JP2002006276A - 光学相互コネクタ及び光学装置 - Google Patents
光学相互コネクタ及び光学装置Info
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- G02F1/0338—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect structurally associated with a photoconductive layer or having photo-refractive properties
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プローブビーム及び光信号と一緒に使用する
光学相互コネクタを提供する。 【解決手段】 相互コネクタ（１０）はプローブビーム
（２０）を伝播する光学導波路（１２）と、光信号がプ
ローブビームと相互作用する位置（１８）でプローブビ
ームの特性を変化させる光学トランスクリプション材料
（１４、１５）とを有する。信号プロセッサ（３３）は
光信号に含まれる情報を表す変化した特性から出力信号
を発生させる。光信号は振幅又は位相変調又は偏光する
ことができる。相互コネクタは光信号を加算及び減算す
るように形状づけることができる。
光学相互コネクタを提供する。 【解決手段】 相互コネクタ（１０）はプローブビーム
（２０）を伝播する光学導波路（１２）と、光信号がプ
ローブビームと相互作用する位置（１８）でプローブビ
ームの特性を変化させる光学トランスクリプション材料
（１４、１５）とを有する。信号プロセッサ（３３）は
光信号に含まれる情報を表す変化した特性から出力信号
を発生させる。光信号は振幅又は位相変調又は偏光する
ことができる。相互コネクタは光信号を加算及び減算す
るように形状づけることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に光学装置に関
し、特に、光信号を加減（加算及び減算）するように形
状づけることのできる光学相互コネクタに関する。
し、特に、光信号を加減（加算及び減算）するように形
状づけることのできる光学相互コネクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】通信産業は、電子装置から、作動帯域幅
を増大させるために電子機器及び光学機器の双方を利用
する混成プラットフォームへと急速に変わりつつある。
今日の電子通信装置は電気ネットワークと、マイクロ波
増幅器と、マイクロ波トランスミッタと、高速半導体レ
シーバとを有する。利用できる多数の電気装置があり、
従って、この構成は電子分野で十分に作動する。
を増大させるために電子機器及び光学機器の双方を利用
する混成プラットフォームへと急速に変わりつつある。
今日の電子通信装置は電気ネットワークと、マイクロ波
増幅器と、マイクロ波トランスミッタと、高速半導体レ
シーバとを有する。利用できる多数の電気装置があり、
従って、この構成は電子分野で十分に作動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電気信号を光
信号に変換するために利用できる電気光学装置が少ない
ため、混成プラットフォームへの移動に問題が生じる。
更に、最終的には、光学装置を使用する場合は、純粋に
光信号を処理する装置が必要となる。
信号に変換するために利用できる電気光学装置が少ない
ため、混成プラットフォームへの移動に問題が生じる。
更に、最終的には、光学装置を使用する場合は、純粋に
光信号を処理する装置が必要となる。
【０００４】それ故、必要なものは、特に、電子的な構
成と光学的な構成との間の変換を伴わずに、光信号を直
接加減できる光学相互コネクタである。
成と光学的な構成との間の変換を伴わずに、光信号を直
接加減できる光学相互コネクタである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、迅速時間応
答、従って、広い帯域幅を維持しながら、光学トランス
クリプション材料を利用する光学相互コネクタに関係す
る。この装置は位相変調、振幅変調及び偏光された光信
号のために応用でき、別個の信号ビーム及びプローブビ
ームに応答する。
答、従って、広い帯域幅を維持しながら、光学トランス
クリプション材料を利用する光学相互コネクタに関係す
る。この装置は位相変調、振幅変調及び偏光された光信
号のために応用でき、別個の信号ビーム及びプローブビ
ームに応答する。
【０００６】後に一層詳細に説明する光学トランスクリ
プション材料（ＯＴＭ）は算術情報を信号ビームからプ
ローブビームへ中継するために線形又は非線形の光学ポ
ンプ／プローブ機構を利用する。ポンプビームとも呼ぶ
信号ビームは、読み取りビームとも呼ぶプローブビーム
により尋問される時間依存性の屈折率変化を含む。この
機構により、信号ビーム上で符号化された情報はプロー
ブビームの偏光回転、振幅変調又は位相変調に書き直さ
れる。光学相互コネクタの速度はＯＴＭの固有の応答時
間により制限される。
プション材料（ＯＴＭ）は算術情報を信号ビームからプ
ローブビームへ中継するために線形又は非線形の光学ポ
ンプ／プローブ機構を利用する。ポンプビームとも呼ぶ
信号ビームは、読み取りビームとも呼ぶプローブビーム
により尋問される時間依存性の屈折率変化を含む。この
機構により、信号ビーム上で符号化された情報はプロー
ブビームの偏光回転、振幅変調又は位相変調に書き直さ
れる。光学相互コネクタの速度はＯＴＭの固有の応答時
間により制限される。
