JP2021501364A - 光サーキュレータ - Google Patents
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Abstract
Description
一般的な形態では、図1に示されるように、記載のシステム100は、(例えば、λ1〜λNを中心とした)1以上の波長チャネルで、出射光120を提供する1以上の光源102を有している。例えば、光源102は、一度に1つの波長チャネルを選択的に出力するレーザを有する構成にできる。システム100は、また、入射光130を検出する1以上の光検出器104と、光サーキュレータ106と、ビームステアラ108とを有している。入射光130は、環境110によって反射された出射光120の少なくとも一部に対応している。光サーキュレータ106は、(a)1以上の入力ポート106Aを介して出射光120を受信し、(b)受信した出射光120を1以上の双方向ポート106Bを介して自由空間環境にある出射経路125に向けて送信し、(c)双方向ポート106Bを介して自由空間環境にある入射経路135上で入射光を受信し、(d)受信した入射光130を1以上の出力ポート106Cを介して1以上の光検出器104に送信する。自由空間において透過する光については、光ファイバ、光管、または同様の構造を含む任意の形式の光導波路に限定された光透過ではないと解釈すべきである。
一般的な形態においては、図4に図示されるように、記載のシステム400は、光サーキュレータ302’、例えば、本明細書に記載される光サーキュレータから選択される光サーキュレータを有している。一実施形態では、光サーキュレータ302’は、複数の光サーキュレータ、例えば、本明細書に記載される光サーキュレータから選択される複数の光サーキュレータを含む。
図6に図示されるように、別の形態では、記載のシステム700は、光サーキュレータ502’、例えば、本明細書に記載される光サーキュレータから選択される光サーキュレータを有している。一実施形態では、光サーキュレータ502’は、複数の光サーキュレータ、例えば、本明細書に記載される光サーキュレータから選択される複数の光サーキュレータを有している。いくつかの実施形態では、光サーキュレータ502’は、図5で説明されるように、1以上の光サーキュレータ502を含む。
・出射経路125と出射経路135とを重ねることにより、検出線または視野内のブラインドスポットを回避する実施形態を容易にする
・出射経路123および入射経路135の容易な整列により、例えば、実施形態がより大規模な製造を受け入れることを容易にする。
・(1以上の)入力ポートと出力ポートとの間の高い指向性は、反射信号の抑制を回避する実施形態を容易にする。
・収集効率が高い
・光サーキュレータ構造が比較的単純であり、かつ/または、拡張性がある
Claims (53)
- 環境の空間プロファイルの推定を容易にするためのシステムであって、
複数の波長チャネルのうちの選択された1以上の波長チャネルの出射光を提供する光源と、
前記環境によって反射された前記出射光の少なくとも一部に対応する入射光を検出する光検出器と、
1以上の入力ポートを介して前記出射光を受信し、
受信した前記出射光を双方向ポートを介して自由空間環境にある出射経路に直接送信し、
前記入射光を前記双方向ポートを介して、前記出射経路と少なくとも部分的に重なり合うように空間的に配置された、前記自由空間環境にある入射経路上で受信し、
前記1以上の入力ポートから空間的に変位した出力ポートを介して、受信した前記入射光を前記光検出器に送信する
光サーキュレータと、
前記環境の方向の前記出射経路上の前記出射光を、複数の波長チャネルのうちの前記選択された1以上の波長チャネルに基づく、それぞれ1以上の出射方向に方向づけ、
前記環境から入射経路上に反射した入射光を前記光サーキュレータの方向に方向づける
前記自由空間環境にあるビームステアラと
を備え、
検出された光に関連する1以上の特性は、1以上の出射方向に関連する前記環境の前記空間プロファイルを推定するための情報を有する
システム。 - 前記光サーキュレータは、
1つの入力ポートを有し、
前記1つの入力ポートから前記出射経路に向かう前記出射光の出射ビームから、前記入射経路から前記出力ポートに向かう前記入射光の入射ビームを変位させるビーム変位器を有する
請求項1に記載のシステム。 - 前記ビーム変位器は、
