[发明专利]用于光纤扫描器的微结构化光纤振荡器和波导

说明书

所描述的是光纤和包括光纤的扫描光纤显示器。所公开的光纤包括被定位在中心波导元件与外周边之间的多个质量调节区域(诸如气体填充区域)以用于与缺少所述多个质量调节区域的光纤相比较减少所述光纤的质量。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月23日提交的美国临时申请号62/438,898和于2017年2月27日提交的美国临时申请号62/464,298的权益和优先权，其以整体内容通过引用并入本文。

背景技术

光纤已经被用于各种用途，包括通信、传感器和成像。各种构造的光纤存在并且通常包括具有附加缓冲区的波导结构，诸如由中央芯和周围包层制成的波导，以及可选地包括以提供处理或暴露于环境条件期间的保护的夹套层。需要附加的光纤设计和优化来改进和扩大在其中采用或可以采用光纤的各种应用。

发明内容

本申请涉及光波导。更具体地，并且非限制性地，本申请涉及光纤和光纤振荡器，诸如用于扫描光纤显示器，其中，所述光纤包括波导元件和具有被定位在所述波导元件与所述光纤的外周边之间的一个或多个质量降低元件的机械区域。所述质量降低元件的包括有利地提供包含具有对于视场的改进的所述光纤的扫描光纤显示器，诸如当与常规光纤振荡器的使用相比较时。

扫描设备通常对针对频率的扫描范围进行折中。例如，通常，随着频率增加，扫描范围减小。类似地，随着扫描范围增加，频率减小。然而，在许多应用中，诸如扫描光学投影仪，具有大操作频率和大范围是期望的。频率可以对于分辨率和刷新率二者是重要的。例如，在扫描光纤显示器中，频率可能直接地影响刷新率，因为光纤的重复振荡可以指示输出视图可以多么频繁地改变。

然而，针对给定投影仪设计，范围可能对于视场是重要的。例如，振荡光纤的所述最大幅度或者范围可以提供关于由所述光纤生成的输出图像可以多么宽的限制。随着所述振荡范围增加，可以提供更宽的视场。

由于其小形状因子和有用的分辨率和视场，因而扫描设备还可以用作显示设备。然而，为了获得具有高扫描范围的高频扫描设备，需要本领域中的创新。目前所描述的光纤允许改进的视场投影仪，同时维持小形状因子。作为示例，通过将所公开的光纤并入扫描光纤显示器投影仪中，所述投影仪的所述视场可以相对于常规扫描光纤显示设备增加。

在第一方面中，所提供的是光纤。所公开的光纤在本文中还可以称为微结构化光纤。示例的光纤包括以下那些光纤，其包括：波导元件，其沿着轴延伸；机械区域，其在所述波导元件周围，诸如被定位在所述波导元件与外周边之间并且包括具有第一密度的第一材料的机械区域；以及多个质量调节区域，其被定位在所述机械区域内，诸如包括具有小于所述第一密度的第二密度的第二材料的多个质量调节区域。这样的质量调节区域可以可选地包括空气或者可以对应于材料被移除或以其他方式不在所述机械区域的区域。将理解到，所述第一材料和第二材料还可以具有不同的光学性质，诸如不同的折射率。

作为另一示例，所公开的光纤包括包含如下部件的光纤：波导元件，其沿着轴延伸；机械区域，其在所述波导元件周围，诸如被定位在所述波导元件与外周边之间并且包括第一材料的机械区域；以及多个面积二次矩调节区域，其被定位在所述机械区域内，诸如，与除相同光纤的对应的机械区域不包括被定位在对应的波导元件与所述相同光纤的对应的外周边之间的面积二次矩调节区域之外的相同光纤相比，用于修改所述机械区域的总体面积二次矩的多个面积二次矩调节区域。作为示例，面积二次矩调节区域可以展现出与所述第一材料的单位横截面积质量不同的单位横截面积质量并且导致所述机械区域的所述总体面积二次矩的修改。作为另一示例，面积二次矩调节区域可以展现出与所述第一材料的密度不同的密度并且导致所述机械区域的所述总体面积二次矩的修改。将理解到，术语面积二次矩指区域或者对象的几何性质，如在机械工程的领域中已知的，并且其他术语可以可交换地用于面积二次矩，包括惯性面积矩、二次面积矩和平面面积惯性矩。