JP2020510886A - 電磁放射ビームの非相反伝送のための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記デバイスの前記回転リング干渉計をそれぞれの入力/出力ポートに接続する前記EMRビーム伝送回路は、前記回転リング干渉計の回転軸と同軸に配置された反射器を含み、EMRビームの少なくとも2つの入力/出力経路を前記回転リング干渉計の回転軸と位置合わせするために複数の追加のミラーを設けることが可能であり、前記反射器および前記追加のミラーは、回転リング干渉計と共に回転するように配置される。
さらに、前記リング干渉と共に回転せず、前記回転リング干渉計の側面上の円偏光EMRビームを、デバイスの入力/出力ポートおよび偏光ビームスプリッタの側面上の直線偏光EMRビームへ変換して、幾何学的に重なり合う経路に沿って伝播する直交偏光EMRビームの空間分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポートに向けるように意図された追加の手段を設けることができる。
ビームスプリッタと、ファイバの遅軸と速軸が交差する1つの点で互いに交差接続された2つの偏光維持ファイバと、
ファイバの低速偏光軸と高速偏光軸との間で、1/4+n/2偏光ビート長(nは任意の整数)だけ異なるように前記ファイバの長さを選択することによって追加の位相シフトを誘起するための、位相素子と、
前記回転リング干渉計をデバイスのそれぞれの入力/出力ポートに接続し、前記回転リング干渉計の回転軸と同軸に配置された少なくとも1つのコリメータを含み、前記コリメータは、偏光維持ファイバによってファイバリング干渉計に接続される、EMRビーム伝送回路、を含む。
EMRの偏光を前記回転リング干渉計と共に同期回転させるとともに、回転リング干渉計の回転角度にかかわらずEMRビーム偏光の向きを維持するための、EMRの偏光を回転させるための追加の手段を備えることができ、
幾何学的に重なり合う経路に沿って伝搬する直交偏光EMRビームの空間的分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポートへ向けるために、追加の偏光ビームスプリッタを備えることができる。
Claims (14)
- 順方向および逆方向に伝播するEMRビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、EMRビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射(EMR)ビームの非相反伝送方法であって、
a)入力/出力経路(1、2、3、4)の予め選択された経路を通じて、角速度Ωで回転する回転リング干渉計(12)の内部にEMRビームを入力することと、
b)前記回転リング干渉計(12)の内側の前記EMRビームを、前記回転リング干渉計(12)の内側の対向経路(6)及び(7)に沿って進む2つの等しい又は略等しい強度の逆伝播EMRビームに分割することであって、
2つの分割された前記逆伝播EMRビームの間には、サニャック効果のために、mを任意の整数として、±Pi/2+m*Piラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して前記逆伝播EMRビームが対向経路(6)及び(7)に沿って進む方向に応じて、位相シフトm*Piラジアンに関して正又は負のいずれかであり得ることと、
c)前記逆伝播EMRビームが伝播する方向には依存しない、前記回転リング干渉計(12)内部の逆伝播EMRビームの間に、nを任意の整数として、Pi/2+n*Piラジアンの追加位相シフトを誘起することであって、
前記追加位相シフトの結果として、前記逆伝播EMRビームが前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して進行する方向に依存して、逆伝播EMRビームの間にPi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらすことと、
d)前記回転リング干渉計(12)内部の前記逆伝播EMRビームを結合して単一EMRビームとし、経路(1、2、3、4)から選択された、前記EMRビームが前記回転リング干渉計(12)へ入力される経路とは異なる入力/出力経路を介して、前記回転リング干渉計(12)から前記単一EMRビームを出力することと、
e)前記入力/出力経路(1、2、3、4)のうちの予め選択されたEMRビームの少なくとも2つの入力/出力経路を、前記回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と整列させ、それぞれの入力/出力ポート(21、22、23、24)に向けること、
を特徴とする、方法。 - 順方向および逆方向に伝播するEMRビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、EMRビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射(EMR)ビームの非相反伝送方法であって、
a)入力/出力経路対(1、3)または(2、4)の予め選択された経路に沿って進行するEMRビームを、2つの等しいまたは略等しい強度のEMRビームに分割することであって、分割されたEMRビームの間に、nを任意の整数として、Pi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起することと、
