JP2009535977A - 非対称光学共鳴を使用した装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の分野
本願は、概ね光学装置およびセンサに関し、より詳細には光学共鳴を利用した光ファイバ互換装置およびセンサに関する。
干渉計キャビティ(interferometric cavity)(例えば、音圧測定を提供するための)の2つのミラーの相対的変位を利用した種々の光ファイバセンサシステムがすでに開示されている。例えば、M.Yuらの“Acoustic Measurements Using a Fiber Optic Sensor System”J.Intelligent Mat’l Systems and Structures、第14巻、409〜414ページ(2003年7月)、K.Totsuらの“Ultra−Miniature Fiber−Optic Pressure Sensor Using White Light Interferometry”J.Micromech.Microeng.第15巻、71〜75ページ(2005年)、W.B.Spillman,Jr.らの“Moving Fiber−Optic Hydrophone”Optics Lett.第5巻、第1号、30〜31ページ(1980年1月)、K.Kardirvelらの“Design and Characterization of MEMS Optical Microphone for Aeroacoustic Measurement”42nd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit、2004年1月5日から8日、Reno,Nevada、J.A.Bucaroらの“Miniature,High Performance,Low−Cost Fiber Optic
Microphone”J.Acoust.Soc.Am.第118巻、第3号、パート1、1406〜1413ページ(2005年9月)、T.K.Gangopadhyayらの“Modeling and Analysis of an Extrinsic Fabry−Perot Interferometer Cavity”Appl.Optics、第44巻、第16号、312〜3196ページ(2005年6月1日)、およびP.J.Kuzmenkoの“Experimental Performance of a Minature Fabry−Perot Fiber Optic
Hydrophone”Proceedings of 8th Optical Fiber Sensors Conference,Monterey,California、1992年1月29日〜31日、354〜357ページを参照されたし。
一定の実施形態では、光学共鳴装置は、反射素子と空間モードフィルタとを含む。空間モードフィルタは、空間モードフィルタから発せられる光が反射素子により反射されるように反射素子に対して位置付けられる。光学共鳴装置は、波長の関数として非対称である共鳴線形を備えた光学共鳴を有する。
けられる。光学共鳴装置は、波長の関数として非対称である共鳴線形を備える光学共鳴を有する。共鳴線形は共鳴波長における最小反射性と、共鳴波長を下回る波長を備える第1のサイドと、共鳴波長を上回る波長を備える第2のサイドとを有する。第2のサイドは、第1のサイドほど急勾配ではない。方法は、空間モードフィルタから光を発して、反射素子の少なくとも一部から光を反射する工程をさらに含む。
図1は、本明細書で説明される一定の実施形態に準拠する例示的光学共鳴装置10を概略的に示す。光学共鳴装置10は、反射素子20と、光ファイバ30から発せられた光が反射素子20により反射されるように反射素子20に対して位置付けられる光ファイバ30とを含む。光学共鳴装置10は、波長の関数として非対称な共鳴線形を備える光学共鳴50を有する。一定の実施形態では、光学共鳴50は、周波数の関数として非対称な共鳴線形を有する。
