JPH0627511A - 電気信号の相関法および相関装置 - Google Patents

電気信号の相関法および相関装置

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JPH0627511A
JPH0627511A JP4062600A JP6260092A JPH0627511A JP H0627511 A JPH0627511 A JP H0627511A JP 4062600 A JP4062600 A JP 4062600A JP 6260092 A JP6260092 A JP 6260092A JP H0627511 A JPH0627511 A JP H0627511A
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polarization
light
delay
channel
signal
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JP4062600A
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English (en)
Inventor
Pierre Tournois
ピエール、トゥルノワ
Daniel Dolfi
ダニエル、ドルフィ
Huignard Jean-Pierre
ジャン‐ピエール、ユイニャール
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G06E3/005—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements using electro-optical or opto-electronic means

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの広帯域信号を相関させる光学アーキテ
クチュアを開示する。 【構成】 モノモードレーザからくるビームを使用し
て、それぞれ信号Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）用の搬送波
（Ｗ１，Ｗ２）を集積光学変調器（ｍｏｄ１，ｍｏｄ
２）によって変調する。これらの２搬送波は直交偏光を
有し、また空間光変調器と偏光セパレータ素子とから成
る２Ｄ構造の中に分布される。このようにして、それぞ
れＰ×Ｐチャンネル（Ｃ１乃至Ｃｎ）が形成される。光
デテクタ（ｍｏｄ１，ｍｏｄｎ）のマトリックス上でこ
れらのチャンネルを検出する事により、各チャンネル上
に信号Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）のそれぞれの遅延の相関
信号を得る事ができる。用途：広帯域電気信号の相関。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は広帯域相関法およびこの
方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】本発明は、特に広帯域電気信号を相関させ
るシステムなどのシステムに応用することができる。
【０００３】
【従来の技術】このような相関を実施する公知の方法に
おいては、相関されるべき信号Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）とが
それぞれ遅延線の両端に加えられ、この遅延線は均等に
離間されたＮ結合点（代表的にはＮ＝１２８）を含む
（図１）。２つの隣接結合点の間隔は信号Ｓ（ｔ）の伝
播時間τに対応する。従ってこれらの各結合点におい
て、指数ｐをもって信号の一部Ｓ（ｔ−ｐτ）＋Ｒ［ｔ
−（Ｎ−ｐ）τ］を採取することができる。各結合点に
続いて、信号を２乗するダイオードが配置される。次に
通過帯域フィルタが各出力において、積Ｓ（ｔ−ｐτ）
Ｒ［ｔ−（Ｎ−ｐ）τ］を分離し、これが積分される。
この場合、信号Ｓ（ｔ）とＲ（ｔ）は、２０ＧＨｚ帯域
をカバーすることのできる瞬時帯域を有することができ
る。このような帯域は、τが約１２．５ｐｓに等しくな
るようなサンプリングを必要とする。現在、増分数がＮ
＝１２８に制限されているので、１．６ｎｓの相関のみ
可能であり、信号の中に含まれる周波数の効率的特定が
できなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の方法および装
