JP2022549544A

JP2022549544A - 導波路デバイス

Info

Publication number: JP2022549544A
Application number: JP2021572380A
Authority: JP
Inventors: パラーニアナンタ
Original assignee: オプタリシスリミテッド
Priority date: 2019-06-06
Filing date: 2020-06-05
Publication date: 2022-11-28
Also published as: EP3980846A1; CN114341715A; US20200387013A1

Abstract

空間光変調（ＳＬＭ）デバイスは、１つ以上の光入力部と、１つ以上の光出力部と、受信体及び／又は放射体のアレイに配置された複数の導波路であって、各導波路が１つ以上の光入力部に結合された、複数の導波路と、複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素と、を備え、上記導波路及び上記光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域とのインターフェースを上記光入力部又は光出力部の１つが有した状態で、少なくとも１つの共通のモジュールに集積される。【選択図】図１

Description

本発明は、概略として、導波路デバイス及び導波路デバイスを備える光学システムに関する。特定の実施形態は、光学相関に基づく処理システムに関する。

従来の光情報処理システムは、その環境での反射、屈折及び回折などの光伝搬の物理特性及び相互作用を活用するように自由空間環境で動作するディスプレイ及びカメラで構成される。これは、空気が、他の気体（窒素など）によって、気体の（真空を作り出すことによる）完全な除去によって又は液体（屈折率整合流体など）若しくは固体（屈折率整合ガラスなど）の挿入によって代替されるシステムを含む。このような変化は、現実の動作環境における気流、熱、振動などに起因する問題を克服するためになされる。

これらの従来のシステム内のデータを入力又は変更するために、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及びデジタルマイクロミラーディスプレイ（ＤＭＤ）などのマイクロディスプレイデバイスが、通常は使用される。このようなデバイスは、画素アレイを含み、光透過（デバイスにおける各画素がシャッタのように働く）、反射（各画素が入射光の方向及び／又は性質を変更する）又は回折（各画素が入射光を回折する）を変調することによって通常は動作する。

さらに最近では、各電気制御可能な画素がそれ自体の光を生成する、有機及び無機発光ダイオード（ＯＬＥＤ及びマイクロＬＥＤ）ディスプレイなどの自発光式マイクロディスプレイデバイスが開発されている。光情報処理又は演算の使用など、コヒーレント光を必要とするディスプレイアプリケーションについて、非発光及び自発光式ディスプレイの双方はそれ自体の欠点を有する。非発光ディスプレイは、液体材料又は固体構造の機械的動作に依存しているので、そのスイッチング速度が非常に限定されることもあり、理論的に固体電気信号変調よりも非常に遅い速度がもたらされ得る。既存の自発光式ディスプレイはインコヒーレント光を放射し、光コヒーレンスを必要とするシステム設計には使用可能ではない。したがって、コヒーレント光を高速で放射すること及び変調されることの双方が可能な新しいディスプレイタイプを有することが望ましい。

同様に、カメラ及びセンサは、これらの従来のシステムで使用されて、光学処理システムの結果を従来の電気コンピューティングシステムで使用するための電気信号に変換する。このようなセンサは、標準的には、光検出器アレイ又は相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）若しくは電荷結合素子（ＣＣＤ）技術で製造された撮像センサ（カメラ）である。ただし、これらのセンサの大多数は、通常、光強度が光位相よりも重要である映画撮影技術又は天文学における使用のために設計されるが、光情報処理システムでは、より高い情報搬送能力を有する光位相による方が好適である。同様に、標準的なセンサが動作する速度は、従来のコンピューティングシステムに利用可能なメモリ技術に対して非常に遅い（通常、１～２桁遅い）ことが多く、対象となる動作用途（フィルム及びシネマカメラなどの人間が主体のデバイス）に部分的に起因しかつチップ実装に部分的に起因する。したがって、高速でありかつ光の位相又は複数の特性において動作する光検出アレイが、非常に望ましい。

第１の独立態様によると、請求項１に記載されるＳＬＭ（ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｉｎｇ：空間光変調）デバイスが提供される。任意選択的に、当該ＳＬＭデバイスは自発光型であってもよい。

本発明のこの態様は、情報の伝送及び／又は処理の目的のための光（特に、位相、ただし任意選択的に強度、振幅及び／又は偏波）の変調に関し、複数の発光、変調及び／又は検出構成要素又はデバイスが、従来の光学構成要素又はデバイスを有して又は有さずに種々の構成で組み合わされることにより、光情報処理システムを構成する。この態様によるデバイスは、光の変調、伝送及び／又は検出（位相、強度、振幅、偏波又はそれらの組合せのいずれか）の目的のために光を搬送する１つ以上の光導波路を備える。少なくとも１つ（好ましくは全て）の導波路は、光が導波路及びデバイスを通過するにつれて位相、強度、振幅及び／又は偏波を含む光の特性を変更又は維持する目的とともに、電気光学的、熱光学的又は他の隣接導波路など、ライン内、隣接又は閉じ込め構成要素によって変調され又は影響を受け得る。

本発明の独立態様の少なくとも１つによるデバイスは、光変調又は通過デバイスである。デバイス上の位相変調、強度変調、振幅変調及び／又は偏波変調される光導波路が、放射体のアレイに配置されることにより、発光若しくは自発光空間光変調器又は表示デバイスを構成する。