b)分割されたEMRビームを角速度Ωで回転する回転リング干渉計(12)に入力し、前記回転リング干渉計(12)内で対向経路(6)および(7)に沿って進行する2つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播EMRビームに結合することであって、
2つの前記逆伝播EMRビームの間には、サニャック効果のために、mを任意の整数として、±Pi/2+m*Piラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して前記逆伝播EMRビームが対向経路(6)および(7)に沿って進行する方向に応じて、位相シフトm*Piラジアンに対して正または負のいずれかであり得、
前記逆伝播EMRビームの間にPi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらすことと、
c)前記回転リング干渉計(12)内の前記逆伝播EMRビームを結合して1つの単一EMRビームとし、経路対(2、4)または(1、3)から選択された、前記EMRビームが前記回転リング干渉計(12)に入力される経路とは異なる入力/出力経路を介して、前記回転リング干渉計(12)から出力すること、
あるいは、
a)角速度Ωで回転する回転リング干渉計(12)に入力/出力経路対(1,3)又は(2,4)の予め選択された経路に沿って進行するEMRビームを入力し、対向経路(6)及び(7)に沿って移動する2つの等しい又は略等しい強度の逆伝播EMRビームに分割することであって、
前記逆伝播EMRビームの間には、サニャック効果のために、mを任意の整数として±Pi/2+m*Piラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記逆伝播EMRビームが前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して対向経路(6)及び(7)に沿って進行する方向に依存して、m*Piラジアンに対して正または負のいずれかであり得ることと、
b)前記回転リング干渉計(12)内部の前記逆伝播EMRビームを2つのEMRビームへと結合し、前記回転リング干渉計(12)から出力することと、
c)前記回転リング干渉計(12)から出力されるEMRビームの間にPi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起することであって、
結果としてEMRビーム間のPi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトが生じ、
それと共に、1つの単一EMRビームへ結合し、経路対(2、4)または(1、3)から選択されるEMRビームが回転リング干渉計(12)に入力される経路とは異なる入力/出力経路に沿って前方へ導かれること、
のいずれかと、
d)入力/出力経路対(1、3)から予め選択されたEMRビームの少なくとも1つの入力/出力経路と、入力/出力経路対(2、4)から予め選択されたEMRビームの少なくとも1つの入力/出力経路とを、前記回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と整列させ、それぞれの入力/出力ポート(21、23)および(22、24)に向けること、
を特徴とする、方法。 - 前記EMRビームが入力/出力ポート(21)を介して入力される場合、前記EMRビームは入力/出力ポート(22)を介して出力されるかまたは除去され、
前記EMRビームが入力/出力ポート(22)を介して入力される場合、前記EMRビームは入力/出力ポート(23)を介して出力されるかまたは除去され、
前記EMRビームが入力/出力ポート(23)を介して入力される場合、前記EMRビームは入力/出力ポート(24)を介して出力されるかまたは除去され、
前記EMRビームが入力/出力ポート(24)を介して入力される場合、前記EMRビームは入力/出力ポート(21)を介して出力されるかまたは除去される、
ように、前記EMRビームが入力/出力ポート(21、22、23、24)を介して入力され出力される、 ことを特徴とする、請求項1または2のいずれか1項に記載の方法。 - EMRビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記EMRビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも2つの入力/出力ポートを装備した、電磁波放射(EMR)ビームの非相反伝送のためのデバイスであって、
前記デバイスは、回転リング干渉計(12)とEMRビーム伝送回路とを備え、
前記回転リング干渉計(12)は、
前記回転リング干渉計(12)に入力されたEMRビームを分割し、その後、前記回転リング干渉計(12)から出力される前に、分割されたEMRビームを単一のEMRビームに結合することを目的とするビームスプリッタ(5)であって、
前記ビームスプリッタ(5)は、前記回転リング干渉計(12)に入力されるEMRビームを、前記回転リング干渉計(12)の内部を対向経路(6)および(7)に沿って進行する2つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播EMRビームに分割し、
前記逆伝播EMRビームの間には、サニャック効果のために、mを任意の整数として、±Pi/2+m*Piラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して前記逆伝播EMRビームが伝播する方向に応じて、位相シフトm*Piラジアンに対して正または負のいずれかであってもよい、ビームスプリッタ(5)と、