置は、２０ＧＨｚの通過帯域を可能とする微細増分を使
用し、これらの増分数をＮ＝１０２４または２０４８ま
で増大することを可能とする操作を実施する。その実施
例は、２Ｄ空間光変調器に基づく光学アーキテクチュア
を使用する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１光波と第
２光波をそれぞれ第１光信号と第２光信号によって変調
し、２つの変調された光波をそれぞれ別個に偏光させ単
一光ビームとして共線化する段階と、次に前記光ビーム
を少なくとも２チャンネルに分割し、各チャンネルにお
いて、他方の偏光に対して一方の偏光に遅延を導入する
段階と、最後に相関関数を発生するチャンネルを検出
し、相関関数の最大値を発生するチャンネルによって、
第１電気信号と第２電気信号との間に存在する遅延を検
出する段階とを含む電気信号の相関法に関するものであ
る。
【０００６】また本発明は、光波および第１電気制御信
号を受けて光波を電気信号によって変調しまた各光波に
固有の偏光方向に沿って偏光する第１電気光学的変調器
（ｍｏｄ１）、ならびに、光波および第２電気制御信号
を受けて光波を電気信号によって変調しまた各光波に固
有の偏光方向に沿って偏光する第２電気光学的変調器
（ｍｏｄ２）と、２つの変調された光波を重畳して単一
光ビームを形成する結合デバイス（ＰＢＳ）と、光ビー
ムを少なくとも２つのチャンネルに分割するビームスプ
リッタデバイスと、各チャンネルに組合わされた切り替
え可能の偏光回転デバイス（Ｍ１，Ｍｋ）と、各偏光回
転デバイスに組合わされ、一方の偏光を第１経路に伝送
し他方の偏光を第２経路に伝送する偏光分離デバイス
（Ｂ１乃至Ｂｋ）と、前記第１経路と第２経路を光デテ
クタに向かって再結合するデバイスとを含む電気信号相
関装置に関するものである。
【０００７】
【実施例】図２において、本発明の簡単化された実施例
を示す。この装置は２つの光電式変調器ｍｏｄ１とｍｏ
ｄ２とを有し、各変調器は光波Ｗ１とＷ２を受け、また
変調器ｍｏｄ１は電気変調信号Ｒ（ｔ）によって制御さ
れ、変調器ｍｏｄ２は変調信号Ｓ（ｔ）によって制御さ
れる。電気信号Ｓ（ｔ）とＲ（ｔ）は、相関によって比
較される電気信号である。
【０００８】２つの変調された光波は相異なる方向（例
えば直角方向）に偏光され、ビームＷ３の形に共線変換
される。
【０００９】ビームＷ３は数チャンネルＣ１乃至Ｃｎに
分割され、従って各チャンネルは、↑によって偏光され
た光（Ｒ（ｔ）によって偏光された光）と、◎によって
偏光された光（Ｓ（ｔ）によって偏光された光）とを含
む。
【００１０】それぞれチャンネルが遅延発生回路ＣＲに
接続され、この回路ＣＲは各チャンネルの中に、チャン
ネルの２つの偏光に対して相異なる経路長さを導入す
る。次にこれらのチャンネルは光デテクタｍｐｄ１乃至
ｍｐｄｎに接続される。最大強さを検出する光デテクタ
は、電気信号Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）との間に存在する遅延
を補償することのできる遅延の導入チャンネルに相当す
る。
【００１１】従って、本発明の方法は好ましくは同一波
長を有する２つの光波を、相互に相関される２つの電気
信号によって変調するにある。
【００１２】２つの光波は変調前または変調後に相異な
るように（例えば直角に）偏光されるので、これらの波
長は共線に成され、得られたビームが数チャンネル（少
なくとも２チャンネル）に分割される。次に各チャンネ
ルの中に、他方の偏光に対して一方の偏光に影響する特
定の既知の遅延が導入される。最後に、相関関数を与え
るすべてのチャンネルを検出し、相関関数の最大値を与
えるチャンネルが入力信号Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）との間に
存在する遅延の同定を可能にする。
【００１３】図３は本発明の装置の他の実施例を示す。
この装置は変調器ｍｏｄ１とｍｏｄ２とを有する。カプ
ラーＣＦが、変調され直角に偏光された２つの光波を結
合する。ビームスプリッタＳ１が得られたビームを数チ
ャンネルに分割する。切り替え可能の偏光回転デバイス
Ｒ１．１乃至Ｒ１．ｎがそれぞれチャンネルの中に含ま
れる偏光方向の所望の９０゜の回転を生じる。第１偏光
子ｂ１が各チャンネルの特定の偏光を反射して、他の偏
光を伝送する。次に、反射された偏光が、反射鏡ｍ１，
ｍ２とカプラーによって、伝送された偏光と共線に成さ