【０００７】簡単に述べれば、本発明は２又はそれ以上
の光信号を加算又は減算するように形状づけることので
きる光学相互コネクタである。光信号は符号化された振
幅、偏光又は位相である情報を含む。プローブレーザー
は光プローブビームを発生させる。光学装置は、プロー
ブビームの特性が変化するように、光信号及びプローブ
ビームに応答するＯＴＭを含む。信号プロセッサ又は検
出器は変化した特性を感知し、入力光信号に含まれる加
算又は減算された情報を表す出力光信号を生じさせる。
の光信号を加算又は減算するように形状づけることので
きる光学相互コネクタである。光信号は符号化された振
幅、偏光又は位相である情報を含む。プローブレーザー
は光プローブビームを発生させる。光学装置は、プロー
ブビームの特性が変化するように、光信号及びプローブ
ビームに応答するＯＴＭを含む。信号プロセッサ又は検
出器は変化した特性を感知し、入力光信号に含まれる加
算又は減算された情報を表す出力光信号を生じさせる。
【０００８】他の態様においては、本発明は偏光多重信
号及び基準ビームを減算し、時間補償構成を使用する。
号及び基準ビームを減算し、時間補償構成を使用する。
【０００９】
【実施の形態】図１、２に示すように、本発明は光学装
置即ち相互コネクタ１０を提供する。略述すれば、光学
相互コネクタ１０はほぼ全内面反射（ＴＩＲ）を特徴と
する導波路光学相互コネクタ１２を有する。詳細には、
ＴＩＲ装置とも呼ばれる光学導波路１２は頂表面１６上
の光学トランスクリプション（転写）材料（ＯＴＭ）の
層１４を含む。導波路の厚さは、プローブビーム２０が
入力ポートに供給されて導波路内を伝播するときに、プ
ローブビームのあるモードがＯＴＭ１４の相互作用領域
１８を打つように、選択される。列（アレイ）２３とな
って配列された光学繊維２２は信号ビーム２４を相互作
用領域１８へ伝播する。光学繊維２２はｍ個の繊維を有
する信号繊維列２３から延びる。信号プロセッサ３３は
光学相互コネクタにより発生された出力信号を処理し、
操作し、表示し、記憶するようになっている。適当な光
学記憶装置はテンプレックス社(Templex Incorporated)
により提供される。
置即ち相互コネクタ１０を提供する。略述すれば、光学
相互コネクタ１０はほぼ全内面反射（ＴＩＲ）を特徴と
する導波路光学相互コネクタ１２を有する。詳細には、
ＴＩＲ装置とも呼ばれる光学導波路１２は頂表面１６上
の光学トランスクリプション（転写）材料（ＯＴＭ）の
層１４を含む。導波路の厚さは、プローブビーム２０が
入力ポートに供給されて導波路内を伝播するときに、プ
ローブビームのあるモードがＯＴＭ１４の相互作用領域
１８を打つように、選択される。列（アレイ）２３とな
って配列された光学繊維２２は信号ビーム２４を相互作
用領域１８へ伝播する。光学繊維２２はｍ個の繊維を有
する信号繊維列２３から延びる。信号プロセッサ３３は
光学相互コネクタにより発生された出力信号を処理し、
操作し、表示し、記憶するようになっている。適当な光
学記憶装置はテンプレックス社(Templex Incorporated)
により提供される。
【００１０】プローブレーザー３０はプローブビーム２
０を光学繊維を通して光学導波路１２の入力ポートへ伝
達する。プローブビームは回折限界又はほぼ回折限界の
ものであり、ガウス又はベッセル波形を有することを特
徴とし、マイクロワット範囲のパワーを有する。このパ
ワーは信号ビーム２４のパワーよりも著しく小さい。
０を光学繊維を通して光学導波路１２の入力ポートへ伝
達する。プローブビームは回折限界又はほぼ回折限界の
ものであり、ガウス又はベッセル波形を有することを特
徴とし、マイクロワット範囲のパワーを有する。このパ
ワーは信号ビーム２４のパワーよりも著しく小さい。
【００１１】ＯＴＭ素子１４は光信号ビームに対して
（立上り時間及び回復時間の双方につき）迅速応答を有
するポリマーフィルムの如き光活性材料で作られる。こ
の素子は所定の周波数と相互作用し、プローブビームで
捜索されたときに時間と共に変化する屈折率ｎを有す
る。この素子はＯＴＭの光励起時にプローブに位相シフ
ト又は振幅変調を与えるようになっている。代わりに、
素子は、赤外放射線に感応するケイ素又はヒ化ガリウム
の如き半導体材料、（ドナー又は受容体分子でドープさ
れた又はドープされない）他のポリマー、分子結晶、生
物学的又は合成発色団系、若しくは超伝導材料で作られ
たウエファーとすることができる。
（立上り時間及び回復時間の双方につき）迅速応答を有
するポリマーフィルムの如き光活性材料で作られる。こ
の素子は所定の周波数と相互作用し、プローブビームで
捜索されたときに時間と共に変化する屈折率ｎを有す
る。この素子はＯＴＭの光励起時にプローブに位相シフ
ト又は振幅変調を与えるようになっている。代わりに、
素子は、赤外放射線に感応するケイ素又はヒ化ガリウム
の如き半導体材料、（ドナー又は受容体分子でドープさ
れた又はドープされない）他のポリマー、分子結晶、生
物学的又は合成発色団系、若しくは超伝導材料で作られ
たウエファーとすることができる。
【００１２】ＯＴＭ１４において、信号ビーム２４は線
形又は非線形光学プロセスによりほぼ回折限界のプロー
ブビーム２０と相互作用し、ＯＴＭ内の屈折率変化によ
りプローブビームに変調を与える。この信号／プローブ
機構により、信号ビーム上で符号化された情報がプロー
ブビームの変調に書き直される。
形又は非線形光学プロセスによりほぼ回折限界のプロー
ブビーム２０と相互作用し、ＯＴＭ内の屈折率変化によ
りプローブビームに変調を与える。この信号／プローブ
機構により、信号ビーム上で符号化された情報がプロー