光変調は、例えば、導波路の物理的設計によって受動的に、又は電気的に制御される変調器によって能動的に、導波路の屈折率を変更し又は導波路内の干渉を形成して所望の変調を生成する光導波路のライン内の、同光導波路に隣接する又は同光導波路を閉じ込める材料又は複数の材料を変調することによって実現され得る。そのような変調材料又は構成要素は、これに限定されないが、熱光学位相シフタなどの線形（Ｐｏｃｋｅｌｓ）効果を誘起するもの、電気光学ポリマーなどの二次（Ｋｅｒｒ）効果を含むもの又は他の非線形効果を含むものを含み得る。変調構成要素は、エバネッセント結合ポンプ増幅器を含む線形型、平面型又は容積型の導波路増幅器などのゲイン構成要素も含み得る。光源は、例えば、分岐又はファンアウト導波路アレイを介してデバイスの各放射導波路にデバイス上又はデバイス外で結合されることにより、元の光源から複数の経路に分割され得る。これにより、元の光源がファイバ結合レーザダイオードである場合など、望ましい場合には、発光が元の光源のコヒーレンス特性を維持することが可能となる。導波路及び位相変調要素は、例えば、リソグラフィ技術を用いて形成され得る。放射要素には、任意選択的に光路内でマイクロレンズ（レンズレット）アレイが続いてもよく、それは各導波路からの発光を捕捉してそれをコリメート段に投射するのに使用される。

任意選択的に、全ての放射要素導波路は、導波路又はファイバを介してデバイス上又はデバイス外光源に結合される単一の導波路から分岐する。各導波路は、コアとなる変調デバイスについて説明するように、任意数の変調又は混合構成要素を有し得る。放射面は、平面状、半球状又は他の何らかの非平面形状であり得る。

更なる独立態様では、後続の特許請求の範囲において規定される態様のいずれかによる受信機－送信機ＳＬＭデバイスが提供される。これにより、デバイスは、１つが受光用、１つが発光用の少なくとも２アレイの要素を有する。受光アレイの要素数は、発光アレイの要素数と等しくてもよいし、等しくなくてもよい。受信及び／又は送信要素の各々は、それら自体の外部光ファイバケーブルに結合されて、変調光が自由空間ではなくファイバによってデバイスに入射し及び／又はデバイスから出射することを可能とし得る。少なくとも１つの導波路は、受光要素を発光要素に接続し、第１の独立態様について上述したような任意数の変調構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。受信アレイは、送信アレイに対して、同じ空間平面、垂直な平面、対向する平面又は他の何らかの構成であってもなくてもよく、非平面配置又は配向も含む。

受信機－送信機デバイスの変形例では、デバイス内に導波路変調又は混合構成要素を有し又は有さずに、受信アレイ要素数は送信アレイ要素数に等しい。受信アレイ要素数が送信アレイ要素数未満である受信機－送信機デバイスの第２の変形例は、デバイス内に導波路変調又は混合構成要素を有し又は有さずに、入力をより大きなアレイに拡大するように構成されてもよいし、構成されなくてもよい。受信アレイ要素数が送信アレイ要素数を超える受信機－送信機デバイスの第３の変形例は、デバイス内に導波路変調又は混合構成要素を有し又は有さずに、大きな側のアレイを小さな側のアレイに縮小するように構成されてもよいし、構成されなくてもよく、導波路は、１つ又は複数の導波路における光がデバイス内の１つ又は複数の導波路における光に相互作用し又は影響を与えてもよいし、相互作用しなくても影響を与えなくてもよい。

従属的態様である単一光源放射体及び受信機－送信機ＳＬＭデバイスの変形例の組合せでは、データは自由空間又は結合されたファイバを介して要素ごとに受信機アレイに入り、デバイス内部の単一光源分岐導波路アレイを変調する。変調後、光は、変調された単一光源分岐導波路送信機アレイからデバイスを出る。内部導波路アレイは、コア、単一光源放射体及び受信機－送信機デバイスについて前述したような変調又は混合構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。

更なる独立態様では、適切な請求項のいずれかに記載される光検出デバイスが提供される。光検出デバイスは、受信機－送信機デバイスによって説明したような受信機導波路の結合受光要素を含み得る。内部導波路は、第１のデバイス及びその変形例について説明したような変調又は混合構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。

光検出デバイスの更なる変形例である光検出器アレイデバイスでは、各導波路は、電気光学光検出器において終端する。全ての導波路は、他の全てのデバイス及び変形例について説明したような変調又は混合構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。

光検出デバイスの変形例である要素的な干渉計デバイスでは、システムについてデータキャリアとして使用される光源は、単一光源放射体ＳＬＭデバイスにおいて説明したように分岐され、マッハツェンダ干渉計などの干渉型若しくは差動型要素、又は元の光源とデバイス内で各要素の導波路によって受光された光との間の位相シフトを特定する差動検出器要素を介して、受信機要素導波路アレイに結合される。全ての導波路は、他の全てのデバイス及び変形例について説明したような変調又は混合構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。

光検出デバイスの更なる変形例では、ハイブリッド振幅－位相検出デバイスは第１及び第２の変形例の組合せであり、各要素導波路は、これに限定されないが、光の振幅若しくは強度を測定する検出器、光の位相を測定する検出器、光の偏波を測定する検出器、又は光特性のいずれかの組合せを測定する検出器など、複数の光特性を測定する１つ以上の別個の検出器に導波路を分割してもしなくてもよいハイブリッド検出デバイスによって終端され、全ての可能な検出器は既知の値（既知の定数値など）、直前の値又は元の光源に対するそれらの値を測定する。全ての導波路は、他の全てのデバイス及び変形例について説明したような変調又は混合構成要素を有してもよいし、有さなくてもよい。

更なる従属的態様では、自発光型ＳＬＭデバイスを備える光学システムが提供され、複数の導波路の各１つが自由空間の領域を介して少なくとも１つの他のデバイスと共通の光軸を共有する。自由空間領域は、例えば、気体、液体、固体又は真空であり得る。