れる。従って各チャンネルの中において、一方の偏光が
他方の偏光に対して遅延される。第２セットの偏光回転
デバイスＲ２．１乃至Ｒ２．ｎ、偏光子ｂ２、および反
射鏡ｍ３，ｍ４が同様の機能を有する。次にそれぞれチ
ャンネルが光デテクタｍｐｄ１乃至ｍｐｄｎに結合され
る。
【００１４】図３に見られるように、チャンネルＣ１の
偏光を考慮すれば、一方の偏光は第１遅延回路により、
次に第２遅延回路によって遅延される。各回路が値ｔを
もって遅延に寄与するとすれば、２つの偏光が最初に同
期であると仮定して、すなわち信号Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）
が同相であると仮定して、これらの２偏光は光デテクタ
ＭＰＤ１に達した時に２ｔだけ遅延される。
【００１５】チャンネルＣ２の場合、一方の偏光は第１
遅延回路により遅延され、第２遅延回路においては他方
の偏光が遅延される。従って２偏光間の位相関係が保持
される。
【００１６】遅延回路の数を増大することにより、偏光
間の遅延の数を増大することができる。このようにし
て、検出される遅延補償の可能性が増大する。
【００１７】図４において、本発明のさらに他の実施例
を説明する。
【００１８】レーザＬ1 からのレーザビームがアイソレ
ータＩの中に入り、次にビームスプリッタ、例えばファ
イバを有するカプラーＣＦによって２分割される。一方
の部分が強度変調器ｍｏｄ１の中に入り、この変調器が
信号Ｒ（ｔ）によって励起される。このようにして、こ
の変調器の出力において、Ｒ（ｔ）によって強度を変調
された光学搬送波が得られる。同様に、ビームの他の部
分がｍｏｄ２の中でＳ（ｔ）によって変調される。Ｍｏ
ｄ１とｍｏｄ２はLiNbO3または半導体材料上に集積され
た光学変調器である。これらの変調器の性能特性によ
り、０乃至２０ＧＨｚの通過帯域と、処理される広帯域
と両立するダイナミックレンジが可能となる。従って、
このようにして偏光される２ビームの偏光方向が直角と
なる（図４）。しかし、変調の前にビームの偏光を実施
することができる。この場合、２ビームが偏光セパレー
タキューブＰＢＳなどのカプラーによって重畳され、次
に空間光変調器Ｍ1 をカバーするように無限焦点系ＢＥ
によって拡大される。この変調器Ｍ1 は例えばＰ画素
（Ｐ≠１０２４）を有する液晶セルとする。変調器Ｍ1
の各画素が光チャンネルを決定する。この空間変調器Ｍ
1 は、拡大されたレーザビームをＰ平行チャンネルに分
割するように配置されている。各画素において、入射光
線の偏光が、加えられる電圧に従って０゜乃至９０゜回
転される。２状態（０゜および９０゜）のみが必要であ
り、従って強誘電液晶セルがきわめて適当であることを
指摘しよう。
【００１９】変調器の出力に、１セットの偏光セパレー
タキューブと全反射プリズムが配置されている。図５
(a)に図示のように、変調器Ｍ1 上の偏光状態の選択に
より、各チャンネル（画素）において２偏光のそれぞれ
の経路を選択することができる。
【００２０】プリズムＰ1 の位置（図５ (a)）は、各チ
ャンネルの２直交偏光の光学経路の差異が値τの遅延に
対応するように調整される。従って、空間変調器Ｍ
1 と、偏光セパレータキューブＢ1 と、反射デバイスＰ
1 とによって構成される組立体が遅延発生システムを成
す。このように設計された数個の遅延発生システムが直
列に配置される。例えば第２遅延発生システムにおい
て、Ｐ2 の位置は遅延２τを生じるように選定される。
Ｐ1 の位置は遅延２i-1 τを生じるように選定される。
従って、遅延発生システムによって、２偏光について２
k の遅延値が可能となる（０，τ，２τ，．．．，２k
τ）。
【００２１】それぞれの変調器Ｍ1 乃至Ｍk は同型であ
り、またこれらの変調器のそれぞれ画素がそれぞれチャ
ンネルの光学経路の上に配置されるように整列されてい
る。
【００２２】信号Ｒ（ｔ）の搬送波が遅延発生システム
の入力において↑偏光されるとすれば、信号Ｓ（ｔ）の
搬送波は◎偏光される。従ってもし特定の１チャンネル
に注意をはらえば、２偏光の従う経路は遅延の観点から
当然に相互に補完する（図５）。実際上、各空間変調器
Ｍ1 において、同一画素を通る２つの直交偏光↑および
◎は同一値の偏光回転を受ける（↑が↑に留まれば◎は
◎に留まる。これと逆に↑が◎に変化すれば、◎は↑に
なる）。従って例えば１５τの最大遅延を生じる構造の
図６の実施例においては、搬送波Ｒ（ｔ）は遅延１１τ
を受け、これに対して搬送波Ｓ（ｔ）は遅延４τを受け
