、２つの元の画像構成信号、例えば信号１１５３及び信号１１５４を受信し、例えば１つの表示画像プリミティブ１２０２を生成する。チャネル１４０は、２つの振幅を追加できるようにし、したがって、プリミティブ１２０２は、いずれの構成信号よりも大きい振幅を有する。チャネル１４０は、構成信号をインターリーブ／多重化することにより、タイミングを改善することもでき、例えば、各構成信号は、３０Ｈｚで動作し得るが、その結果生成されるプリミティブは、６０Ｈｚで動作し得る。
チャネル１４５は、１つの入力及び出力の対（入力の離散化）を有するチャネルを示す。チャネル１４０は、１つの元の画像構成信号、例えば信号１１５５を受信し、表示画像プリミティブの対 － プリミティブ１２０３及びプリミティブ１２０４ － を生成する。チャネル１４５は、１つの信号を再生成できるようにし、例えば恐らく振幅を除き、
離散化信号の特性の多くを有する２つの平行チャネルに分割できるようにする。振幅が望ましいものではない場合、上述したように、統合により振幅を増大することができ、次に離散化により、図１に示される代表的なチャネルのうちの他のチャネルで実証されるように十分に強い信号を生成することができる。
チャネル１５０は、３つの入力及び１つの出力を有するチャネルを示す。チャネル１５０は、例えば、１つのプリミティブ１２０５を生成するために、略あらゆる数の独立した入力を１つのチャネル内の処理済み信号に統合し得ることを強調するために含まれている。
チャネル１５５は、１つの入力及び３つの出力を有するチャネルを示す。チャネル１５０は、１つのチャネル（及びチャネル内の信号）を、略あらゆる数の独立しているが関連する出力及びプリミティブにそれぞれ離散化し得ることを強調するために含まれている。チャネル１５５は、別の点 － すなわち、出力から生成されるプリミティブ１２０の振幅 － でチャネル１４５と異なる。チャネル１４５では、各振幅は、等しい振幅に分割し得る（しかし、幾つかの離散化構造では、可変振幅分割を可能にすることもできる）。チャネル１５５では、プリミティブ１２０６は、プリミティブ１２０７及び１２０８の振幅と同じではないことがある（例えば、全ての信号が同じノードで離散化される必要はないため、プリミティブ１２０６は、プリミティブ１２０７及びプリミティブ１２０８のそれぞれの約２倍の振幅を有し得る）。第１の分割により、信号の半分がプリミティブ１２０６を生成し得、その結果生成された１／２信号は、プリミティブ１２０７及びプリミティブ１２０８のそれぞれで更に半分に分割される。
チャネル１６０は、３つの入力の統合及び出力の対への離散化の両方を含むチャネルを示す。チャネル１６０は、１つのチャネルが信号の統合及び信号の離散化の両方を含み得ることを強調するために含まれている。したがって、チャネルは、複数の統合領域及び複数の離散化領域を必要又は所望に応じて有し得る。
したがって、マトリックス１３０は、統合及び離散化を含む処理段１７０の物理的及び信号特性操作のために１つのプロセッサである。
幾つかの実施形態では、マトリックス１３０は、数千～数百万のチャネルをまとめて定義する光ファイバの組のジャガード織りプロセス等のチャネルを定義する物理的構造の精密な織りプロセスにより生成し得る。
概括的に、本発明の実施形態は、プリミティブ生成システム（例えば、マトリックス１３０）に結合された画像生成段（例えば、画像エンジン１０５）を含み得る。画像生成段は、Ｎ数の表示画像プリミティブ前駆体１１０を含む。各表示画像プリミティブ前駆体１１０ｉは、対応する画像構成信号１１５ｉを生成する。これらの画像構成信号１１５ｉは、プリミティブ生成システムに入力される。プリミティブ生成システムは、Ｍ数の入力チャネルを有する入力段１６５を含む（Ｍは、Ｎと同じであることができるが、一致する必要はない － 図１では、例えば、幾つかの信号は、マトリックス１３０に入力されない）。入力チャネルの入力は、画像構成信号１１５ｘを１つの表示画像プリミティブ前駆体１１０ｘから受信する。図１では、各入力チャネルは、入力及び出力を有し、各入力チャネルは、１つの元の画像構成信号を入力から出力に向け、入力段１６５のＭ数の入力及びＭ数の出力がある。プリミティブ生成システムは、Ｐ数の配信チャネルを有する配信段１７０も含み、各配信チャネルは、入力及び出力を含む。一般に、Ｍ＝Ｎであり、Ｐは、実装に応じて様々であることができる。幾つかの実施形態では、Ｐは、Ｎ未満であり、例えばＰ＝Ｎ／２である。それらの実施形態では、配信チャネルの各入力は、入力チャネルから一意の対の出力に結合される。幾つかの実施形態では、Ｐは、Ｎよりも大きく、例えば
Ｐ＝Ｎ＊２である。それらの実施形態では、入力チャネルの各出力は、配信チャネルの一意の対の入力に結合される。したがって、プリミティブ生成システムは、画像構成信号を表示画像プリミティブ前駆体からスケーリングする － 幾つかの場合、複数の画像構成信号は、配信チャネル内で信号として結合され、他の場合、１つの画像構成信号は、分割され、複数の配信チャネルに提示される。マトリックス１３０、入力段１６５及び配信段１７０の多くの可能な変形形態がある。
図２は、図１のイメージングアーキテクチャの１バージョンを実施するイメージングシステム２００の実施形態を示す。システム２００は、好ましくは、可視周波数、より詳細には現実世界の可視イメージング周波数においてデジタル画像プリミティブ２２５の組２２０を生成するフォトニック信号変換器２１５に提供される複数の画像構成信号（ＩＲ／近ＩＲ周波数）等の符号化信号の組２０５を含む。
図３は、図２のフォトニック信号変換器２１５の一般構造を示す。変換器２１５は、１つ又は複数の入力フォトニック信号を受信し、１つ又は複数の出力フォトニック信号を生成する。変換器２１５は、信号論理状態（例えば、オン／オフ）、信号色状態（ＩＲ～可視）及び／又は信号強度状態等の入力フォトニック信号の様々な特性を調整する。
図４は、フォトニック変換器４００の特定の実施形態を示す。変換器４０５は、効率的な光源４０５を含む。光源４０５は、例えば、連続段での最適な変調器性能のために、ＩＲ及び／又は近ＩＲ光源（例えば、ＩＲ及び／又は近ＩＲを発するＬＥＤアレイ）を含み得る。変換器４００は、任意選択的なバルク光学エネルギー源ホモジナイザ４１０を含む。ホモジナイザ４１０は、必要又は所望に応じて、光源４０５からの光の偏光を均質化する構造を提供する。ホモジナイザ４１０は、アクティブ及び／又はパッシブ均質化に向けて構成し得る。
変換器４００は、次に、光源４０５からの光伝搬の順にエンコーダ４１５を含む。エンコーダ４１５は、均質化された可能性がある光源４０５からの光を符号化して、符号化信号を生成する論理を提供する。エンコーダ４０５は、ハイブリッド磁性フォトニック結晶（ＭＰＣ）、マッハツェンダー、透過弁等を含み得る。エンコーダ４１５は、画像構成信号の組の状態を設定する変調器のアレイ又はマトリックスを含み得る。これに関連して、個々のエンコーダ構造は、表示画像プリミティブ前駆体と同等に動作し得る（例えば、ピクセル及び／若しくはサブピクセル並びに／又は他の表示光学エネルギー信号生成器。
変換器４００は、平坦偏向機構（例えば、プリズムアレイ／格子構造）と組み合わされた偏光フィルタ／分析器（例えば、フォトニック結晶誘電体ミラー）等の任意選択的なフィルタ４２０を含む。
変換器４００は、フィルタ４２０の要素により偏向された光源４０５からのエネルギー（例えば、ＩＲ～近ＩＲ偏向エネルギー）を再捕捉する任意選択的なエネルギー再捕捉器４２５を含む。
変換器４００は、エンコーダ４１５から生成された符号化信号（フィルタ４２０によりフィルタリングされ得る）の波長又は周波数を変調／シフトする調整器４３０を含む。調整器４３０は、蛍光体、周期分極材料、衝撃結晶等）を含み得る。調整器４３０は、生成／切り替えられたＩＲ／近ＩＲ周波数をとり、それらを１つ又は複数の所望の周波数（例えば、可視周波数）に変換する。調整器４３０は、全ての入力周波数を同じ周波数にシフト／変調する必要はなく、ＩＲ／近ＩＲ内の異なる入力周波数を同じ出力周波数にシフト／変調し得る。他の調整も可能である。
変換器４００は、任意選択的に、例えばＩＲ／近ＩＲエネルギーの第２のフィルタ４３５を含み、第２のフィルタ４３５を含む場合、任意選択的に、第２のエネルギー再捕捉器４４０を含み得る。フィルタ４３５は、平坦偏向構造（例えば、プリズムアレイ／格子構造）と組み合わせたフォトニック結晶誘電体ミラー）を含み得る。
変換器４００は、１つ又は複数のパラメータを調整する（例えば、符号化され、任意選択的にフィルタリングされ、周波数シフトされた信号の信号振幅を増大させる）任意選択的な増幅器／利得調整４４５を含むこともできる。調整４４５により、他の信号パラメータ及び追加の信号パラメータも調整し得る。
図５は、図４のエンコーダ４２０で使用し得る磁性フォトニックエンコーダ（ＭＰＥ）５００の側面図を示す。図６は、ＭＰＥ６００として、ＭＰＥ５００のコンポーネントの可能な多くの異なる構成の１つの上面図を示す。図５及び図６は、必ずしも同じＭＰＥの図ではなく、ＭＰＥは、図５及び図６の一方／両方に示される特徴を含み得る。
ＭＰＥ５００は、一次元多層磁性フォトニック結晶（ＭＰＣ）５１０及び保護層５１５を支持する基板５０５を含む。ＭＰＣ５１０は、基板５０５上に堆積又は成長し得る。ＭＰＣ５１０は、ＭＰＣ周期構造５２５の組を含む符号化領域５２０を含む。反射層５３０は、保護層５１５ではなく領域５２０に積層される。
第１の経路光学系５３５は、全反射する角度で光ビーム５４０を符号化領域５２０に向け、それにより、光ビームは、符号化領域５２０を通って伝搬する。第１の機構５４５には、基板５０５内に配置される任意選択的な第２の機構５５０と共に、制御可能な磁場を生成する符号化領域５２０が関連付けられ、及び制御可能な磁場は、符号化領域５２０内を伝搬する光ビーム５４０の偏光を制御可能に回転させる。コントローラ５５５は、第１の機構５４５及び第２の機構５５０により符号化領域５２０に印加される磁場Ｂを制御する。
符号化領域５２０の終わりにおいて、偏光変更光ビーム５６０が出て、第２の経路光学系５６５に向けられ、及び第２の経路光学系５６５は、偏光変更光ビーム５６０を非相反モード変換デバイス５７０に向け、第３の経路光学系５８０に向けられる符号化光ビーム５７５を生成する。
経路光学系は、必要に応じて光ビームを操縦する構造又は欠陥であり、例えばプリズム、点欠陥等として実施し得る）。ＭＰＥ５００は、平坦デバイスであり、光ビームは、経路光学系により平面内外に向けられる。
動作に際して、ＭＰＥ５００は、第１の機構５４５（存在する場合には第２の機構５５０と共に）から生成される磁場に応答して、ＭＰＣ周期構造のファラデー効果及び光学定数（ベルデ）を使用して、符号化領域５２０を通って伝搬する光ビームの偏光回転を制御可能に設定する。偏光回転は、デバイス５７０と相互作用して、光ビーム５７５の符号化に使用し得る光ビーム５６０の透過振幅を設定する（例えば、オン又はオフ）。なお、示されるこの実施形態は、デバイス５７０により、ファラデー効果デバイスと併用されることが多い交差偏光子の組を含まない。ＭＰＥ５００の一特徴は、各符号化領域５２０のフットプリントであり、コンパクトに作られて、エンコーダのマトリックス／アレイを効率的にパッキングできるようにし得る。図６に示されるようなコンポーネントの構成は、１つの可能なパッキング構成を説明する。
ＭＰＥ６００は、１つ又は複数の経路光学系６１５を使用して平面外から平面内光ビーム６１０に光ビームを向ける第１の結合機構６０５を含む。符号化領域５２０の組は、様
々な適宜位置決めされた経路光学系６１５を使用した一連のスイッチバックに構成されて、ビーム６１０を符号化領域５２０の組、次にデバイス５７０に繰り返しルーティングする。第１の機構５４０は、制御磁場を印加するために、全ての符号化領域５２０に積層されて示されている。
符号化領域５２０は、光ビームがデバイス５７０から出る際、光ビームの振幅レベルを制御可能に設定（例えば、符号化）するように、デバイス５７０と相互作用するビーム６１０の偏光を設定する。第２の結合機構６２０は、使用のために符号化信号を平面外に向ける。ＭＰＥ６００は、１つの画像構成信号（例えば、デバイス５７０から出る符号化信号）を生成する１つのデジタル画像プリミティブ前駆体として機能し得る。
以下では、当初、同時係属中の出願に開示された電気通信型及び構造化ピクセル信号処理ディスプレイシステムの改善されたもの、並びに前記電気通信型及び構造化ピクセル信号処理ディスプレイシステム及び関連するＳＬＭ型データ処理システムの主要コンポーネントの改善されたもの及び新しい構成及び用途を詳細に説明する。
本開示及び同時係属中の開示のシステムを実施する特定の設計解決策及び実施形態では、デバイスによる周波数の動作が材料システム及びデバイス設計に最適な周波数で実行されるようにピクセル信号処理システム（又は信号処理システム）を系統的に分解することにより得られる効率利得（多くの場合、いずれにしてもあらゆる有価値機能）間にトレードオフがある。
幾つかの場合（全てではない）、任意選択的である複雑性及びコストの追加があり、したがって全体システムに追加され、通常（常にではない）、信号処理シーケンスを最適化された分業コンポーネントに分解することに起因して、電力損失及び幾つかの場合には性能損失（幾つかの他の信号特性の低下）がある。
これらの「コスト」は、任意の全体システムで利用すべき特定の数、シーケンス及び周波数変調／シフトの大きさの程度、並びに他の離散信号変更段をガイドするために、任意の特定の実装形態で考慮しなければならない。
しかしながら、利得は、かなり大きくなり得（例えば、特定の物理的効果は、不可視周波数において「のみ」得ることができる）、したがって、その方法の効率からの利得は、全体システムの視点から相当～膨大であり、ピクセル信号処理システム（又は他のフォトニック／光電子工学信号処理システム）へのこの新しい系統的な手法により開かれる機会の範囲は、衝撃的であり且つ実際に非常に広い。
動作及びデバイスタイプを分離する機会は、段及びデバイスの大きい空間的な分離を提案し、基本ピクセル状態信号が遠隔から発せられ、広帯域電気通信ネットワークを介して続く段に配信されるディスプレイ及びプロジェクタの多くの新規の物理的アーキテクチャを可能にすると仮定し得る。これは、本開示の重要な新規の好ましい実施形態及び特徴であり、基本的に、比較的「処理能力の低い」周波数／波長変調及び強度変調段（結局のところ、パッシブ材料を使用する）への「直接表示データ」配信である。生の光パルスパケットデータが、ローカルデバイスＳＳＩＤのサブセットとしてサブピクセルアドレス情報を含むファイバ－ディスプレイアーキテクチャにより、画像表示目的での大きい中間信号処理をなくし得る。テレプレゼンス等のビデオオンデマンド及び他のデータ集約的ビデオストリーミング用途の場合、「オン」であるサブピクセルのみにルーティングされ、ネットワークの総合速度及びローカルデバイスの速度は、不要な中間データ及び信号処理動作を削減することにより実質的に増大することになる。
この全体方式の変形及び調整として、ローカル（ビルレベル又は部屋レベル）専用ビデオ信号ルータ／サーバを利用して、ビデオ信号を配信し得、ＤＷＤＭ（高密度波長分割多重化）を含め、当技術分野で既知の電気通信、フォトニック、光ファイバ信号処理方法及びデバイスを所与のビル又は部屋内の比較的「処理能力が低い」ディスプレイ及び投影設備に利用する。そのようなプロトコル及び専用化は、主要都市圏から長距離まで全規模の直接ビデオ信号配信に適用することができる。
本開示の主な目的は、実際に、特にＤＷＤＭ型システム内にあり、既存のＤＷＤＭアーキテクチャと大きい互換性を有し、画像データの最終ユーザエンドのための最終ユーザエンドでの光学－電子変換の必要性を実質的になくし、全光学ネットワークの出現を加速させ、「画像レンダリング／クラウドサーバ」アーキテクチャで最終的なスクリーンフレームを送信する実用的な「ピクセル信号処理」サーバファームを可能にし、準直接画像送信のための電気通信（及びローカルネットワーク）距離にわたるシーケンシャル及び／又は光ファイバ空間バッチ割り振りピクセル信号サブセットの変換／形成を含む － ここでも、比較的小さい変更で既存のインターネット／電気通信システムと互換である － 新しいタイプのピクセル処理、配信及び表示ネットワークの構成を提案することである。
動作とデバイスタイプとのそのような分離により、この重要な特徴及びディスプレイブロードバンドネットワーク信号処理アーキテクチャが可能になるが、これは、動作、処理段及びデバイスが物理的に別個でなければならないこと、確立されなければならないこと、又は上記で提案された高分散ビデオ信号処理ネットワーク及びアーキテクチャの一環でなければならないことを意味しない。
実際には、結局のところ、最終的な閲覧可能なサブピクセル又はピクセルを実現する専用の分解された信号処理段を実行する最適化されたデバイスは、フォトニック集積回路デバイスの極めて小型のデバイス特徴として、又はアレイに組み立てられた多くの処理要素を有する物理的に近隣又は接合されたデバイスとして物理的に密接に並置し得る。ウェーハ及びフォトニック織物バージョンが意図され、フォトニック織物又は「光学ファブリック」は、本開示と特に適合する構造形態である。そのようなシステムは、援用された特許出願において本開示の発明者により提案されている。
ピクセル変調の要素が離散した別個の段、デバイス及び動作により実行される、提案される「分解」ピクセル変調プロセスの高レベルの好ましい実施形態である。
最終的な閲覧可能ピクセル又はサブピクセル信号を生成する、分解した離散信号処理アーキテクチャの３つの主要又は典型的な処理段は、状態（ピクセル論理）、周波数又は波長変調、及び強度変調である。本提案の基本的な目的は、この「労力の分割」又はピクセル変調の要素の分解が、統合デバイス手法下で通常見られる妥協とは対照的に、各段が最適化され、各段で材料及び方法が最適に使用されるように向けられることである。
切り替え速度及び吸収を含め、多くの変調器で最も効率的な状態変化切り替えを実現する材料は、通常、電気通信波長で動作し、したがって、それらの波長での変調は、ピクセル変調の総合タスクのそのコンポーネントの性能に対して最も効率的になる。続く段を用いたこの段からの出力の周波数シフトは、最適な材料及び方法を用いて状態変調を最適化する方法を提供し、周波数変調（色帯域幅強化用を含む）を色出力に最適化された他の方法及び材料に委ねる。
加えて、これらの２つの段で利用される同じ材料及び方法は、最適な動作範囲内の効率及び低吸収ではあるものの、光学エネルギースループットの総量において制限され得る。したがって、通常、信号の増幅に利用される強度変調段は、そのタスクに最適化された材
料及び方法を使用して利用されることになる。
強度変調は、他の用途も同様に有する。サブピクセル自体が強度を変え得るピクセルカラーシステムでは、オン又はオフ状態のみを有する代わりに、ピクセル論理ゲート又は変調器のオン／オフ状態データに加えて、第２の変数である強度変数が二進オンオフ状態データと対になる。これは、強度変調段までベースオンオフ信号を有する光学信号として搬送し得、これは、ベースオンオフ信号が「オン」である場合にのみトリガーされるが、信号を適宜可変増幅することにより強度レベル及び応答を「読み取る」。又は、光電子工学デバイス変形形態では、オンオフピクセル論理「ゲート」状態は、シリーズ内のその最初のデバイスに電子的にアドレス指定され、強度状態は、最初の段が「オン」にアドレス指定された場合にのみ、強度変調デバイス及び段に電子的にアドレス指定される。
提案されるシステムの好ましい実施形態における好ましいピクセル論理変調デバイス及び方法の中には、フォトニック集積回路、フォトニック及び電気通信信号処理で一般に見られる最良の種類の変調方法の２つがある。本開示の原理によれば、ピクセル状態変調方法は、動作周波数に関係なく、全ての切り替え特性に最適化されるように選択される。したがって、本開示で使用され、且つ本開示の新規の画像表示及び投影システムの一環として使用される最も好ましい方法の２つは、マッハツェンダー変調器並びに磁気光学及び磁性フォトニック変調器である。
上記で要約され、先に引用した同時係属中の出願において開示される「近傍」及び「遠隔」構成の両方で構成し得る、改善されたハイブリッド電気通信型ディスプレイシステムは、以下のように開示される。
Ｉ］ピクセル信号処理システムの説明
したがって、先のＭＯベースのデバイス及び本明細書に開示される改善されたデバイスの両方を包含して、本開示は、ピクセル信号処理（又は同等に、ＰＩＣ、センサ又は電気通信信号処理）段の以下のプロセスフローの電気通信型又は電気通信構造のピクセル信号処理システムと、したがって本開示のシステムを特徴付けるアーキテクチャ（及びその変形形態）とを提案する。