任意選択的に、光学システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのレンズ及び任意数の追加の光学要素を備える。任意選択的に、光学システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのアセンブリ及び任意数の追加の光学要素を備える。２個の接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、２ｆに等しくてもよい。任意選択的に、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、４ｆに等しい。代替的に、２個の接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、少なくとも２ｆである。任意選択的に、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、少なくとも４ｆである。

光検出を行ういずれかのデバイスは、光の位相、光の振幅、光の偏波、光の強度、光の位相及び振幅の双方、光の位相及び強度の双方、光の位相及び偏波の双方、光の振幅及び偏波の双方、光の強度及び偏波の双方、光の位相、振幅及び偏波、並びに光の位相、強度及び偏波を検出し得る。

基本的には、第１の独立態様はシステムの後段に光を変調して渡すための空間光変調デバイスを示し、少なくとも１つの更なる独立態様はシステムを終端して情報を光ドメインから電気ドメインに変換するための光検出デバイスを示す。これらの２つのデバイスの変形例は、光情報処理システム内の構成要素を構成し得る。

特許請求の範囲において規定される独立態様の変形例は、従来の光情報処理システムにおける１つ又は複数の構成要素を代替するのに使用され得る。単一光源放射体は、従来の表示デバイス（テレビ、コンピュータ又はプロジェクタディスプレイなど）の代わりに又は従来の光情報処理システムの初段として使用されてもよく、システムにおいて光源及び最初の空間光変調器の双方を代替する。同様に、受信機－送信機ＳＬＭデバイスは、光変調器／光情報処理システムの初段として使用され得る。光検出デバイスは、従来の光情報処理システムの最終段の代替として使用されてもよく、入力光源が光検出デバイスに結合され得るレーザ又は他のコヒーレント光源であるカメラ又はイメージングセンサアレイを代替する。

これらのディスプレイ及びセンサアレイを併用することによって、小型の光情報処理システムの形成が可能となる。これらのディスプレイ及びカメラデバイスの異なる組合せは異なる利点を与え、従来の光情報処理システムの一部又は全部をその構成要素で代替する可能性を与える。その好適な構成では、光情報処理システムは、従来のシステムに対して速度、解像度及び精度の大幅な向上を与え、おそらくは従来の電子コンピューティングアーキテクチャを全体として代替する。

＜更なる態様＞
更なる独立態様では、空間光変調ＳＬＭデバイスは、１つ以上の光入力部と、１つ以上の光出力部と、受信体及び／又は放射体のアレイに配置された複数の導波路であって、各導波路が１つ以上の光入力部に結合された、複数の導波路と、複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素と、を備え、上記導波路及び上記光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域とのインターフェースを上記光入力部又は光出力部の１つが有した状態で、少なくとも１つの共通のモジュールに集積される。好ましくは、上記モジュールは、処理システムとの接続のための電気光学的な相互接続を有する。好ましくは、少なくとも１つの光変調要素は、複数の導波路の少なくとも１つとインラインとなっている。好ましくは、少なくとも１つの光変調要素は、複数の導波路の少なくとも１つに隣接した導波路である。任意選択的に、少なくとも１つの光変調要素は、複数の導波路の少なくとも１つを閉じ込める。

好ましくは、少なくとも１つの光変調要素が、以下の：熱光学位相シフタ、電気光学ポリマー、少なくとも１つのゲイン構成要素及び／又はエバネッセント結合ポンプ増幅器、のうちの１つ以上を備える。任意選択的に、光入力部は、デバイス外にあり、分岐要素を介して複数の導波路の各々に結合される。更なる実施形態では、デバイスは、光入力部を複数の光路に分割するための更なる導波路アレイをさらに備える。更なる実施形態では、デバイスは、複数の導波路の少なくとも１つを通過した後の変調光を捕捉し、捕捉した変調光を真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有される自由空間領域に向けて投射するためのマイクロレンズアレイをさらに備える。更なる従属的態様では、複数の導波路は、光入力部に結合された単一の導波路から分岐する。更なる従属的態様では、モジュールは、複数の導波路を集積し、発光面及び／又は受光面を有する。更なる従属的態様では、複数の導波路の少なくとも１つは、平面状発光面及び／又は平面状受光面を有する。任意選択的に、複数の導波路の少なくとも１つは、非平面状発光面及び／又は非平面状受光面を有する。更なる従属的態様では、上記ＳＬＭデバイスは、自発光型である。

更なる独立態様では、実施形態は、ここに開示する態様のいずれかによる複数のＳＬＭデバイスを備える光学処理システムを提供し、少なくとも２つのＳＬＭデバイスが、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された共通の自由空間領域を介して通信する。従属的態様では、少なくとも１つのレンズは、光学的に上記少なくとも２つのＳＬＭデバイス間に位置する。更なる従属的態様では、上記ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、電気光学キャリアとインターフェースする。更なる従属的態様では、光学処理システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのレンズ及び任意数の追加の光学要素を備える。好ましくは、光学処理システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのアセンブリ及び任意数の追加の光学要素を備える。好ましくは、２個の接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、２ｆに等しい。さらに任意選択的に、２個の接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、少なくとも２ｆである。さらに任意選択的に、２個の接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、少なくともｆ、ｆ未満、ｆに等しい、のうちの１つ以上である。さらに任意選択的に、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、４ｆに等しい。さらに任意選択的に、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、少なくとも４ｆである。更なる態様では、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、少なくともｆ、ｆ未満、ｆに等しい、のうちの１つ以上である。更なる従属的態様では、上記デバイスの１つ以上が、光検出を行い、以下の：光の位相、光の振幅、光の偏波、光の強度、光の位相及び振幅の双方、光の位相及び強度の双方、光の位相及び偏波の双方、光の振幅及び偏波の双方、光の強度及び偏波の双方、任意選択的に同時に検出され得る強度及び偏波、光の位相、振幅及び偏波の組合せ、並びに光の位相、強度及び偏波の組合せ、のうちの１つ以上を検出する。