第1偏光に直交する第2偏光に回転されている前記入射ビームを、前記第1偏光に回転されている前記出射ビームから変位させる複屈折素子を有する
請求項2に記載のシステム。 - 前記光サーキュレータは、
前記出射ビームを前記第1偏光から中間偏光に回転させ、前記入射ビームを前記中間偏光から前記第2偏光に回転させるための波長板を前記双方向ポートに有する
請求項3に記載のシステム。 - 前記光サーキュレータは、
前記入射経路から前記出力ポートに向かう前記入射光の入射ビームを、前記1以上の入力ポートから前記出射経路に向かう前記出射光の異常偏光ビームおよび通常偏光ビームの一方または双方から変位させるためのコアを有する
請求項1に記載のシステム。 - 前記光源は、
前記光サーキュレータの前記1以上の入力ポートにそれぞれ直接的に光結合された、1以上の入力光ファイバを有する
請求項1に記載のシステム。 - 前記1以上の入力光ファイバは、それぞれ、シングルモードファイバを有する、
請求項6に記載のシステム。 - 前記光検出器は、前記光サーキュレータの前記出力ポートに光結合された出力光ファイバを有する
請求項1に記載のシステム。 - 前記出力光ファイバは、マルチモードファイバを有する
請求項8に記載のシステム。 - 前記光源と前記光サーキュレータとの間に、集積ファイバ偏光ビームスプリッタとV字溝ファイバアレイとを備える
請求項1に記載のシステム。 - 前記光サーキュレータと前記ビームステアラとの間にコリメートミラーを備える
請求項1に記載のシステム。 - 前記コリメートミラーは、90度の放物面ミラーである
請求項11に記載のシステム。 - 前記光サーキュレータは、
第1複屈折結晶および第2複屈折結晶と、
非相反偏光回転素子と
を少なくとも有しており、
前記第1複屈折結晶および前記第2複屈折結晶は、前記光サーキュレータを通る光の方向に対して反対方向に、ゼロ以外の量だけ回転される
請求項1に記載のシステム。 - 異なる偏光に分割された出射光を提供する偏光ビームスプリッタを有するか、あるいは当該偏光ビームスプリッタと光学的に連通する少なくとも1以上の光源と、
入射光を検出する1以上の光検出器と、
1以上の結晶を有する1以上の光サーキュレータと
を備え、
前記光サーキュレータの複数の入力ポートに前記出射光を方向づけ、1つの入力ポートに前記出射光の1つの偏光を方向づけ、別の入力ポートに別の偏光を方向づけ、
前記光サーキュレータから前記光サーキュレータの双方向ポートを介して前記出射光を出力し、
前記入射光を前記双方向ポートに方向づけ、
前記入力ポートから空間的に変位された前記光サーキュレータの出力ポートを介して受信した前記入射光を前記光検出器に送信する
光学システム。 - 前記光サーキュレータの前記1以上の結晶は、均一な結晶である
請求項14に記載の光学システム。 - ファイバ製の前記偏光ビームスプリッタと一体化された光学アレイをさらに備える
請求項14または15に記載の光学システム。 - 前記光学アレイは、V溝ファイバアレイである
請求項16に記載の光学システム。 - 前記双方向ポートは、コリメート素子を有するか、あるいは、前記コリメート素子と光学的に連通する
請求項14〜17のいずれか一項に記載の光学システム。 - 光を受信する入力ポートと、
自由空間環境に光を直接出力し、前記自由空間環境から光を受信する双方向ポートと、
前記入力ポートから空間的に変位された出力ポートと、
前記入力ポートから前記双方向ポートへ、および、前記双方向ポートから前記出力ポートへの光の方向を生じさせるコアと
を備え、
前記コアは、前記光を別個の偏光に分離し、前記コアを介して、一方または双方の偏光を方向づけることによって、前記光の方向を生じさせる
光サーキュレータ。 - 1以上の光源から光を受け取るための複数の入力ポートを備え、
前記コアは、前記複数の入力ポートからの光を前記双方向ポートに方向づける
請求項19に記載の光サーキュレータ。 - 前記コアは、前記双方向ポートから前記出力ポートへの光の第1位相方向と、前記双方向ポートから、前記出力ポートまたは前記光サーキュレータの別の出力ポートのいずれかへの光の第2位相方向とを生じさせる
請求項19または20に記載の光サーキュレータ。 - 前記自由空間環境は、前記双方向ポートから出力された前記光をコリメートするコリメート素子を有する
請求項19〜21のいずれか一項に記載の光サーキュレータ。 - 光を受信する入力ポートと、