１．照明源段
ａ．本システムの好ましい実施形態では、照明源は、非可視光をピクセル信号処理（又は信号処理）システムのチャネルに入力する（導波／経路制御構造への入力）。別の実施形態では、照明源は、可視光と非可視光との組み合わせ又は可視光のみであり得、可視光の場合、照明源は、設計された最終的なピクセル信号及び画像表示出力と同じカラースペクトル割合で構成されてもされなくてもよい。好ましい照明源としては、ＬＥＤ、レーザ、ＬＥＤとレーザとのハイブリッド、ＦＩＰＥＬ（磁場誘起エレクトロルミネッセンス）及びＦＩＰＥＬのハイブリッドを挙げ得、好ましさが下がるのは、白熱、ハロゲン、蛍光等の他の従来の照明源で最適に動作するか、又はそのような光でのみ動作するピクセル信号（又は他の信号）処理段によってピクセル（又は他の）信号がより効率的に処理される（又はピクセル信号（若しくは他の信号）処理段によってのみ処理可能である）本開示のそれらの実施形態及び変形形態において、コリメート及び／又はコヒーレンス光学系又は光電子工学段と組み合わされて、よりコリメート又はコヒーレントな特性のソース照明を実現し得る場合を除き、白熱、ハロゲン、蛍光等の他の従来の照明源である。
光源タイプのハイブリッド組み合わせは、周波数ごとの強度ピークを本開示のピクセル信号処理シーケンスの後続段の最適な処理パラメータに合わせ、最適化するように選択し得る。
ｂ．不可視（近ＩＲ）源が好ましいものとして提案され、なぜなら、フォトニックデバイス技術及び光電子工学デバイス技術の大半が、波動／信号変調動作をＩＲから可視赤色の範囲で実行することにより、且つ部分的に不可視光源の照明入力により、バルクソースが常に「オン」であり得（システム電力がオンである限り、又は表示部がアクティブであり、スタンバイモードではない限り）、不可視光を０として符号化し得（したがって「いずれのレベルでもピクセル照明がない」又は「黒色」）、ピクセル信号論理動作がビームに対して存在せず、（「黒色」）ビームが出力ピクセル及びＨＶＳまでチャネルを完全に下り、ＨＶＳにとって「不可視」であり、したがって、完全に「黒色」又はオフであり得（デフォルトチャネルが、動作モードにおいて絶対黒色減衰未満状態（ｌｅｓｓ－ｔｈａｎ－ａｂｓｏｌｕｔｅ ｂｌａｃｋ ｄｅｃａｙ－ｔｏ ｓｔａｔｅ）を有するフォトエミッタ／励起子（ＯＬＥＤディスプレイ又はプラズマセル等）であるライトバルブ又は放射ピクセルにより有効にブロックしなければならない可視チャネルである、任意の他の表示システムと比較して優れたコントラストにする）、及び／又は（回復効率の程度まで）入力照明を有するチャネルの任意選択的な回復段（以下を参照されたい）が、信号が効率フィルタ（フォトニック結晶）により「読み取られ」、信号が光子吸収デバイス（光起電電池等）に偏向される非ゼロピクセル論理状態に設定されていない、本開示の実施形態が可能であることによる。そのような偏向は、平坦格子構造であり得、不可視光をフィルタの平面に沿って、エッジに沿った光学コレクタ手段に、そこから光学導波手段（導波路、穴等）により統合光起電力又は他の光学エネルギーデバイスに、フォトニックエネルギーを電子フローに変換するために伝達する。本システム開示の好ましい要素構成にとって任意選択的であるが、不可視照明源を使用し、パッシブ周波数シフトを利用することの利点は、「黒色」が潜在的に重要な場合、光学エネルギーを回復することを意味する。
ｃ．照明源段の好ましい偏光モード変換及び統合／調和段を有する好ましい偏光モード管理段：以下のピクセル論理処理タイプが入力信号の偏光タイプ／ベクトル特性に対する動作を含む本開示のシステムでは、照明源段の変調は、照明源が放射／生成システムの性質の所与の偏光特性の光の供給に制約されるものであるか、又は「照明源」は、実際に混合偏光特性の光を出力するが、次に、光が偏光スプリッタを使用して複数の偏光タイプにソート／分割され、次に、それらの「アーム」／チャネルが「バルク」で受動回転（好ましくは半波長板及び／又は四分の一波長板等）を受ける照明源からなる。照明源タイプ及びそれ自体の幾何学的形状に応じて、バルク照明は、以下であることができる。
ｉ．バルク偏光フィルタ（効率的なナノ格子フィルタ等）を使用して、集光され分割され、分離されソートされ、次に、先に分離／ソートされた（偏光タイプにより）チャネルを用いて、統合四分の一波長板及び／又は半波長板結晶構造若しくはゾーンを通してそれぞれ分離され、チャネル導波／指向され、次に１つの均質出力として再結合され、次に、遥かに効率的であるが、偏光が変換された照明出力源に統合されるか、又は次に以下のいずれかであり得る。
１．前と同様にバルクでフィルタリングされるが、次に自己フィルタリング偏光維持光ファイバに挿入若しくは直接入れられ、次にファイバ内で統合されるか、又は１つ若しくは複数のファイバチャネル（ファイバチャネルにより、元の未分化照明放射／出力からの物理的な分離及び熱絶縁が可能である）の離散光学要素として凝縮／バルク形態で適切な四分の一波長板若しくは半波長板を透過し得る。
２．又は、任意の所与のシステム全体構成により求められる輸送距離にわたり自己フィルタリングし偏光維持する光ファイバ若しくは他の離散光学結合チャネルに直接挿入／結合され得る。
ｉｉ．凝縮光学エネルギーの熱効果、照明ユニットの機械的構成要件、若しくは他の何
らかの理由に起因して照明の凝集が実際的でない場合、より拡散した集光段及びエリア（キャビティ）をソート／受動偏光変換段に利用し得、照明キャビティの一端部には、比較的未分化な光が入力され、前記キャビティの少なくとも１つの他の面では、複合シート若しくは複合層が配置され、対面層又は入力層が順番の最初であり、その上又はその中に格子等、好ましくは多くの小さく交互になった各偏光モードの格子パッチの形態の偏光フィルタリング構造が製作され、そのような交互になったフィルタ構造の格子を形成し、各フィルタ構造は、所与のタイプの偏光のみを透過させ、この層の後にはシートが続くか、若しくはこの層は、シートに接合されるか、若しくは他の方法でシートが組み付けられ、最初のシート上の全ての偏光格子パッチで、選択された１つ若しくは複数の必要とされるか、若しくは最適な偏光モード以外は全て、複屈折結晶の整合する／適切な四分の一波長「板」又は半波長「板」に面することになり、複屈折結晶は、シート上又は適切な幾何学的形状で配置された四分の一／半波長「板」シート上の層上に形成／成長する（低温／室温温度結晶成長及びナノ材料を「インクジェット」型システムで「プリント」することによる堆積、又はマスタからのブランク上に周期構造を型押しすること等により）。複屈折結晶は、所与のシステム構成全体のコスト及び効率の最適な組み合わせを満たし得るのがいずれであれ、当技術分野で既知の複数の方法又は依然として発明されていない方法に従って、比較的平らな表面に成長又は製作し得る。
ｄ．複屈折結晶と共に又はその代わりに、他の受動偏光変換材料又は構造を使用し得る。
ｅ．代替的には、バルクファラデー効果ベースのデバイス（回転子）及び／又は磁気光学カー効果デバイス等の能動偏光変換方法を受動構造と共に又はその代わりに使用し得る。
ｆ．別の好ましい実施形態では、入力光は、可視赤色帯でシステムの次の段及び動作に入力される。ＩＲ及び／又は近ＩＲで最良に実行する多くのデバイスは、可視赤色帯でも略同様に実行する。この選択肢は、緑色周波数及び青色周波数のみが、ピクセル論理符号化段（次）後、周波数／波長変調／シフトを必要とするように、製作及び動作コスト基準（上記の「総体的な」設計考慮事項を参照されたい）から好ましいことがある。
ｇ．他のバージョンは、最終的なＲ、Ｇ及びＢ出力（及び／又は異なる偏光又は他のモードのＲＧＢ等）並びに全体ピクセル信号（及び非ピクセルデータアレイ）システムの動作段について、所与のデバイス／材料システムの指定された「最良適合」動作範囲に合うように選択されたＩＲ、近ＩＲ及び可視帯の組み合わせで光を供給する。「最良適合」は、所与のデバイス及び関連する材料の最適な動作周波数範囲に等しくないことがあり、むしろ、より従来の表示技術及びシステムで見られ得るよりも最適化された離散ピクセル信号処理段を含む（多くの場合、しかし常にではない）システムの製作複雑性並びに製造及び動作コストのより「総体的」な設計考慮事項（本明細書において先に参照された）に基づいた周波数帯選択を反映する。
そのような「最良適合」システムの例は、照明ユニットから赤色帯光を赤色ピクセルに供給し、次にアップコンバートして非常に狭い帯域の緑色を緑色ピクセルに提供し、非常に狭い帯域の別の緑色を青色ピクセルに提供するものであり得る。次に、便宜上、ピクセル論理符号化（状態符号化）をこれらの「妥協」周波数に対して実行し、なぜなら、最終的な閲覧可能ピクセルの最終的な色域及びスペクトル要件に一致しないが、ピクセル論理処理デバイス／材料システムは、少なくとも広帯域緑色又は任意の青色よりもそれらの周波数で良好に機能するためである。
次に、この仮説的な例では、赤色ピクセル論理符号化デバイス／段からの出力は、その
後、サブピクセルチャネルでのいくらか後の段での量子ドットの使用等の後述する材料／デバイス技術（又は他の同様の動作効果）の１つ又は複数の組み合わせを利用して広帯域化する必要があり得、最終的な緑色ピクセルも広帯域化を必要とし得るが、異なる材料組成を必要とし、青色ピクセルの場合、第２のアップコンバート段が必要であり得、ＱＰＭを実施する周期分極材料システム等の列挙された方法又は他の同様の動作効果の１つを再び利用して、緑色から青色へのシフト／変調／アップコンバートし、そこからの出力は、次に、ここでも例えば量子ドット技術のスペクトル広帯域化効果を介して広帯域化プロセス段を必要とし得る。
２．ピクセル論理処理：入力である「偏光均質化」された光を適宜受け取ることであり、通常、二進数０－１方式での光への磁気光学又はハイブリッド磁気光学デバイス効果及び動作（生の未処理入力信号の変更）であり、これは、オン－オフ又は連続範囲の分離可能な両端（０及び１として機能する所与の遮断範囲内の偏光状態、０又は１のステータスを搬送する周波数／波長状態、及び代替的に他の基数（例えば、量子化基数８、１３等）の他の符号化システムを通した入力光の符号化であることができ、これらの場合、符号化は、基数内の所与の値の波動特性の設定された予め定義された帯域又は動作範囲を有する。
基数系が高いほど、符号化システムは、可変強度（輝度）符号化方式をサポートする。そのような高基数系の十分に改善された調整能力を所与として、数千のグラデーションを有する極めて高コントラストの照明システムを実施し得る。しかし、通常、ピクセル論理（又はより完全にはピクセル状態論理）段及び符号化は、二進系で実施される。
磁気「ラッチ機能」は、双安定スイッチとして二進系を実施することもできるが、より高い基数符号化システムでは、場強度の離散帯域及び／又は所与のサブピクセル領域構造のサブセクタにおいて実施することもできる。
磁気光学ファラデー効果型ピクセル論理エンコーダ又は磁気光学カー効果型エンコーダでは、二進系でも論理状態が必要なく、それでもなお完全なライトバルブ動作、すなわちオン及びオフと等しく、なぜなら、その機能の完了は、ピクセル信号処理シーケンスに沿って更に偏光フィルタ又は捕捉段により実施し得るためである。この段階で信号特性状態を符号化するのみで十分である。偏光パラメータの大きさを変更し、完全なライトバルブとしても機能する従来のＭＯ効果に基づくピクセル論理動作デバイスは、同じ段でピクセル信号論理の「書き込み」（状態を符号化する）及び「読み取り」（分析器）の両方を行うと言え、符号化（「書き込み」）のみを行う代替のデバイスは、入力照明に対してピクセル信号（又はフォトニック又は光電子工学状態信号）を符号化する機能を実施するのに十分である。
新規のピクセル信号論理エンコーダは、ピクセル信号処理シーケンスのマッピングに続けて更に開示される。
ピクセル論理符号化を実施するＭＯ型デバイスに焦点を当てる本開示では、マッハツェンダー干渉計（又は関連するマイケルソン干渉計）型光学スイッチが実際には「基本」であり得、又は更に唯一の動作可能なピクセル論理エンコーダであり、基本的に、本開示の改善された詳述される提案に提供されるピクセル信号処理の全体アーキテクチャにおいて及び本願に援用される提案全体において、同様に機能し得ることも明らかである。Ｇｌｅｓｋら、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｅｒｓｓ、Ｖｏｌ．１９、Ｉｓｓｕｅ １５、ｐｐ．１４０３１－１４０３９（２０１１）により報告された新しい研究等の「全光学」スイッチを含め、マッハツェンダー干渉計型スイッチの分野では常に改善がある。
ＭＯベース及びＭＺ及び関連する干渉デバイスは、堅牢なハイブリッドシステムコロケーション及び／又はピクセル信号の順次動作及び変更並びに労力分解ピクセル信号及びフォトニック及び光電子工学信号処理システムにおける効率的な分業の実施の機会を見出す。
３．任意選択的な不可視光学エネルギーフィルタ及び光学エネルギー回復段
特に不可視光を利用する本開示のバージョンでは、エネルギー回復手段と組み合わされた不可視フィルタ及び好ましくは不可視デフレクタ／コレクタ手段から構成される任意選択的な段が提案される。
同時係属中の出願の平行する提案での更なる拡張の一方、ファイバデバイスベースの外科システムでＯｍｎＧｕｉｄｅにより最も広く実施されている特定のフォトニック結晶技術である「完全誘電体ミラー」技術（ＯｍｎｉＧｕｉｄｅ，ｉｎｃ．）により実現される効率的なフィルタは、同時係属中の出願と異なる提案ではない。
しかしながら、捕捉、収集及びエネルギー回復手段へのルーティングの新規の改善された方法は、以下に提案される。
不可視帯域に調整された周期格子構造は、市販の又は当技術分野でこれから実現される多くの手段の１つにより、可視周波数を透過する光学基板上に製作される。これらの格子構造は、市販の高速フーリエ変換ベースのフォトニック結晶モデリング及びシミュレーションソフトウェア（成功した新しいフォトニック結晶材料を設計した本開示に引用されたプログラムで前に使用されたソフトウェアと同様の種類）により調整を実現し得、ピクセル論理符号化段／手段により、符号化されないピクセルからのあらゆる不可視光を非ゼロとして偏向する。
代替的には、光学要素の平面に沿って入力照明を逸らす、Ｌｕｍｕｓ又はＢＡＥにより開発されたもの等のホログラフィック要素（ＨＯＥ）を実装する格子構造の変更版を利用し得る。
入力照明を受け入れ、前記照明を光学基板の平面／面の１つに逸らす（光軸に対して）当技術分野において現在既知の任意の周期構造が利用可能であり、その結果、逸らされた不可視光は、相対サイドに配置された再捕捉手段により再捕捉される。そのような再捕捉手段は、光起電力等の光子－電子変換、又は単純に、ピクセル信号処理シーケンスの冒頭に再挿入するために光ファイバを介して未使用の不可視信号を照明ユニットにルーティングして戻す光学チャネルコレクタであり得る。
４．続くピクセル信号特性を改善／変更する任意選択的な信号変更段
とりわけ、ａ．信号のある割合を分割し、その信号部分の位相を遅延させて、ホログラフィック型ピクセル情報の符号化を提供し、又は同時送信ではなくむしろ順次高速送信のためにピクセルの組を分割するか又は同じ目的でサブピクセル「全体」、ピクセル「全体」又はそのサブコンポーネントを位相遅延する等の他の理由で信号のその部分の伝搬を遅延させる。
ｂ．偏光モードの分割及びホログラフィック又はステレオピクセル情報等の次元表示情報の符号化を提供するような分離されたチャネル／モードの変更
この時点で、照明段の任意選択的な構成である偏光モード管理が光をモードに分離すべきであるが、必要な場合にのみ変換し統合することが留意される。
このバージョンが実施される場合、偏光符号化段であるこの任意選択的な段は、照明段
において且つピクセル論理符号化段の前に、生のソース照明の所望の偏光モード及びチャネルへのソートを実施することにより、全体システム設計に関して製作することができる。
ソートが、ピクセル論理符号化段の前の方がよいか又は後の方がよいかは、符号化デバイスの最適な動作に何が求められるかと、ホログラフィック画像再構築目的で必要とされ得るもの等の続くデバイス／段処理要件のためにサブピクセルサブコンポーネント又はピクセルコンポーネントを配送するために何が求められるかとの関係に関して、符号化デバイスのタイプ及び利用される効果に大きく依存する。ハイブリッドＭＯ型ピクセル論理エンコーダに最適な偏光モード入力であり得るものは、ホログラフィック若しくは他の専用ディスプレイシステム、又は最終的な出力光を処理し、ピクセル／サブピクセル及びそのサブコンポーネントを「画像」として統合しなければならない人間の視覚系に必要とされるデバイスのニーズに最適でないことがある。
これらの段は、好ましい周波数／波長変調／シフト（通常、アップコンバート）の前又は任意選択的な強度／電力増大若しくは「信号利得」段の前に行う必要はないが、分解ピクセル信号処理システム（又はフォトニック／光電子工学信号処理システム）の好ましい又は最も一般的な実施形態は、望ましい効果に利用される材料の性能の波長依存性に起因して、大半のフォトニック又は光電子工学デバイスがこれらの「電気通信」波長で最もよく機能するのと同じ理由で、これらの任意選択的な信号変更段が不可視信号に対して動作するのを見ることになる。
しかしながら、信号増幅／利得段がある場合、そのタイプの構成の利点は、部分的に、低強度信号に対して波動変更動作を行うことからの効率利得である。
これは、大半のデバイスタイプの熱及び劣化を低減する。
これにより、更に、特に本開示及び援用される開示の「遠隔」（対「近傍」）空間ネットワーク実施形態において長距離にわたりピクセル信号を輸送する場合、以下の後続する任意選択的な段において明らかになるように、「少しの変更で既存の電気通信システムと互換する電気通信（及びローカルネットワーク）距離を介した直接画像送信のためのシーケンシャルピクセル信号セットのＤＷＤＭ型システム変換／フォーマット」が可能になる。
上記のカテゴリ「ａ」の方法 － ピクセル信号、サブピクセル信号又はそれらのコンポーネントの一部又は全ての位相／時間遅延
信号遅延を実現する好ましい方法は、目的及び最終用途に応じて様々であり得る。
信号を分割し、一部を遅延させることが有利であり得るホログラフィックディスプレイシステム等のディスプレイシステムでは、ＭＺ干渉計型デバイスが最適であり得る。
潜在的により長い遅延を必要とするディスプレイシステムでは、他の「低速光」技法（光子ブロック等）がより適切である。
この考慮事項により、ピクセル信号処理（及び全体システム構成基準）の任意選択的な後の段「少しの変更で既存の電気通信システムと互換する電気通信（及びローカルネットワーク）距離を介した直接画像送信のためのシーケンシャルピクセル信号セットのＤＷＤＭ型システム変換／フォーマット」の実施にＭＺ又は他のより従来的な干渉計技法よりもそのような技法が好まれ得る。
上記のカテゴリ「ｂ」の方法
分割及び偏光モードの変更を目的として利用し得る任意選択的なパート２：照明源である段１の偏光モード管理に記載されたパッシブ及びアクティブの両方の手順、構造及び方法を参照する。
５．周波数／波長変調／シフト及び追加の帯域幅及びピーク強度管理
本開示及び引用される同時係属中の出願の一般化された開示の好ましい実施形態では、ピクセル信号論理及び符号化は、不可視照明源に対して実行される。
不可視信号／光のピクセル論理符号化の次に来なければならないこの主要段を効率的に実行する確立された方法及び新たに出現した方法は、中でも特に以下である。
ａ．蛍光体型吸収－放出「アップコンバート」（又は入力信号が期せずして紫外線範囲内の不可視信号である場合等、ダウンコンバート）。
ディスプレイ用途での蛍光体は、最初の実用的なディスプレイ技術である陰極線管まで遡る歴史を有する。
蛍光体は、粒子刺激又は光子刺激からを含め、入力エネルギーにより刺激されると蛍光を発する。
緩和応答特性により決まる組成物の応答時間は、数ナノ秒～数分の持続時間に調整することができる。
したがって、蛍光体ベースの周波数／波長変調／シフトを高速（１０サブナノ秒及び潜在的に１サブナノ秒）ＭＯ／ＭＰＣピクセル論理符号化と効率的にペアリングさせる。
結合応答時間は、人間視覚系の要件を遥かに超えて厳密なシステム要件に効率的に調整することができ、最大要件は、６０ｆｐｓ／目として広く確立される。
ＤＷＤＭ並びに本ピクセル信号処理システムの光学段及び構成である「少しの変更で既存の電気通信システムと互換する電気通信（及びローカルネットワーク）距離を介した直接画像送信のためのシーケンシャルピクセル信号セットのＤＷＤＭ型システム変換／フォーマット」等の周波数シフトを必要とする非ディスプレイ用途では、ＤＭＤ ＳＬＭの１０００倍を超えるより高速の切り替え速度は、極めて高密度のマルチチャネル信号の実施に十分な変調速度を提供する。