る。さらに一般的に最大遅延Ｎτを生じるデバイスの場
合、１つのチャンネル上で搬送波Ｒ（ｔ）が遅延ｐτを
受ける場合、同一チャンネル上において、搬送波Ｓ
（ｔ）は補数遅延（Ｎ−ｐ）τを受ける。
【００２３】Ｐ平行チャンネルに分割された２搬送波Ｒ
（ｔ）およびＳ（ｔ）が遅延構造を横断した時、これら
の搬送波は、各チャンネル上を伝送された強度ａp を制
御する空間変調器ＭＡの中に入る。この２Ｄ変調器は、
例えば偏光子の間に配置された液晶セルとすることがで
きる。
【００２４】そこで光学システムＬはこれらすべての平
行チャンネルを２相共役鏡セットＭＣＰ1 およびＭＣＰ
2 の上に焦点合わせする。これらの２つの鏡の前に、偏
光セパレータキューブＣＳ２が配置されている。ＭＣＰ
1 は偏光◎によって照射されるが、ＭＣＰ2 は↑偏向ビ
ームのみを受ける。ＭＣＰ1 とＭＣＰ2 は例えばチタン
酸バリウムＢａＴｉＯ3 の光屈折結晶とすることができ
る。各位相共役鏡は自己ポンピングされると言われてい
る。これは、共役波を発生する光誘導アレイを生じるの
は入射光波のみだからである。単一入射光波の簡単な場
合について、共役波の発生が図８のダイヤグラムに示さ
れ、またＪ．ファインベルグの文献、Optics Letters,
2, 486, 1982 に記載されている。すなわち、 −区域Ｂにおいて、入射ビーム１は結晶の微細欠陥に対
する散乱の故に、ビーム２を発生する。
【００２５】−ビーム２は、結晶の２面によって形成さ
れる２面体によって２回反射されて、ビーム３’を生じ
る。
【００２６】−さらに区域Ａにおいて、ビーム１は同じ
く散乱によってビーム２’を生じる。ビーム２’はビー
ム３’の経路を逆方向に進んで、２面体上に２回反射し
た後にビーム３を生じる。
【００２７】−区域Ｂにおける１、２、３の相互作用
と、区域Ａにおける１、２’、３’の相互作用とが、４
光波の混合によってビーム４を発生する。またこのビー
ム４はビーム１の位相共役レプリカである。
【００２８】このようにして各偏向について、変調器Ｍ
Ａからくるチャンネルセットが位相共役される。ＢａＴ
ｉＯ3 を使用するには、ＭＣＰ1 およびＭＣＰ2 におけ
る偏向を準備する必要がある。この結晶は一方の偏向に
対してのみ受感性だからである。
【００２９】共役後に、２偏向はセパレータキューブＣ
Ｓ２によって再び重畳される。このように再構成された
ビームは、入射ビームと同一特性を有するが逆方向に伝
播され、再び別の遅延発生システムを通過する。その一
部が半反射プレート（ＬＳ）によって抽出されて、位相
変調器ＭＰに向かって転送される。この変調器ＭＰは、
変調器Ｍ1 乃至Ｍk 中のチャンネルおよび画素と同数の
画素を有する。ＭＰを通過した後に、変調器の分割によ
って生じたＰチャンネルがＰ光デテクタのマトリックス
ＭＰＤによって検出される。このマトリックスＭＰＤの
前にさらに偏光子が配置されている。この偏光子は方向
◎および↑に対して４５゜に配向され、単一の偏向方向
においてその再結合を生じる。故に、各チャンネルにお
いて、従って各ＭＰＤデテクタ（図４）において、信号
Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）の搬送波のコヒーレント検出を成す
ことができる。
【００３０】無限焦点システムＢＥによって、遅延構造
を通してＭＣＰ1 とＭＣＰ2 に進むのはほとんど平面波
である。この位相補償により、この光波の遭遇するすべ
ての位相欠陥が正確に補償される。従ってこの構造を２
回通過して（ＬＳ）上に反射されるのは平面波である。
しかしこの共役は、他の大きさの欠陥を補償しない。実
際上、各チャンネルについて、下記のように書くことが
できる。
【００３１】ｐ．ｃ．τ＝Ｋｐλ＋ｒp λ ここに、λはＬ1 の波長、
【００３２】
【数１】 位相共役によって補償されるのは、フラクションｒp λ
である。さらに、λとｔのそれぞれの値が与えられれ
ば、Ｋｐ＞＞ｒが得られる。従って、ｐτに対応するデ
テクタによって与えられる光電流は下記である。
【００３３】
【数２】 ここに、この式はデテクタの応答時間の平均を考慮して
いる。Ｌ1 のコヒーレンスの長さが搬送波Ｒ（ｔ）とＳ
（ｔ）の間のステップの最大差異より大であるとすれ
ば、下記の式が得られる。
【００３４】
【数３】 構造を２回通過することは、プリズムＰi の位置によっ
て固定された遅延の値を２倍にする（τ→２τ）。最も
厳格な方法を使用すれば、考慮されるのは、Ｓ1 （ｔ−