光を出力し、前記入力ポートから空間的に変位された出力ポートと、
前記入力ポートと前記出力ポートとの間にあり、前記入力ポートから、自由空間環境にある出射光路への光の方向を生じさせ、前記自由空間環境にある入射光路から、前記出力ポートへの光の方向を生じさせるコアと
を備え、
前記出射光路および前記入射光路は、少なくとも部分的に重なるように空間配置される
光サーキュレータ。 - 前記入力ポートおよび前記出力ポートのうちの一方または双方のための光学アレイをさらに備えるか、あるいは、当該光学アレイに直接接続され、
前記光学アレイが前記入力ポートおよび前記出力ポートへ、あるいは、前記入力ポートおよび前記出力ポートから光をそれぞれ方向づける
請求項19〜23のいずれか一項に記載の光サーキュレータ。 - 前記光学アレイがV溝アレイである
請求項24に記載の光サーキュレータ。 - 光源からの光のための偏光維持光ファイバをさらに備えるか、あるいは、当該偏光維持光ファイバに光結合され、
前記光学アレイは、前記偏光維持光ファイバからの光を受信し、前記光を前記入力ポートに方向づける
請求項24または25に記載の光サーキュレータ。 - 前記出力ポートからの光のためのマルチモード光ファイバをさらに備えるか、あるいは、前記マルチモード光ファイバに光結合され、
前記光学アレイは、前記出力ポートからの光を受信し、前記光を前記マルチモード光ファイバに方向づける
請求項24〜26のいずれか一項に記載の光サーキュレータ。 - 前記光サーキュレータを通る光の方向に対して反対方向に、ゼロ以外の量だけ角度が付けられた第1複屈折結晶および第2複屈折結晶を少なくとも備える
請求項19〜27のいずれか一項に記載の光サーキュレータ。 - 半波長板素子と、
前記光サーキュレータを通る光の方向に対して反対方向に、ゼロ以外の量だけ角度が付けられたファラデー回転子と
を備える
請求項28に記載の光サーキュレータ。 - 前記第1複屈折結晶および前記第2複屈折結晶は、前記光の方向を横切る第1軸に沿って角度が付けられ、
前記半波長板素子および前記ファラデー回転子は、前記光の方向を横切り、前記第1軸を横切る第2軸に沿って角度が付けられる
請求項29に記載の光サーキュレータ。 - 1以上の入力ポートおよび1以上の出力ポートと、
前記1以上の入力ポートおよび前記1以上の出力ポートと光学的に連通し、第1複屈折結晶と、当該第1複屈折結晶に続く非相反偏光回転素子と、当該非相反偏光回転素子に続く第2複屈折結晶とを有する光学アセンブリと
を備える光サーキュレータであって、
前記第1複屈折結晶は、前記光サーキュレータを通る光の進行方向に対して横切る第1軸に対して、ゼロ以外の第1量だけ回転される第1表面を有し、
前記第2複屈折結晶は、前記第1軸に対して前記第1量またはゼロ以外の第2量だけ回転される第2表面を有し、
前記第1表面および前記第2表面は、反対方向に回転される
光サーキュレータ。 - 前記第1表面および前記第2表面は、等しくかつ反対方向に回転される
請求項31に記載の光サーキュレータ。 - 前記非相反偏光回転素子は、半波長板素子と、ファラデー回転子とを有する
請求項31または32に記載の光サーキュレータ。 - 前記半波長板素子は、前記光サーキュレータを通る光の進行方向を横切り、前記第1軸を横切る第2軸に対してゼロ以外の量だけ回転される第3表面を有し、
前記ファラデー回転子は、前記第1軸に対してゼロ以外の量だけ回転される第4表面を有し、
前記第3表面および前記第4表面は、反対方向に回転される
請求項33に記載の光サーキュレータ。 - 前記第3表面および前記第4表面は、等しくかつ反対方向に回転される
請求項34に記載の光サーキュレータ。 - ゼロ以外の回転の前記量は、約12度〜約30度の範囲内である
請求項31〜35のいずれか一項に記載の光サーキュレータ。 - 環境に光を出力し、前記環境から光を受信する双方向ポートと、
光をそれぞれ受信および出力し、各々の出力ポートが各々の入力ポートから空間的に変位された、総数が3以上の入出力ポートと、
各々の入力ポートから前記双方向ポートへ、および、前記双方向ポートから各々の出力ポートへ光の方向を生じさせるコアと
を備え、
前記コアは、前記光を別個の偏光に分離し、前記コアを介して偏光の一方または双方を方向づけることによって、前記光の方向を生じさせる
光サーキュレータ。 - 1つの前記入力ポートと、前記入力ポートのいずれかの側に空間的に配置された2つの前記出力ポートがある