ブビームの変調に書き直される。
【００１３】詳細には、図２を参照すると、プローブビ
ーム２０のエバネッセント波４０は相互作用領域１８で
ＯＴＭ内に侵入し、信号ビームにより誘起された屈折率
変化Δｎに応答してプローブ上に振幅変化又は位相変化
を生じさせる。
ーム２０のエバネッセント波４０は相互作用領域１８で
ＯＴＭ内に侵入し、信号ビームにより誘起された屈折率
変化Δｎに応答してプローブ上に振幅変化又は位相変化
を生じさせる。
【００１４】この光学相互コネクタはＴＩＲ相互作用表
面で誘起されることのある振幅変化又は位相変化に関連
する。指数的に減衰するエバネッセント波４０はＴＩＲ
インターフェースに存在し、それ故、境界の他の側で生
じる屈折率変化を監視できる。この機構は多くの化学的
及び生物学的繊維センサのための基礎を形成する。この
ような説明においては、プローブのエバネッセント場が
信号ビーム２４により光学的に励起される相互作用領域
１８内へ侵入するように、ＯＴＭ１４はＴＩＲ表面１６
に物理的に近接していなければならない。このＴＩＲ表
面はバルク光学要素又は光学導波路内に存在することが
できる。
面で誘起されることのある振幅変化又は位相変化に関連
する。指数的に減衰するエバネッセント波４０はＴＩＲ
インターフェースに存在し、それ故、境界の他の側で生
じる屈折率変化を監視できる。この機構は多くの化学的
及び生物学的繊維センサのための基礎を形成する。この
ような説明においては、プローブのエバネッセント場が
信号ビーム２４により光学的に励起される相互作用領域
１８内へ侵入するように、ＯＴＭ１４はＴＩＲ表面１６
に物理的に近接していなければならない。このＴＩＲ表
面はバルク光学要素又は光学導波路内に存在することが
できる。
【００１５】ＴＩＲのための臨界角度θｃはθｃ＝ｓｉ
ｎ-1（ｎ1／ｎ2）である。ここに、ｎ1、ｎ2はそれぞれ
導波路１２及びＯＴＭ１４を形成する２つの媒体の屈折
率である。
ｎ-1（ｎ1／ｎ2）である。ここに、ｎ1、ｎ2はそれぞれ
導波路１２及びＯＴＭ１４を形成する２つの媒体の屈折
率である。
【００１６】光学繊維列２３は、各個々の繊維２２がＯ
ＴＭ１４で被覆された光学相互コネクタ装置の片側で信
号を伝達するように、構成される。光学トランスクリプ
ションの屈折率変化は信号（ポンプ）ビーム２４により
誘起されるものであり、プローブの振幅変調又は位相変
調に変換される。プローブの偏光回転はＯＴＭの直交方
向に沿った差動位相変調により達成できる。プローブ波
長での屈折率変化がかなり大きくてプローブが臨界角度
の要求を満たさない場合は、ビームの一部が境界層を通
して伝達され、振幅変調が生じる。ＯＴＭ上の屈折率変
化が、プローブビームがＴＩＲインターフェースでの臨
界角度要求を満たすようなものである場合は、位相変調
が生じる。この変化は Δφ＝（１／ｎ1）・（∂φ／∂ｎ）・Δｎ2 ここに、ｎ1はＴＩＲ光学要素又は導波路の屈折率であ
り、ｎ2は光学トランスクリプション材料の屈折率であ
る）である。電場が入射面に垂直又は平行であるような
２つの場合に対しては、
ＴＭ１４で被覆された光学相互コネクタ装置の片側で信
号を伝達するように、構成される。光学トランスクリプ
ションの屈折率変化は信号（ポンプ）ビーム２４により
誘起されるものであり、プローブの振幅変調又は位相変
調に変換される。プローブの偏光回転はＯＴＭの直交方
向に沿った差動位相変調により達成できる。プローブ波
長での屈折率変化がかなり大きくてプローブが臨界角度
の要求を満たさない場合は、ビームの一部が境界層を通
して伝達され、振幅変調が生じる。ＯＴＭ上の屈折率変
化が、プローブビームがＴＩＲインターフェースでの臨
界角度要求を満たすようなものである場合は、位相変調
が生じる。この変化は Δφ＝（１／ｎ1）・（∂φ／∂ｎ）・Δｎ2 ここに、ｎ1はＴＩＲ光学要素又は導波路の屈折率であ
り、ｎ2は光学トランスクリプション材料の屈折率であ
る）である。電場が入射面に垂直又は平行であるような
２つの場合に対しては、
【００１７】
【数１】 典型的なＴＩＲ光学相互コネクタに対しては、θ＝５５
゜、ｎ1＝１．８、ｎ2＝１．３であり、位相シフトは、
それぞれ平行及び垂直な電場に対して、ほぼ
゜、ｎ1＝１．８、ｎ2＝１．３であり、位相シフトは、
それぞれ平行及び垂直な電場に対して、ほぼ
【００１８】
【数２】 である。信号及びプローブビームが光学的にロックされ
ない限りは、ＴＩＲ光学要素を介してのプローブ累積位
相変化は平均平方根式に加算される（１００回の跳ね返
りは１０倍の位相シフトを誘起する）。
ない限りは、ＴＩＲ光学要素を介してのプローブ累積位
相変化は平均平方根式に加算される（１００回の跳ね返
りは１０倍の位相シフトを誘起する）。
【００１９】ＴＩＲを基礎とする相互コネクタ解決策は
普通、プローブビームを伝播させるのに必要な時間のた
めにシリアル読み取りビーム構成において生じる光学的
な遅延を補正する手段を提供する時間補償読み取り方法
論を使用する。プローブ光ビームはｎｄ／ｃの伝播時間
を有する（ここに、ｎは材料の屈折率、ｄは距離、ｃは
光の速度である）。大きな列に対しては、この伝播遅延
はレシーバの時間応答を著しく悪化させることがある。
例えば、１００μｍ直径の繊維の千エレメント繊維列は
読み取りに６００ｐｓを要する。時間補償構成により、
トランスクリプション箇所での信号ビームの到達は読み
取り（プローブ）ビームの到達と（横列毎に又はエレメ
ント毎に）同期され、伝播遅延は累積されない。これ
は、規定された方法で等価の（補償用）光学遅延を信号
ビーム内へ挿入することにより達成される。