２ｐτ）ではなく、Ｓ1 （ｔ−２Ｋｐλ／Ｃ）である。
さらにＭＣＰ1とＭＣＰ2 が２π（ｒp ＞１）より大き
な位相差を補償するとしても、これらの差異は数ユニッ
ト以下であって、値ｐ．τ．には影響しない。変調Ｒ
（ｔ）と変調Ｓ（ｔ）が存在しない場合、空間的振幅変
調器ＭＡと位相ＭＰは、ＭＰＤ全体に均一な検出信号レ
ベルを得ることを可能とする。
【００３５】−振幅変調器ＭＡは、振幅の制御により、
それぞれのチャンネルに対する伝送係数の差異（遅延の
値がどのようであれ、遭遇するジオプトリー数は同一で
ない）、およびＭＣＰ1 およびＭＣＰ2 の反射係数の差
異（入射の関数）を補償することができる。この変調器
は、偏光子の間において捻られたネマティック液晶から
成る液晶セルとすることができる。
【００３６】−ＭＰはＰ上に再結合された２偏向のそれ
ぞれの相に作用する。画素に加えられた電圧の関数とし
て例えば◎相に作用し、↑相には作用しない。
【００３７】従ってこの位相変調器は、変調Ｒ（ｔ）と
Ｓ（ｔ）の積の振幅のみをチェックすることができる。
【００３８】ＭＰＤの各光デテクタに続いて積分器が配
置される。積分時間Ｔは当然に最大遅延２Ｎτより大で
ある。
【００３９】積分後に、各チャンネルが下記のような信
号Ｃｐ（Ｔ）を与える。
【００４０】
【数４】 項Ｒ（ｔ）＋Ｓ（ｔ）はすべてのチャンネルについて共
通である。これらは下記の式のみによって微分される。
【００４１】
【数５】 この式は、原点の差異以外は、まさしく所望の相関信号
である。このようにして、２Ｄ光学アーキテクチュアの
平行性を利用して、Ｐチャンネルにおいて所望の相関関
数が得られる。最大振幅を有する信号の特定は、２電気
信号Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）の間に存在する遅延値を特
定する相関関数の中心を与える。
【００４２】実施例としての図４の装置は下記特性の成
分によって構成することができる。 − Ｌ1 ： ＊長手方モノモード、ダイオード−ポンプド固体レー
ザ、約１００ｍ Ｗ，λ＝１．３μｍ − １．５μｍ。 −ｍｏｄ１、ｍｏｄ２： ＊ＬｉＮｂＯ3 上に集積された光学変調器、 ＊広帯域０→２０ＧＨｚ ＊変調深さ：８０乃至１００％ ＊インサーションロス：≠６ｄＢ − Ｍｉ： ＊捻られたネマティックまたは強誘電性液晶セル、４０
×４０ｍｍ2 ＊個々に制御される３２×３２画素 ＊交差偏光子間の消光率： １：１０００（相関にとっ
て必要なダイナミックレンジと両立） − ＭＡ： ＊先行セルＭｉと同等であるが交差偏光子の間に配置さ
れたセル、 − ＭＰ： ＊平行ネマティック液晶セル。セルの軸線は偏向方向◎
および↑と一致する。 −ＭＰＤ： ＊高速光ダイオード＋積分器のマトリックス ＊必要積分時間に対応して、光ダイオードと積分器とか
ら成る組立体の代わりにＣＣＤデテクタを使用すること
ができる。 −遅延値： ＊２０ＧＨｚ通過帯域について → ２π＝２５ｐｓ ＊３０ｄＢのダイナミックレンジを有する相関について
は、１０２４増分が必要である。従ってアーキテクチュ
アは１０変調器Ｍｉを含む。
【００４３】＊低増分（１５ｐｓ→１ｍｍ）について
は、図５ (b)が１つの実施例を示す。すなわち、厚さｅ
のプレートＬｐが２つの偏光間のステップ差を与える
（τ＝ｅｎ／ｃ） ＊従って、τ＝１２．５ｐｓの場合、ｅ＝２．５ｍｍ。
２τ、４τおよび８τの場合も同様である。それぞれの
厚さは５ｍｍ，１０ｍｍおよび２０ｍｍである。１６τ
＝２００ｐｓから１２８τ＝１６００ｐｓまで、図５
(a)の構造は使用可能である。最後の値について、Ｐ7
とＢ7 の間隔は０．４ｍである。２つの最高値２５６τ
および５１２τについては、図８の配置が必要であり、
この配置は光学経路の折り返しを可能とする。３２×３
２ｍｍマトリックスについては、Ｌ≠３００ｍｍ。 ２５６τ Ｄ＝５ｃｍ ５１２τ Ｄ＝１０ｃｍ デバイスの全長は約１．２ｍ（最初の８段階について７
００ｍｍ、最後の２段階については、３００ｍｍ）、デ
バイスの幅は０．３ｍｍである。デバイス厚さは４０ｍ
ｍ以下とし、従ってデバイス全体を重ね合された２層に
折り畳むことができる（全体積＝１２リットル）。１０
２４でなく１２８の遅延数の場合、サイズは４００×６
００×４０ｍｍ3 である。
【００４４】このようなデバイスは下記の利点を有す
る。 − 広帯域信号の相関を可能とする。 − 相関信号はＰチャンネルにおいて並列に得られる。 − 各チャンネルの振幅のチェックにより、レベルの分