更なる広範な態様では、実施形態は、ここに記載する態様のいずれか１つによる複数のＳＬＭデバイスを備える光相関器を提供し、少なくとも２つのＳＬＭデバイスは、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された共通の自由空間領域を介して通信する。

更なる広範な態様では、受信機－送信機ＳＬＭデバイスは、放射体のアレイに配置された第１の複数の要素と、受信体のアレイに配置された第２の複数の要素と、当該放射体のアレイと当該受信体のアレイとを結合する導波路のアレイと、を備え、当該放射体のアレイ、当該受信体のアレイ及び当該導波路のアレイが共通のモジュールに集積される。好ましくは、上記モジュールは、処理システムとの接続のための電気光学的な相互接続を有する。さらに好ましくは、第１の複数の要素は、変調光をデバイスから出射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに結合される。任意選択的に、第２の複数の要素は、変調光をデバイスに入射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに結合される。更なる従属的態様では、受信機－送信機ＳＬＭデバイスは、少なくとも１つの導波路を通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに備える。更なる従属的態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路とインラインとなっている。更なる従属的態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路に隣接した導波路である。更なる従属的態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路の一部又は全部を閉じ込める。好ましくは、少なくとも１つの光変調要素は、以下の：熱光学変調器、電気光学変調器、音響光学変調器、機械変調器、少なくとも１つのゲイン構成要素、のうちの１つ以上を備え、任意選択的に上記少なくとも１つのゲイン構成要素はエバネッセント結合ポンプ増幅器を備える。任意選択的に、放射体のアレイは、受信体のアレイと同一平面にある。さらに好ましくは、放射体のアレイは、受信体のアレイに垂直な平面にある。任意選択的に、放射体のアレイは、受信体のアレイに対向する平面にある。更なる従属的態様では、放射体の数は受信体の数と等しく、受信体の数を超え、又は受信体の数未満である。

更なる広範な態様では、実施形態は、ここに記載する態様のいずれか１つによるＳＬＭデバイスの少なくとも１つ及びここに記載する態様のいずれか１つによる受信機－送信機ＳＬＭデバイスの少なくとも１つを備えるシステムを提供し、受信機－送信機ＳＬＭデバイスの受信体のアレイで受光することによって光入力を与えるように構成され、自発光型空間光変調ＳＬＭデバイスの複数の導波路が、光入力に結合された単一の導波路から分岐する。

更なる広範な態様では、光検出デバイスは入力部のアレイ、出力部のアレイ、及び光学的に当該入力部のアレイと当該出力部のアレイの間に配置された複数の導波路を備え、当該入力部のアレイ、当該出力部のアレイ及び複数の導波路は共通のモジュールに集積され、光検出器は変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するように設けられる。任意選択的に、光検出デバイスは、複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに備える。任意選択的に、光検出デバイスは、以下の：干渉型光検出器、電気光学光検出器及び／又は差動光検出器、の１つ又は組合せにおいて終端する複数の導波路の少なくとも１つを備える。任意選択的に、１つ以上の導波路が、複数の光特性を測定するための複数の検出器に分割される。更なる従属的態様では、上記光検出器は、以下の：光の位相を検出すること、光の振幅を検出すること、光の偏波を検出すること、光の強度を検出すること、光の位相及び振幅の双方を検出すること、光の位相及び強度の双方を検出すること、光の位相及び偏波の双方を検出すること、光の振幅及び偏波の双方を検出すること、光の強度及び偏波の双方を検出すること（任意選択的に強度及び偏波は同時に検出され得る）、光の位相、振幅及び偏波の組合せを検出すること、並びに光の位相、強度及び偏波の組合せを検出すること、のうちの１つ以上によって光検出を行う。

更なる広範な態様では、実施形態は、ここに記載する態様のいずれか１つによるＳＬＭデバイスを備える表示デバイスを提供する。

更なる広範な態様では、ＳＬＭ光検出デバイスは、１つ以上の光入力部と、１つ以上の光出力部と、受信体及び／又は放射体のアレイに配置された複数の導波路であって、各導波路が１つ以上の光入力部に結合された、複数の導波路と、複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素と、を備え、当該導波路及び当該光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域とのインターフェースを上記光入力部又は光出力部の１つが有した状態で、少なくとも１つの共通のモジュールに集積され、上記デバイスは変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するための１つ以上の光検出要素をさらに備え、当該光検出要素は、上記導波路又は他の複数の導波路の、複数の導波路要素とともに動作し、当該複数の導波路要素は受信体のアレイを形成するように配置される。

更なる広範な態様では、本発明の実施形態は、ＳＬＭ光検出デバイスに関する。

更なる広範な態様では、受信機－送信機光検出デバイスは、放射体のアレイに配置された第１の複数の要素と、受信体のアレイに配置された第２の複数の要素と、第１の複数の要素の少なくとも１つを第２の複数の要素の少なくとも１つに結合する少なくとも１つの導波路と、を備え、上記デバイスは変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するための１つ以上の光検出要素をさらに備え、当該光検出要素は上記複数の要素の１つ以上又は更なる複数の要素の１つ以上とともに動作し、当該複数の要素は上記受信体のアレイの一部として又は更なる受信体のアレイとして配置される。