市販の蛍光体材料は、近ＩＲ及びＩＲ光子刺激からのアップコンバート向けに開発され最適化されており、可視スペクトルにわたる放射周波数を効率的に生成する。
蛍光体のアップコンバート性能の改善は、Ｐａｒｍａら著、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，Ｖｏｌｕｍｅ １３０，Ｉｓｓｕｅ １２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ
２０１０、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｒＯ２：Ｅｕ３＋＠ＳｉＯ２ ｎａｎｏ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ」により報告されたもの等の研究により実証されている。
アップコンバート蛍光体材料の改善に適用されるナノ技術方法の範囲を示して、米国特許出願公開第２０１００１０３５０４号明細書において、Ｌａｗａｎｄｙは、「ナノアンテナ強化ＩＲアップコンバート材料」を開示しており、この材料では、（合成メタ材料型）ナノアンテナ構造は組成物中に埋め込まれて、ＩＲ励起ナノ蛍光体材料の効率及び周波
数範囲を強化する。
単位電力入力当たりの色域を増大させるために、蛍光体材料のスペクトル応答は、ＱＤ
Ｖｉｓｉｏｎ，Ｉｎｃ．により市販の「量子ドット」材料の追加により更に改善し得る。
ｂ．周期分極準位相整合構造及びデバイス、例えばＰＰＬＮ（周期分極ニオブ酸リチウム）、Ｔｉ－拡散ＰＰＬＮ、ＰＰＫＴＰ（周期分極チタンリン酸カリウム）等
周期分極準位相整合デバイス及び技術は、略間違いなく、非電気通信波長／周波数変調及び光源としてコヒーレントレーザ照明を利用する大半のディスプレイ用途でのレーザ周波数アップ及びダウンコンバートのバックボーンである。
ディスプレイ用途に関連して、ここで、本開示の動作順、原理及び利点と、バルク可視光入力がディスプレイアレイ全体に供給されるＭＥＭＳ（ＤＭＤ、ＤＭＳ、ＴＭＯＳ、ＧＬＶを含む）及びＬＣｏＳ型チップスケール／非常に小型のマイクロディスプレイにおける等、そのような全てのシステムにおいて、ピクセル切り替え動作前にアップコンバートが発生するため、レーザ照明源を利用する従来のディスプレイシステム（通常、投影システムであるが、ハンドヘルド及びポータブルデバイスフォームファクタの幾つかのマイクロディスプレイも）で白色（Ｒ、Ｇ及びＢ）光を供給するために必要とされる、レーザ照明を利用する従来のディスプレイシステムとの間には決定的な違いがある。
これは、周波数／波長変調／シフトの最適な段が、マイクロディスプレイの動作（熱吸収を含む）の考慮事項の検討に基づいて選択されるより最適な動作順として選択されておらず、むしろ、デフォルト構成が、順当にバランスされた白色光がディスプレイデバイスに供給されるということであるシステムのデフォルト及び従来通りの明らかな設計選択として選択されている。これは、本開示の一般化電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システムの概念まで及び概念前のデフォルト構成である。これらの考慮事項でのディスプレイデバイスは、単にＤＭＤ又はＬＣｏＳデバイス及びそのピクセル切り替え機能として考えられる。
この点において、ＬＣｏＳシステムは、より大きいカテゴリのＬＣベースディスプレイシステムと異ならず、単にその変形形態であり、全てのそのようなデバイスには、バックライト／入力バランス白色光があり、ディスプレイは、可視光ディスプレイ用途のために可視光入力に対して動作する。
非常に高い輝度、高解像度デジタルシネマプロジェクタシステム等の専用用途では、複数のＬＣｏＳ型チップが利用されるが、各チップに、Ｒ、Ｇ及びＢのそれぞれに１つずつ、バルク可視光源が供給され、それにより、３つのＬＣｏＳデバイスはＲ、Ｇ及びＢに１つずつ、３つの画像を生成し、これらの画像は、互いに光学的に積層又は重ねられてバルク結合フルカラー画像を形成する。
動作の通常順序並びに周期分極材料及びデバイスの通常使用を、本明細書で「ピクセル論理（又は信号又は状態）」符号化（又は処理）と呼ばれるもので入れ替えることは、ディスプレイが何であるかの全く異なるシステムレベル概念を反映する。これは、偶発的又は予想外ではなく、柔軟で堅牢な電気通信型ピクセル信号処理理論及びシステム最適化基準の適用である。
本開示の有効性にとって好都合なように、順位相整合（ＱＰＭ）効果を入力光に対して実行することを実証し、そうするように設計された周期分極材料及びデバイスは、特に好都合な周波数において極めて高い効率（非常に低い損失）及び超高速応答時間で実行する
。
周期分極材料系及びそれで構成されたデバイスでの過去数年の発展状況を反映した典型的な例は、Ｋｏｕｓｔｕｂｈ Ｄａｎｅｋａｒの２０１１年８月の博士論文研究：「Ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｂｌｕｅ ｌａｓｅｒ ｂｙ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｄｏｕｂｌｉｎｇ ｉｎ ＰＰＫＴＰ」により報告された。
ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＮＯＲＴＨ ＴＥＸＡＳが「応答時間、通常１０ｓ～１５ｓ乃至１０ｓ～１６ｓ」を報告している。
一般に、ピコ及びフェムト秒応答時間が報告されており、このカテゴリのデバイスから商業的に利用可能である。
加えて、効率は、Ｄａｎｅｋａｒにより引用されるもの等の新しい研究に基づいて、新しい周期分極材料系並びに市販のデバイス及び近い将来市場に出るデバイスの範囲にわたり、効率は、一般に高いベース（例：８０％赤－緑変換Ｔｈｏｒ Ｌａｂｓ、２０１３）から増大し続けている。
しかし、周波数／波長変調／シフト、最も多くの場合（しかし排他的ではない）、アップコンバートが本開示のシステムへの追加の電力損失負荷として見なされるべきではないことを覚えておかなければならない。むしろ、周波数／波長変調／シフトは、照明システム効率の全体計算の一要素として見なされるべきである － すなわち、任意の所与の照明技術を用いる任意の所与のシステムにおいてフルカラーを達成するために、全てのコンポーネント及びプロセスは、従来の「ランプ」ユニット（又は可視レーザ、ＬＥＤ ＲＧＢ又は他のカラーシステム出力）に統合されるか否かに関係なく、一緒に追加される。
適切な前後関係を提供するために、同一条件での比較は、送達周波数を送達するための光学電力生成ユニット「内」に含まれる任意の周波数／波長変調／シフトを含むピクセル論理符号化段及び任意のディスプレイシステムに必要とされるように且つそのシステム設計での特定のカラー性能仕様により必要とされるように、エネルギー入力及びフルカラー／可視光エネルギー出力のプロセスを「完成」させる任意の動作的に分離された段への光学電力送達を含め、本開示により包含されるシステムのカラー照明エネルギー収支の正味効率である。
ｃ．衝撃結晶周波数／波長変調／シフト
本開示及び平行する同時係属中の出願の開示の幾つかの構成及び実施形態では、周波数／波長変調／シフト動作を実現する（及び帯域幅管理及びピーク強度を実現する）この方法が好ましい。これが好ましい理由は、本開示のシステムの多くのバージョンの段へのそのようなデバイスの効率及び調整可能性である。
本開示の追加の目的は、本開示の全体的な電話通信型及び構造化ピクセル信号処理システムの改善された好ましい（幾つかの場合）デバイス及びコンポーネントとして、衝撃結晶効果を実施する実用的なデバイス及びそれに関連する改善を提案することである。
援用される特許出願に開示されるように、略「損失なし」（衝撃波自体で消費されるエネルギーを含まない）で生成する衝撃結晶の潜在性のＲｅｅｄらによる実証は、周波数／波長変調／シフトについて本開示内含まれる方法のカテゴリの１つとして参照された。
特に，以下の公開物を参照した：「Ｔｈｅ Ｃｏｌｏｒ ｏｆ Ｓｈｏｃｋ Ｗａｖｅｓ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」Ｅｖａｎ Ｊ．Ｒｅｅｄ，Ｍａｒｉｎ
Ｓｏｌｊａｃｉｃ，及びＪｏｈｎ Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ ０２１３９（２００３年３月１７日付）。
「要約書：光がフォトニック結晶を通して衝撃波又は衝撃様誘電体変調伝搬と相互作用すると、予想外の驚くべき新しい物理現象が生じる。これらの新しい現象は、衝撃波面での光の捕捉及び調整可能パルスレート及びバンドギャップをわたる搬送波周波数での再放出並びにありふれた帯域幅広帯域化とは対照的な帯域幅狭小化を含む。知る限りでは、これらの効果は、いかなる他の物理的システムでも発生せず、全て実験的にアクセス可能な条件下で実現可能である。更に、これらの効果の一般性により、様々な時間依存フォトニック結晶系での観測に適しており、これは重大な技術的影響を有する。ＰＡＣＳ番号：４２．７０．Ｑｓ．４２．７９．Ｎｖ，４２．７９．Ｈｐ，４２．７９．Ｊｑ，８９．２０．－ａ」。
帯域を広く拡張し及び帯域を狭める能力並びに周波数を上下にシフトする能力を含め、観測された効果の理由の説明である。
「光は、基本的に、衝撃が格子を圧縮する際、「引き締め」られるキャビティ内に捕獲され、それにより周波数を上げる。これは、衝撃が格子ユニットを伝搬する都度１回、発生する」。
２００８年以来、Ｒｅｅｄは、研究を続け、当初、ＭＩＴで始まり、Ｌａｗｒｅｎｃｅ
Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓでテストされ、Ｒｅｅｄが最初にモデリングし調査した、フォトニック結晶系でそのような衝撃波を生成する実用的な手段の開発において成功を報告した。ここで、米国特許出願公開第２００９０１７３１５９号明細書、Ｒｅｅｄ；Ｅｖａｎ Ｊ．ら，「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＴＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ ｌａｒｇｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｔｒａｉｎ ｗａｖｅｓ ｉｎ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ」及び同じ名称であるＲｅｅｄらの米国特許第７，７８８，９８０号明細書を参照する。
係属中の出願及び発行された特許は、圧電サンドイッチへの衝撃波のソースにおいてのみ異なる － しかし、ソースは、いずれの事例でも圧電サンドイッチ自体ではない。これらの２つの開示では、サンドイッチは、衝撃波からテラヘルツ放射線への変換を実施する。
係属中の出願公開第２００９０１７３１５９号明細書から、要約書：
「第１の圧電材料を第２の圧電材料に接触して提供して、界面を形成することであって、前記第１の圧電材料は、第１の圧電係数を含み、前記第２の圧電材料は、第２の圧電係数を含み、前記第１の圧電係数は、前記第２の圧電係数と異なる、形成することと、前記第１の圧電材料内で衝撃波を生成することであって、前記衝撃波は、ＴＨｚ周波数振動を含み、前記ＴＨｚ周波数振動は、前記界面において分極電流に変換され、ＴＨｚ電磁放射は、前記衝撃波の時間的挙動に一致する時間的挙動で生成される、形成することとを含む方法」。
対照的に、本願の提案は、少なくとも２面上で適切なフォトニック結晶材料を囲む双方向（及び任意選択的な一バージョンでは双軸又は多軸）圧電サンドイッチ（個々の圧電層又は積層）及び信号伝搬経路に配置された対向する圧電層への透明圧電材料の使用を提案することである。
周波数／波長変調／シフトの好ましい方法としての衝撃結晶信号変調の新規の開示に加えて、衝撃結晶の観測された効果の性質において、これは、帯域幅最適化及び帯域内ピーク強度管理（これらは、任意選択的な動作可能ピクセル信号／データ信号変調機能並びに本開示及び同時係属中の開示のモデル及びプラン内に提供される段として持続する）としても機能する。
圧電サンドイッチ又はボックス（経路内及び／又は横断）の対向する「極」に利用可能なエネルギーを改善するために、高容量グラフェンキャパシタを配置して、帯電した圧電層又は積層にわたる高電位を迅速に解放し得る。
経路内からの衝撃波及び信号経路を横断する衝撃波を含め、対向する衝撃波は、衝撃波の最大エネルギー及び速度並びにデバイスがそれにより実現する持続性の範囲を実質的に上げる。
パッシブ対アクティブ／アドレス指定
本開示及び同時係属中のピクセル信号処理開示の大半の用途及び構成では、本システムのこの動作可能段及び機能の、エネルギー付与されるが「パッシブ／バルク」である衝撃結晶デバイスが好ましい。
しかしながら、カラーチャネルごとに、ＲＧＢ（又は他の表色系）サブピクセルの材料構造及び形成（圧電及び／又はフォトニック結晶誘電体）により異なる材料及び調整が提供されるＲＧＢベースの「タイリング」バージョンがあり得る。
しかしながら、同時係属中の出願を参照して、衝撃波ベース変調の詳述される実用的で新規の本提案は、アクティブ／アドレス指定バージョンにおいて変更し得る。
これらの最初のものは、フレームごとの周波数／波長変調／シフトの程度の持続性により、別個のＲＧＢ（又は他のコンポジット）サブピクセル型表色系を潜在的になくすことができる。
代わりに、各圧電サンドイッチ／ボックス衝撃結晶ピクセルは、精密な周波数／波長シフト又は所望の帯域幅を用いてフレームごとに調整される。
これは、周波数／波長変調／シフト段の複雑性を増大しながら、典型的なＲＧＢ（又は他のコンポーネント）表色系の一態様の簡易化を提供する。次に、これは、本開示のシステム及び同時係属中の開示の全体システムの柔軟性が可能な「最良適合」／総体的な設計最適化である。
アクティブ／アドレス指定バージョンの第２の実施形態は、同時係属中の出願で開示される変形ディスプレイシステムタイプの詳細で実用的なバージョンを実現し、このバージョンでは、ピクセル論理符号化は、アドレス指定される調整可能な周波数／波長変調／シフトアレイと併せた不可視光学照明源の使用により「暗黙的」に達成される。
そのようなシステムは、ＰＣ結晶を通る相対衝撃波の速度によりフレームレートが制限される。しかし、圧電生成手段の独自の対向するサンドイッチ／ボックス構成と組み合わせたグラフェンベースのキャパシタの改善され且つ実証された超高速放電を用いて、特に本明細書を用いずにマイクロ圧電デバイスで実用化され実現されることになるものよりも遥かに速い衝撃波速度が、本変形形態のピクセル論理符号化／切り替え速度での相対的な欠点を低減することになる。
本変形形態の利点は、潜在的に、幾つかの他のバージョンと比較して設計のより大きい簡易性、製作コスト及び動作中の使用電力であり得る。
「バルク」であれ「タイリング」であれ、パッシブ／エネルギー付与であれアクティブ／アドレス指定であれ関係なく、衝撃結晶ベースの周波数／波長変調／シフトの新規提案の全ての変形形態において、本開示及び電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システムの労力分業最適化の洞察がなければ、衝撃結晶効果及びその効果を実施するデバイスの適用可能性は殆ど明らかではない。一般に、衝撃波誘起圧電「トラップ」又はＳＬ型信号処理アレイでのＰＣ材料のサンドイッチのアクティブアレイ、更にはディスプレイ用途へのピクセル信号処理アレイの更なる適用は、明らかではなく、衝撃結晶デバイスを実施する新規の詳述される実用的なバージョンは、まさに開示されたようにより効率的であり、コンパクトである。
ｄ．通常、直列でこれら又は他の周波数／波長変調／シフト技法の２つ以上と組み合わせたハイブリッド方式も提案される。これは、ある方法が所与の周波数／波長において他の方法よりも有効である場合、スペクトルプロファイルの調整、特にディスプレイシステム全体の「色空間」の広帯域化及び／若しくは離散狭帯域又はピーク数の増大に有効であることができる。
ｅ．援用した特許出願において提案されているように、本開示が、改善されたコンポーネント及びシステム適用の追加の開示と共に、その改善版の詳細な開示であるその開示のシステムは、不可視入力照明で動作して、周波数／波長変調／シフトデバイス要素のアクティブアドレス指定アレイが、デフォルト符号化が０であるピクセル論理符号化システムを効率的に実施する、開示されるシステムのバージョンも包含する。これら及び他の周波数／波長変調／シフト方法のアクティブアドレス指定バージョンは、特にピクセル信号処理システムの本明細書に開示される変形形態の本段では、参照されるパッシブ方法ほど効率的ではないが、そのような新しいディスプレイタイプは、１つの離散段をなくすることにより、幾つかのディスプレイ用途及び／又はアレイ用途で幾つかの利点を提供し得る。
６．任意選択的なピクセル信号（アレイ信号）増幅／利得
低強度信号が、機能的な信号処理段の効率的な動作又は他の理由（処理段の長距離／空間的に分離されたバージョンでの全体システムの構成等）で有利である本開示（及びより一般レベルで同時係属中の開示）の趣旨であるシステムのバージョンでは、通常、続く信号増幅段が必要である。
本開示のピクセル信号処理（又はＳＬＭ型データアレイ信号処理）システムにおいて、この動作機能を遂行するために利用可能な主要技術及びデバイスの幾つかの仕様についての詳細な説明は必要ないが、以下の方法が列挙される － これらの方法は、個々に又はハイブリッド形態で併せて使用し得る。
ＳＯＡ（シリコン光学増幅器）
ＥＤＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）
ＯＰＡ（光学パラメトリック増幅器）
利用可能になり、有利になることが明らかな他の形態を実施することも同様に可能である。
以下の任意選択的な「段」８を提案した構成のカテゴリ内に含まれる構成は、信号増幅／利得が「どこで」（物理的に及び利用される全体ピクセル信号処理シーケンス変形形態内）実施されるかに応じて、他の技法よりもこれらの技法の幾つかが好ましいことを含意
する。
以下のパートＩＩにおいて、その構成に対して非常に重要なこの段についての更なる詳細を提供する。
７．分析器がピクセル論理符号化段（遅延「読み取り」段）から省かれた場合に物理的なライトバルブを完成する任意選択的な分析器。
８．ピクセル信号フレーム／サブフレームの無線の任意選択的な構成（段）。
同時係属中の無線アドレス指定及び給電と同等の本開示の無線アドレス指定及び給電版では、以下の違いが提案される。
１）デマルチプレクサは、好ましくは、Ｏ－Ｏ（ＲＦ周波／無線）である：好ましくは、必要に応じて増幅／利得を用いる周波数／波長変調器／シフタシステム（ＲＦからＩＲ／近ＩＲへの共振アップコンバート）、各ピクセル論理符号化フレームサブセット（又はバッファ内の場合にはフレーム）は、整合アドレス指定フレームサブセットが前置され、又は代替的には、アドレス指定のみにより符号化されたピクセル信号論理の準フレームサブセットに統合され、それにより、アドレス指定信号を受信しない分散アレイのいずれの要素もピクセル状態についてデフォルト「ゼロ符号化」である。
２）他のサブピクセル又はピクセルデータは、既に説明したタイプの時分割多重化（輝度、既に一般に提案した方法のこの場合及び他の場合への単純な適用ではまた任意選択的に色）により符号化され、又は追加のピクセル状態データが無線アドレス指定データパケットに含まれる。
３）無線アドレス指定される各要素（又はサブセクタ）は、好ましくは、ローカル有線又は無線Ｏ－Ｏ型であるが、Ｏ－Ｅ－Ｏ型（無線ＲＦ－電子回路－光学近ＩＲ／可視、光学－電子回路シーケンシングの他の変形形態も包含される）であり得、次にサブピクセル、ピクセル又はクラスタをアドレス指定するサブセクタの場合、セクタは、本明細書に開示される方法及びデバイス又は変更形態若しくは機能的に同様の変更形態に従って、セクタ－アドレス指定マルチプレクサにより、好ましくはＯ－Ｏによってもサービングされる。Ｏ（ＲＦ周波数）－Ｅ－Ｏ方式も可能であり、アレイへの直接Ｅ書き込みのみが実施されるＤＤＭＧ－サブタイプ１の変形形態も同様に可能である。
４）フレーム同時システムでは、アレイ（又は複数のアレイ）が完全に書き込まれるまで、バッファリングの永続的メモリ符号化順を用いて好ましくは逆ＭＯアレイ（又は複数のアレイ）が利用され、完全に書き込まれると、全アレイの全要素は、次の逆多重化／ＲＦアドレス指定段にトリガーされ、それにより、分散アレイ全体は、同時にアドレス指定されるが、遅延ＲＦ逆多重化／配信のために、ＭＯ型メモリバッファに順次書き込まれる。