普通、プローブビームを伝播させるのに必要な時間のた
めにシリアル読み取りビーム構成において生じる光学的
な遅延を補正する手段を提供する時間補償読み取り方法
論を使用する。プローブ光ビームはｎｄ／ｃの伝播時間
を有する（ここに、ｎは材料の屈折率、ｄは距離、ｃは
光の速度である）。大きな列に対しては、この伝播遅延
はレシーバの時間応答を著しく悪化させることがある。
例えば、１００μｍ直径の繊維の千エレメント繊維列は
読み取りに６００ｐｓを要する。時間補償構成により、
トランスクリプション箇所での信号ビームの到達は読み
取り（プローブ）ビームの到達と（横列毎に又はエレメ
ント毎に）同期され、伝播遅延は累積されない。これ
は、規定された方法で等価の（補償用）光学遅延を信号
ビーム内へ挿入することにより達成される。
【００２０】図３はシリアル読み取り装置のための一次
元時間補償装置５０を示す。装置５０の部品の多くは上
述の図１、２に示した装置の部品と構成上同一であり、
従って、図３の装置の各部品には、上述した図１、２に
示す装置の部品に付した符号に対応する符号を付す。集
められた光信号は時間補償素子（ＴＣＥ）５２に到達す
る。ＴＣＥ５２はいくつかの光学装置製造者から商業的
に入手できる型式の光学楔を有する。光学楔はｍ×ｉの
マトリックスとして形状づけられる。ＴＣＥ５２は光学
繊維列２３の前方に位置する。時間ｔs＝ｔosでの光信
号はＴＣＥ５２を通って伝達され、時間 ｔs＝ｔos＋ｔcm＋ｎfｄfmi／ｃ （ここに、ｔcmはＴＣＥ５２の列ｍにおける時間遅延、
ｎfは光学繊維２２の屈折率、ｄfmiは横列ｍ及び縦列ｉ
における光学繊維の長さ、ｃは光の速度である）で、繊
維の端部での相互作用領域１８に伝播する。
元時間補償装置５０を示す。装置５０の部品の多くは上
述の図１、２に示した装置の部品と構成上同一であり、
従って、図３の装置の各部品には、上述した図１、２に
示す装置の部品に付した符号に対応する符号を付す。集
められた光信号は時間補償素子（ＴＣＥ）５２に到達す
る。ＴＣＥ５２はいくつかの光学装置製造者から商業的
に入手できる型式の光学楔を有する。光学楔はｍ×ｉの
マトリックスとして形状づけられる。ＴＣＥ５２は光学
繊維列２３の前方に位置する。時間ｔs＝ｔosでの光信
号はＴＣＥ５２を通って伝達され、時間 ｔs＝ｔos＋ｔcm＋ｎfｄfmi／ｃ （ここに、ｔcmはＴＣＥ５２の列ｍにおける時間遅延、
ｎfは光学繊維２２の屈折率、ｄfmiは横列ｍ及び縦列ｉ
における光学繊維の長さ、ｃは光の速度である）で、繊
維の端部での相互作用領域１８に伝播する。
【００２１】繊維２２が同じ長さを有し、時間補償素子
が含まれない場合は、プローブビーム２０及び信号ビー
ム２４はｎ1ｄ11mi／ｃに等しい時間誤差を蓄積し、列
の時間解像度を悪化させる。ｔcm＝ｎ1ｄm1miでの時間
補償光学素子５２は列（アレイ）の各横列内の地点でプ
ローブビーム２０及び光信号ビーム２４を同期させ、時
間劣化を減少させるようになっている。
が含まれない場合は、プローブビーム２０及び信号ビー
ム２４はｎ1ｄ11mi／ｃに等しい時間誤差を蓄積し、列
の時間解像度を悪化させる。ｔcm＝ｎ1ｄm1miでの時間
補償光学素子５２は列（アレイ）の各横列内の地点でプ
ローブビーム２０及び光信号ビーム２４を同期させ、時
間劣化を減少させるようになっている。
【００２２】従って、各横列が補償される。一層詳細に
は、各横列内の中央の素子はプローブビーム２０と同期
される。各横列内の他の素子は同期されないことに注意
されたい。従って、この技術はこれに関連するある時間
解像度誤差を有し、これは時間ジターに類似する。正方
形の繊維束２３に対しては、一次元時間補償体系は、同
じ時間解像度（周波数帯域幅）で多数の繊維を平方（二
乗）するのを可能にする（即ち、１０個の繊維は１００
個の繊維になる）。
は、各横列内の中央の素子はプローブビーム２０と同期
される。各横列内の他の素子は同期されないことに注意
されたい。従って、この技術はこれに関連するある時間
解像度誤差を有し、これは時間ジターに類似する。正方
形の繊維束２３に対しては、一次元時間補償体系は、同
じ時間解像度（周波数帯域幅）で多数の繊維を平方（二
乗）するのを可能にする（即ち、１０個の繊維は１００
個の繊維になる）。
【００２３】図４は素子毎の時間補償構成を示す。光信
号ビームは時間ｔs＝ｔosで繊維列２３に到達し、時間 ｔs＝ｔos＋ｎfｄfm／ｃ （ここに、ｎfは繊維２２の屈折率、ｄfmは繊維ｍの長
さ、ｃは光の速度である）で、繊維の端部での相互作用
領域１８に伝播する。
号ビームは時間ｔs＝ｔosで繊維列２３に到達し、時間 ｔs＝ｔos＋ｎfｄfm／ｃ （ここに、ｎfは繊維２２の屈折率、ｄfmは繊維ｍの長
さ、ｃは光の速度である）で、繊維の端部での相互作用
領域１８に伝播する。
【００２４】繊維２２が同じ長さを有し、時間補償素子
が含まれない場合は、プローブビーム２０及び信号ビー
ム２４はｎ1ｄ1m／ｃに等しい時間誤差を蓄積し、列の
時間解像度を悪化させる。しかし、本発明に従えば、繊
維の長さがｎf（ｄfm−ｄf1）=ｎ1ｄ1mとなるように調
整されるので、プローブ及び信号ビームは列内の各地点
で同期される。従って、この実施の形態はプローブビー
ムの光学的な読み取りを悪化させない。
が含まれない場合は、プローブビーム２０及び信号ビー
ム２４はｎ1ｄ1m／ｃに等しい時間誤差を蓄積し、列の
時間解像度を悪化させる。しかし、本発明に従えば、繊
維の長さがｎf（ｄfm−ｄf1）=ｎ1ｄ1mとなるように調
整されるので、プローブ及び信号ビームは列内の各地点
で同期される。従って、この実施の形態はプローブビー