請求項37に記載の光サーキュレータ。 - 前記コアは、前記入力ポートで受信した光を2以上の偏光に分離し、2以上の前記偏光を前記双方向ポートに方向づける
請求項38に記載の光サーキュレータ。 - 前記コアは、前記双方向ポートで受信した光を2以上の偏光に分離し、1以上の偏光を前記出力ポートの1つに方向づけ、他方の偏光を前記出力ポートの異なる1つに方向づける
請求項39に記載の光サーキュレータ。 - 1つの前記出力ポートと、前記出力ポートのいずれかの側に空間的に配置された2つの前記入力ポートがある
請求項37に記載の光サーキュレータ。 - 前記コアは、前記双方向ポートで受信した光を2以上の偏光に分離し、2以上の前記偏光を前記出力ポートに方向づける
請求項41に記載の光サーキュレータ。 - 前記コアは、偏光が異なる2つの前記入力ポートで受信した光に基づいて、2つの前記入力ポートから前記双方向ポートへの光の方向を引き起こす
請求項41または42に記載の光サーキュレータ。 - 第1導波路上に第1偏光を有する光を提供し、第2導波路上に前記第1偏光と異なる第2偏光を有する光を提供する光学部品と、
モード拡張光学素子を介在させることなく、前記第1導波路および前記第2導波路にそれぞれ接続された第1入力ポートおよび第2入力ポートと
1以上の出力ポートと、
双方向ポートと、
前記第1入力ポートおよび前記第2入力ポートで受信した光を前記双方向ポートに方向づけ、1以上の前記出力ポートで受信した光を前記双方向ポートに方向づけ、第1複屈折結晶と、前記第1複屈折結晶に続く非相反偏光回転素子と、前記非相反偏光回転素子に続く第2複屈折結晶とを有する光学アセンブリと
を有する光サーキュレータと
を備え、
前記第1複屈折結晶は、前記第1入力ポートおよび前記第2入力ポートから前記光サーキュレータを通る光の進行方向を横切る第1軸に対して、ゼロ以外の第1量だけ回転された第1表面を有し、
前記第2複屈折結晶は、前記第1軸に対して前記第1量またはゼロ以外の第2量だけ回転された第2表面を有し、
前記第1表面および前記第2表面は、反対方向に回転される
光学システム。 - 前記光学部品は、
シングルモード光ファイバ上に光を方向づけるように配置された光源と、
前記第1導波路および前記第2導波路に動作可能に接続されたファイバ偏光ビームスプリッタと
を有する
請求項44に記載の光学システム。 - 前記第1入力ポートおよび前記第2入力ポートは、光学アレイによって、前記第1導波路および前記第2導波路に接続される
請求項45に記載の光学システム。 - 前記光学アレイは、前記ファイバ偏光ビームスプリッタと一体化されている
請求項46に記載の光学システム。 - 前記ファイバ偏光ビームスプリッタおよび前記光学アレイは、偏光維持ファイバによって接続される
請求項46または47に記載の光学システム。 - 前記双方向ポートは、前記光学部品からの光のための自由空間に対する遷移点である
請求項44に記載の光学システム。 - 1以上の入力ポートおよび1以上の出力ポートと、
1以上の前記入力ポートおよび1以上の前記出力ポートと光学的に連通し、第1複屈折結晶と、前記第1複屈折結晶に続く非相反偏光回転素子と、前記非相反偏光回転素子に続く第2複屈折結晶とを有する光学アセンブリと
を備える光サーキュレータであって、
前記光学アセンブリは、
1以上の前記入力ポートから光を受信し、前記光サーキュレータを通る光の進行方向に対し実質的に垂直とならないように回転された第1表面と、
1以上の前記入力ポートから光を受信し、前記第1表面から変位され、前記第1表面とは反対方向に、前記光サーキュレータを通る光の進行方向に実質的に垂直とならないように回転された第2表面と
を有する
光サーキュレータ。 - 前記第1表面および前記第2表面は、等しくかつ反対方向に回転される
請求項50に記載の光サーキュレータ。 - 前記非相反偏光回転素子は、前記第1表面を有する半波長板素子と、前記第2表面を有するファラデー回転子とを有する
請求項50または51に記載の光サーキュレータ。 - 前記半波長板および前記ファラデー回転子は、1以上の前記入力ポートから光を受信する第3表面および第4表面をそれぞれ有し、前記第3表面および前記第4表面は、それぞれ、前記第1表面および前記第2表面に対し実質的に平行である
請求項52に記載の光サーキュレータ。
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