５）Ｗｉ－Ｍａｘ又はＷｉ－Ｆｉ無線セルラ（又は他の無線帯域）データ配信システムでは、適合のパターン及び方法が同様に適用される：好ましくは、全「光学」波伝搬及び処理ベースシステム）において、波動符号化情報は、ＲＦ周波数範囲の「ＵＨＦ」部分で受信され（一般に）、本明細書に様々に開示されるパターン及び方法に従ったフォーマット及び構造化方法を利用して周波数／波長変調／シフトされる。しかしながら、全光学が速度及び他の利点で好ましいが、既存の方法及び開発される新しい方法の両方で光電子変換が利用可能であり、本明細書に開示されるシステムの変形形態として包含される。
ＩＩ］光学的「ＤＷＤＭ型」システムは、既存のＤＷＤＭアーキテクチャと大きい互換性を有し、画像データのための最終ユーザエンドでの光学－電子変換の必要性を実質的になくし、全光学ネットワークの出現を加速させ、準直接画像送信のための電気通信（及びローカルネットワーク）距離にわたるシーケンシャル及び／又は光ファイバ空間バッチ割り振りピクセル信号サブセットの変換／形成を含む「画像レンダリング／クラウドサーバ」アーキテクチャで最終的なスクリーンフレームを送信する実用的な「ピクセル信号処理」サーバファームを可能にする － ここでも、比較的小さい変更で既存のインターネット／電気通信システムと互換である。
ＤＷＤＭ型実装形態の目的は、デジタルネットワークアーキテクチャでの３つの「Ｅ」変換段の少なくとも１つをなくし、全光学ネットワーキングへの切り替えを大幅に加速する。
本開示の主な目的は、ネットワークタイプ及び構造化ピクセル信号処理を実施し、このアーキテクチャ及び消費者及び業界にとって一般的なコンパクトな統合されたディスプレイパッケージ及びフォームファクタにおいて最適化されたコンポーネントから恩恵を受けることができるディスプレイシステムを提案することのみならず、処理段及びステップを互いから遠隔に行うことができる実用的な空間分離実施形態、更に幾つかの変更を用いてＤＷＤＭ型システムで実施し得る空間分離ネットワーク型システムを実施することでもある。
より簡易及び異なる形態でのそのような空間分離システムは、本開示の発明者により前に提案されており、同様に、新しいピクセル信号統合／離散化アーキテクチャ（例えば、複数のピクセル変調源を組み合わせて１つの統合チャネルにし、及びこのチャネルは、最終的な出力サブピクセル及びピクセルを生成する）において、カラーサブピクセル源と最終的なカラーサブピクセル出力との従来の１：１関係を切り離す方法を提案し、切り離すことから恩恵を受け、２００４年２月１２日に出願され、参照により明示的に本明細書に援用される米国特許出願第６０／５４４，５９１号明細書における、１）光ファイバチャネル輸送を可能にする織物複合型製作プロセス、及び２）バルク光学信号統合の新しい方法及び用途を展開する。
２００４年に当初出願された最初の開示の目的は、ランプを変調器から分離し、変調器を光学系から分離することであった。この形態の分離は、主に、高光束デジタルシネマ投影システムといったディスプレイタイプに光ファイバ接続を介して熱分離を提供するため、又は新しい及び改善されたクラスのファイバ導波若しくは光ファイバ表面板システムで遠隔光学ケーブリングを可能にするために提案された。投影システムに加えて、ファイバ束を通した複数のホールへの画像の中央分散システムが提案され、画像が生成され、ファイバを介してＨＭＤビューバイザ／眼鏡光学系にルーティングされるＨＭＤシステムも提案された。
２番目の開示の目的は、同じ場所においてオンチップで又はより遠隔で「画像サーバ」に展開されての両方で、異なる技術タイプからの生成器を含め、複数のピクセル生成器の組み合わせを可能にすることであり、そのようなマルチソースピクセルチャネルは、単に信号の追加による輝度、フレームレート、コントラスト及び色域の増大等の最終的なピクセル出力の改善を可能にした。
これとは対照的に、恩恵及び特徴の中でも特に、本開示は、信号処理のフォトニクス及び光電子工学に焦点を当てており、波動特性及びピクセル属性の視点からピクセル信号の構成部分及び要素を分解し、そのような「解体」後、全てのコンポーネントが一緒に機能するが、異なるデバイス及び材料系の「好都合な周波数」及び最適効率範囲並びに個々の
コンポーネントとしてのみならず、全体システムの要素としても各デバイスの「最良適合」方法の適用も特に考慮した「総体的」設計最適化ルールによって決定された最適化された（多くの場合、従来のディスプレイの概念及び技術者の視点から反直観的な）コンポーネント及び信号処理動作を用いて通常異種の複数段システムを再構築する。任意のディスプレイシステム設計者の示差的な特徴は、可視信号に対してピクセル信号変更を実行するという仮定からの意図的且つ系統的な離脱である。
高レベルにおいて、本開示及びより一般化された同時係属中の出願は、しかし、「ボックス内のピクセル信号ネットワークディスプレイ」の「近接」フォームファクタ － すなわち、全ての動作がローカルのコンパクトなパッケージで行われる一体パッケージディスプレイシステム － を意図する。
しかし、加えて、記したように、本開示及び同時係属中の開示は、完全に指定され特徴付けられた「離れた」又は「遠隔」のネットワーク実施形態を提供することが意図され、この実施形態では、大きい信号処理タスクは、ユーザがインターフェースする近接ディスプレイ面から離れて行われる。
また、ここでの手法は、後述するこの「段」において、小さい変更で既存のＤＷＤＭシステムで実施し得るＤＷＤＭ型システムにそのような最終的な一バージョンに採用されると共に、より大きい変更で改善されたＤＷＤＭ型システムを実現する。
以下の提案の詳細は、厳密には、本開示及び同時係属中の開示に包含されるタイプのシステムの特に構成されたバージョンの「段」ではないが、設計及び最適化考慮事項は、示差的なシステム設計考慮事項であり、実際に、概説した目的で必要とされる構成は、（既存のＤＷＤＭ型システムの進化と、タイプ及び進化への適合との関係に応じて）幾つかの追加の段／ピクセル信号処理動作を必要とすることもあれば、又は本システムの大半の他の「近接」又は「コンパクト」バージョンでの場合と大きく異なる特定の動作のシーケンシングを必要とすることもある。
基本的に、以下は、実際には、ローカルエリアネットワークから長距離電気通信距離までの範囲であり得る距離にわたる直接画像輸送のために、組になったピクセル（サブフレーム）の準備を時間差及び／又はファイバ割り振り下位区画に向けて準備できるようにする信号処理段の構成要件である。特定のバージョンでは、大半又は任意の他のシステムタイプで必要がないことがあるデバイス／処理段は、任意選択的であるか、又はこのシステムに好ましいものであり得る。
したがって、文字通りのＤＷＤＭ又はＷＤＭシステムの幾つかの段の代替形態を提案し、この代替形態では、電気信号は、周波数可変であり、高容量ファイバに多重化される光学信号に変換される。本願及び同時係属中の出願のピクセル信号処理システムの構成及び適用により、本提案のデバイスは、通常、光ファイバチャネルへの画像フレームのサブセットを「供給」する。
２０１１年において、Ｃｉｓｃｏによれば、全インターネット及びますます増大しつつある電気通信トラフィックの５１％は、予め記録されるか、ライブレンダリングであるか又はライブブロードキャスト／ライブキャプチャであるかに関係なく、情報の「フレーム」として符号化された画像情報（又は「ページ」としてレンダリングされる）の輸送からなるため、画像伝送ネットワークのみならず、ディスプレイデバイス自体である「ヘッドエンド」においても、符号化ステップの数及び複雑性を低減し、その画像コンテンツの光ファイバ搬送波チャネルへの配信を加速し、デバイスの消費電力及びコストを削減する大きい機会がある。同じＣｉｓｃｏ ２０１１分析によれば、トラフィックの割合は、２０
１５年までに９０％に増大すると予測し得る。
したがって、本開示及び同時係属中の開示の主な目的は、電気通信距離にわたり、ＤＷＤＭ型ネットワークを介して空間分離され効率的に労力分業されたピクセル信号処理を提供して、より安価、より高速、且つより高帯域幅のＯ－Ｏ－Ｏネットワーク（電子回路の個々の置換として光学を使用するのではなく、全光学の本質的な違いを利用して自由に設計される）に向けた大きい動きを可能にすることであり、Ｏ－Ｏ－Ｏは、単純に「壁」まで光学ではなく、デバイスまで及びデバイスを包含すると定義され、本開示及び同時係属中の開示の主な目的は、更に、それにより太陽放射線外乱、ＥＭＦ妨害又は格外－通常電力網変動といったリスクにより耐性を有するネットワークを提供することである。
構成及びサブタイプ
以下は、提案されるシステムのサブタイプにより編成した、本開示の特殊な場合の電気通信距離「遠隔」ＤＷＤＭ型システムを実施する構成要件である。
一般システムへの本ＤＷＤＭ型変形形態のサブタイプは、「Ｏ－Ｏ－Ｏ」として知られる全光学ネットワークに向けた動きの程度により広く区別される。ここで、名称系統の４つの位置への拡張を提案する：例えば、「Ｏ－Ｏ－Ｏ－デバイスへ及びデバイス内」（すなわち、電子的デマルチプレクサ及び電子的ビデオプロセッサは、基本的に全光学コンポーネント／プロセスで置換されているため、「ファイバツーザデスク」、別名ＦＴＴＤを１ステップ又は２ステップだけ超える）として定義される「Ｏ－Ｏ－Ｏ－Ｏ」（又は４－Ｏ）。
これらの名称は、開示されるシステムの説明を最良に提供するように完全に標準化又は理解されていないことがあるため、簡明化のために、本明細書では、ネットワークのベース並びにデータ及び信号処理シーケンスの開始において、現在、マルチプレクサを通して光学信号を光学ネットワークに発射するある種の半導体デバイス中心の電子信号処理があり、次に、光学信号は、プロセス終了時にＯ－Ｅデマルチプレクサを必要とし、次に、Ｏ－Ｅデマルチプレクサは、電気信号及びデータ／情報を半導体デバイス中心電子信号処理に送信し、そこから関連する電子ディスプレイアレイ中心ディスプレイ出力に送信すると仮定する。
したがって、一般に使用される名称系統の以下の変形では、ベースにおける「Ｅ」が仮定される。ここで、問題及び焦点は、シーケンスの最後における「Ｅ」の完全又は部分的な消去である。
全光学に向けた動きのために、ここでは、ファイバからディスプレイに進む段に焦点を当てるが、実際には、光学信号を光学ネットワークに発射する多重化段を包含する。本システムを適合させるか、又はその段を進化させる／その段を異なるタイプのデバイスで置換することができる主要な段は、多重化段、逆多重化段及びディスプレイプロセッサ段である（近代ネットワークの全てのサブ段又はデバイスがここで特に扱われるわけではなく、それらの場合、本開示の方法及びデバイスは、本開示のパターンに従った適用を有し、更に、上記から、ＲＯＡＤＭ及び近代システムの他の技術構築ブロック／機能への適用が明らかになることに注意されたい）。
１．Ｅ－Ｏ－Ｅ－Ｂ／Ｅ：電子－光学マルチプレクサ－光ファイバ－光学－電子デマルチプレクサ－画像ファイルデータの電子ビデオ処理を「迂回」して、スクリーンの電子駆動光学出力を駆動する。
２．Ｅ－Ｏ－Ｏ／Ｅ－Ｏ／Ｅ：電子－光学マルチプレクサ（本開示により進化したバージョン）－光ファイバ－部分光学／部分電子デマルチプレクサ－画像コンポーネント／デ
ータの部分光学／部分電子処理。
３．Ｅ－Ｏ－Ｏ－Ｏ：電子－光学マルチプレクサ（本開示により進化したバージョン）－光ファイバ－全光学マルチプレクサ－画像ディスプレイの全光学デバイス段最終組み立て及び提示。
これより、これらの広い事例を順にとる。
１．Ｅ－Ｏ－Ｅ－Ｂ／Ｅ：ここでは、より典型的なＤＷＤＭ型システムに求められる変更は最も少ない。
このバージョンは、基本的に、システムの基本バージョンの結果／帰結であるが、ネットワークからスクリーンまでいかなる光学スループットもないものである。
しかしながら、バックボーンの恩恵／特徴（光学画像情報）を剥がした後に独自のシステムから残っているものは、「ネットワークによるスクリーンへの直接画像書き込み」（ＤＩＷＳＮ）又は「クラウドによるスクリーンへの直接画像書き込み」（ＤＩＷＳＣ）と呼ばれるＥ－Ｏ－Ｏ／Ｅ－Ｏ／Ｅの一バージョンの特徴である。
この骨子システム変形形態は、ユーザデバイススクリーンの少なくとも一部でローカルデバイスプロセッサ（ビデオプロセッサ及び／又はマイクロプロセッサ等）を迂回し、代わりに、ネットワークがスクリーン電子回路を遠隔から駆動する。換言すれば、ローカルスクリーンの少なくとも幾つかの部分において、ローカルデバイスプロセッサは、遠隔ネットワーク又はクラウドによりオーバーライドされる。
この方式の利点は、ローカルデータ反復処理の除去及びデータ画像ファイル自体の簡易性である。光学信号がローカルスクリーンに直接送られる本開示の変形形態との比較により、このサブタイプは、かなり少ない利点及び恩恵を提供する。
しかしながら、ネットワークでの帯域幅使用及びプロセッサ利用への影響により、ローカルに、この最も簡易なバージョンでも、多くの点で発展し続けるクラウドコンピュータ／ローカルパラダイムに固有の効率的労力分業の潜在的な主要拡張になる。
このバージョンの実施に必要なのは、アドレス指定可能なディスプレイスクリーンを有する任意の所与のデバイスに、ピクセルを遠隔から制御する２つの手順／方式の一方を追加することである。
ａ．各サブピクセルに、文字通り、２Ｄディスプレイシステムの場合には２数行－列指示子及び３数行－列－奥行き指示子（奥行きパラメータを含む３Ｄシステムの場合）により記述されるローカルＩＰアドレス拡張を与える。
ｂ．以下の書き込み命令の幾つかの変形を有するデフォルトバッチ書き込み手順：
ｉ．スクリーンアレイ内の開始座標（ｘ－ｙ又はｘ－ｙ－ｚ）（遠隔からの書き込み動作がスクリーン全体に向けたものである場合、０，０であり、これは、動作を大幅に簡易化する － 次に必要なのはデバイス仕様であり、これは、データとして遠隔で既に保持されていることもあれば、書き込み動作前に問い合わせられることもある）。
ｉｉ．デフォルト方向（例えば、右）にＲＬ回数、シーケンスにおいてピクセルアドレス指定を送信する命令である行長（ＲＬ）。
ｉｉｉ．遠隔スクリーンの矩形画像部について、列高さ（ＣＨ）は、同様の手順後に必要な全てである。
ｉｖ．不規則形状について、最も大きい効率が、それぞれがそれ自体の開始座標を有する一連の矩形の方向の組となる。
カスタム若しくはデフォルト座標を参照して又は他の同様の系統的手段により幾何学的に定義されるスクリーン全体又はスクリーンの部分等を直接アドレス指定する同様の方式は、追加のデータタグをピクセルパラメータデータ自体に追加する必要がある。
しかし、追加の計算の複雑性、データファイルサイズ、信号処理及びこれらの少なくとも幾つかの繰り返しと比較して、速度／記憶／処理容量／熱の節減は、相当なものであると予期し得る。
ＤＷＤＭ型提案のこの「ベース事例」バージョンは、潜在的に、クラウド計算パラダイムの実証される恩恵の相当な拡張であると見なし得る。
ディスプレイデバイス回路（バイパス回路等）、プログラミング及び潜在的な幾つかのハードウェアアップグレードは、これらの変更の実施に必要とされる。
２．Ｅ－Ｏ－Ｏ／Ｅ－Ｏ／Ｅ：ディスプレイに向けられた光学ピクセルチャネルのピクセル論理符号化＋連続ピクセル信号処理動作の電子信号制御
以下では、（上述したような提案型２の一サブタイプバージョンを説明するが、この教示による他のサブタイプは、以下を包含する。
ローカルで実行される追加のピクセルパラメータのＯ／Ｅ送出と組み合わされた基本ピクセル信号論理符号化フレーム又はフレーム部分
ｉ．本開示に従ったタイプ（又は同じ機能結果を実施する他のタイプ）のマルチプレクサにより遠隔から生成されたフレーム又はフレーム部分、
ｉｉ．ファイバネットワークを介した、順次の（サブピクセルずつ又はピクセルずつ）又は少なくとも部分的に同時のピクセル／サブピクセルのフレーム／波動サブセットの伝達、
ｉｉｉ．デマルチプレクサ：部分Ｏ－Ｅ、部分Ｏ－Ｏ。
１．光学符号化情報（ピクセル信号論理符号化、順次又は同時の空間保持波面）の部分は、デバイスＩＰアドレスに直接ルーティングされる（ルーティングデータは、光学的に符号化／復号化される）－ すなわち、更なる処理のために送られる実際のピクセル信号。
２．追加のピクセルパラメータ（そのサブピクセル／ピクセルチャネルの利得デバイスをアドレス指定するために信号増幅／利得段／動作に送信される強度値等）は、デマルチプレクサにより復号化され、サブピクセル／ピクセルごとに、ローカルディスプレイデバイスの各動作可能部分に命令を提供する電子信号としてローカルデバイスにルーティングされる。
追加のピクセルデータとの直接光学ピクセル書き込み（ＤＯＰＷ）の同期を保証するために、事前に追加データを送信することが実際的であり、追加データは、ローカルバッファ（中央構築若しくは近隣切り替えステーションであり得るデマルチプレクサ段にローカルに、又は最終デバイス段において近接的に）に保持し得、ライブピクセルの到着時に解放し得る。
ユーザディスプレイシステムでの最終的なピクセル信号処理動作の電子データ直接アドレス指定は、好ましくは、上記のタイプ１の提案に従う。
３．Ｅ－Ｏ－Ｏ－Ｏ：ディスプレイに向けられる光学ピクセルチャネルのピクセル論理符号化＋強度／増幅の自己符号化＋任意選択的な連続ピクセル信号動作のディスプレイに
向けられる補足的な光学信号送出。
これは、本開示のシステムのＤＷＤＭ型バージョンの好ましいサブタイプ及び実施形態であり、なぜなら、電子から光学への多くの現在の電気通信ネットワーク動作の徹底的な変換を提案し、速度及び帯域幅を追加し、データの隘路を除去し、同時に計算要件、複製及びデータファイルサイズをサブタイプ１又は２よりも更に大きく簡易化するためである。
サブタイプ２と同様に、ピクセル信号は、ファイバネットワークを介して、順次の（サブピクセルずつ又はピクセルずつ）又は少なくとも部分的に同時のピクセル／サブピクセルのフレーム／波動サブセットとして伝達される。
フレーム又はフレームサブセットの場合、送信されるものは、１つの高容量ファイバ（最終的に、ファイバ容量が増大するにつれて、潜在的に直ちに与えられる追加容量の利用が、本明細書で提案されるもの及び当技術分野での展開における多くの他のもの等のパッキング方法から得られる）又は現時点でより実際的に、束になった複数のファイバで送信される、そのピクセル化要素の空間保持相対向きのピクセル化波面である。
提案されるＤＷＤＭ型システムの全光学バージョンは、光学的に符号化されるピクセル信号論理のみならず、色（色信号処理の以下の仕様／裏付けを参照されたい）であるが、強度は、自己符号化され（少なくとも２つの方法のいずれかにより）、（任意選択的な連続信号処理動作の光学信号送出を提供するために、ピクセル信号／チャネルと干渉しない「安全」な周波数及び／又はチャネルで送信された別個の周波数の記載されるフレーム又はフレームサブセットである（上記の分解されたピクセル信号処理システムの主な説明を参照されたい）ためである。
以下の提案は、
１．全光学強度情報自己符号化の詳細、
２．一致する組の「情報フレーム／サブフレーム」を有する、光学的にアクティブ化される他のピクセル処理段、
３．カラーシステムプロビジョン、
４．同時対順次ピクセル送信についての更なる詳細及び任意の所与のファイバでの信号の非干渉の保証、
５．フレームサブセットルーティング、
６．宛先でのフレーム向きの識別、
７．デバイスエンドにおけるディスプレイ出力の光学系
に対処する。
１．強度「自己符号化」
所与のサブピクセル／ピクセルの強度レベルを「自己符号化」する方法は、選択される周波数／波長変調／シフトの選択に依存する。
蛍光体ベースのシステムでは、蛍光体材料組成は、応答時間及び経時利得特性において調整することができ、それにより、所与のフレームの持続時間内において、システムを通して送信されたピクセル信号が、フレーム持続時間の重要な部分中、常に「オン」に維持される場合、蛍光体は、減衰しゼロに緩和するのに十分な時間をフレーム内に残した状態でピーク輝度に達する。
代替的には、時分割多重化強度変調システムでの一連の連続パルスが同じ目的を達成することができる。本ＤＷＤＭバージョンでは、これらのパルスは、サイクルの大半にレベ
ルを設定するか又は観測者である人間の視覚系にそのレベルを確立するのに十分である、フレームの典型的なデューティサイクルの部分にわたり蛍光体への光学エネルギーの注入を繰り返すサブフレームの形態をとる。
本開示及び同時係属中の開示で提案される方法並びに任意の将来の種類の中で最高の方法等、利用可能な最高速度フォトニクス／光電子工学変調技術を引き受ける本システムの長所を所与として、最も効率的（又は他よりも効率的）な周波数で動作するように実施することにより、１フレーム当たりの強度又は輝度変調を実施する、フレーム又はフレームサブセットの超高速離散反復等のこれらの極めて高速の光学データ配送動作が可能になり、本発明を用いなければ到達できないシステム設計選択肢が可能である。