前記回転リング干渉計(12)の内部を進行する前記逆伝播EMRビームの間に、nを任意の整数として、Pi/2+n*Piラジアンの追加位相シフトを誘起するための位相素子であって、
前記追加位相シフトは、前記逆伝播EMRビームが前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して伝播する方向には依存せず、対向経路(6)および(7)に沿って伝播する前記逆伝播EMRビームの間にPi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、
前記逆伝播EMRビームは、ビームスプリッタ(5)に導かれ、単一のEMRビームへ結合され、
前記単一のEMRビームは経路(1、2、3、4)から選択される、EMRビームが前記回転リング干渉計(12)に入力される経路とは異なる入力/出力経路を通って回転リング干渉計(12)から出力される、位相素子、
を備え、
前記EMRビーム伝送回路は、
選択された経路を回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と整列させ、それぞれの入力/出力ポート(21、22、23、24)へ向けることを目的として、EMRビームの入力/出力経路(1、2、3、4)から予め選択された少なくとも2つの経路を接続する、
ことを特徴とするデバイス。 - EMRビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記EMRビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも2つの入力/出力ポートを装備した、電磁波放射(EMR)ビームの非相反伝送のためのデバイスであって、
前記デバイスは、回転リング干渉計(12)と、位相素子(11)と、EMRビーム伝送回路とを備え、
前記回転リング干渉計(12)は、
前記回転リング干渉計(12)に入力された、単一のEMRビームまたは結合・混合された2つのEMRビームを、前記回転リング干渉計(12)の内部を対向経路(6)および(7)に沿って進行する2つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播EMRビームに分割するビームスプリッタ(5)であって、
2つの前記逆伝播EMRビームの間には、サニャック効果のために、mを任意の整数として、±Pi/2+m*Piラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計(12)の回転方向に関して前記逆伝播EMRビームが伝播する方向に応じて、位相シフトm*Piラジアンに対して正または負のいずれかであってもよく、
前記逆伝播EMRビームは、2つのまたは単一のEMRビームへ結合されて前記回転リング干渉計(12)から出力される、ビームスプリッタ(5)、
を含み、
前記位相素子(11)は、
入力/出力経路の対(1,3)または(2,4)から予め選択された経路上に配置される位相素子(11)であって、
分割されたEMRビームの間に、nを任意の整数としてPi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起するように、予め選択された任意の経路に沿って進行するEMRビームを分割し、
分割されたEMRビームは、前記回転リング干渉計(12)へ入力され、対向経路(6)および(7)に沿って進行する逆伝播EMRビームの間には、Pi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトが誘起され、経路対(2,4)または(1,3)から選択されたEMRビームが前記回転リング干渉計(12)に入力される経路とは異なる入力/出力経路を通って前記回転リング干渉計(12)から出力される、ことを目的とする、位相素子(11)、
あるいは、
入力/出力経路の対(2,4)または(1,3)から予め選択された経路上に配置される位相素子(11)であって、
前記回転リング干渉計(12)から出力されるEMRビームの間にPi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起することにより、結果として前記EMRビームの間にPi+(m+n)*Piラジアンまたは0+(m+n)*Piラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、
EMRビームを1つの単一EMRビームに結合し、入力/出力経路の対(2,4)または(1,3)から予め選択される、EMRビームが前記回転リング干渉計(12)に入力される経路とは異なる入力/出力経路に沿って前方に導く、位相素子(11)、
であり
前記EMRビーム伝送回路は、入力/出力経路の対(1,3)から予め選択されたEMRビームの少なくとも1つの入力/出力経路と、入力/出力経路の対(2,4)から予め選択されたEMRビームの少なくとも1つの入力/出力経路とを接続して、前記回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と整列させ、それぞれの入出力ポート(21,23)及び(22,24)に向ける、
ことを特徴とするデバイス。 - 入力/出力経路の対(1,3)または(2,4)から予め選択された経路上に位相素子(11)と共に配置され、予め選択された任意の経路に沿って進行するEMRビームを分割するとともに、Pi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起する、ビームスプリッタ(54)、