ムの光学的な読み取りを悪化させない。
【００２５】代わりに、能動又は非同期受動時間補償構
成を使用して、付加的な機能能力（例えば、動的に制御
されたプローブ順序）又は環境補正を提供できる。光学
的な干渉計又は偏光子を利用して、位相又は偏光回転を
変調された信号を振幅変調に変換できる。時間遅延を補
正したい場合は、時間補償方法論は光学相互コネクタの
すべての実施の形態に使用できる。
成を使用して、付加的な機能能力（例えば、動的に制御
されたプローブ順序）又は環境補正を提供できる。光学
的な干渉計又は偏光子を利用して、位相又は偏光回転を
変調された信号を振幅変調に変換できる。時間遅延を補
正したい場合は、時間補償方法論は光学相互コネクタの
すべての実施の形態に使用できる。
【００２６】ここで、図５を参照すると、光学装置７０
の別の実施の形態を示す。装置７０は後に述べるような
加算及び減算論理機能を遂行するように形状づけられ
る。光学装置７０の部品の多くは図１、２に示す装置１
０の同様の部品と構造上同一である。従って、装置７０
の各部品には、上述した装置の同様の部品に付した符号
に対応する符号を付す。基本的な差異は、減算用のＯＴ
Ｍ１５の層が光学導波路１２の下表面１７を覆っている
ことである。
の別の実施の形態を示す。装置７０は後に述べるような
加算及び減算論理機能を遂行するように形状づけられ
る。光学装置７０の部品の多くは図１、２に示す装置１
０の同様の部品と構造上同一である。従って、装置７０
の各部品には、上述した装置の同様の部品に付した符号
に対応する符号を付す。基本的な差異は、減算用のＯＴ
Ｍ１５の層が光学導波路１２の下表面１７を覆っている
ことである。
【００２７】ＯＴＭ素子１５は、ＯＴＭの光学励起時に
プローブに負の位相シフトを与える点を除いて、ＯＴＭ
１４と同様である。ＯＴＭの吸収特性は、位相と波長の
関係を、＋γでＯＴＭ１４の波長を、−γでＯＴＭ１５
の波長を表す図６のＡに示される。図６のＢは吸収と、
減算用のＯＴＭ１５のための波長及び加算用のＯＴＭ１
４のための波長との関係を表す。位相は吸収対波長のグ
ラフのクレーマー・コーニグ(Kramer's Konig)関係（又
はクラマース・クローニヒの関係式）として実質上考え
られることに注意されたい。図示のように、破線７５で
示す共振においては、位相シフトは存在しない。従っ
て、プローブビーム２０の波長は、負のＯＴＭ１５が正
のＯＴＭ１４により提供される正の位相変化に等しい負
の位相変化を提供するように、選択される。これは、プ
ローブの波長が符号７６で示す２つのＯＴＭ吸収プロフ
ィール間に存在する場合に、生じる。吸収波長が構造
（例えば、量子源泉（ウエル）装置におけるナノ結
晶）、化学組成（例えば、コンジュゲート（複合）ポリ
マーにおける側鎖化学基の変化や、相対元素組成の変
更）又は外部から加えられる電場や磁場により制御でき
ることは知られている。相互コネクタの算術合計はプロ
ーブの相対位相シフト又は偏光回転を調べることにより
測定される。
プローブに負の位相シフトを与える点を除いて、ＯＴＭ
１４と同様である。ＯＴＭの吸収特性は、位相と波長の
関係を、＋γでＯＴＭ１４の波長を、−γでＯＴＭ１５
の波長を表す図６のＡに示される。図６のＢは吸収と、
減算用のＯＴＭ１５のための波長及び加算用のＯＴＭ１
４のための波長との関係を表す。位相は吸収対波長のグ
ラフのクレーマー・コーニグ(Kramer's Konig)関係（又
はクラマース・クローニヒの関係式）として実質上考え
られることに注意されたい。図示のように、破線７５で
示す共振においては、位相シフトは存在しない。従っ
て、プローブビーム２０の波長は、負のＯＴＭ１５が正
のＯＴＭ１４により提供される正の位相変化に等しい負
の位相変化を提供するように、選択される。これは、プ
ローブの波長が符号７６で示す２つのＯＴＭ吸収プロフ
ィール間に存在する場合に、生じる。吸収波長が構造
（例えば、量子源泉（ウエル）装置におけるナノ結
晶）、化学組成（例えば、コンジュゲート（複合）ポリ
マーにおける側鎖化学基の変化や、相対元素組成の変
更）又は外部から加えられる電場や磁場により制御でき
ることは知られている。相互コネクタの算術合計はプロ
ーブの相対位相シフト又は偏光回転を調べることにより
測定される。
【００２８】また、各繊維経路は電気光学変調器２５及
び偏光子２６を含む。変調器２５は偏光された信号ビー
ムを回転させる。偏光子２６は、一方が加算情報（Ａ1
…Ａmとして示す）を含み、他方が減算情報（Ｓ1…Ｓm
として示す）を含む偏光信号を提供するように信号ビー
ムを直交方向に偏光するようになっている。図示のよう
に、光信号２４を運搬する光学繊維２２は相互作用領域
１８で加算用のＯＴＭ１４に及びそれと対応する相互作
用領域で減算用のＯＴＭ１５に選択的に伝播される。
び偏光子２６を含む。変調器２５は偏光された信号ビー
ムを回転させる。偏光子２６は、一方が加算情報（Ａ1
…Ａmとして示す）を含み、他方が減算情報（Ｓ1…Ｓm
として示す）を含む偏光信号を提供するように信号ビー
ムを直交方向に偏光するようになっている。図示のよう
に、光信号２４を運搬する光学繊維２２は相互作用領域
１８で加算用のＯＴＭ１４に及びそれと対応する相互作
用領域で減算用のＯＴＭ１５に選択的に伝播される。
【００２９】更なる信号処理のためにプローブビームの
振幅変調が必要な場合は、変換のために光学干渉計を利
用できる。このためには、プローブレーザー３０からの
基準ビームを信号プロセッサ３３に供給しなければなら
ない。これ故、光学経路３１（図５参照）が基準ビーム
を伝播するために設けられる。プローブが位相符号化さ