別の時分割方法も提案され、加えて、この方法は、セクションＩＩＩ（以下）に更に開示される改善されたＭＯ関連デバイスの特定のバージョンをサポートする。
この時分割強度レベル符号化方法では、ここでも離散短パルス又は比較的連続した（蛍光体の場合と同様に）パルスが利用されるが、この場合、強度設定機能は逆ＭＯ効果ベースのデバイスにより実行される。
逆ファラデー効果、コットンームートン効果及びカー効果は、２００５年以来、実証されてきた：「Ｕｌｔｒａｆａｓｔ ｎｏｎ－ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｐｈｏｔｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｕｌｓｅｓ」，Ａ．Ｖ．Ｋｉｍｅｌ１，Ａ．Ｋｉｒｉｌｙｕｋ１，Ｐ．Ａ．Ｕｓａｃｈｅｖ２，Ｒ．Ｖ．Ｐｉｓａｒｅｖ２，Ａ．Ｍ．Ｂａｌｂａｓｈｏｖ３，及びＴｈ．ｒａｓｉｎｇ１ Ｖｏｌ４３５｜２，Ｊｕｎｅ ２００５｜ｄｏｉ：１０．１０３８／ｎａｔｕｒｅ０３５６４；「Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｅｃｔ」，Ｒｉｃｃａｒｄｏ Ｈｅｒｔｅｌ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（ＩＦＦ），Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｊｕｅｌｉｃｈ，Ｄ－５２４２５Ｊｕｅｌｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ；「Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｋｅｒｒ Ｅｆｆｅｃｔ」，Ｖ．Ｉ．Ｂｅｌｏｔｅｌｏｖ１，２，Ａ．Ｋ．Ｚｖｅｚｄｉｎ１，１Ａ．Ｍ．Ｐｒｏｋｈｏｒｏｖ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ＲＡＳ，３８ Ｖａｖｉｌｏｖ ｓｔ．，Ｍｏｓｃｏｗ，１１９９９１ Ｒｕｓｓｉａ，２Ｍ．Ｖ．Ｌｏｍｏｎｏｓｏｖ Ｍｏｓｃｏｗ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖ．，Ｍｏｓｃｏｗ，１１９９９１，Ｒｕｓｓｉａ；「Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｃｏｔｔｏｎ－Ｍｏｕｔｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ，０Ａ．Ｂｅｎ－Ａｍａｒ
ｂａｒａｎｇａ１，＃，Ｒ．Ｂａｔｔｅｓｔｉ１，Ｍ．Ｆｏｕｃｈｅ１，２，３，Ｃ．Ｒｉｚｚｏ１，２，３，＊及びＧ．Ｌ．Ｊ．Ａ．Ｒｉｋｋｅｎ１．（１ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｓ Ｃｈａｍｐｓ Ｍａｇｎｅｔｉｑｕｅｓ Ｉｎｔｅｎｓｅｓ（ＵＰＲ ３２２８，ＣＮＲＳ－ＩＮＳＡ－ＵＪＦ－ＵＰＳ），Ｆ－３１４００ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ Ｃｅｄｅｘ，Ｆｒａｎｃｅ；Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅ ｄｅ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，ＵＰＳ，Ｌａｏｒａｔｏｉｒｅ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓ Ａｇｒｅｇａｔｓ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｅ，ＩＲＳＡＭＣ，Ｆ－３１０６２ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ；３ ＣＮＲＳ，ＵＭＲ ５５８９，Ｆ－３１０６２ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ＃Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ａｄｄｒｅｓｓ：ＮＲＣＮ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ９００１，Ｂｅｅｒ－Ｓｈｅｖａ ８４１９０，Ｉｓｒａｅｌ。
これらの逆Ｍ－Ｏ効果についての重要な研究は比較的近年であり、そのような効果は、通常、マックスウェルの方程式の含意として予測されなかった。Ｈｅｒｔｅｌにより記されたように、「逆ファラデー効果（ＩＦＥ）は、最初、４０年以上前にＰｉｔａｅｖｓｋｉｉにより予測された」。１９６５年、Ｖａｎ ｄｅｒ Ｚｉｅｌらは、最初にＩＦＥを
実験的に観測した。ＩＦＥの動作理論及び関連する効果群はなお発展中であり、引用されたものに加えて様々な提案がある（例えば、Ｇ．Ｂａｒｂａｌｉｎａｒｄｏ，「Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｒａｄａｙ Ｅｆｆｅｃｔ
ｆｏｒ Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃｓ」，Ｕｐｐｓａｌａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１）。
先の引用は、本開示の他の箇所において更に引用される。
列挙された３つの逆ＭＯ効果の違いによりわずかに異なる構成で行われる、本開示でこの関数についての新規の提案では、光ファイバネットワークから出るピクセル信号（順次又は一斉に同時「ボレー」でピクセル化波面を形成する）は、仲介逆ＭＯパッシブ（連続ＭＯ膜又はＭＯドープファイバの膜レッツ（ｆｉｌｍ－ｌｅｔｓ）のアレイ）アレイ等によりローカルステーション又は近接デバイスヘッドエンドで受け取られ、強度設定により、効果（自己符号化）に従ってそこにピクセル論理状態が書き込まれ、これは、フレームデューティサイクルの冒頭での比較的連続したパルス又はフレームの一部内の一連の短パルスのいずれかにより行われ、したがって、光学エネルギーの入力は、ＭＯ材料組成及び／又は周期構造の適宜選択を用いて磁化状態の大きさを高める（以下のラッチ格子／ＰＣ構造を参照されたい）。また、ローカル又は近接の遥かに高強度の「読み取り」照明源がアレイを照明し、及びラッチされたＢフィールドの大きさは、高強度「読み取り」照明の偏光ベクトルのステップ増分（量子化、基数「Ｘ」）回転を提供する。
この近接／ローカルのなお電気通信周波数照明（サブピクセル群で構成されたピクセルのアレイ）は、次に適切な周波数／波長変調／シフト段及び動作（蛍光体、周期ポーズＱＰＭ型材料、衝撃結晶等）を通り、続けて任意の選択的な連続ピクセル信号変更段を通る。
２．任意の連続（任意選択的）ピクセル信号処理段の全光学ベースのアクティブ化は、所与の周波数範囲の組になったピクセル論理符号化フレーム又はサブフレーム及びピクセルアレイに続き、及び／又はピクセルアレイを伴う連続し整合した、組になった信号（空間的に相関、順次又は同時）により実施し得、それには、光学信号のエネルギーが信号影響システムに変換されて、ピクセルチャネル自体にピクセル信号動作を実行する段（ピクセルチャネルの近隣の、アレイ内の逆ＭＯ又はＥＯ仲介状態設定デバイス等のピクセル信号変更手段のアレイ）に両方が達するまで、ピクセルチャネルと並ぶ「サイドカー」光学チャネルが割り当てられる。
代替的に、サブピクセルチャネルを変更する動作を活性化するように設計されたこのアクティブ化信号は、可視波長よりも短い波長の不可視信号、不可視ＩＲ、又は「保存」され、動作可能位相に続けてＰＣフィルタ（及び／又はエネルギー回復段）により後にバンドギャップされる可視周波数であり得る。この不可視高周波（又はより低い保存周波、通常非常に狭い帯域）は、サブピクセル／ピクセルチャネルに近接するピクセル信号変更機能のより効率的なアクティブ化に選択される。
存在する（システムに応じて論理状態１又は非ゼロ）場合、機能は、仲介エネルギー交換システムを通してアクティブ化され、存在しない場合、アクティブ化は行われない。存在するが、それでもなお信号の幾つかの未使用部分が透過する場合、続くフィルタ／回復段は任意の未使用放射線を除去／再捕捉する。
対象の効果への応答が遅延する場合、この機能信号は、ピクセル信号自体の前に発射される。
この方法は、利得媒体がフレームデューティサイクル内の比較的連続したパルス又は一連のパルスによりポンピングされるシステムにおいて、追加の信号増幅利得のために実施することもできる。これは、既に述べた強度設定及び処理方法への補足的なシステムである。
３．カラーシステム考慮事項：上記から、各サブピクセルについて、ピクセル論理符号化動作がその段で実行されることが明らかであり、したがって、サブピクセル（任意の所与のカラーシステムの）性能又は非性能が最終ピクセルの色組成を決める。
高速連続又は同時での信号の非干渉を保証するために、これらの通常であれば機能的に同一の組の「赤」、「青」又は「緑」ピクセル論理符号化チャネルが、不可視帯域内のオフセット周波数で送信されることに留意することが重要である。
しかしながら、強度変更手段（主及び増幅／利得）を介して、ローカルサブピクセルグループ並びに全体画像及びディスプレイシステムの色空間の更なる変更を実施することができる。
送信が順次であるか又は同時であるかに関わらず、提案されるシステム（確かに好ましいバージョン）でのサブピクセルは、常に一定の幾何学的構成のサブピクセル（したがってカラーチャネル）を割り当て、その相対空間向きは、各ファイバの統合又は時差波面に保持される。
これは、ピクセル信号生成及び配信プロセス全体を通して元のマルチプレクサから開始された空間編成カラーシステムについて、この構成においてそれが本質的であることを意味する。
特定のシステム設計では、Ｒ、Ｇ及びＢ（又は他のカラーシステムの他のチャネル）を順次インターリーブすることが好都合であり得、したがって、空間分離Ｒピクセルの順次送信は、Ｇ及び次にＢについて同じことが続く。
加えて、特定の帯域は、合成Ｒ帯域、合成Ｇ帯域、合成Ｂ帯域の好ましい電気通信周波数／不可視系範囲に保存し得、それにより、追加の一定符号化方式が実施され、連続ピクセル信号処理段及びデバイスは、混合エラー等の場合、関心のある特定の不可視帯域のみを可能にするタイプの通過帯域フィルタリングを含み得る。
４．フレーム又はフレームサブセットでのサブピクセルの超高速シーケンシング対「同時」送信についての考慮事項：トレードオフは、速度と、非干渉チャネルをサポートするためのファイバ容量との間である。走査画像（すなわちテレビジョン）及びセルロイドフィルムのような「フルフレーム」画像に対して人間視覚系の応答に関して、同じ画像タイプ及び画像の品質において更なる重要性がある。
同時システムは、通常、追加のバルク「シャッタ」システムを通して多重化段で実施される：そのようなシステムでは、マルチプレクサ（本願及び同時係属中の出願による）は、通常、フレーム（又はサブパート）全体がピクセル論理符号化状態に達するまで順次アドレス指定されるが、マルチプレクサ出力は、マルチプレクサの「プライミングサイクル」と共に開閉するようにタイミングがとられるＭＯ効果ベースシャッタ等の第２の「バルク」シャッタによりフィルタに信号を結合することから「ブロック」される。
５．フレームサブセットルーティング：基本的に上記の表１に記載したように、フレームサブセットは、光ファイバチャネル間に順次又は同時に分割される。
同時の場合、最も多くの場合、複数のマルチプレクサが使用され得、協働して、フレームを分割して各光ファイバに挿入する（利用可能な最良の結合光学系を通して）ことが予期される。
順次の場合、マルチプレクサは、（特定のデバイスで実用的であるように）ピクセルのバッチ／セットを異なるファイバ間に逸らし、好ましくは、使用されるものは、他の技術と比較して極めて高速であるため、本開示及び同時係属中の開示で提案されるデバイスに基づく。
これらのサブセットの一部としてのパイロット信号は、受信エンドでのデマルチプレクサによるルーティングについての光学信号データを提供する。
最終的なデバイスＩＰタイプについてのルックアップ情報が提供される場合、固定ソート手順は、いかなる更なるルーティングタグ／パイロット信号なしでアクティブ化することもできる。
６．空間的に保存されたフレーム（最終的な空間向きでのピクセル）又はフレームサブセットの宛先でのフレーム向きの検出及び保存
波面の長距離伝送では、波面は、一般に、光軸の回りを任意に回転すると予期し得、出るときの向きは予測不可能である。
向きの適宜識別を保証するために、異なる周波数（通常、通常ピクセルの送信範囲よりも高いか又は低い）が割り当てられたパイロットピクセルが頂点に位置決めされる。デマルチプレクサは、これらの位置を読み取り、それに従ってＯ－Ｏ方法によりピクセルフレームサブセットの転置を実行する。
７．ディスプレイヘッドエンドにおける画像配送光学系：ピクセル／画像拡張
援用される特許出願の１つ又は複数は、ある程度、本開示及び直接関連する開示、より一般には同時係属中の開示のシステムの物理的な構築への物理的な解決策として利用し得るピクセルスケーリング及び画像スケーリングの方法を開示している。
加えて、本明細書では、本開示の必要性に特に関連する３つの新規の解決策が提案される。
ａ．順次又は同時フレーム（及びディスプレイアレイ）サブセットを有する個々のファイバは、２Ｄ織物複合平坦展開（「束」になった１つの軸又は２つの軸（直角になった２つの束又は織り合わされた２Ｄマトリックス）のいずれかに沿って概ね平行なファイバでルーティングされる。
個々のピクセル情報ではなく、マルチピクセル情報を配送する各ファイバの終端は、バルク中継光学系と組み合わされた上向き４５°反射器又はプリズムに結合されて、拡張画像を表面格子アレイ（又は一連の格子）に投影し、Ｌｕｍｕｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ又はＢＡＥのホログラフィック要素システム（ＨＯＥ）の方法では、このアレイは、一連の連続拡張において、フレームサブセットを含む画像部分又は「タイル」を捕捉し拡散させる。
この場合、ＨＯＥシーケンスは、好ましくは、多層であり、それにより、一連の干渉格子が同じ表面にある代わりに層化され、それにより最終的な格子が平面から出る拡張／拡散画像を出結合する代わりに、各格子は、それを行い、次の層の格子に結合し、次の層は
、画像を更に拡張し、次に画像を次の層及びより大きい格子に渡す。シーケンス内の最後の格子に達するまで、ピクセル化された拡張画像を次の組のピクセル信号処理段（存在する場合）（少なくとも、これは、通常、周波数／波長変調／シフト段である）に結合する。最後の格子は、好ましくは、チャンネル化アレイ（ファイバ又はエッチングされた毛細管穴 － 本願と同日に出願され、代理人整理番号２００８４－７００８を有する同時係属中の出願「ＭＵＬＴＩ－ＴＩＥＲＥＤ ＰＨＯＴＯＮＩＣ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ」を参照されたく、この出願は、参照により明示的に本明細書に援用される）に結合する。
全体構造は、ＨＯＥのシーケンス／サンドイッチ等により拡張されるフレームサブセットを配送する１本又は複数の配送ファイバと対になった、タイリングＨＯＥ又は提案し開発し得る他の表面結合格子構造の１つである。
ｂ．別の新規の方法は、束又はアレイ内で一緒になったファイバ（スペーサ要素等を有する）を集め、束をＡｇｉｌｅｎｔ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＴ－Ｒｈｏｍｂｏｉｄプリズムシステム等のバルク光学系中継及び拡張システムに結合する。
ピクセル化フレームを全フレームサブセットに効率的に再統合した後、それは、次にプリズムシステムによりルーティングされ、
ｉ．画像は、ディスプレイスクリーンに略横に投影し得（効率的なＴＩＲプリズムシステムに従って、援用されるＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｓｙｓｔｅｍ‘４６１号出願を参照されたい）、そこから任意の続くピクセル処理段（しかし、任意選択的に、バルク光学系を介したピクセル信号ルーティングに適する場合、そのような段は、デバイスをプリズム面及び間のプリズムコンポーネントに直接接合することによりバルクプリズムルーティングシステムに組み込み得るに投影し得る。
ｉｉ．又はピクセルとファイバとの関係が１：１で若しくは任意の事象において、短距離の場合及び／又は援用される‘４６１号出願）において提案されるような対応性マッピング手順の選択肢を利用する場合、遥かに低い関係で光ファイバのより大きい構造化アレイを拡張画像に結合して、ファイバ輸送でのピクセル関係の転置に対処し、それにより、１つ又は複数の援用される特許出願において開示される織物組成物又は他の関連する方法の１つ及びを利用して、潜在的に大きい拡張ディスプレイ表面にファイバを展開し得る
のいずれかのポイントまで拡張される。
ｃ．最後の新規の方法は、同時係属中の出願において提案される２Ｄ織物ディスプレイの変形形態である３Ｄ織物及び材料システム、並びにそれからのデバイスである組み込まれた多階層フォトニック構造応用である。
変形形態システムでは、上記のｂ．及び先に引用された出願の他の箇所で提案されるものと同様の方法を使用して、行内のピクセルの「書き込み」信号を搬送する３Ｄデバイス構造化光ファイバは、各ピクセルでファイバ内に構造化されるデュアルスイッチ － ファイバ内又は近隣ファイバ内のトランスバーススイッチ構造を通して信号を逆ＭＯ型効果に基づく第２のデバイスにルーティングする１つのＭＯ関連スイッチ － により、対象の行の各列内のピクセルをアドレス指定し、ドメイン状態（幾つかのバージョンでの選択肢として、連続信号又はより長い持続時間の信号は大きさを増大させることができる）を設定する。
その間、バックライト又は交差若しくは平行ファイバから結合される近接ソースからのより明るい照明は、ファイバデバイスの複合デバイスに結合し、そこで、磁場は、逆ＭＯ「書き込み」動作により設定されており、したがって、次に、複合構造内の第２の動作及びデバイスは、状態を「読み取り」、明るい信号の「フォワード」ＭＯ関連変更（例えば、偏光角度の変更）を行い、トランスバース構造化ファイバから出て、実際には２Ｄファ
イバ複合体内の別のファイバデバイスであり得る蛍光体等のディスプレイの次の段（周波数／波長変調／シフト段）に渡す。通常の光軸に沿って結合部において横に結合するように全て構造化された連続交差ファイバ（ｘ－ｙ）は、それ自体屈折率コントラスト材料（任意選択的なナノ結晶を含む）で構成される濾過結合（ｆｉｌｔｒａｔｅｄ ｂｉｎｄｉｎｇ）材料に接合されて、ファイバデバイス－ファイバデバイス結合の効率を保証する。
提案される全体システム並びにＤＷＤＭ型の特定を構成及び実施形態の主な目的及び利点は、画像の高精細ライブ送信、ビデオファイルのオンデマンド送信及び４ｋ解像度、３Ｄ／４ｋで捕捉されブロードキャストされる「超高精細」画像まで超えて８ｋ及び８ｋ／３Ｄへの予期される容量及び帯域幅需要をサポートするネットワーク及びデバイスの改善を提供することである。
無線及び地上の電気通信バックボーンを介した８Ｋライブ送信が、ＮＨＫ及びＢＢＣにより協賛され実施された２０１２年ロンドン夏季五輪放送等のリアルタイム大規模トライアルで実証された。
ＧｏＴｏＭｅｅｔｉｎｇＨＤ及びＨＰ及びＣｉｓｃｏからのハイエンドサービス等のデスクトップ及びハイエンドテレプレゼンス及びテレビ会議等のサービス及びＡｐｐｌｅのＦａｃｅｔｉｍｅ等のモバイルビデオ電話サービスの重要性の増大並びに１０年未満及びわずか５つのライブ８Ｋ解像度スポーツイベント放送における動きにより、リアルタイム及びオンデマンドビデオ画像及びファイル送信をより効率的に扱う必要性は増大する以外にない。
リアルタイムビデオ送信需要の重要性の増大を認識して、電子符号化ビデオファイルのオンデマンド送信に加えて、まさに開示したＤＷＤＭ型システムの拡張が更に提案される。
リアルタイム画像の全光学Ｏ－Ｏ－Ｏ－Ｏ捕捉及び送信
ＣＣＤ型又は他の光電子変換センサ手段、最終的に信号ルーティングを通した電子処理及び送信、最終的に多重化手段、及び次に光ファイバネットワーク介して光学への再変換の代わりに、画像捕捉送信及び表示シーケンスの余分な電子仲介ステップをなくすための先のシステム開示の変更：