更なる広範な態様では、実施形態は、ここに記載する態様のいずれか１つによる少なくとも１つのＳＬＭデバイスを含む光情報処理システムを記載する。

更なる広範な態様では、実施形態は、ここに記載する態様のいずれかによる少なくとも１つのＳＬＭ光検出デバイスを含む光情報処理システムを記載する。

更なる広範な態様では、実施形態は、先行する適宜の態様のいずれかによる少なくとも１つ受信機－送信機光検出デバイスを含む光情報処理システムを記載する。

更なる広範な態様では、実施形態は、先行する適切な態様のいずれかによる少なくとも１つの受信機－送信機ＳＬＭデバイス及び光検出デバイスを含む光情報処理システムを記載する。

更なる広範な態様では、先行する適切な態様のいずれかよる少なくとも１つのＳＬＭ及び光検出デバイスを含む光情報処理システムを記載する。

更なる広範な態様では、先行する態様のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＳＬＭデバイスを備える光学システムであって、任意の所与のＳＬＭによる放射面又は受光面の各１つが、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域を介して、少なくとも１つの他の放射面又は受光面と共通の光軸を共有する。

有利なことに、これらの実施形態の多くは、液晶ＳＬＭアレイ又はパネルと比較した場合に、画素カウントの大幅な低減及びその結果としてのより低い解像度を与えるが、集積導波路は集積ソリューションを高速化する。

本発明の態様は、図面を参照して記載される。

１つの入力デバイス及び１つの出力デバイスを有する２ｆ系の模式図を示す。１つの入力デバイス及び１つの出力デバイスを有する４ｆ系の模式図を示す。１つの入力デバイス、１つのフィルタデバイス及び１つの出力デバイスを有する４ｆ系の模式図を示す。２つの入力デバイス、１つのフィルタデバイス及び１つの出力デバイスを有する４ｆ系の模式図を示す。各入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する独立した外部レーザを有する、図４に示すシステムの構成の模式図を示す。全入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する同一の外部レーザを共有する、図４に示すシステムの構成の模式図を示す。全入力が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する同一のデバイス上のレーザを共有する、図４に示すシステムの構成の模式図を示す。入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する外部レーザを有する、図３に示すシステムの構成の模式図を示す。入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給するデバイス上のレーザを有する、図３に示すシステムの構成の模式図を示す。入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する外部レーザを有する、図１に示すシステムの構成の模式図を示す。入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給するデバイス上のレーザを有する、図１に示すシステムの構成の模式図を示す。各入力部が、搬送信号及び／又はポンプエネルギーを供給する独立したデバイス上のレーザを有する図４に示すシステムの構成の模式図を示す。データ線が搬送信号及びデータ信号の両方を供給する、図４に示すシステムの構成の模式図を示す。データ線が搬送信号及びデータ信号の両方を供給する、図３に示すシステムの構成の模式図を示す。データ線が搬送信号及びデータ信号の両方を供給する、図１に示すシステムの構成の模式図を示す。全てのデバイス並びにその受光面及び放射面が、それらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス並びにその受光面及び放射面が、それらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図５に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス並びに全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス並びに全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図８に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス並びにそれらの受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス並びにそれらの受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、かつデバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが複数のチップで構成され、デバイスの全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行であり、かつ全てのデバイス構成要素及び導波路ネットワークが受光チップ及び放射チップを除いて搬送チップに組み込まれた、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスが単一のモノリシック構成要素であり、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に平行に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイスがそれらの共有搬送チップの上面に垂直に積層された複数の構成要素で構成され、かつ全ての集約した受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に平行である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の上面図を示す。全てのデバイス及び自由空間領域がそれらの共有搬送チップに集積され、かつ全ての受光面及び放射面がそれらの共有搬送チップの上面に垂直である、図１０に示す構成の可能な構造の模式図の側面図を示す。１つ以上のサブシステム構成要素で構成される一般的な複合光学システムの模式図を示し、サブシステム構成要素は任意の及び／又は可能な複合光学システム、構造、構成、システム、デバイス及び／又はそれらの変形例であってもよい。４個のサブシステム構成要素を有する、図４６に示す複合システムの可能な構成の模式図を示す。複合光学システムを組み込む、可能なコンピュータ周辺機器の模式図を示す。図４８に示す周辺機器による複合光学システム並びに電気的な及び／又はメモリの構成要素の機能を有する複合光学システムを組み込む、可能なコンピュータ周辺機器の模式図を示す。複合光学システムを組み込む、可能なコンピュータマザーボードの模式図を示す。複合光学システムを組み込む、可能なスマートフォンマザーボードの模式図を示す。電気処理ユニット及び複合光学システムを組み込む、可能なプロセッサの模式図を示す。図５２に示す電気光学プロセッサを組み込む、可能なコンピュータマザーボードの模式図を示す。複合光学システムを組み込む、可能な電気光学コンピュータマザーボードの模式図を示す。１つ以上の電気的及び／又は電気光学コンピュータサーバで構成される、可能な電気光学的高性能コンピューティングシステムの模式図を示す。基礎導波路アレイデバイスの模式図を示す。導波路アレイの拡大図とともに基礎導波路アレイデバイスの模式図を示す。内部導波路ネットワークの拡大図とともに基礎導波路アレイデバイスの模式図を示す。導波路アレイ及び内部導波路ネットワークの拡大図とともに光検出デバイスの模式図を示す。