れた情報を運搬できる場合は、これは必要でないことに
注意されたい。
振幅変調が必要な場合は、変換のために光学干渉計を利
用できる。このためには、プローブレーザー３０からの
基準ビームを信号プロセッサ３３に供給しなければなら
ない。これ故、光学経路３１（図５参照）が基準ビーム
を伝播するために設けられる。プローブが位相符号化さ
れた情報を運搬できる場合は、これは必要でないことに
注意されたい。
【００３０】相互コネクタ７０内の各地点でプローブ及
びポンプビームを同期させたい場合は、図３、４に示す
受動時間補償構成を信号繊維列内に組み込む必要があ
る。また、能動又は非同期受動時間補償構成を使用し
て、付加的な機能能力（例えば、動的に制御されたプロ
ーブ順序）又は環境補正を提供できる。
びポンプビームを同期させたい場合は、図３、４に示す
受動時間補償構成を信号繊維列内に組み込む必要があ
る。また、能動又は非同期受動時間補償構成を使用し
て、付加的な機能能力（例えば、動的に制御されたプロ
ーブ順序）又は環境補正を提供できる。
【００３１】ここで、図７、８を参照すると、光学相互
コネクタ８０の別の実施の形態を示す。相互コネクタ８
０の素子の多くは図５、６に示す相互コネクタ７０の同
様の部品と同一であり、これらの素子に同様の符号を付
す。基本的な相違は、この実施の形態において、ＯＴＭ
１４が光学励起時にプローブの付加的な吸収及びゲイン
を有することを特徴とすることである。これは図８に符
号１４で示され、ここにおいて、吸収の最大変化＋βは
作動プローブの波長８２において生じる。減算用のＯＴ
Ｍ１５は励起時の波長で−βに等しい負の吸収及び損失
を与えるような特徴を有し、図８に符号１５で示され
る。組合わさった信号は光信号２４の大きさの加算とな
る。換言すれば、相互コネクタ８０の算術合計はプロー
ブ２０の相対振幅を調べることにより測定される。
コネクタ８０の別の実施の形態を示す。相互コネクタ８
０の素子の多くは図５、６に示す相互コネクタ７０の同
様の部品と同一であり、これらの素子に同様の符号を付
す。基本的な相違は、この実施の形態において、ＯＴＭ
１４が光学励起時にプローブの付加的な吸収及びゲイン
を有することを特徴とすることである。これは図８に符
号１４で示され、ここにおいて、吸収の最大変化＋βは
作動プローブの波長８２において生じる。減算用のＯＴ
Ｍ１５は励起時の波長で−βに等しい負の吸収及び損失
を与えるような特徴を有し、図８に符号１５で示され
る。組合わさった信号は光信号２４の大きさの加算とな
る。換言すれば、相互コネクタ８０の算術合計はプロー
ブ２０の相対振幅を調べることにより測定される。
【００３２】図９、１０を参照すると、位相ロック相互
コネクタのための光学構成１００が示される。図示のよ
うに、信号の光学的な加算及び減算は位相ロック信号及
びプローブレーザー１０２を利用することにより達成さ
れる。位相ロックは、信号の相対位相及びプローブ電場
が相互コネクタ（図１０参照）の読み取り時間にわたっ
て一定であることを必要とする。図１０は時間に対する
電場を示す。図１０のＡは２つの別個の非同期電場パル
スを示す。図１０のＢを参照すると、信号及びプローブ
電場が互いに位相合致している場合に、加算が行われ、
２つのビーム間に建設的な干渉を生じさせる。これは、
２つのパルスを重ね合わせて一層大きな振幅を有する単
一のパルスを生じさせるように、時間遅延形状を加算す
ることにより、達成される。信号及びプローブ電場が互
いに位相ずれしている場合は、減算が行われ、２つの同
じ振幅のビーム間に破壊的な干渉を生じさせる。これを
図１０のＣに示す。各個々の信号電場及びプローブの相
対位相は、位相変調器２５の列又は能動時間補償構成を
使用することにより動的に制御できる。この場合、算術
機能をリアルタイムに制御できる。
コネクタのための光学構成１００が示される。図示のよ
うに、信号の光学的な加算及び減算は位相ロック信号及
びプローブレーザー１０２を利用することにより達成さ
れる。位相ロックは、信号の相対位相及びプローブ電場
が相互コネクタ（図１０参照）の読み取り時間にわたっ
て一定であることを必要とする。図１０は時間に対する
電場を示す。図１０のＡは２つの別個の非同期電場パル
スを示す。図１０のＢを参照すると、信号及びプローブ
電場が互いに位相合致している場合に、加算が行われ、
２つのビーム間に建設的な干渉を生じさせる。これは、
２つのパルスを重ね合わせて一層大きな振幅を有する単
一のパルスを生じさせるように、時間遅延形状を加算す
ることにより、達成される。信号及びプローブ電場が互
いに位相ずれしている場合は、減算が行われ、２つの同
じ振幅のビーム間に破壊的な干渉を生じさせる。これを
図１０のＣに示す。各個々の信号電場及びプローブの相
対位相は、位相変調器２５の列又は能動時間補償構成を
使用することにより動的に制御できる。この場合、算術
機能をリアルタイムに制御できる。
【００３３】特定の信号繊維間での所定の作動を単に必
要とするような応用に対しては、受動時間補償構成を使
用して、所要の位相遅延を提供することができる。部分
的に位相化されたビームも可能であり、ある信号処理応
用（例えば、データ暗号化）に供することができ、この
場合、プローブ及び信号電場間の相対位相は位相合致状
態と位相ずれ状態との間に存在することができる。
要とするような応用に対しては、受動時間補償構成を使
用して、所要の位相遅延を提供することができる。部分
的に位相化されたビームも可能であり、ある信号処理応
用（例えば、データ暗号化）に供することができ、この
場合、プローブ及び信号電場間の相対位相は位相合致状