かの利点を有するが、それは単一の誘電層であること、微小電気機械システム(MEMS)と互換性があること、および多層スタックで達成するのが難しいまたは不可能であり、また形状パラメータを介して制御可能である独自の特性を有することを含むが、これらに限定されない。例えば、PCS構造は、波長の広い範囲に亘って高反射性を有し得(例えば、約30ナノメータよりも大きい波長の範囲において99%を超える透過において観察される消散)、約5000のQを有すると認められる鋭い共鳴を備えたテレコム波長(例えば1540ナノメータ)の効率的なフィルタとして使用され得る。加えて、PCS構造は、平面偏光された光をそのスピン偏向された構成要素に分離する円偏向ビームスプリッタとして使用され得る。小型の複屈折の導入を通じて、PCS構造は、反射および透過により入射波を2つの直交偏向に等しく分離させる二重四分の一波長リターダベースの偏向ビームスプリッタとして作用し得る。
第1の端32および反射素子20は、図1で概略的に示されるように、その間にキャビティ40を有するファブリペロー共鳴装置を形成する。光ファイバ30の第1の端32および反射素子20は、一定の実施形態において500ナノメータと50ミクロンの間の距離で互いに離間される。一定の実施形態では、キャビティ40は気体(例えば、空気)を含み、一方、一定の他の実施形態では、キャビティ40は液体(例えば、水)を含む。光ファイバ30の第1の端32の反射性と反射素子20の反射性は、一定の実施形態において、有利に選択されて、波長の関数として所定の非対称性を有する共鳴線形を光学共鳴50に与える。
対する測定反射性スペクトルのプロットである。図3の光学共鳴装置10の反射素子20は、約1550ナノメータの波長において95%を超える反射性を有するフォトニック結晶スラブの一部を含む。図4は、図3の測定反射スペクトルに使用されるフォトニック結晶スラブに対する測定透過スペクトルのプロットである。光ファイバ30の第1の端32は、約4ナノメータの厚さを有するクロミウム層と、約12ナノメータの厚さを有する金の層を含む金属コーティングを含む。光ファイバ30の第1の端32の反射性は約65%である。光ファイバ30の第1の端32は、約20ミクロンだけ反射素子20から離間される。
本明細書で説明される一定実施形態に準拠する光学共鳴の非対称線形の原点を理解するためには、通常のファブリペロー光学共鳴装置の光学共鳴を、ファイバファブリペロー光学共鳴装置と比較することは有益である。図5は、その間にキャビティ120を画成し、入射平面波Eiを備えた無限大ミラー110、130を含む通常のファブリペロー(RFP)光学共鳴装置100を概略的に示す。
図7乃至図12は、例示的FFP光学共鳴装置に対して計算された反射スペクトル(実線で示される)および例示的RFP光学共鳴装置に対して計算された反射スペクトル(点線で示される)のグラフであり、それぞれ距離Lだけ分離され、空気が充填されたキャビ
ティをその間に画成する2つの反射素子を有する。例えば、図5のRFP光学共鳴装置100は第1の反射素子110(反射性Rfを備える)と第2の反射素子130(反射性Rmを備える)を有し、図6のFFP光学共鳴装置200は、第1の反射素子210(反射性Rfを備える)と第2の反射素子230(反射性Rmを備える)を有する。これらの図は、2つの反射素子の様々な反射性に関する、1.55ミクロンの波長の光学共鳴周辺の波長領域を示す。図7A乃至図12Aのそれぞれでは、光学共鳴はゼロ反射から全反射まで全面的に示され、図7B乃至図12Bでは、光学共鳴はより詳細に示される。
RFP光学共鳴装置と異なり、FFP光学共鳴装置ケースにおける総和は単純解析関数の項においては(in terms of simple analytical functions)閉鎖解を有さない。しかし、級数は、積分表示を有するレルヒの超越関数ΦL(z,s,α)の項で(in terms of Lerch transcendent)書かれ得る。
一定の実施形態では、非対称光学共鳴は、動的範囲の増加を有利に提供する二重測定方法で有利に使用される。
一定の実施形態では、第2の反射素子の曲率への、非対称性の度合いの依存を使用して、第2の反射素子の曲率を監視し得る。図21A乃至図21Cは、第1の反射素子210を有する光ファイバ220と、異なる曲率を有する第2の反射素子230とを備えた3つの例示的FFP光学共鳴装置200を概略的に示す。図21Aでは、第2の反射素子230は、実質的に平坦で(すなわち無限の曲率半径)、第1の反射素子210と平行である。ビームの発散ゆえに、反射されたビームモードは光ファイバ220のモードと一致せず、図21Aの左側に概略的に示されるように、光学共鳴の非対称線形を生じる。
子230の曲率の変化による共鳴線形の対応変化を測定することにより測定され得る。このように、一定の実施形態では、共鳴線形を使用して光学共鳴装置200の加速を監視し得る。