一例では、光情報処理システムは、ここに記載される独立態様によるデバイスの１つ以上の変形例からなり、デバイスは、図１に示すような２ｆ光情報処理システム（結合相関システムなど）、図２及び３に示すような４ｆ光情報処理システム（整合フィルタ相関システムなど）並びに／又は構成要素及び／若しくはデバイスの任意の他の組合せとして構成され得る。光情報処理システムの構成要素及び／又はデバイスは、自由空間、気体（窒素など）、液体（屈折率整合液など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空によって分離され得る。１又は複数の光源が、システムにおける１又は複数のデバイスとともにデータキャリア及び／又は変調器として使用され得る。システムの実施形態は、自立型、大型システムの一部（従来の光学、電気若しくは電気光学システム、又はシステムの同じ若しくは他の構成とともに連接されたもの）であってもよいし、光ファイバ通信システム（インライン分析、処理又は変調のための光ファイバ伝送線に統合されたものなど）に統合されてもよい。２ｆ、４ｆ及び／又は自由空間光学システムについて、ここに記載されるシステムは完全に内部的にアナログであってもよく、光の位相又は振幅及び位相の双方を同時に検出し得る。同様に、実施形態は、受光（光検出）アレイを有する導波路放射アレイを採用して光情報処理システムを実施する。導波路の小型アレイに組み合わされる小型導波路の可能性によって、特定の実施形態では、これらの光情報処理システムが、中央処理装置（ＣＰＵ）チップ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）チップ、及びグラフィクス処理装置（ＧＰＵ）チップなどの現在のチップ規模のデバイスのものと同様の小型形態要素に集結可能となる。

特定のデバイス、システム、構成、複合システム及び／又はここに開示されるそれらの変形例の実施形態について、導波路とは、光導波路、すなわち、光を伝搬することができる導波路のことをいい、これに限定されないが、従来の表示及びカメラシステムとの互換性のための約３８０～７５０ｎｍの可視光波長に対する選好とともに、好ましくは１００ｎｍ～１ｍｍの設計波長、及び８５０～１６２５ｎｍの範囲の通信波長のワイヤ、リブ、スロット、埋め込みチャネル、ストリップ負荷の光配管、ファイバなどを含む。通信波長１５５０ｎｍは、通信で使用される重要な波長であり、既存のファイバインフラを有する光情報処理システムに電位が直接結合して、ネットワーク監視若しくはルーティング、分析若しくはフィルタリング、暗号化若しくは復号化、符号若しくは復号、圧縮若しくは解凍、又は他の多数の考えられる機能（その全ては従来の算術的モデル又は人工知能の方法を用いる際に実施され得る）などのインライン機能を実行することを可能とすることになるので、本発明の実施形態について好適な目標波長である。さらに、導波路は、シングルモード伝搬用に設計されやすく、それはファイバを小型かつより予測可能なものとする。なぜなら、導波路は、単一モードの光のみを伝搬し、ゼロ伝搬が発生した場合に欠陥を非常に顕著なものとするためである。したがって、導波路がシングルモード伝搬条件を満たす１５５０ｎｍの好適な通信波長では、本発明の少なくとも一部の実施形態において対象となる一次導波路径は、１００～１０００ｎｍとなる。ここに記載される導波路が製造され得る材料は多数あり、これに限定されないが、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、リン酸インジウムを含み、好適な材料は低損失であり、かつ既存のチップ及びプラットフォームとの集積の容易性を増すとともにコストを最小化するように従来の電子チップリソグラフィ法と互換なものとなる。好適な設計波長の１５５０ｎｍについて、リブ導波路設計のシリコンオンインシュレーター（二酸化シリコン上のシリコンなど）は、２７７ｎｍのリブ径及び３６０ｎｍのエッチング深さでのゼロ複屈折のシングルモード伝搬をサポートし得る。導波路間にクロストークがないことを保証するために、導波路は、（より短い離隔も実行可能ではあるが）最大リブ寸法の少なくとも１～２倍の距離だけ離隔されることが想定される。したがって、受光及び／又は放射アレイの実施形態におけるもののような導波路の２Ｄアレイを検討する場合、アレイは、７２０ｎｍ～１０８０ｎｍの画素ピッチを任意選択的に有することになる。大きな側の画素ピッチが、ここに記載される例示のシステムについて導波路アレイ解像度を計算するために使用されることになるが、説明の簡明化のために、１μｍに四捨五入される。

システムの光学構成要素は好適な実施形態では光の速度で受動的に動作するので、ここに開示される全てのデバイス、システム、構成、複合システム及び／又はそれらの変形例の導波路ネットワークに結合された変調器、検出器及び他の電気光学要素は、特定の実施形態では、最大可能データスループットを制限する構成要素となり得る。したがって、システムの想定動作速度は、特定の実施形態では、最も遅いシステム構成要素の動作速度に等しいものとなり得る。より遅い又はより速い動作速度が想定されるものの、含まれるデバイスに応じて、動作速度は２０ＭＨｚ～３０ＧＨｚとなることが多い。

図１～図５５に示す全てのデバイス、システム、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例についての模式図は、本発明の範囲を限定するものではなく、各デバイス、システム、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例の実施形態に組み込まれ得る基本的構成要素を明示するものである。したがって、図面は、ここに明示しない限り、いずれかの構成要素、デバイス、システム、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例の実際の寸法、縮尺又は位置を必ずしも図示するものではない。同様に、明示しない限り、いずれかの図面に図示され及び／又はここに記載されるものに対して、所与のデバイス、システム、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例を備える追加の要素、構成要素及び／又はデバイスが存在し得る。