１．全光学は、捕捉（及び任意選択的な記録）の２つのシーケンスの一方を捕捉し、次に光ファイバネットワークに信号を発射するマルチプレクサ段への配信が利用される：
ａ．光学レンズがピクセル化送信のためにファイバアレイへの以下の結合を捕捉する；
ｉ．その後、この追加のピクセル信号処理段の任意選択的（適当であるが、必要はない）な比較的離れた周波数／波長変調／シフト段（ダウンコンバート）を通して送信される。
ｉｉ．また、その後、適当であり好ましいが、必要ではない信号分解（マルチポイント配信のために）が続き、信号分割は、記録を目的として、以下を含む；
任意選択的な記録：
ａ．永続的な媒体自体（記録プラットフォームから取り外し可能）として又は近隣の永続的リムーバブル媒体に交換－結合するための磁気仲介層としての逆ＭＯ効果ベースの磁気媒体による直接磁気書き込みであって、磁気仲介層の場合、逆ＭＯ効果媒体は記録プラットフォームの固定コンポーネントである、逆ＭＯ効果ベースの磁気媒体による直接磁気書き込み、
ｂ．任意選択的にＣＣＤ又は他の光子電子変換方法により仲介される他の従来及び新興のＯ－Ｅ記録技術
のいずれかによって達成し得る。
ｉｉｉ．また、その後、ピクセル化波面（及び元のフレームのサブセット）の適当な空間プロファイル低減（縮小）及びますます少数の光ファイバへの統合が続き、
ｉｖ．また、その後、適当であり好ましいが、必要ではない信号増幅／利得段が続き、
ｖ．また、光ファイバネットワークへの配信のための（通常、好ましくは本開示及び同時係属中の開示のタイプに従って、多くではないが複数の光学マルチプレクサがある場合には複数）への配送、
ｂ．ローカルセンサ（上記ａ）において提供されるような任意選択的な遠隔処理段とは対照的に）による光学レンズ捕捉及び「撮像」、ローカルセンサは、本開示及び同時係属中の開示の提供に従った１つの（２つ以上のハイブリッド）逆ＭＯ効果ベースのセンサアレイデバイス（更に実証し得るように、逆ファラデー、逆ＭＯカー、逆コットン－モートン等）である。
ｉ．このバージョンでは、読み取り照明源（整合ピクセル化アレイも）は、任意選択的に逆側から、即座の信号増幅が必要になる可能性を低くするのに十分な強度の非干渉不可視波長において逆ＭＯアレイを直接「読み取る」。これは、カメラユニット内、捕捉デバイス内、又は光ファイバによって接続された別個のユニットにおいて比較的近傍及びローカルで行われ得る。
ｉｉ．次に、ピクセル信号のピクセル化読み取りアレイは、一般レベルにおいて、上記での形態ｉｉ）から提案されたシーケンスで辿るのと同様の動作シーケンスを経る。
提案されるベースＤＷＤＭ型システムへのこの追加により、後の画像再生成のためのデータ集約的な電子命令符号化の帯域幅要件を更に下げるライブ捕捉及び送信が達成され、同時になお光磁気交換媒体、ＭＯ材料を用いて実施し得る光ディスク型媒体、又はＯｐｔｗａｒｅ．Ｉｎｃ．及びＩｎｏｕｔｅらにより開発されたシステム等のデジタルホログラフィックディスク媒体を介したものを含め、様々なメモリデバイス及び媒体への記録が可能である。
電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システムの一般的な場合に提供される提案のピクセル信号フレーム／サブフレーム反復の無線のための光学構成（段）は、便宜上、ＤＷＤＭ型変形形態及び構成の場合において以下のように繰り返される。
同時係属中のＷｉｒｅｌｅｓｓ Ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒｉｎｇに対応する本開示の無線アドレス指定及び給電バージョンでは、以下の違いが提案される：
１）デマルチプレクサは、好ましくは、Ｏ－Ｏ（ＲＦ周波／無線）である：好ましくは、必要に応じて増幅／利得を用いる周波数／波長変調器／シフタシステム（ＲＦからＩＲ／近ＩＲへの共振アップコンバート）、各ピクセル論理符号化フレームサブセット（又はバッファ内の場合にはフレーム）は、整合アドレス指定フレームサブセットが前置され、又は代替的には、アドレス指定のみにより符号化されたピクセル信号論理の準フレームサブセットに統合され、それにより、アドレス指定信号を受信しない分散アレイのいずれの要素もピクセル状態についてデフォルト「ゼロ符号化」である。
２）他のサブピクセル又はピクセルデータは、既に説明したタイプの時分割多重化（輝度、既に一般に提案した方法のこの場合及び他の場合への単純な適用ではまた任意選択的に色）により符号化され、又は追加のピクセル状態データが無線アドレス指定データパケットに含まれる。
３）無線アドレス指定される各要素（又はサブセクタ）は、好ましくは、ローカル有線又は無線Ｏ－Ｏ型であるが、Ｏ－Ｅ－Ｏ型（無線ＲＦ－電子回路－光学近ＩＲ／可視、光
学－電子回路シーケンシングの他の変形形態も包含される）であり得、次にサブピクセル、ピクセル又はクラスタをアドレス指定するサブセクタの場合、セクタは、本明細書に開示される方法及びデバイス又は変更形態若しくは又は機能的に同様の変更形態に従って、セクタ－アドレス指定マルチプレクサにより、好ましくはＯ－Ｏによってもサービングされる。Ｏ（ＲＦ周波数）－Ｅ－Ｏ方式も可能であり、アレイへの直接Ｅ書き込みのみが実施されるＤＤＭＧ－サブタイプ１の変形形態も同様に可能である。
４）フレーム同時システムでは、アレイ（又は複数のアレイ）が完全に書き込まれるまで、バッファリングの永続的メモリ符号化順を用いて好ましくは逆ＭＯアレイ（又は複数のアレイ）が利用され、完全に書き込まれると、全アレイの全要素は、次の逆多重化／ＲＦアドレス指定段にトリガーされ、それにより、分散アレイ全体は、同時にアドレス指定されるが、遅延ＲＦ逆多重化／配信のためにＭＯ型メモリバッファに順次書き込まれる。
５）Ｗｉ－Ｍａｘ又はＷｉ－Ｆｉ無線セルラ（又は他の無線帯域）データ配信システムでは、適合のパターン及び方法が同様に適用される：好ましくは、全「光学」波伝搬及び処理ベースシステム）において、波動符号化情報は、ＲＦ周波数範囲の「ＵＨＦ」部分で受信され（一般に）、本明細書に様々に開示されるパターン及び方法に従ったフォーマット及び構造化方法を利用して周波数／波長変調／シフトされる。しかしながら、全光学が速度及び他の利点で好ましいが、既存の方法及び開発される新しい方法の両方で光電子変換が利用可能であり、本明細書に開示されるシステムの変形形態として包含される。
ＩＩＩ］改善されたピクセル論理エンコーダデバイス、特にハイブリッドＭＯ／ＭＰＣ：
本開示の背景の部分として要約された進歩を考慮に入れて、ディスプレイ用途（及び他の非ディスプレイアレイデバイス及びそこからの用途）に向けてＭＯ型デバイスを改善する手段がなお豊富である。
焦点は、本開示のシステムにおいて重要となるピクセル論理（又は状態）符号化動作を実行するＭＯ関連デバイスに当てられるが、ＭＺ及びマイケルソン干渉計ベースのデバイス等の干渉デバイス等の不可視周波数における性能が最適であるデバイスが、ＭＯベース又は関連デバイスの代わりにこの動作を実行し得ることは明らかである。この指摘は、より一般化された同時係属中の出願でもなされている。
改善された材料は、更なる改善のその機会の不可欠な部分であり、本開示の著者により資金提供され率いられたチーム及び企業により資金提供された研究は、過去１０年にわたり、ディスプレイ用途のみならず、ＭＯ材料及びＭＰＣ材料／パッシブデバイス構造を前進させた。
既に引用した同時係属中の出願の提案に加えて、本明細書では、以下に、特に利用され、本開示及び同時係属中の開示の電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システムの性能を進歩させる「ハイブリッド」ピクセルデバイス開発の手段が提案される。
しかしながら、これらの提案は、偏光モード及び状態がアレイ又はＶＬＳＩ状況での幾つかの符号化プロセス、ピクセル状態符号化又はデータ状態符号化のいずれかの重要な動作部分の役割を果たす、新しいタイプのハイブリッドデバイスで作られていることを認識することが重要である、これは、より基本的な（しかし、従来のデバイスよりも実質的に改善された）ＭＯ関連アレイ／ＶＬＳＩデバイス設計が本システムレベル提案（電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システム）の改善を達成するのに十分ではないことを意味しない。
例えば、より基本的又は「単純」なＭＯ型アレイデバイスは、以下のように製作するこ
とができる。
１．膜及び基板：ＳＯＧ型基板及び材料／処理システム（石英ガラス又はＧＧＧ上）又はシリコン異質システム（Ｓｕｎｇらにより公開された以下の研究を参照されたい）内のシリコン基板上に製作される単純な１つの膜。
好ましくは、本開示の著者により開始されたプログラム及びＭＯ膜オンシリコンを元々開拓したグループによって報告された研究に従って、高品質ＭＯ膜をシリコン基板上に製作するのに利用されてきた高ターゲット利用スパッタリング（ＨｉＴＵＳ）と呼ばれるＰｌａｓｍａｑｕｅｓｔ Ｌｔｄ．による市販の低温ＲＦマグネトロンスパッタリング変形形態により製作された高品質ＬＰＥ膜又は高品質ＭＯ膜を使用する。
半導体プラットフォーム上の磁気光学ガーネット導波路：Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ａｎｄ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｓａｎｇ－Ｙｅｏｂ Ｓｕｎｇ，Ａｎｉｒｕｄｈ Ｓｈａｒｍａ，Ａｎｄｒｅｗ Ｂｌｏｃｋ，Ｋａｔｈｅｒｉｎｅ Ｋｅｕｈｎ，及びＢｅｔｈａｎｉｅ Ｊ．Ｈ．Ｓｔａｄｌｅｒａ）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ １０９，０７Ｂ７３８（２０１１）。
２．双安定／低電力：双安定性で一般に「ラッチ可能」なデバイスを提供するために、ＭＧＬ単一ドメインラッチＭＯ膜製品の製作にＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓにより商業的に利用されているような又は本開示の著者の指示下でチームが前に開発し実証してきた＊ようなアニーリング動作は、（本開示の著者により最初に提案され、後に本開示の著者の指示下で作られたチームにより開発された複合ラッチ可能若しくは「交換結合」構造又はＭＯ膜の表面上に製作された特殊格子構造により実施されるラッチと比較して、簡単な形態で実行し得る（＊Ｐａｎｏｒａｍａ係属中出願＿、＊ＲＦマグネトロンスパッタリング高容量光学ネットワーク及びそれを可能にする技術（ＨＯＮＥＴ）により準備される、静磁的に変更され、改善された磁性を有するガーネット多層薄膜構造、２０１１年、会議日：２０１１年１２月１９日～２１日、著者：Ｎｕｒ－Ｅ－Ａｌａｍ，Ｍｏｈａｍｍａｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｃｉ．Ｒｅｓ．Ｉｎｓｔ．，Ｅｄｉｔｈ Ｃｏｗａｎ Ｕｎｉｖ．，Ｊｏｏｎｄａｌｕｐ，ＷＡ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ Ｖａｓｉｌｉｅｖ，Ｍｉｋｈａｉｌ；Ｋｏｔｏｖ，Ｖｉａｔｃｈｅｓｌａｖ Ａｌｅｋｓｅｅｖｉｃｈ；Ａｌａｍｅｈ，Ｋａｍａｌｅ Ｅ。
３．デバイスタイプ：透過性又は反射性：平坦基板デバイス（コンピュータチップ又はガラス上に製作されるＬＣＤ等）では、ＭＯベースのアレイは、援用される多層構造出願に提案されるように、透過性（光が背面を透過する）、反射性、準透過性又は半透過性であり得る。以下の例示的な「基本的」デバイスでは、透過型が指定される。シリコンの場合、毛細管穴が、バックプレーンシリコン基板を通りアクティブデバイス層への光の透過を提供する。
４．光学的分離及び磁気的分離：磁気領域分離も提供し、磁気クロストークも回避しながら、光路制御を提供し、光学クロストークを回避するために、ディープエッチング動作を各アドレス可能サブピクセルの周囲で実行し得る。空気ギャップを残す代わりに、堆積通過を行い、光をサブピクセルエリアに効率的に結合するのに十分な屈折率コントラストを有する不浸透性材料でギャップを埋める。
代替的には、わずかに大きい複雑性で、任意選択的に追加の堆積と組み合わされた１つ又は複数の追加のエッチング手順を行い、光学結合／磁気不浸透材料に周期構造を製作し得る。この動作は、通常であれば不浸透性であるか、又は通常であれば適切な屈折率コントラストではない（バルクで）か、又は両方の材料に毛細管穴を製作し得、それらの穴は
、材料の続く堆積で続けて充填されてもされなくてもよい。
目的は、光学結合及び磁気領域閉じ込めの両方を実行する分離材料内の周期構造をモデリングすることである。そのような周期構造は、内層は周期的にパターニングされ（１Ｄ
ｐｃで）、磁気閉じ込めを行い、外層はＰＣ型合成屈折率変更を行うように、異なる周期構造を層に製作することによって実現することもできる。したがって、２つの別様に最適化された１Ｄ周期「穴あき」構造は、一方を他方の内部に入れる入れ子（例えば、正方形）管の形態でアクティブサブピクセルコアを囲む。
製作複雑性は、同時にエッチングされる２つの計算されたＰＣ構造で１つのマスクセットにより簡易化される。基本ＭＯ膜に応じて、いかなるディープエッチングも回避し、単にアクティブ材料においてサブピクセルコアを直接囲む入れ子「管」をエッチングすることが可能であり得る。
５．課されるＢフィールドの効率的な場生成構造：導電材料は、実質的に、一方向又は双方向で製作される（及び機能的に同様の結果の他のもの）サブピクセルコアの経路に配置される（好ましくは、本開示の著者による先の開示でのように、上部コイル及び下部コイル、Ｐａｎｏｒａｍａ＜＜＿＿＿＞＞を参照されたい。より複雑な変形形態は、バイアを通して接続される多層コリフォーム（ｃｏｌｉｆｏｒｍ）を含む）。
ａ．ピクセル論理符号化が不可視周波数で実行される好ましいバージョンでは、特に電気通信周波数を透過するそのようなＩＴＯ等の透明電極材料である。
ｂ．対象の材料に計算された周期により、対象の周波数を効率的に「通す」又は透過する周期アレイ／格子又は表面プラズモンパターニング膜。バルクで不透明であり、金属又はグラフェンの組成であり得る材料で製作し得る、密にパッキングされた適切な間隔及び周期の平坦コイル形態（直線スイッチバック、円形螺旋又は他の幾何学的構成）を製作することによる（同時係属中の出願３Ｄ ｆａｂ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｍａｄｅ ｔｈｅｒｅｂｙを参照されたい）。
トラックは、光路外に方向を変更するが、サブピクセル間を埋めるほど遠くに変更しない － 直線スイッチバックパターン等では、導電トラックは、主な格子形態及びコリフォームの軸から逸れる － コリフォームの非周期セグメントの簡易化設計選択であると予期される。
６．アドレス指定及び相互接続：アドレス指定を含むＳＯＧ型プラットフォームと相互接続材料系との間にはトレードオフがある。しかし、いずれの場合でも、通常、透明ＩＴＯ型材料がアクティブマトリックスアドレス指定論理に使用される。
しかしながら、相互接続は、グラフェンによってより有利に実施され、相互接続は（上下場生成方式では、水中のグラファイト溶液から形成されるグラフェンの市販のＤＶＤバーナー品質半導体レーザのＥｌ－Ｋａｄｙ及びＫａｎｅｒの実証された方法を通して製作される。Ｓｃａｌａｂｌｅ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｍｉｃｒｏ－ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ ｆｏｒ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ａｎｄ ｏｎ－ｃｈｉｐ ｅｎｅｒｇｙ ｓｔｏｒａｇｅ、Ｍａｈｅｒ Ｆ．Ｅｌ－Ｋａｄｙ、Ｒｉｃｈａｒｄ Ｂ．Ｋａｎｅｒ、Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ４，１４７５（Ｍａｒｃｈ ２０１３）。
７．デバイス上に一体製作される任意選択的な分析器：本開示のシステムでは、物理的なライトバルブの動作を完了するために、分析器（偏光回転が、ファラデー型、ＭＯＫＥ
又はＭＣ等であるかに関係なく、ピクセル論理／段符号化段であるＭＯ関連デバイスでは）を動作可能デバイス上に一体製作することは好ましくない（しかし、反対はしない）。しかし、商業的には、格子構造は、数年間、ファラデー回転子及びアイソレータ上に製作されていた（例えば、２０００年代中盤にＮａｎｏＯｐｔｏと協働したＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓから市販）。
この「基本」設計が、単一ＭＯ型効果及び基本変調／符号化方法に基づく比較的単純な設計レベル下に包含される、現在達成可能なものと比較して比較的単純な設計の唯一の例であることが強調されるべきである － しかしながら、これは、それでもなお、過去のディスプレイ（又は非ディスプレイデータアレイ）及び一般にＭＯ－ＶＳＬＩ設計での初期の単一効果ＭＯベースアレイ設計からのあらゆる重要な点での大きい進歩である。
１Ｄ ＭＰＣ構造から潜在的な利点を実現するために、単一の膜ではなくむしろ単純な多層膜を利用し得ることも留意され、多層膜では、典型的なアクティブ層は、λ／４厚であり、アクティブＭＯ膜／層を他の誘電層と交互にし得る。
加えて、別の平行タイプの「単純」な単一ＭＯ効果デバイスは、通常、１Ｄ又は２Ｄ表面格子（１Ｄ）／ハッチング格子（２Ｄ）として実施される平坦ＭＯデバイスの基づくものである。
これらのカテゴリの両方は、異なる用途に対するこれらの手法の利点を確認して、本開示の著者の指示下で製作され、プログラムにおいて実証された。
しかし、記されたように、これらの「単一効果」デバイスサブタイプのいずれも、ＭＯベースのデバイス及び関連デバイスの改善の可能性をなくしておらず、実際に、そのような改善されたハイブリッドデバイスは、本開示の著者の指示下で資金提供された新しいプログラムの下で開発され実証されてきた。
電気通信型及び構造化ピクセル信号処理システムのシステムレベルの本開示が、ハイブリッド／複合ピクセル論理符号化技術及びデバイスをいかに可能にし、そこからいかに恩恵を受けるか
本システムの示差的な主要特徴の１つは、異なる「Ｘ」Ｏ効果（「Ｘ」は、磁気、電気、熱、機械、音響等であることができる）への波長／材料系依存性並びにデバイスが、少なくとも、本発明を用いない場合、あらゆる場合で絶対というわけではないが、システム全体の所与の「総体的」設計最適化よりも大きい程度まで「好都合な周波数」で動作することができるデバイス及びシステムの設計に向けての意図的な設計バイアスを認識して、ピクセル信号処理段を最適化されたデバイス／材料システム動作に分解することである。
異なるデバイスを複合又は併合デバイス機能に組み合わせることが意図される場合、対象の効果の波長依存性の問題が悪化する傾向がある。なぜなら、現在、複数の材料系及び全てで最適ではないが少なくとも「適した」効果についての状況の交点に辿り着こうとしているためである。複数の要件の交点は、複数のうちのいずれか１つのみの要件よりも狭い範囲内で見つけられると予期し得る（この「交点」問題の製作関連結果については、同時係属中の出願３Ｄ ｆａｂ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｈｅｒｅｆｒｏｍを参照し、例えば、デバイス又は構造システムのあらゆるパラメータにおいて超機能を提供することができる材料の同時処理を可能にする共晶材料系を記載している、援用される多階層構造出願を参照されたい）。
組み合わされた効果により取得し得る利点は、実際に、本明細書において先に参照された本開示の背景の部分で提供されたプログラムにおいて主要事例で実証されてきた。
ハイブリダイゼーションのカテゴリ
ハイブリッドピクセル技術の３つのカテゴリがある：複数の技術の組み合わせであり、各技術は性能及び機能の改善に寄与するが、一緒になって、それら自体で利用された場合には必ずしも到達することができるわけではない機能閾値を達成しそれを超えることができる。
実質的な意味を伝達し、単なる曖昧な「キャッチフレーズ」意義だけではない、この「ハイブリダイゼーション」を特徴付ける別の方法は、以下である：単に同じ場所にあり、信号成分を統合ピクセルチャネル（主に係属中の「Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ」の趣旨）に提供する２つの技術ではなく、正確には、別様に機能しよりよく実行する異なるプロセス、デバイス又は材料構造である混合／複合システムにおいて一緒に結び付けられた技術の新規の「突然変異」又は進化である。