図7乃至図18で示されるように、非対称線形の大きさは、第1の反射素子および第2の反射素子の反射性が互いに等しい場合でも最大化されない。光ファイバはモード不整合により、反射されるパワーのすべてを受けるとは限らないので、第2の反射素子の有効反射性はその実際値よりも小さく見える。
圧電変換器に匹敵する感度を達成するのに十分な線質係数を有する従来の光学共鳴装置は典型的には大型で、組み立て、設置、位置合わせ、および操作上実用的でない。対照的に、本明細書で説明される一定の実施形態は、従来の光学キャビティより数桁小さい、アパーチャを備えるフォトニック結晶スラブ(PCS)構造により形成される光学共鳴装置
に基づく音響センサを含む。一定のかかる実施形態はサイズが小さいので、約10kHzより大きい周波数に対する圧電性および容量性変位センサの感度に匹敵する感度を与える。一対のPCSを含むフォトニック結晶構造を使用して、ノッチおよび帯域透過および反射フィルタを提供し得、かかる構造は種々の適用(例えば、石油探索、海中音波検出)に準拠する音響センサシステムにおいて利用され得る。一定の実施形態では、本明細書で説明される音響センサは、PCS構造により部分的に形成される光学共鳴の非対称線形を利用して、音波を検出する。
一定の実施形態では、少なくとも1つのフォトニック結晶構造620は、その一例が図25Aにより概略的に示されるPCS670を含む。PCS670はPCS670内に第1の材料672および領域674のアレイを含む。領域674は、第1の材料672の屈折率と異なる屈折率を有する第2の材料676を含む。図25AのPCS670は、厚さTおよび、実質的に平面な構成を有する。
元の周期的分布は四角形であるが、一定の他の実施形態では、実質的に2次元の周期的分布は矩形、三角形、四角形、菱形、斜めになったもの、または六角形である。他の実質的に2次元の周期的分布もまた、本明細書で説明される一定の実施形態に準拠する。
一定の実施形態では、フォトニック結晶構造620は、図31で概略的に示されるように、第1のPCS700と、第1のPCS700に実質的に平行な第2のPCS702とを含む。これらのPCS700、702のそれぞれは、単一のPCS構造としては上述のような物理的パラメータ(例えば、厚さ、領域サイズ、材料、周期性、分布)を有し得る。
のPCSの相対位置の変化に共に依存している。2つのPCSは、単一PCSと同様の光学動作を呈し、相対変位を通じて、フォトニック結晶構造の形状および光学特性が調整され得る。本明細書で参照により全体において援用される、米国特許出願広報第US 2004/0080726 A1号は、入射光の周波数および2つのPCS間の変位の関数として、一対のPCSに対する透過スペクトルの計算(例えば一時的結合モード理論計算および有限差分時間領域シミュレーション)を開示する。これらの計算は図32に示される動作を再現する。
典型的な光学共鳴装置またはフィルタの鋭い共鳴は光の入射角に感応性がある。典型的には、入射角へのこの感応性を避けるために、入射光は、平面波を近似するようにコリメ
ートされる。光源として光センサを使用する場合、光ファイバにより発せられた光は、さらなるコリメーション光学およびさらなるファイバツーファイバ結合ハードウェアを使用して従来の光学共鳴装置に対して典型的にコリメートされる一定の角度分布を有する。
PCSにおける一定の固有モードは無限のライフタイムを有するので、通常の入射時において外部放射に未結合である。それゆえに、フォトニック結晶を利用した従来の光学共鳴装置システムでは、共鳴モードと入射波との間の対称性不整合により、通常の入射平面波で一定の共鳴(本明細書では非縮退共鳴と称される)に結合することは概ね不可能である。この影響はPacradouniらの“Photonic band structure of dielectric membranes periodically
textured in two dimensions”Phys,Rev.B、第62巻、4204ページ(2000年)により実験的に観察され、PaddonとYou
ngの“Two−dimensional vector−coupled−mode theory for textured planar waveguides”Phys.Rev.B、第61巻、2090ページ(2000年)により理論的に論じられた。群論的論議を使用して、OchiaiとSakodaは、“Dispersion relation and optical transmittance of a hexagonal photonic crystal slab”Phys.Rev.B、第63巻、125107ページ(2001年)において、これらの共鳴は外部放射との対称性不整合により結合しないことを示した。