図５６は、空間光変調デバイス、受信機－送信機デバイス及び／又はこれらの変形例の実施形態のいずれかにも採用され得る構築ブロック又はモジュールの実施形態を包含する単純化した図示であるデバイス５６０４を示す。広範な態様では、デバイスは、放射体のアレイ内に配置された第１の複数の要素と、受信体のアレイ内に配置された第２の複数の要素と、第１の複数の要素の少なくとも１つを第２の複数の要素の少なくとも１つに結合する少なくとも１つの導波路と、を備える受信機－送信機ＳＬＭデバイスであり得る。更なる広範な態様では、デバイスは、受信機又は送信機ＳＬＭデバイスであり得る。従属的な態様では、デバイスは、変調光がデバイスを出射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに結合される第１の複数の要素を任意選択的に備える。更なる従属的な態様では、第２の複数の要素は、変調光がデバイスに入射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに任意選択的に結合される。更なる従属的な態様では、デバイスは、少なくとも１つの導波路を通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに任意選択的に備える。更なる従属的な態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路を有してインラインである。更なる従属的な態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路に隣接する導波路である。好ましくは、上記変調要素及び上記導波路は、シリコンチップに閉じ込められている。更なる従属的な態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つの導波路の一部又は全部を任意選択的に閉じ込める。更なる従属的な態様では、少なくとも１つの光変調要素は、熱光学変調器、電気光学変調器、音響光学変調器及び／又は機械変調器の１つ又は組み合わせである。更なる従属的な態様では、少なくとも１つの光変調要素は、少なくとも１つのゲイン構成要素を任意選択的に含む。更なる従属的な態様では、少なくとも１つのゲイン構成要素は、エバネッセント結合ポンプ増幅器を任意選択的に備える。更なる従属的な態様では、放射体のアレイは、受信体のアレイと同一平面内にある。更なる従属的な態様では、放射体のアレイは、受信体のアレイと直交する平面内にある。更なる従属的な態様では、放射体のアレイは、受信体のアレイに対向する平面内にある。更なる従属的な態様では、放射体の数は、受信体の数と等しく、それよりも大きく、又はそれよりも少ない。

好ましくは、これらのデバイスは、その内部で搬送される光の（位相、強度、振幅、偏波又はそれらの組合せのいずれか）変調、伝送及び／又は検出の目的のために光を搬送する１つ以上の光導波路で構成された内部導波路ネットワーク（図５８参照）を有する。各導波路は、光が導波路及びデバイスを通過するにつれて、位相、強度、振幅及び／又は偏波を含む光の特性を変更又は維持する目的で、電気光学系、熱光学系又は他の隣接導波路などのインライン、隣接又は閉じ込め構成要素によって変調又は影響され得る。同様に、デバイスは、導波路ネットワークが外部接続されることを可能とする１つ以上の導波路結合アレイ面を有する（図５７参照）。デバイス５６０４は、任意選択的な面５６０６及び面５６０８の２つの面を有するデバイスを示す。その面は、任意選択的な面５６０６を介するなどして外部光源から受光するのに使用されてもよいし、面５６０８を介するなどして光を放射するのに使用されてもよい。任意の所与の面において導波路アレイにおける要素数に制限はない。同様に、任意の所与の導波路アレイにおける要素数は、他の任意の導波路アレイ面における要素数と等しくなくてもよい。

図５７は、導波路アレイ面の拡大図を示す単純化模式図でデバイス５６０４を示す。図５７のデバイス５６０４の説明は、以下の追加の任意選択的な詳細を有して図５６に与えられたものと同様である。内部導波路５７１２は、内部導波路５７１２内の光が放射構成において面５６０８を介して放射し又は受光構成において面５６０８から受光し得るように、面５６０８において終端される。各導波路終端は、光を導波路に及び／又は導波路から結合することを補助するマイクロレンズ５７２２に任意選択的に結合される。

図５８は、内部導波路５７１２の拡大図を示す単純化模式図によってデバイス５６０４を示す。図５８のデバイス５６０４の実施形態の説明は、以下の追加の詳細を有して図５６及び図５７に与えられたものと同様となり得る。内部導波路５７１２は、内部導波路５７１２内の光が放射構成において導波路アレイ面５６０８を介して放射し又は導波路アレイ面５６０８から受光し得るように、導波路アレイ５６０８において任意選択的に終端される。各導波路終端は、光を導波路に及び／又は導波路から結合することを補助するマイクロレンズ５７２２に任意選択的に結合される。変調器５８３２は、電気光学系、熱光学系、音響光学系又は他の任意の変調手段によって位相、強度、振幅及び／又は偏波を含む導波路内の光の特性を変更又は維持し得る任意のインライン、隣接又は閉じ込め構成要素の代表である。内部導波路５７１２のネットワークにおけるいずれの導波路も、任意の数の変調器５８３２のような変調器を有し得る。デバイスが複数の導波路アレイ面を有する場合、内部導波路ネットワークは面同士を相互接続して受光の所望の変調を実施する。特定の実施形態では、導波路及び変調器の双方が、任意選択的にシリコン製のものであり得る同じブロック、モジュール又はチップに集積される。そのブロック又はモジュールは、特定の実施形態では、対象となる種類のモジュール又はブロック間の光通信に適した気体又は液体を有する空間を介して自由空間から発光又は受光するように配置される。