態と位相ずれ状態との間に存在することができる。
【００３４】明らかに、上述の教示に照らして、本発明
の多くの修正及び変形が可能である。従って、本発明の
要旨内で、本発明は特に上述したもの以外を実行できる
ことを理解すべきである。
の多くの修正及び変形が可能である。従って、本発明の
要旨内で、本発明は特に上述したもの以外を実行できる
ことを理解すべきである。
【図１】本発明に係る導波路光学相互コネクタを示す図
である。
である。
【図２】図１に示す導波路光学相互コネクタの作動を概
略的に示す側面図である。
略的に示す側面図である。
【図３】本発明に係るシリアル読み取り技術と一緒に使
用する時間補償を提供するための形状を示す線図であ
る。
用する時間補償を提供するための形状を示す線図であ
る。
【図４】本発明に係る二次元時間補償を提供する別の実
施の形態の線図である。
施の形態の線図である。
【図５】本発明に係る、光信号を加算及び減算するよう
に形状づけられた光学相互コネクタの別の実施の形態を
示す線図である。
に形状づけられた光学相互コネクタの別の実施の形態を
示す線図である。
【図６】図６のＡ及び図６のＢは、光学トランスクリプ
ション材料の吸収特性を示すグラフである。
ション材料の吸収特性を示すグラフである。
【図７】図１に示す導波路光学相互コネクタの更に別の
実施の形態を示す概略図である。
実施の形態を示す概略図である。
【図８】図７に使用される光学トランスクリプション材
料の吸収／ゲイン特性を示すグラフである。
料の吸収／ゲイン特性を示すグラフである。
【図９】位相ロックループ形状を備えた本発明の更に他
の実施の形態を示す線図である。
の実施の形態を示す線図である。
【図１０】図１０のＡ、図１０のＢ及び図１０のＣは、
図７に示す光学加算／減算技術に関連する位相ロックプ
ローブ電場の波形を示す図である。
図７に示す光学加算／減算技術に関連する位相ロックプ
ローブ電場の波形を示す図である。
１０、７０、８０ 相互コネクタ １２ 導波路光学相互コネクタ １４、１５ トランスクリプション材料 １８ 相互作用領域 ２０ プローブビーム ２２ 光学繊維 ２３ 光学繊維列 ２４ 信号ビーム ３０、１０２ プローブレーザー ３３ 信号プロセッサ ５０ 時間補償装置 ５２ 時間補償素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H079 AA08 BA01 BA03 CA04 DA07 EA03 GA01 HA11 KA11 2K002 AA02 AB09 BA02 CA06 EA04 EA10 GA10 HA16
Claims (11)
- 【請求項１】 プローブビーム及び光信号と一緒に使用
する光学相互コネクタにおいて、 プローブビームを伝播するための導波路であって、光信
号がプローブビームと相互作用する位置で、プローブビ
ームの特性を変化させるために光信号に応答できる変化
手段を有する導波路と；変化した特性に応答でき、受け
取った光信号に含まれる情報を表す出力信号を生じさせ
るように作動できる処理手段と；を有することを特徴と
する光学相互コネクタ。 - 【請求項２】 受け取った光信号が偏光されていること
を特徴とする請求項１に記載の光学相互コネクタ。 - 【請求項３】 上記変化手段が光学トランスクリプショ
ン材料（ＯＴＭ）を含むことを特徴とする請求項１に記
載の光学相互コネクタ。 - 【請求項４】 上記光学トランスクリプション材料が時
間と共に変化する屈折率を有し、変化した屈折率が各光
信号に含まれる情報でプローブビームを変調するように
なっていることを特徴とする請求項３に記載の光学相互
コネクタ。 - 【請求項５】 上記導波路が、複数の相互作用領域を画
定する表面上に光学トランスクリプション材料の層を有
し、プローブビームが上記相互作用領域において当該導
波路を通って反射し、光信号が当該相互作用領域で上記
光学トランスクリプション材料の屈折率を変更するよう
になっていることを特徴とする請求項３に記載の光学相
互コネクタ。 - 【請求項６】 第１の光信号及び第２の光信号を加算
し、プローブビームと一緒に使用する光学装置におい
て、 光信号に応答して変化する屈折率を有する光学素子であ
って、第１の光信号がプローブビームと相互作用したと
きには、上記光学素子の屈折率が第１の光信号に対応す
る第１の値を有する第１の態様、及び、第２の光信号が
プローブビームと相互作用したときには、当該光学素子
の屈折率が第２の光信号に対応する第２の値を有する第
２の態様を備えた光学素子を有し；上記第１及び第２の
態様が加算可能で、第１及び第２の値に対応し、かつ、
第１及び第２の光信号の加算を表す出力ビームを発生さ
せ；また、出力ビームを処理する手段を更に有する；こ
とを特徴とする光学装置。 - 【請求項７】 第１の光信号を上記光学素子へ伝播する
第１の光学繊維と、第２の光信号を当該光学素子へ伝播
する第２の光学繊維とを更に有することを特徴とする請
求項６に記載の光学装置。 - 【請求項８】 同じ位相を有する第１及び第２の光信号
を発生させる変調手段を更に有することを特徴とする請
求項６に記載の光学装置。 - 【請求項９】 第２の光信号が第１の光信号から算術的
に減算されるように位相がずれた第１及び第２の光信号
を発生させる変調手段を更に有することを特徴とする請
求項６に記載の光学装置。 - 【請求項１０】 第１及び第２の光信号を組み合わせる
手段と、第１及び第２の信号を上記光学素子へ伝播する
光学繊維とを更に有することを特徴とする請求項６に記
載の光学装置。 - 【請求項１１】 第１及び第２の光信号が偏光されるこ