改善されたデバイスの３つの広いカテゴリは、異なるＭＯ型効果及び非ＭＯ効果／デバイスのハイブリッド、異なるＭＯ型効果／デバイス及び他のＭＯ型デバイス／効果のハイブリッド、並びに恐らく最も重要である異なるＭＯ型デバイス／効果、非相反効果、プロセス全般及び「低速光」効果及び技法のハイブリッドである。
１．ハイブリッドＭＯ／非ＭＯデバイス：
ａ．ＭＯ（ファラデー、ＭＯＫＥ、コットン－モートン及びこれらのハイブリッド（＃２を参照されたい）＋マッハツェンダー及びマイケルソン及び他の干渉ベースデバイス）
ｂ．ＭＯ（ファラデー、ＭＯＫＥ、これらのハイブリッド＋ＰＰＬＮベースの回転”＊＊
２．ハイブリッドＭＯ／ＭＯデバイス
ａ．ファラデー、ＭＯＫＥ、コットン－モートン
ｂ．ハッチング格子と多層膜との組み合わせからの２Ｄ及び３Ｄ ＰＣ
ｃ．反射ＭＯ要素の追加
３．ハイブリッドＭＯ／非相反効果＋低速光技法
先に引用された同時係属中の出願でも同様に趣旨が対処された各タイプについて、例の繰り返しの分解を提供するのではなく、代わりに、好ましい一設計について説明し、幾つかの選択肢がその設計に関連して提供される。
第１に、第３のカテゴリの説明は、整理されており、なぜなら、これは、単独で及び他のＭＯ効果、非ＭＯ効果、並びに互換性があるデバイスタイプ及び動作との追加のハイブリダイゼーション組み合わせで最大の用途を潜在的に有するハイブリッドタイプの最も高度なバージョンであるためである。
ハイブリッドＭＯ／非相反効果＋低速光技法：
単なる付加効果又は直列になった構成デバイスによる信号の変調ではないスイッチの新しいカテゴリを実現する。
２０００年代後半から、非相反ＭＯ技法をいわゆる「低速光技法」と組み合わせて、広範囲の用途に向けた基本的なＭＯ関連スイッチの改善達成の潜在性を証明し実現することを目的として、本開示の著者は、新しい研究に資金提供した。
これらの効果が関連し、効果に関連する技法を使用して、元々のＭＯ関連フォーカスの結合された新規の効果及び強化を実現することができるという洞察をもって、開発のこれらの２本の線の豊富な交差を利用するこの概念は、最初、２００７年において、本願の著者の指示下で研究していた幾つかの研究グループのプライベートな研究シンポジウムにお
いて、本願の著者により提案された。低速光での研究発見が報告され、ハイブリッド開発のための共通の土台が探索された。
この初期の方向から、少なくとも２つの成功した開発努力が開始された。
これらの１つは、Ｖ．Ｉ．Ｂｅｌｏｔｅｌｏｖにより率いられる実在するグループの１つにより報告された：Ｂｅｌｏｔｅｌｏｖ Ｖ．Ｉ．，Ｓｌｏｗ ｌｉｇｈｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ａｎｄ ｅｘｔｒａｏｒｄｉｎａｒｙ ｍａｇｎｅｔｏｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｅｃｔｓ ｉｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｍｅｄｉａ、Ｊ Ｍａｇｎ Ｍａｇｎ Ｍａｔｅｒ ３２１：３（２００９）。
この共通の原点からの展開の２番目の線は、Ｍｉｇｕｅｌ Ｌｅｖｙにより率いられたグループからのこの最も新しく報告された研究において頂点に達した（Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙがこの特定の論文において最初に著者として列挙されている）。
ＰＨＹＳＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｂ ８４，０９４２０２（２０１１），Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ ｎｏｒｍａｌ ｍｏｄｅｓ ａｎｄ ｓｔｏｐ ｂａｎｄ，ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｔ ｏｎｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｏｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ａｓｈｉｍ Ｃｈａｋｒａｖａｒｔｙ，Ｍｉｇｕｅｌ Ｌｅｖｙ，Ａｍｉｒ Ａ．Ｊａｌａｌｉ，及びＺｈｕｏｙｕａｎ Ｗｕ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，１４００ Ｔｏｗｎｓｅｎｄ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｏｕｇｈｔｏｎ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ ４９９３１ ＵＳＡ。
Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｍ．Ｍｅｒｚｌｉｋｉｎ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｒｕｓｓｉａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｍｏｓｃｏｗ １２５４１２，Ｒｕｓｓｉａ，（２０１１年５月２４日に受領；２０１１年９月１２日に公開）－ 要約：この研究は、マルチモード楕円複屈折ブラッグフィルタ導波路における磁化反転時のフォトニックストップバンド再構成を調べる。長手方向に磁化された磁気光学導波路での磁化反転は、局所直交楕円偏光通常モードの特性に影響を及ぼし、フィルタのストップバンド構成に影響する。磁気光学媒体での円形複屈折の標準の場合と異なり、逆ヘリシティ状態は、所与の伝搬方向での磁化反転時に互いへ変換しない。むしろ、ヘリシティ反転は、ポワンカレ球の赤道面を通した南北鏡像反射に対応する垂直に向けられた半長軸を有する新しい異なる通常モードをもたらす。マルチモード磁性フォトニック結晶での別次数導波路モード間の非対称逆方向結合では、この対称性の破れ、すなわち磁化反転時の通常モードの消滅は、楕円偏光状態のハイブリダイゼーションを通してストップバンドの強力な再構成を可能にする。ストップバンドスペクトルプロファイルへのブロッホモード再構成の効果は、フィルタの磁化応答に寄与する。そのような楕円複屈折媒質では、入力偏光ヘリシティ反転も光学透過率制御の強力なツールになる。したがって、磁化反転及びヘリシティ反転の両方は、オンチップ磁性フォトニック結晶スイッチの製作への有用なツールとして機能することができる。
本開示の著者の指示下での全体親プログラムの資金提供の下、Ｍｉｇｕｅｌ Ｌｅｖｙらにより提案された開発の２番目の線の最適化は、研究者Ｍｉｇｕｅｌ Ｌｅｖｙの直接的なリーダーシップ下のチームによって開始された。
このプログラムの目的は、極めて高速であり、特徴サイズが小さく、高コントラスト及び低電力であり、非常に重要なことに、完全な物理的ライトバルブ又はスイッチの実施に交差偏光子の必要性をなくした新しい基本的な新しい光学スイッチ、ハイブリッドＭＯ関
連スイッチを実現する基本構成ハイブリッドデバイス（特にＬｅｖｙらにより開発された）－ より「基本的」なタイプのＭＯ関連デバイスについて先に概説した特徴等の他の改善されたＭＯ関連デバイス特徴と併せて機能して、ディスプレイ用途及び非ディスプレイデータ用途向けの高性能集積ＯＰＴＯ－ＶＬＳＩアレイアーキテクチャにする － を実施し商業化することであった。
本開示のハイブリッドデバイス及び信号処理システムに向けてＬｅｖｙのハイブリッドＭＯ関連スイッチを完全に実施し、そこから恩恵を受けるために必要な他の改善された特徴：
１．フィルファクタの最小化及びＢフィールド効率の増大：印加されたＢフィールドを受けるＭＯ材料（膜）での「フィーダ」平坦導波路：導波路の「ライトバッフル」スイッチバックルーティングを使用して、特徴サイズ、フィルファクタを最小化し、デバイス効率を増大させる（本願の著者による先の係属中の出願Ｐａｎｏｒａｍａ ＬＩＧＨＴ ＢＡＦＦＬＥ出願：この出願では、計算された点欠陥が、略９０°の湾曲を行うためにイオン注入によって実施される）。
本願の改善された提案は、非埋設リブ導波路において点欠陥を実施し、イオン注入要件を回避し、及び／又は隆起して製作された湾曲において対向する閉じ込め「ハッチング」格子（２Ｄ周期構造）を利用する。
２．場生成構造：均一飽和のための上部／下部構造。上部場生成構造は、上記のより「基本的」なサブタイプ下で説明した同じ「信号周波数の透過」方法に従って、対向する「スイッチバック」又は「螺旋」型入れ子平坦コリフォームに従う。
信号周波数を透過する必要がない下部場生成構造は、有利には、上記のより「基本的」なデバイスタイプ下で説明された提案に従って、パターニングされたグラフェン等の極めて導電性が高く効率的な場生成材料から製作される。
３．アドレス指定：「下部」層からシリコン又は石英ガラス基板（両方ともＧＧＧ等の専用鉄ガーネット型基板よりも好ましい）上に製作される。
ＭＯ材料は、基板上に堆積し、次に、この好ましい構造及び製作選択肢では、ＭＯ材料（マスキングされる）は、先に引用された同時係属中の出願３Ｄ ｄｅｖｉｃｅ ｆａｂ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ及び３Ｄ ＰＩＣ／ＳＬＭ内の提案並びに当技術分野で既知であり、本開示の著者により先の開示で参照された製作選択肢に従って堆積する。
Ｌｅｖｙ基本スイッチの機能を改善するために、更に提案される変更：
４．多層周期膜組成物（交換結合光学系を含む）をエッチングされた「ハッチング」格子と組み合わせた３Ｄ周期構造。
完全なライトバルブ／スイッチデバイスとして完成するＬｅｖｙスイッチの改善された「欠けていた部分」である、Ｌｅｖｙ基本スイッチへのこの改善（＃１～＃３と異なる）は、Ｂｅｌｏｔｅｌｏｖ、Ｋｏｔｏｖ、Ｉｎｏｕｅらにより典型化された多層ＭＰＣ方法とのＬｅｖｙ １Ｄ又は２Ｄ格子のハイブリッド組み合わせ及び非ファラデー効果導出偏光回転（反射性、すなわちＭＯＫＥ又はコットン－モートン又はＰＰＬＮ回転子）の任意選択的な実施である。
構造：本提案の著者による前の提案では、平坦回転子が、入結合及び出結合ミラー又は点欠陥セットによりディスプレイ及びＳＬＭ用途を可能にした。同時係属中の出願３Ｄ
ＰＩＣ及びＳＬＭでは、そのような内平面／外平面信号処理の完全なシステムが提案されている。
Ｌｅｖｙらは、先に引用したプログラムの一環として、早期バージョンの結合光学系と併せた平坦デバイスの製作に成功し、実証した。
これらのこれまで別個で互換性のなかったＭＰＣ方法及び構造 － 平坦格子及び多層誘電膜積層／ＭＰＣ － のハイブリダイゼーションからなる新しいＬｅｖｙ基本スイッチを改善するこの本提案では、入結合光学系の変形形態が提案されて、信号ビームを３Ｄ周期構造内の「平坦仮想キャビティ」に向け、ビームは、ＰＣ光ファイバのブラッグ格子型ＰＣにより典型的なＰＣ貫入及び反射相互作用を模倣する。
Ｌｅｖｙスイッチの「フィーダ段」におけるコンポーネント及び信号伝搬ステップ：
ａ．信号は、バックプレーン（すなわち基板）の背後から発する又はデバイスの「上」側から発する信号として平面外から平面内に結合される（平坦－平坦も提供されることに注意されたい）。
信号がデバイスの平面への法線から移り、デバイスの平面に平行に伝搬するように、４５度ミラーを実施し、実際に９０度「湾曲」を経路に実施する基板を介して、基板の裏面を通り反射ミラー、点欠陥又は周期構造を介して「仮想キャビティ」への「準透過」チャネル（詳細については同時係属中の３Ｄ ＰＩＣ等を参照されたい）の場合である。
ＳＬＭ及び反射ディスプレイのより従来的な「対面」方向から発する場合、結合は法線に対して４５度よりも大きい角度を介する。次に、信号は、平面に向けて「下」に跳ね返る。
ｂ．しかし、本著者からの他のバージョンと異なり、格子構造及び「ハッチング」格子構造を製作するリソグラフィエッチングプロセス後に残る表面を形成する残留ＭＯ膜の部分は、その表面にエッチングされ、ピット又は短いトレンチを作成する。したがって、表面「において」（表面に平行な代わりに」下に跳ね返った信号は、ピット又はトレンチに挿入される。
ｃ．次に、そのようにして偏向された信号は、表面へのより深いエッチングにより形成された「壁」に直面し、好ましくは、この「壁」は、９０度ではなく、むしろ法線に対して９０度未満の角度をなし、それにより、光は、信号が挿入されている「仮想キャビティ」により効率的に結合する。
ｄ．このキャビティは、選択肢付きで以下の構造で構成される。
任意選択的に比較的より強磁性及び軟磁性の磁化を含む（その場合、「強磁性」ＭＯ材料は、ラッチ又はドメイン管理特性のいずれかに向けて最適化され － その磁気機能は、より重要である －、「軟磁性」ＭＯ材料は、ＭＯ効果に向けて最適化され、１つの組立材料では難しい方法で協働する）ＭＯの多層膜及び誘電膜又はアクティブ層が、通常、厚さがλ／４であるより典型的なＭＰＣ多層組成物である。
この組成物の下層は、高い全方向反射のＯｍｕｎｉｇｕｉｄｅから市販のＰＣ製品に従った、パターニングされた誘電体ミラーである（Ｙｏｅｌ Ｆｉｎｋ，Ｊｏｈｎ Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓら；ＭＩＴ）。
ｅ．Ｌｅｖｙスイッチの元のバージョン及び現在のバージョンは、ＬＰＥ ＭＯ膜に格
子（１Ｄ周期構造）又はマイクロピラーのパターン（２Ｄ周期構造がモデリングされた）のいずれかを利用する。
したがって、１つのＬＰＥ膜の代わりに、多層積層（実質的にＬｅｖｙらにより研究されたＬＰＥ厚膜を含み得る）があり、この積層は、次にエッチング及びクロスエッチング（ハッチング）されて、それら自体が多層構造であるピラーの周期アレイ － したがって、モデリングされた（しかし、製作されていないことが多い）３Ｄフォトニック結晶の効率及びより高次の効果の全てを提供する実用的な３Ｄ周期構造 － を残す。
ｆ．この製作モデルは、多すぎる層の積層を必要とし、欠陥率等の点でコストがかかり非実用的になる多層膜手法の制約により不可能な新しいＰＩＣ設計を可能にする。また、製作された１Ｄ格子又はモデリングされた２Ｄピラーのいずれかに対しても不可能である。
ｇ．下部誘電体ミラーと複合３Ｄ ＰＩＣ構造の表面との間の仮想キャビティに信号を効率的に閉じ込めるために、空気ギャップ格子での空気の屈折率コントラストに近いものを維持することもでき、偶発的なクラッシュから脆い表面特徴を保護することもできる反射性キャップ材料、誘電体ミラー又は屈折率コントラストが十分な材料（適切なエアロゲル材料等）である － 同時係属中の出願３Ｄ ＰＩＣ ａｎｄ ＳＬＭを参照されたい。
これは、フィーダセクション（及び切り替え可能なストップバンド構成を実施するＬｅｖｙ型スイッチの他の動作可能な構造）の上部に堆積する保護緩衝層としても機能している。場生成スイッチバック構造は、反射性キャップの上部に堆積し得、周期材料上に直接堆積し得る － これは、材料及び材料が３Ｄ ＰＣ 構造の機能といかに干渉し得るか又はいかに干渉しないかに依存する。
したがって、複合「仮想キャビティ」は、反射性上部及び下部封止及び／又は充填及び封止された３Ｄ周期構造からなる。
ｈ．信号の入射は、信号が格子に対しても多層の平面に対しても法線ではなく、多層ピラーを通って伝搬し貫入する（少なくとも部分的に）が、むしろ信号が、フォトニック結晶ファイバのブラッグ格子型構造の下への信号の伝搬と非常に類似して、典型的な前方向４５度で変更されたフィーダチャネルの下、複数の反射を通して仮想キャビティの下に跳ね返る － 信号が、最終的に、多層構造全体に相対して、実質的に上部厚膜層内に製作される、出射ミラー端面が４５度又は信号をＬｅｖｙスイッチの次の段に結合するのに充分な他の角度に達するまで － ように計算される。
ｉ．ＭＯＫＥ及びＰＰＬＮ回転の任意選択的なハイブリッド：信号を仮想キャビティに閉じ込める反射表面及び信号をキャビティ内外に結合する反射表面の要件を所与として、ＭＯＫＥ（並びに更に潜在的にＰＰＬＮ）材料及びデバイスを反射構造に利用する機会がある。コットン－モートンは、必要に応じて、更なる偏光モード操作の補助的な選択肢である。
埋設された内層からの信号を閉じ込める下部反射性層構造において実施されるＭＯＫＥは、Ｌｅｖｙのスイッチに加えられ、Ｌｅｖｙのスイッチの主要な革新を改善する可能性が最も高いハイブリダイゼーション機会である。ＭＯＫＥのアドレス指定及びエネルギー付与は、主要ファラデー型効果とは別個の状態演算子ではないため、同じアドレス指定及び相互接続を介して実施される。
カー回転材料での改善は、一般に、この目的を非常に大きい価値あるものとし、一般パターンから、他のハイブリッドバージョンが、基本的な事例の例示として提供される特定の実施形態を超えて意図されることが明らかになる。
本明細書に開示される「Ｌｅｖｙ＋」信号論理デバイスシステムのこの基本構築ブロックへの更なる改善のために、このデバイスレベルシステム仕様は、マッハツェンダー又はマイケルソン干渉計ベースのデバイスのデバイスフットプリント並びにＢｅｌｏｔｅｌｏｖらの低速光／ＭＯ融合との潜在的なハイブリッドへの追加が可能である。
ここで、同時係属中の出願Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｅｒｉｎｇ ｏｆ ａｒｒａｙｓが留意され、なぜなら、アレイ要素の数及びサイズ（面積／体積）の両方の点で、特に大きい面積に対して、Ｌｅｖｙスイッチの潜在性を完全に実現する本明細書で提案される改善されたデバイスコンポーネントと組み合わせたＬｅｖｙエンコーダの利用及びデバイスのＭＯフィーダセクションへの提案された改善と、直列になった相互接続及びデバイスの連続線の問題をなくすアドレス指定及び給電システムとの間に相互価値の相乗効果があるためである。
ここでも、３Ｄ ＰＩＣ／ＳＬＭ（ディスプレイ及び非ディスプレイ）での信号、データ又はピクセル信号を入結合及び出結合し、同様にそのようなシステムの層間で信号を処理する一般化システムを提案する援用される多階層出願が留意される。
本明細書に詳述されるウェーハ型物理的製作システムと類似のバージョンを実施する本開示のファイバ型及び３Ｄ構造バージョンについて、同時係属中の３Ｄ ｆａｂ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｔｈｅｒｅｆｒｏｍも留意される。
全てのディスプレイタイプは、ＴＥＬＥＣＯＭ－ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ，ＷＩＲＥＬＳＳ ＡＤＤＲＥＳＳ ＡＮＤ ＰＯＷＥＲ，３Ｄ ＰＩＣ／ＳＬＭ，３Ｄ ＦＡＢ ＡＮＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＤＥＶＩＣＥＳ ＴＨＥＲＥＢＹからの提案の１つ又は複数を使用して製作し得る。
追加の参照：
１．Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｃｏｔｔｏｎ－Ｍｏｕｔｏｎ Ｅｆｆｅｃｔ，Ａ．Ｂｅｎ－Ａｍａｒ Ｂａｒａｎｇａ１，＃，Ｒ．ｂａｔｔｅｓｔｉ１，Ｍ．Ｆｏｕｃｈｅ１，２，３，Ｃ．Ｒｉｚｚｏ１，２，３，＊及びＧ．Ｌ．Ｊ．Ａ．Ｒｉｋｋｅｎ１．１ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｓ Ｃｈａｍｐｓ
Ｍａｇｎｅｔｉｑｕｅｓ Ｉｎｔｅｎｓｅｓ（ＵＰＲ ３２２８，ＣＮＲＳ－ＩＮＳＡ－ＵＪＦ－ＵＰＳ），Ｆ－３１４００ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ Ｃｅｄｅｘ，Ｆｒａｎｃｅ；Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｅ ｄｅ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，ＵＰＳ，Ｌａｏｒａｔｏｉｒｅ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓ Ａｇｒｅｇａｔｓ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｅ，ＩＲＳＡＭＣ，Ｆ－３１０６２ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ；３ ＣＮＲＳ，ＵＭＲ ５５８９，Ｆ－３１０６２ Ｔｏｕｌｏｕｓｅ，Ｆｒａｎｃｅ，＃Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ａｄｄｒｅｓｓ：ＮＲＣＮ，Ｐ．Ｏ．Ｂｏｘ ９００１，Ｂｅｅｒ－Ｓｈｅｖａ ８４１９０，Ｉｓｒａｅｌ。＊対応する著者：ｃａｒｌｏ．ｒｉｚｚｏ＠ｌｎｃｍｉ．ｃｎｒｓ．ｆｒ。