し、欠損した穴の位置に隣接した穴を有するPCS構造を概略的に示す。図36Cは,実質的に周期的分布の予想される格子位置からわずかにシフトされるように、欠損した穴の位置に隣接した穴を示す。図36Dは、それ自身、ミラー対称性が欠けており、欠陥として作用する穴を示す。一定の他の実施形態では、PCS構造の一部の誘電率が低減または増加されてミラー対称性を破壊する。例えば、PCS構造の穴の少なくとも1つは、第1の材料または第2の材料の屈折率とは異なる屈折率を有する第3の材料を含有し得る。図36B,36Cおよび36Dのフォトニック結晶欠陥は横軸に対するミラー対称性が欠けている。図36A乃至図36Dにより概略的に示されたものに限定されない、ミラー対称性を破壊する種々の可能性が本明細書で説明される実施形態に準拠する。図36A乃至図36Dは複数の穴を含むPCS構造の観点から説明されたが、当業者は、複数の突起を含むPCS構造が同様の動作を呈するであろうことを認識する。
図47は、本明細書で説明される一定の実施形態に準拠する例示的音響センサシステム800を概略的に示す。一定の実施形態では、音響センサシステム800は、共鳴周波数および共鳴線形を備えた少なくとも1つの光学共鳴を有する少なくとも1つのフォトニック結晶構造620を含む。音響センサシステム800は、少なくとも1つのフォトニック結晶構造620を実質的に囲み、少なくとも1つのフォトニック結晶構造620と機械的に結合された筐体630をさらに含む。少なくとも1つのフォトニック結晶構造620の共鳴周波数および共鳴線形の少なくとも1つは、筐体630上に入射する音波640に応答する。図47で示されるように、一定の実施形態では、音響センサシステム800は、少なくとも1つのフォトニック結晶構造620に光学的に結合された光ファイバ650を
さらに含む。
晶構造620を照射する光学的透過部832(例えば、穴、ウィンドウ、光学的透過膜)を含む。光学的透過部832により、ファイバコア652により発せられた光がフォトニック結晶構造620を照射することが可能となり、またフォトニック結晶構造620によって反射された光がファイバコア652により受光されることを可能とする。
亘る圧力差に応答する。一定の実施形態の少なくとも1つの圧力導管840は、内側領域850と外側領域860との間の静圧を等しくするローパスフィルタとして機能する。
有する。一定のかかる実施形態は、音波640が測定されている媒体(例えば、海水)からの腐食または他の損傷から、音響センサシステム800の種々の構成要素を有利に保護する。
的構成の斜視図を概略的に示す。音響センサシステム800は、可動部820および圧力導管840(例えば、穴)を備えた構造体810ならびに結合器830を有する筐体630を含む。音響センサシステムおよび光ファイバの他の構成もまた、本明細書で説明される実施形態に準拠する。
一定の実施形態では、組み立て処理フローにおいて表面マイクロマシニング技術およびバルクマイクロマシニング技術を使用して、音響センサシステム800の種々の構成要素を形成する。本明細書で説明される実施形態に準拠するリソグラフィ技術は、光学リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、ナノインプリンティング技術および微小電気機械システム(MEMS)組み立てに概ね準拠する他の技術を含むが、これらに限定されない。本明細書で説明される実施形態に準拠する表面マイクロマシニング技術は、フィルム蒸着、ドライエッチング、ウェットエッチング、エピタキシャル成長、ウエハーボンディング、および犠牲剥離を含むが、これらに限定されない。本明細書で説明される実施形態に準拠するバルクマイクロマシニング技術は、異方性または等方性の深い反応性イオンエッチング、KOH(水酸化カリウム)またはTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を使用した異方性ウェットエッチング、および等方性ウェットエッチングを含むが、これらに限定されない。
分1270は約450のナノメータの厚さを有する。これらの残りの部分1260、1270は、音響センサシステム800のフォトニック結晶スラブ670a、670bのためのシリコン基板として機能する。一定の実施形態では、酸化層1232は除去される。