散の補償が可能である。さらに受けられた信号のダイナ
ミックレンジを光デテクタのダイナミックレンジと一致
させることができる。 − 本発明によるアーキテクチュアは各瞬間において完
全に再構成することができる。従って遅延増分の値は常
に受けた信号の帯域と一致させられる。 − 遅延数より多数のチャンネル数により、若干の画素
の誤動作をシステムの性能特性に対して無影響とするこ
とができる（これは光ダイオードについても同様）。 − 位相共役反射鏡により、光学搬送波によって導入さ
れたすべての位相歪を補償し、これによってマイクロ波
遅延の特定精度には影響しない。またこの共役により、
画素の回折によって必要とされるような空間変調器Ｍ1
を相互に結像させ光学システムを使用しないですむ。
【００４５】図９は本発明の装置の他の実施例を示す。
【００４６】最小限遅延がすでに予定されているシステ
ムの場合、この遅延の記憶は、変調器、例えばｍｏｄ１
（図９）の出力におけるファイバ長さＬM によって与え
られる。このアーキテクチュアの他の部分は同型であ
る。従って、ファイバ長Ｌm はアーキテクチュアによっ
て与えられた遅延値をシステムの平均範囲に対応する値
に「定心」させることができる。
【００４７】図１１は本発明による装置の他の実施例を
示す。
【００４８】この実施例においては、本発明の装置は、
位相共役なしで、信号Ｒ（ｔ）とＳ（ｔ）の搬送波間の
周波数シフトによって単一経路で作動する。
【００４９】この場合、周波数並進デバイスＴｒａｎｓ
が変調器ｍｏｄ2 の中に入るレーザビームの周波数を変
換する（ωがω＋２πｆとなる）。この並進は固定周波
数と一定レベルとを有するものである。２搬送波Ｒ
（ｔ）とＳ（ｔ）は直角に偏光されたままである。これ
らの搬送波は再結合した後に図４の装置と同様の遅延デ
バイスを通過する。このようにして分離されたチャンネ
ルセットは位相変調器ＭＰを通過し、この変調器の機能
は前述した。次に、◎および↑に対して４５゜偏光させ
る偏光子Ｐを通り、さらに高速光ダイオードマトリック
スを通る。従って各光ダイオードは下記の式の光電流を
生じる：
【００５０】
【数６】 ここに、φp はＭｐによって制御される（ω’＝ω＋２
πｆ）。
【００５１】
【数７】 位相φp はプリズムの位置に依存するが、その値は理論
的に決定することはできない。プリズムの位置はλ、波
長Ｌ1 の範囲内にあるからである。
【００５２】ｆ上に定心された通過帯域フィルタＦ（図
１０および図１１）が積項の分離を可能とする。そのた
め、ｆ＞３Ｂ／２を必要とする。ここに、ＢはＲ（ｔ）
およびＳ（ｔ）のスペクトル範囲である。従って、積分
に際して現れる定数項の影響が除去される。
【００５３】各チャンネルにおいて、第１校正段階中
に、φp の値は下記のように選定される。
【００５４】
【数８】 しかしこのアプローチは、位相共役を積分するアプロー
チと相違し、振動に対して受感性の欠点を有する。周波
数並進と図４に示すような位相共役との組合わせがこの
問題を解決する。
【００５５】図１２は本発明の他の実施例を示し、この
場合、自己ポンプド共役鏡ＭＰＣ１およびＭＰＣ２の代
わりに、４波干渉から生じる位相共役鏡が使用されてい
る。光活性材料は同一とすることができる（ＢａＴｉＯ
3 ）。組立体の複雑さの増大は、鏡の反射率の利得によ
って補償される。実際上、この反射率は１以上であっ
て、共役波の増幅はポンプドビーム（Ｌ1 から来る）に
よって実施される。
【００５６】図１３に図示の他の実施例は、検出マトリ
ックス以外は、図４の装置と同型である。さらに変調器
ｍｏｄ１に対して、信号Ｒ（ｔ）ではなく、信号Ｒ（−
ｔ）が加えられる（観察時間における信号の記憶後
に）。
【００５７】光ビームが遅延デバイスを２回通過しＭＰ
によって変調された後に、またＰによる偏光の再結合後
に、全チャンネルが単一の光デテクタＰＤ上で工学デバ
イス（Ｌ2 ）によって求和される。この光ダイオードは
下記の形の光電流を発生する。
【００５８】
【数９】 最後の項は下記のように書くこともできる：
【００５９】
【数１０】 従って、信号Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）の相関積の各瞬間
ｔにおいて、これらの信号Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）が得
られる。さらに和の各項は−１乃至１の範囲内の重みを
割付けられる。