とを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/587125 | 2000-06-02 | ||
| US09/587,125 US6516103B1 (en) | 2000-06-02 | 2000-06-02 | Optical interconnect capable of performing addition/subtraction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002006276A true JP2002006276A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=24348458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001135190A Pending JP2002006276A (ja) | 2000-06-02 | 2001-05-02 | 光学相互コネクタ及び光学装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6516103B1 (ja) |
| EP (1) | EP1160614A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002006276A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7099528B2 (en) * | 2004-01-07 | 2006-08-29 | International Business Machines Corporation | Methods and devices for coupling electromagnetic radiation using diffractive optical elements |
| US10411812B1 (en) * | 2013-03-15 | 2019-09-10 | Forrest Rose | Optical interconnect computing module tolerant to changes in position and orientation |
| FR3004265B1 (fr) | 2013-04-05 | 2015-04-24 | Fastlite | Dispositif pour la mise en forme temporelle en amplitude et en phase d'impulsions lumineuses ultra-breves. |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4382660A (en) * | 1976-06-16 | 1983-05-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical transistors and logic circuits embodying the same |
| US4941725A (en) * | 1988-08-05 | 1990-07-17 | Canadian Patents & Development Limited | All-optical planar modulator structure with channel waveguides |
| JPH05241220A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光論理素子 |
| US5559907A (en) * | 1994-02-17 | 1996-09-24 | Lucent Technologies Inc. | Method of controlling polarization properties of a photo-induced device in an optical waveguide and method of investigating structure of an optical waveguide |
| IL116789A (en) * | 1995-01-24 | 1999-04-11 | Massachusetts Inst Technology | Device and method for time-resolved optical measurements |
-
2000
- 2000-06-02 US US09/587,125 patent/US6516103B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-05-02 JP JP2001135190A patent/JP2002006276A/ja active Pending
- 2001-05-21 EP EP01111971A patent/EP1160614A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1160614A3 (en) | 2003-11-19 |
| EP1160614A2 (en) | 2001-12-05 |
| US6516103B1 (en) | 2003-02-04 |
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Legal Events
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