anisotropic echant of 30% KOH in water with 1% isopropyl alcohol to reduce surface tension)、滑らかにエッチングされた表面を備えた、十分に画成された構造が達成され得る。
音響センサシステム800の可動部820および弾性部(例えば、第2の筐体910)の仕組みは、本明細書で説明される種々の実施形態の性能に影響を及ぼす。これらの仕組みは、音響センサシステム800の種々の構成に対して下記で解析される。下記の計算は、本明細書で説明される種々の実施形態の動作に何らかの見識を提供するが、限定することを意図していない。
厚さhおよび密度ρの延伸隔壁の横変位uに対する動きの方程式は以下のように表され得る。
Park,MD.参照)。ここでσは残留応力で、Dは曲げ剛性であり、以下のように定義される
強制および減衰振動に関して、動きの方程式は以下のようになる。
窒化ケイ素および結晶シリコンで作られた隔壁である2つの異なる種類の構造が重要である。これらの2つの材料の機械的特性により、隔壁の解は下記で論じられるように閉形式を有する。
膜は残留応力が優勢である、例えばκ→∞の隔壁である。膜構造は、通常高い残留応力を有する窒化ケイ素隔壁に対するケースである、κ>20に対する良好な近似である。この場合、βn→κ/a→∞なので、固有値方程式(47)は単にJ0(αna)=0となる。表記上の簡素化のために、αna=znとするが、znはJ0(x)のn次ゼロを表す。
b=0に関して、方程式(53)の変位は以下となり、
b→∞に関して、方程式(53)の変位は以下のようになる。
C.2 プレートの解
プレートは、曲げ剛性が優勢である、例えばκ=0の隔壁である。プレート構造は、通常、極めて低い残留応力を有する結晶ケイ素隔壁に対するケースである、κ<2に対する良好な近似である。
b=0に関して、方程式(56)における変位は以下になる。
omachined pressure sensor”Int‘l Conf.on Modeling and Simulation of Microsystems,1999年を参照。また、r=0からr=aまでの減衰は膜のケースと比較するとより急激であることにも留意されたし。
b=∞では、方程式(53)における変位は以下になる。
機械インピーダンスの計算は、包囲媒体(空気または水などの)および減衰が隔壁の変位にどのような影響を与えるかを理解するのを容易にし得る。機械インピーダンスZは速度に対する圧力の比率、すなわちZ=P/νと定義される。ここで論議されるケースでは、ν(r)=jωu(r)である。隔壁のインピーダンスを計算するのに、以下の集中速度が使用され、
方程式(54)を使用すると、膜により近似され得る隔壁のインピーダンスは以下であり、
例示的システムとして、窒化ケイ素または結晶ケイ素のいずれかで作られた円形隔壁は典型的なSMF28シングルモードファイバの半径(例えば、62.5ミクロン)を有し、ファイバの端から距離dだけ離される。表1は、計算で使用される種々のパラメータおよび定数の値を示す。
でも減衰の推定は行われ得る。隔壁およびファイバ端の近接近ゆえに、優勢な減衰は以下のように推定され得るスクイーズ膜減衰となる。
bair=9.38×104kg/m2/s 空気中の減衰
bwater=5.04×106kg/m2/s 水中の減衰
同様に、インピーダンス公式方程式(59)、(60)および(62)において表1の値を使用すると、
│ZSiN│=1.62×106kg/m2/s 窒化ケイ素膜のインピーダンス
│ZSi│=1.09×105kg/m2/s シリコンプレートのインピーダンス
│Zair│=415kg/m2/s 空気のインピーダンス
│Zwater│=1.48×106kg/m2/s 水のインピーダンス
│Zsea−water│=1.56×106kg/m2/s 海水のインピーダンス
これらの結果は所定の寸法に対して、膜のインピーダンスが減衰インピーダンスおよび水インピーダンスに匹敵することを示す。より大きい隔壁径ではより有利な結果が生じるであろう。この場合
すでに導かれた式を使用して、音響センサシステムに対する最適パラメータを求め得る。図54は移動可能反射素子(例えば、膜)および光ファイバの例示的構成を概略的に示す。最適化される主要パラメータは、図54に概略的に示されるように、キャビティ長(L)、膜の半径(a)ならびにファイバ端の反射性(Rf)および膜ミラーの反射性(Rm)である。