【００６０】観察期間中に非常にわずかに変動する信号
Ｒ（ｔ）およびＳ（ｔ）については、Ｃ（ｔ）が実際
上、Ａ（ｔ）として変動し、これが相関積である。
【００６１】また図１０の実施例と同様に、Ａ（ｔ）の
フィルタリングを可能とするように一方の搬送波の周波
数のシフトを生じることもできる。
【００６２】図１４に図示の実施例においては、装置の
体積を低減させるため、光学ファイバ束ＦＢによって最
高遅延値を得ることができる。二、三の実施例において
は、これらのファイバはそれぞれのチャンネルについて
同一長さを有することができる。
【００６３】図１５に図示の他の実施例においては、そ
れぞれのチャンネルの求和を最も効率的にするため、位
相共役が使用される。位相変調器ＭＰが除去される。求
和に必要な相異なる重みがＭＡによって各チャンネルに
与えられる。無限焦点システムＢＥが、偏光子Ｐを通し
てすべてのチャンネルを光ダイオードＰＤ上に求和す
る。
【００６４】本発明は前記の実施例に限定されるもので
なく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。液晶セル、偏光子および偏光セパレータなどの光学
素子の型は説明のためにのみ与えられた。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術による遅延線デバイスのダイヤグラ
ム。
【図２】本発明による相関デバイスの実施例の原理図。
【図３】本発明による相関デバイスの実施例の詳細なダ
イヤグラム。
【図４】本発明による相関デバイスの実施例のさらに詳
細なダイヤグラム。
【図５】遅延回路の実施例のダイヤグラム。
【図６】図４のデバイスの動作グラフ。
【図７】図４の位相共役鏡の動作ダイヤグラム。
【図８】大きな遅延を導入するための他の実施例のダイ
ヤグラム。
【図９】大きな遅延を導入するためのさらに他の実施例
のダイヤグラム。
【図１０】周波数並進デバイスを含む他の実施例のダイ
ヤグラム。
【図１１】周波数並進デバイスを含む他の実施例のダイ
ヤグラム。
【図１２】位相共役が４波ミキサデバイスの中で実施さ
れる他の実施例のダイヤグラム。
【図１３】単一の光デテクタを備えた他の実施例のダイ
ヤグラム。
【図１４】ファイバ束を備えた他の遅延発生デバイスの
ダイヤグラム。
【図１５】図１４のデバイスのさらに他の実施例のダイ
ヤグラム。
【符号の説明】
Ｗ１、Ｗ２ 搬送波 Ｒ（ｔ），Ｓ（ｔ） 信号 ｍｏｄ１，ｍｏｄ２ 光学変調器 Ｃ１〜Ｃｎ チャンネル ｍｐｄ１〜ｍｐｄｎ 光デテクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン‐ピエール、ユイニャール フランス国パリ、リュ、カンポ‐フォルミ オ、20

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１光波と第２光波をそれぞれ第１光信号
    と第２光信号によって変調し、２つの変調された光波を
    それぞれ別個に偏光させ単一光ビームとして共線化する
    段階と、次に前記光ビームを少なくとも２チャンネルに
    分割し、各チャンネルにおいて、他方の偏光に対して一
    方の偏光に遅延を導入する段階と、最後に相関関数を発
    生するチャンネルを検出し、相関関数の最大値を発生す
    るチャンネルによって、第１電気信号と第２電気信号と
    の間に存在する遅延を検出する段階とを含むことを特徴
    とする電気信号の相関法。
  2. 【請求項２】２光波が相互に直角に偏光されることを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】偏光の分離と相異なる長さの２経路への２
    偏光の伝送とによって各チャンネルの２光波の相異なる
    経路を得る段階を含み、また前記偏光分離の前に偏光の
    ９０゜回転を実施しまたは実施しないことを特徴とする
    請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】第１光波と第２光波が同一波長を有するこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】光波および第１電気制御信号を受けて光波
    を電気信号によって変調しまた光波に固有の偏光方向に
    沿って偏光する第１電気光学的変調器、ならびに、光波
    および第２電気制御信号を受けて光波を電気信号によっ
    て変調しまた光波に固有の偏光方向に沿って偏光する第