２．Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｅｃｔ，Ｒｉｃｃａｒｄｏ Ｈｅｒｔｅｌ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ
Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ（ＩＦＦ），Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｊｕｅｌｉｃｈ，Ｄ－５２４２５ Ｊｕｅｌｉｃｈ，Ｇｅｒｍａｎｙ、逆ファラデー効果について、すなわち、円偏光高周波数電磁波に露出した透明媒体に生じる磁化についての分析的表現が与えられる。顕微鏡的手法を使用して、逆ファラデー効果に起因した
媒体の磁化は、電磁波により生成される顕微鏡的ソレノイド電流の結果として特定される。よりよく知られている現象論的導出とは対照的に、顕微鏡的処理は、逆ファラデー効果の周波数依存性についての重要な情報を提供する。
３．Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｋｅｒｒ Ｅｆｆｅｃｔ，Ｖ．Ｉ．Ｂｅｌｏｔｅｌｏｖ１，２，Ａ．Ｋ．Ｚｖｅｚｄｉｎ１，１Ａ．Ｍ．Ｐｒｏｋｈｏｒｏｖ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ
ＲＡＳ，３８ Ｖａｖｉｌｏｖ ｓｔ．，Ｍｏｓｃｏｗ，１１９９９１ Ｒｕｓｓｉａ，２Ｍ．Ｖ．Ｌｏｍｏｎｏｓｏｖ Ｍｏｓｃｏｗ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖ．，Ｍｏｓｃｏｗ，１１９９９１，Ｒｕｓｓｉａ～要約 静的面内磁場が膜へのｐ偏光斜め入射により強磁性膜に生成されることを実証する。この現象は、逆トランスバース磁気光学カー効果と呼ぶことができる。ピーク強度５００Ｗ／μｍ２のフェムト秒レーザパルスは、ニッケルにおいて約１００Ｏｅの有効磁場を生成する。有効磁場の値は、平滑な金属誘電構造又はプラズモン結晶において励起した表面プラズモン偏光共振において１桁を超えて増大することができる。
４．Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｎ ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏ－ｏｐｔｉｃ ｒｏｔａｔｏｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ Ｘｉａｏｙｕｅ Ｈｕａｎｇ ｎ，ＺｉｙｏｕＺｈｏｕ，Ｒａｇｈａｖ Ｖａｎｇａ，Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｕｇｔｏｎ，ＭＩ ４９９３１，ＵＳＡ，（対向格子構造によるラッチ、Ｍ．Ｌｅｖｙの下で行われた研究），Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ。
５．＊＊Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｒｏｔａｉｏｎ ｉｎ ｉｎ ＰＰＬＮ：Ｃｈｉｒａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ ｐｏｌｅｄ ＭｇＯ－ｄｏｐｅｄ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ，Ｌｅｉ Ｓｈｉ，Ｌｉｎｇｈａｏ Ｔｉａｎ，Ｘｉａｎｆｅｎｇ Ｃｈｅｎ＊，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｔｈｅ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｌｏｃａｌ Ａｅｒａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｎｄ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，８００ Ｄｏｎｇｈｕａｎ Ｒｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００２４０，Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ＊ｘｆｃｈｅｎ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ：石英のような天然光学活性材料と同様である準位相整合（ＱＰＭ）条件が満たされる場合、ＭｇＯ：ＰＰＬＮ内による周期分極ＭｇＯドープニオブ酸リチウム（ＭｇＯ：ＰＰＬＮ）のキラリティーを研究する。ＥＯ効果によるＭｇＯ：ＰＰＬＮの特定の回転は、トランスバース電場に比例することが分かり、可能な小さいサイズにおいて光学活性材料内で大きい偏光回転が行われる。外部電場によりＭｇＯ：ＰＰＬＮのキラリティーを制御し得ることも実証している。
特定の実施形態について本明細書に開示したが、ピクセル変調に必要な動作及び段を分解し別個に最適化することに基づく、提案される新規の画像表示及び投影の用途及び範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
上記のシステム及び方法は、本発明の好ましい実施形態の詳細を理解するための補助として一般的な用語で説明された。本明細書の説明では、本発明の実施形態の詳細な理解を提供するために、コンポーネント及び／又は方法の例等の多くの特定の詳細が提供されている。本発明の幾つかの特徴及び利点は、そのような態様で実現され、あらゆる場合で必
要とされるわけではない。しかしながら、本発明の実施形態が、特定の詳細の１つ又は複数なしで又は他の装置、システム、組立体、方法、コンポーネント、材料及び／又は部品等を用いて実施可能であることを当業者は認識する。他の場合、周知の構造、材料又は動作については、本発明の実施形態の態様を曖昧にしないように特に詳細に示さず又は説明していない。
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「実施形態」又は「特定の実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ずしも全ての実施形態に含まれるわけではないことを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な箇所での語句「一実施形態では」、「実施形態では」又は「特定の実施形態では」の各出現は、必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。更に、本発明の任意の特定の実施形態の特定の特徴、構造又は特性は、１つ又は複数の他の実施形態と任意の適する様式で組み合わせ得る。本明細書における教示に鑑みて、本明細書において説明され示された本発明の実施形態の他の変形形態及び変更形態が可能であり、それらが本発明の趣旨及び範囲の一部として見なされるべきであることを理解されたい。
図面／図に示された要素の１つ又は複数は、より分離されて若しくはより統合されて実施することもでき、又は特定の用途に従って有用であるように特定の場合には更に除去又は動作不能とされ得ることも理解される。
更に、図面／図中の任意の信号矢印は、別段のことが特記される場合を除き、限定ではなく例示のみとして見なされるべきである。更に、本明細書で使用される場合、「又は」という用語は、一般に、別段のことが示される場合を除き、「及び／又は」を意味することが意図される。コンポーネント又はステップの組み合わせも記されているものとして見なされ、用語は、分離する能力又は結合する能力を不明瞭にするものとして予見される。
本明細書での説明において及び以下の特許請求の範囲全体を通して使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、複数形を含む。また、本明細書での説明において及び以下の特許請求の範囲全体を通して使用される場合、「内」の意味は、文脈により明らかに別段のことが示される場合を除き、「内」及び「上」を含む。
要約書に記載されるものを含め、本発明の示された実施形態の上記の説明は、網羅的である、すなわち本明細書に開示される厳密な形態に本発明を限定することを意図されない。本発明の特定の実施形態及び例が本明細書において例示のみを目的として記載されるが、関連する技術分野の当業者に認識され理解されるように、本発明の趣旨及び範囲内で様々な均等な変更形態が可能である。示されるように、これらの変更形態は、本発明の示された実施形態の上記の説明に鑑みて本発明に対してなされ得、本発明の趣旨及び範囲内に含まれるべきである。
したがって、本明細書において、本発明についてその特定の実施形態を参照して説明したが、上記の本開示において、自由な修正形態、様々な変更形態及び置換形態が上記の本開示内にあることが意図され、幾つかの場合、本発明の実施形態の幾つかの特徴は、記載される本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の特徴の対応する使用なしで利用されることが理解される。したがって、本発明の基本的な範囲及び趣旨に特定の状況及び材料に合わせるために、多くの変更形態がなされ得る。本発明が、以下の特許請求の範囲において使用される特定の用語及び／又は本発明を実行するのに最良の形態であると考えられる、開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入るあらゆる実施形態及び均等物を包含することを意図される。したがって、本発明の範
囲は、添付の特許請求によってのみ決定されるべきである。

Claims (27)

  1. 磁性フォトニックエンコーダであって、
    入力部、符号化部、出力部、前記入力部と前記符号化部との間の入力インターフェース、及び前記符号化領域と前記出力部との間の出力インターフェースを含む多層フォトニック結晶（ＭＰＣ）であって、前記符号化部は、重なった反射層を有するＭＰＣ周期構造の組を含む、多層フォトニック結晶（ＭＰＣ）と、
    前記多層フォトニック結晶を支持する基板と、
    前記入力部に配置され、全反射の角度で入力光子ビームを前記入力インターフェースに向け、前記ＭＰＣ周期構造の組を通る伝搬光子ビームを生成するように構成される第１の経路光学系であって、前記伝搬光子ビームは、偏光属性を有する、第１の経路光学系と、
    前記符号化部に物理的に関連付けられ、前記ＭＰＣ周期構造の組内に第１の制御可能な磁場を生成して、前記偏光属性を制御可能に回転させ、前記出力インターフェースにおいて偏光変更伝搬光子ビームを生成するように構成される第１の機構と、
    前記第１の機構に結合されて、前記制御可能な磁場の特定の１つの磁場を制御し、特定の偏光を有する前記偏光変更伝搬光子ビームを生成するコントローラと
    を含む磁性フォトニックエンコーダ。
  2. 前記基板内に配置され、及び前記符号化部に物理的に関連付けられ且つ前記コントローラに結合され、前記ＭＰＣ周期構造の組内に第２の制御可能な磁場を生成して、前記偏光属性を制御可能に回転させ、前記偏光変更伝搬光子ビームを生成するように構成される第２の機構を更に含む、請求項１に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  3. 前記出力部に配置され、前記出力インターフェースから前記偏光変更伝搬光子ビームを受け取り、且つ前記偏光変更伝搬光子ビームを非相反モード変換デバイスに向け、符号化光子ビームを生成するように構成される第２の経路光学系を更に含む、請求項１に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  4. 前記出力部に配置され、前記出力インターフェースから前記偏光変更伝搬光子ビームを受け取り、且つ前記偏光変更伝搬光子ビームを非相反モード変換デバイスに向け、符号化光子ビームを生成するように構成される第２の経路光学系を更に含む、請求項２に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  5. 前記出力部に配置され、前記符号化光子ビームを受け取り、且つ出力光子ビームを生成するように構成される第３の経路光学系を更に含む、請求項３に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  6. 前記出力部に配置され、前記符号化光子ビームを受け取り、且つ出力光子ビームを生成するように構成される第３の経路光学系を更に含む、請求項３に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  7. 前記入力光子ビームは、前記基板と平行な平面に概して直交する第１の方向に伝搬し、前記伝搬光子ビームは、前記平面と概して平行な第２の方向に伝搬し、前記出力光子ビームは、前記平面に概して直交し且つ前記第１の方向と概して平行な第３の方向に伝搬する、請求項５に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  8. 前記入力光子ビームは、前記基板と平行な平面に概して直交する第１の方向に伝搬し、前記伝搬光子ビームは、前記平面と概して平行な第２の方向に伝搬し、前記出力光子ビームは、前記平面に概して直交し且つ前記第１の方向と概して平行な第３の方向に伝搬する、請求項６に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  9. 符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項１に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  10. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項２に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  11. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項３に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  12. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項４に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  13. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項５に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  14. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記
    部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項６に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  15. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項７に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  16. 前記符号化部は、二次元領域を含み、前記ＭＰＣ周期構造の組は、前記ＭＰＣ周期構造の複数のサブセットを含み、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットのそれぞれは、前記二次元領域内に配置され、且つ前記伝搬光子ビームの伝搬経路の部分を支持し、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第１のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの前記部分は、前記ＭＰＣ周期構造のサブセットの全てを通して前記伝搬経路の前記部分をルーティングする経路光学系の組を更に含む、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのうちの第２のサブセットの前記伝搬経路の少なくとも１つの別の前記部分と整列しない、請求項８に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  17. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項９に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  18. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１０に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  19. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１１に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  20. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１２に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  21. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１３に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  22. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１４に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  23. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１５に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  24. 前記二次元領域は、直線エリアを含み、前記ＭＰＣ周期構造の前記サブセットのそれぞれは、互いに平行であり、且つ前記直線エリア内に配置され、前記伝搬経路の前記部分は、互いに平行である、請求項１６に記載の磁性フォトニックエンコーダ。
  25. フォトニックビームを符号化する方法であって、
    前記フォトニックビームを磁性フォトニックエンコーダで受け取ることであって、前記磁性フォトニックエンコーダは、入力部、符号化部、出力部、前記入力部と前記符号化部との間の入力インターフェース、及び前記符号化領域と前記出力部との間の出力インターフェースを含む多層フォトニック結晶（ＭＰＣ）であって、前記符号化部は、重なった反射層を有するＭＰＣ周期構造の組を含む、多層フォトニック結晶（ＭＰＣ）と、前記多層フォトニック結晶を支持する基板と、前記入力部に配置され、全反射の角度で入力光子ビームを前記入力インターフェースに向け、前記ＭＰＣ周期構造の組を通る伝搬光子ビームを生成するように構成される第１の経路光学系であって、前記伝搬光子ビームは、偏光属性を有する、第１の経路光学系と、前記符号化部に物理的に関連付けられ、前記ＭＰＣ周期構造の組内に第１の制御可能な磁場を生成して、前記偏光属性を制御可能に回転させ、前記出力インターフェースにおいて偏光変更伝搬光子ビームを生成するように構成される第１の機構と、前記第１の機構に結合されて、前記制御可能な磁場の特定の１つの磁場を制御し、特定の偏光を有する前記偏光変更伝搬光子ビームを生成するコントローラとを含む、受け取ることと、
    前記符号化部における前記伝搬光ビームの偏光回転を設定し、前記偏光変更伝搬光子ビームを生成することと、
    前記偏光変更伝搬光子ビームを非相反モード変換デバイスと相互作用させて、前記非相反モード変換デバイスから出る前記フォトニックビームの透過振幅を設定することと、
    前記非相反モード変換デバイスから出る前記フォトニックビームを符号化することと
    を含む方法。
  26. 本質的に本明細書に開示される装置。
  27. 本質的に本明細書に開示される方法。
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