bwater=5.04×106kg/m2/s 水中の減衰
ZSi=1.09×105kg/m2/s シリコンプレートのインピーダンス
3つのインピーダンスは同一オーダー(order)にあり、これは膜の変位が水粒子の変位に対して因数fだけ低減されるであろうことを意味する。
ることなく増加され得る。かかるケースでは、Zsiはなお変化されないままで、その結果有利に以下となる。
音響センサとして採用される単純なフェブリペロー構造は、フォトニック結晶ミラーとファイバブラッグ格子を備えて(例えば、図51に示すように)、または本明細書で説明されるように単に2つのフォトニック結晶ミラーを備えて構成され得る。かかるセンサの感度は、基本的なファブリペロー方程式から計算され得る(例えば、Thomsonらの“A Fabry−Perot acoustic surface vibration detector−application to acoustic holog
raphy”J.Phys.D:Appl.Phys.第6巻、677ページ(1973年)参照)。一定の実施形態では、ファブリペローキャビティを形成するミラーの両方とも高反射性Rを有する。そのとき、Lをミラー間隔としてK=4R/(1−R)2およびφ=2πL/λに対して、反射パワーPrと入射パワーPiの間は以下のように計算され得る。
/hνとなり、ηは光ダイオードの量子効率である。最大感度ポイントでは、方程式(63)から計算すると、Pr=Pi/4である。この電流はショットノイズ電流を生じる。
ピーク振幅ΔLの小さいミラー変位に関して、光ダイオードの信号電流は以下となる。
方程式(65)で与えられる最大感度で動作すると、方程式(67)の信号電流式内の方程式(68)のパワー信号は、
方程式(65)で与えられた感度はミラー反射性だけに依存する。キャビティの長さは感度において重要な役割を果たし、ずっと小さい感度が長いキャビティにより与えられるであろうことが予期され得る。方程式(65)をキャビティ長Lと共鳴線幅Δν1/2の項で書くと、
感度に対する一般式が分かると、ファイバブラッグ格子に対する感度が計算され得る。かかる構造の共鳴波長は、
ゆえに、
Claims (31)
- 光学共鳴装置であって、該装置は、
反射素子と、
空間モードフィルタから発せられる光が前記反射素子により反射されるように前記反射素子に対して位置付けられた空間モードフィルタとを含み、前記光学共鳴装置は、波長の関数として非対称である共鳴線形を備える光学共鳴を有する、光学共鳴装置。 - 前記共鳴線形は、共鳴波長における最小反射性と、共鳴波長を下回る波長を備える第1のサイドと、共鳴波長を上回る波長を備える第2のサイドとを有する、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記第2のサイドは前記第1のサイドほど急勾配でない、請求項2に記載の光学共鳴装置。
- 前記反射素子は誘電ミラー表面を含む、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記反射素子は金属ミラー表面を含む、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記反射素子はフォトニック結晶構造の一部を含む、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記フォトニック結晶構造は少なくとも1つのフォトニック結晶スラブを含む、請求項6に記載の光学共鳴装置。
- 前記フォトニック結晶構造は、互いに実質的に平行な一対のフォトニック結晶スラブを含む、請求項6に記載の光学共鳴装置。
- 前記空間モードフィルタは、光ファイバにより発せられた光に対して部分的に反射性があり、部分的に透過性がある第1の端を有する光ファイバを含み、該光ファイバの前記第1の端と前記反射素子とは、その間にキャビティを有するファブリペロー光学共鳴装置を形成する、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記キャビティは気体を含む、請求項9に記載の光学共鳴装置。
- 前記気体は空気を含む、請求項10に記載の光学共鳴装置。
- 前記キャビティは液体を含む、請求項9に記載の光学共鳴装置。
- 前記液体は水を含む、請求項12に記載の光学共鳴装置。
- 前記光ファイバの前記第1の端は金属層を含む、請求項9に記載の光学共鳴装置。
- 前記光ファイバの前記第1の端は誘電ミラーを含む、請求項9に記載の光学共鳴装置。