あるいは、
入力/出力経路の対(2,4)または(1,3)から予め選択された経路上に位相素子(11)と共に配置され、前記回転リング干渉計(12)から出力されたEMRビームの間にPi/2+n*Piラジアンの位相シフトを誘起するとともに単一EMRビームに結合する、ビームスプリッタ(54)、
が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のデバイス。 - 前記回転リング干渉計(12)は、
Pi/2+n*Piラジアンの追加の位相シフトを誘起するためのEMRビームスプリッタ(5)および任意選択で位相素子(11)を含み、nは任意の整数であり、
さらに、前記逆伝播EMRビームの前記対向経路(6)および(7)上の前記回転リング干渉計(12)の内側に配置された少なくとも2つの反射器(9、10)を含み、
前記回転リング干渉計(12)を前記デバイスのそれぞれの入力/出力ポート(21〜24)に接続する、前記EMRビーム伝送回路は、
前記回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と同軸に配置された反射器(15)を含み、
EMRビームの少なくとも2つの入力/出力経路(1〜4)を前記回転リング干渉計の回転軸(8)と位置合わせするために複数の追加のミラー(16〜19、31、32、49、50)を設けることが可能であり、
前記反射器(15)および前記追加のミラー(16〜19、31、32、49、50)は、回転リング干渉計(12)と共に回転するように配置される、
ことを特徴とする、請求項4〜6のいずれか一項に記載のデバイス。 - 前記回転リング干渉計(12)は、前記回転リング干渉計(12)の内部の経路(6)および(7)に沿って進行する逆伝播EMRビームの偏光状態を直交状態へ変化させるための手段(45)を備え、
前記手段(45)は、半波長板の形状をとることができる、
ことを特徴とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記回転リング干渉計(12)と共に回転し、直線偏光または楕円偏光EMRビームをデバイスの回転部分とデバイスの入力/出力ポート(21〜24)との間を伝播する円偏光EMRビームへ変換するための追加の手段(46〜48)があり得、
さらに、前記回転リング干渉計(12)と共に回転せず、前記回転リング干渉計の側面上の円偏光EMRビームを、デバイスの入力/出力ポート(21〜24)および偏光ビームスプリッタ(26、28)の側面上の直線偏光EMRビームへ変換して、幾何学的に重なり合う経路(1〜4)に沿って伝播する直交偏光EMRビームの空間分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポート(21〜24)に向けるように意図された追加の手段(43、44)があり得る、
ことを特徴とする請求項4〜8のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記回転リング干渉計(12)は、ファイバリング干渉計であり、
前記ファイバリング干渉計は、
ビームスプリッタ(5)と、ファイバの遅軸と速軸が交差する1つの点(37)で互いに交差接続された2つの偏光維持ファイバ(35、36)と、
ファイバの低速偏光軸と高速偏光軸との間で、1/4+n/2偏光ビート長(nは任意の整数)だけ異なるように前記ファイバ(35、36)の長さを選択することによって追加の位相シフトを誘起するための、位相素子と、
前記回転リング干渉計(12)をデバイスのそれぞれの入力/出力ポート(21〜24)に接続し、前記回転リング干渉計(12)の回転軸(8)と同軸に配置された少なくとも1つのコリメータ(39、40)を含み、前記コリメータ(39、40)は、偏光維持ファイバ(41、42)によって前記ファイバリング干渉計(12)に接続される、EMRビーム伝送回路、
を含むことを特徴とする、請求項4に記載のデバイス。 - EMRの偏光を前記回転リング干渉計(12)と共に同期回転させるとともに、前記回転リング干渉計(12)の回転角度にかかわらずEMRビーム偏光の向きを維持するための、EMRの偏光を回転させるための追加の手段(25、27)を備えることができ、
幾何学的に重なり合う経路(1〜4)に沿って伝搬する直交偏光EMRビームの空間的分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポート(21〜24)へ向けるために、追加の偏光ビームスプリッタ(26、28)を備えることができる、
ことを特徴とする、請求項4〜8および10のいずれか1項に記載のデバイス。 - EMRの偏光を回転させるための前記追加の手段(25、27)は、回転半波長板、液晶偏光回転子、反射偏光回転子、偏光プリズム回転子、または前記回転リング干渉計(12)と同期して偏光を回転させることができる任意の他の手段、であってもよい、
ことを特徴とする、請求項11に記載のデバイス。 - 前記回転リング干渉計(12)は、
前記回転リング干渉計(12)の軸(8)と同軸に形成された開口部を備え、
前記EMRビームは前記デバイスのポート(21〜24)と前記回転リング干渉計(12)との間を前記開口部を介して伝播する、
ことを特徴とする請求項4〜12のいずれか1項に記載のデバイス。 - ファイバピグテールが、デバイスのポート(21〜24)のいずれかに接続され得ることを特徴とする、請求項5〜12のいずれか1項に記載のデバイス。
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