    ２電気光学的変調器と、 ２つの変調された光波を重畳して単一光ビームを形成す
    る結合デバイスと、 光ビームを少なくとも２つのチャンネルに分割するビー
    ムスプリッタデバイスと、 各チャンネルに組合わされた切り替え可能の偏光回転デ
    バイスと、 各偏光回転デバイスに組合わされ、一方の偏光を第１経
    路に伝送し他方の偏光を第２経路に伝送する偏光分離デ
    バイスと、 前記第１経路と第２経路を光デテクタに向かって再結合
    するデバイスと、 を含むことを特徴とする電気信号の相関装置。
  6. 【請求項６】前記のビームスプリッタデバイスと偏光回
    転デバイスは同一の分割−回転デバイスであることを特
    徴とする請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記の分割−回転デバイスは液晶セルであ
    ることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記偏光分離デバイスは、 −第１偏光を伝送し第２偏光を反射する第１偏光分離プ
    リズムと、 −反射された第２偏光を受けて、これを第２偏光経路上
    に配置された第２偏光分離プリズム上に伝送する反射デ
    バイスであって、これにより第２偏光が反射されて第１
    偏光と共線に成され、従って第１偏光に対して遅延され
    るようにする反射デバイスとを含むことを特徴とする請
    求項５に記載の装置。
  9. 【請求項９】ビームスプリッタデバイス、偏光回転デバ
    イスおよび偏光分離デバイスが遅延発生組立体を成し、
    また数個の遅延発生組立体が直列に配置されていること
    を特徴とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記の遅延発生組立体と直列に配置さ
    れ、それぞれの偏光をその入射方向に沿って反射する少
    なくとも１つの位相共役鏡と、第１遅延組立体と変調器
    との間に配置された半反射デバイスとを含むことを特徴
    とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記第１および第２経路は伝送デバイス
    を含み、この経路に沿って伝送される偏光が所定経路上
    を通り次に他方の偏光に対して共線的に戻されることを
    特徴とする請求項５に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記第１経路と第２経路の一方が単数ま
    たは複数の光学ファイバを含むことを特徴とする請求項
    ５に記載の装置。
  13. 【請求項１３】変調器の１つと直列に配置された遅延回
    路を含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
  14. 【請求項１４】遅延回路は光学ファイバであることを特
    徴とする請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】変調器の１つと直列に配置された周波数
    並進デバイスと、光デテクタの出力に配置され光デテク
    タによって与えられる情報要素をろ過するフィルタとを
    含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
  16. 【請求項１６】偏光セパレータ／再結合デバイス、およ
    び第１偏光を反射する第１光屈折結晶位相共役鏡と第２
    偏光を反射する第２光屈折結晶位相共役鏡とを含むこと
    を特徴とする請求項１０に記載の装置。
  17. 【請求項１７】前記の位相共役鏡は４波ミキサデバイス
    であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  18. 【請求項１８】信号が時間的に逆転されること、および
    単一の光デテクタと、各遅延発生組立体を通過した光を
    この光デテクタに向かって集中する手段とを含むことを
    特徴とする請求項５に記載の装置。
JP4062600A 1991-03-19 1992-03-18 電気信号の相関法および相関装置 Pending JPH0627511A (ja)

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