- 前記空間モードフィルタは、ファイバブラッグ格子を有する光ファイバを含み、前記ファイバブラッグ格子および前記反射素子はファブリペロー光学共鳴装置を形成する、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記空間モードフィルタは単一モード光ファイバを含む、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記反射素子により反射される前記光の少なくとも一部は前記空間モードフィルタを透過される、請求項1の光学共鳴装置。
- 前記空間モードフィルタは、光学的透過部分と、該光学的透過部分の少なくとも一部と境界をなす光学的非透過部分とを含む、請求項1に記載の光学共鳴装置。
- 前記光学的透過部分は前記光学的非透過部分を通る穴である、請求項19に記載の光学共鳴装置。
- 音響センサであって、該センサは、
請求項1に記載された光学共鳴装置と、
前記反射素子を実質的に囲み、該反射素子に機械的に結合された筐体とを含み、
前記光学共鳴は前記筐体上に入射する音波に応答する、音響センサ。 - 光学共鳴装置を利用するための方法であって、該方法は、
光学共鳴装置を設ける工程であって、該光学共鳴装置は反射素子と、空間モードフィルタから発せられる光が前記反射素子により反射されるように前記反射素子に対して位置付けられた空間モードフィルタとを含み、前記光学共鳴装置は波長の関数として非対称である共鳴線形を備える光学共鳴を有し、該共鳴線形は共鳴波長における最小反射性と、共鳴波長を下回る波長を備える第1のサイドと、共鳴波長を上回る波長を備える第2のサイドとを有し、前記第2のサイドは前記第1のサイドほど急勾配でない、光学共鳴装置を設ける工程と、
前記空間モードフィルタから光を発して、前記反射素子の少なくとも一部から前記光を反射する工程とを含む、方法。 - 前記空間モードフィルタから光を発して、前記反射素子から前記光を反射する工程は、
前記空間モードフィルタから第1の光信号を発し、前記反射素子から前記第1の光信号を反射する工程であって、前記第1の光信号は前記共鳴線形の前記第1のサイド上に第1の波長を有する、工程と、
前記空間モードフィルタから第2の光信号を発し、前記反射素子から前記第2の光信号を反射する工程であって、前記第2の光信号は前記共鳴線形の前記第2のサイド上に第2の波長を有する、工程とを含む、請求項22に記載の方法。 - 前記第1の光信号と前記第2の光信号は、前記空間モードフィルタから同時に発せられる、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の光信号と前記第2の光信号は、前記空間モードフィルタから順次発せられる、請求項23に記載の方法。
- 前記第1の光信号は、前記第2の光信号が前記空間モードフィルタから発せられる前に、前記空間モードフィルタから発せられる、請求項25に記載の方法。
- 音響センサを設ける工程であって、該音響センサは前記光学共鳴装置と、該光学共鳴装置の少なくとも一部を実質的に囲み、該光学共鳴装置に機械的に結合される筐体とを含み、前記光学共鳴は前記筐体に入射する音波に応答する、音響センサを設ける工程と、
前記音響センサを音波に晒す工程と、
前記音波により誘発された前記光学共鳴の変化を検出する工程と、
をさらに含む、請求項22に記載の方法。 - 前記空間モードフィルタが前記反射面に沿って複数の位置にある間、前記空間モードフィルタから光を発し、前記空間モードフィルタから発せられた前記光は前記反射面の対応する複数の部分を照射する工程と
前記反射面の前記複数部分の照射による前記共鳴線形の変化を測定する工程とをさらに含む、請求項22に記載の方法。 - 前記共鳴線形の非対称性の度合いは前記反射面の照射部分のトポロジに依存しており、前記共鳴線形の前記変化を測定する工程は、前記共鳴線形の非対称性の前記度合いを測定する工程を含む、請求項28に記載の方法。
- 前記共鳴線形は、前記反射面の前記照射部分の前記トポロジに依存する大きさを有し、前記共鳴線形の前記変化を測定する工程は、前記大きさを測定する工程を含む、請求項28に記載の方法。
- 前記反射面の前記照射部分は、曲率を変化させることにより前記光学共鳴装置の加速に応答し、前記方法は、前記光学共鳴装置の加速による前記共鳴線形の変化を測定する工程をさらに含む、請求項22に記載の方法。
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