JP2006515081A - 電気光学ウィスパリングギャラリモード共振器を有する同調可能光フィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2003年2月3日出願の米国仮出願第60/444,423号、名称「ウィスパリングギャラリモードに基づく同調可能フィルタ」の恩典を主張する。
本明細書で説明するシステムおよび技法は、NASA契約のもとで業務実行が成された。契約者が権利を保持するよう選ばれるPublic Law 96−517(35
USC 202)の規定を受ける。
本出願は、光共振器およびキャビティに基づく光フィルタに関する。
本出願は、電気光学効果を示すWGM共振器を用いる同調可能光フィルタの各種の実施の形態を説明する。一実施の形態では、入力光信号は、ウィスパリングギャラリモードをサポートするよう構成するとともに、ウィスパリングギャラリモードが存在する部分を備える光共振器に導かれる。光共振器の少なくとも一部は、電気光学効果を示す。光を結合して光共振器から取りだして、入力光信号からフィルタ処理した光出力を生成する。電気制御信号を光共振器の少なくとも一部に印加して光共振器の伝送スペクトルピークを同調し、それによりフィルタ処理光出力で、入力光信号のスペクトル成分を選択する。
WGM共振器は、WGMモードで共鳴する波長で光を伝送する。従って、WGM共振器の共鳴状態は、共振器の高いクオリティファクタQにより、狭い帯域幅をもつスペクトル伝送窓を生成する。WGM共振器はローレンツ型フィルタ関数を生成してもよい。WG共振器の伝送ピークは、WGモードが影響を受ける屈折率変化により同調できる。従って、WGM共振器全体、または少なくともWGモードが存在する領域が電気光学効果を示す場合、DC電圧等の電気制御信号を共振器に印加してフィルタ機能を同調できる。以下に説明するように、このような同調可能WGM共振器フィルタの構造は小型の設計として、低い光損失(例えば、約20dB以下)をもつ109Hzのオーダーの広い同調可能スペクトル範囲、および約数十μ秒以下の高い同調速度を持たせることができる。
Claims (19)
- 光信号をフィルタ処理するための方法であって、
ウィスパリングギャラリモードをサポートするよう構成するとともに、前記ウィスパリングギャラリモードが存在する一部を備える光共振器に入力光信号を導くステップであって、前記光共振器の少なくとも一部は、電気光学効果を示すステップと、
光を結合して前記光共振器から取りだして、前記入力光信号からフィルタ処理した光出力を生成するステップと、
電気制御信号を前記光共振器の少なくとも一部に印加して、前記光共振器の伝送スペクトルピークを同調し、それにより前記フィルタ処理光出力において、前記入力光信号のスペクトル成分を選択するステップと、
を含む方法。 - 更に、前記入力光信号を前記光共振器に結合し、前記光共振器から光を結合して取り出す場合、ウィスパリングギャラリモードにおけるTMモードを用いるステップを含む請求項1の方法。
- 更に、前記ウィスパリングギャラリモードをサポートする前記光共振器として、非球形の少なくとも一部を用いるステップを含む請求項1の方法。
- 前記非球形は回転楕円体である請求項3の方法。
- 更に、前記光共振器として球形の少なくとも一部を用いるステップを含む請求項3の方法。
- 更に、前記光共振器としてディスク共振器を用いるステップを含む請求項1の方法。
- 更に、多数の信号チャンネルを搬送する入力電気信号を受信するステップと、
前記入力電気信号で光ビームを光変調して、前記多数の信号変化を前記信号として搬送する前記入力光信号として光変調信号を生成するステップと、
前記光共振器のスペクトル伝送ピークを同調して、選択信号チャンネルを前記フィルタ処理光出力に伝送する一方、他の信号チャンネルを光学的に遮断するステップと、
前記フィルタ処理光出力を電気信号に変換するステップと、
前記電気信号から前記選択チャンネルを抽出するステップと、
を含む請求項1の方法。 - 更に、
非変調光ビームを第1および第2ビームに分岐するステップと、
前記第1ビームを前記入力光信号として変調するステップと、
前記第2ビームを光遅延光路を通して導くステップと、
前記フィルタ処理光出力、および前記光遅延経路を通った後の第2ビームを合成して、合成光信号を生成するステップと、
前記合成光信号を電気信号に変換するステップと、
前記信号を前記電気信号から抽出するステップと、
を含む請求項1の方法。 - 更に、前記入力光信号を前記光共振器に結合し、前記光共振器から光を結合して取り出す場合、ウィスパリングギャラリモードにおけるTEモードを用いるステップを含む請求項1の方法。
- 同調可能光フィルタであって、
ウィスパリングギャラリモードをサポートするよう構成する光共振器であって、前記ウィスパリングギャラリモードが存在する少なくとも一部を備え、前記光共振器の少なくとも一部は、電気光学効果を示す、光共振器と、
前記光共振器上に形成されて、電気制御信号を前記光共振器に導き、前記ウィスパリングギャラリモードと空間的に重ね合わせる、少なくとも1つの電極と、
前記少なくとも1つの電極に接続されて、前記一部に電気制御信号を供給して屈折率を同調し、それにより、前記電気光学効果により前記光共振器の伝送ピークを同調する、制御ユニットと、
を備えるフィルタ。 - 前記同調可能光共振器は、ニオブ酸リチウムの結晶を含む請求項10のフィルタ。
- 更に、前記光共振器にエバネッセント結合する光結合器を備える請求項10のフィルタ。
- 前記光結合器はファイバ結合器である請求項12のフィルタ。
- 前記光結合器は導波路を含む請求項12のフィルタ。
- 前記光結合器は光ギャップ材料を含む請求項12のフィルタ。
- 前記光結合器はプリズムを含む請求項12のフィルタ。
- 複数の信号チャンネルを搬送する放射信号を受信し、前記受信信号チャンネルから選択チャンネルを抽出する受信機を備える装置であって、前記受信機は、
前記放射信号に応じて光ビームを変調して、前記信号チャンネルを搬送する光変調信号を生成する光変調器と、
(1)ウィスパリングギャラリモードをサポートするよう構成するとともに、前記ウィスパリングギャラリモードが存在する少なくとも一部を備える光共振器であって、前記光共振器の少なくとも一部は、電気光学効果を示す、光共振器と、(2)前記光共振器上に形成されて、電気制御信号を前記光共振器に導き、前記ウィスパリングギャラリモードと空間的に重ね合わせる少なくとも1つの電極と、(3)前記少なくとも1つの電極に接続されて、前記一部に電気制御信号を供給して屈折率を同調し、それにより、前記電気光学効果により前記光共振器の伝送ピークを同調する制御ユニットと、を有する同調可能光フィルタであって、前記光フィルタを配置して、前記光変調信号を受信し、フィルタ処理して、前記選択信号チャンネルだけを搬送するフィルタ処理光出力を生成する、同調可能光フィルタと、
前記フィルタ処理光出力を電気信号に変換する光検出器と、
前記電気信号を基準信号と混合して前記選択信号チャンネルを抽出するミキサーと、
を備える、装置。 - 前記同調可能光共振器は、ニオブ酸リチウムの結晶を含む請求項17の装置。
- 更に、前記光共振器にエバネッセント結合する光結合器を備える請求項17の装置。
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