図５９は、光を電気信号に変換するための光検出デバイスの単純化した例である光検出デバイス５９０４を示す。広範な独立した態様では、実施形態は光ドメインからの変調光を電気ドメインに変換するための光検出デバイスを備え、デバイスは受信体のアレイを形成するように配置された複数の導波路要素を備える。任意選択的に、光検出デバイスは、複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに備える。更なる従属的な態様では、複数の導波路の少なくとも１つは、１つ以上の干渉型光検出器、１つ以上の電気光学光検出器及び／又は１つ以上の差動光検出器において終端する。更なる従属的な態様では、デバイスは光入力部をさらに備え、その光入力部は少なくとも１つの導波路要素に結合される。更なる従属的な態様では、上記結合は、干渉型又は差動型要素を介する。更なる従属的な態様では、複数の導波路の少なくとも他の１つは、複数の光特性を測定するための複数の検出器に任意選択的に分割される。更なる従属的な態様では、光検出デバイスは、以下の：光の位相を検出すること、光の振幅を検出すること、光の偏波を検出すること、光の強度を検出すること、光の位相及び振幅の双方を検出すること、光の位相及び強度の双方を検出すること、光の位相及び偏波の双方を検出すること、光の振幅及び偏波の双方を検出すること、光の強度及び偏波の双方を検出することのうちの１つ以上によって光検出を行い、任意選択的に強度及び偏波は、光の位相、振幅及び偏波を検出することによる光検出、光の位相、強度及び偏波を検出することによる光検出によって同時に検出され得る。

図５９に戻ると、面５９０６は、拡大図に示す結合導波路要素のアレイを有する受光面である。特定の実施形態では、面５９０６の説明は、図５６～５８における面５６０８について与えられたものと同じである。同様に、特定の実施形態では、内部導波路５９６４の説明は、図５６～５８における内部導波路５７１２について与えられたものと同じである。マイクロレンズ５９２２の説明も、特定の実施形態では、図５６～５８においてマイクロレンズ５７２２について与えられたものと同じとなり得る。光検出デバイス５９０４及び内部導波路５９６４は光検出器構成要素５９８２に結合され、光検出器構成要素５９８２は、これに限定されないが、光の振幅又は強度を測定する検出器構成要素、光の位相を測定する検出器構成要素、光の偏波を測定する検出器構成要素、又は光特性の任意の組合せを測定する検出器構成要素を含む１つ以上の電気光学又は光学構成要素であり、全ての可能な検出器構成要素は、既知の値（既知の定数値など）、直前の値、又は元の光源に対するこれらの値を測定することができ、基準光源と内部導波路５９６４による受光との間の相対差分を特定するマッハツェンダ干渉計又は差動検出器要素などの干渉型又は差動構成要素を有し得る。特定の実施形態では、導波路及び光検出器の双方は、共通のブロック、モジュール又はチップ、好ましくはシリコン含有チップに集積される。そのブロック又はモジュールは、特定の実施形態では、対象となる種類のモジュール又はブロック間の光通信に適した気体又は液体を有する空間を介して自由空間から発光又は受光するように配置される。

図１は、光情報システムの実施形態であり得るシステム１０２を示す。更なる広範な態様では、本発明の実施形態は複数のＳＬＭデバイスを備える光学処理システムを提供し、ＳＬＭデバイスは１つ以上の光入力部と、１つ以上の光出力部と、受信体及び／又は放射体のアレイ内に配置される複数の導波路とを備え、各導波路は、１つ以上の光入力部、及び複数の導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素に結合される。上記導波路及び上記光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有される自由空間領域とのインターフェースを有する上記光入力部又は光出力部の一方とともに少なくとも１つの共通のモジュールに集積される。少なくとも２つのＳＬＭデバイスは、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有される共通の自由空間領域を介して連通する。

広範な態様による従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、少なくとも１つの光変調要素が複数の導波路の少なくとも１つとともにインラインとなるように構成される。任意選択的に、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、少なくとも１つの光変調要素が複数の導波路の少なくとも１つに隣接する導波路となるように構成される。更なる従属的な態様では、上記ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、複数の導波路の少なくとも１つを閉じ込める少なくとも１つの光変調要素を備える。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つに対する少なくとも１つの光変調要素は、熱光学位相シフタ、電気光学ポリマー、及び任意選択的にエバネッセント結合ポンプ増幅器である少なくとも１つのゲイン構成要素からなるグループから選択される。更なる従属的な態様では、上記ＳＬＭデバイスの少なくとも１つに対する光入力部は、分岐要素を介して複数の導波路の各々に結合される。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、光入力部を複数の光経路に分割するための更なる導波路アレイをさらに備える。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、複数の導波路の少なくとも１つを通過した後の変調光を捕捉し、捕捉した変調光を真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有される自由空間領域に向けて投射するためのマイクロレンズアレイをさらに備える。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、光入力部に結合された単一の導波路からその複数の導波路が分岐するように構成される。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、その複数の導波路の少なくとも１つが平面状発光面及び／又は平面状受光面を有するように構成される。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、その複数の導波路の少なくとも１つが非平面状発光面及び／又は非平面状受光面を有するように構成される。更なる従属的な態様では、ＳＬＭデバイスの少なくとも１つは、自発光型である。

更なる従属的な態様では、光学処理システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのレンズ及び任意数の追加の光学要素を任意選択的に備える。更なる従属的な態様では、光学処理システムは、焦点距離ｆの少なくとも１つのアセンブリ及び任意数の追加の光学要素を任意選択的に備える。更なる従属的な態様では、２つの接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、２ｆに等しい。更なる従属的な態様では、２つの接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、少なくとも２ｆとなり得る。更なる従属的な態様では、２つの接続されたデバイス間の自由空間の光路長は、少なくともｆである、ｆ未満である、ｆに等しい、のうちの１つ以上であり得る。更なる従属的な態様では、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、４ｆに等しい。更なる従属的な態様では、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、少なくとも４ｆである。更なる従属的な態様では、３個の連続して接続されたデバイス間の自由空間の総光路長は、少なくともｆである、ｆ未満である、ｆに等しい、のうちの１つ以上である。更なる従属的な態様では、光検出を行うデバイスは、以下の：光の位相、光の振幅、光の偏波、光の強度、光の位相及び振幅の双方、光の位相及び強度の双方、光の位相及び偏波の双方、光の振幅及び偏波の双方、光の強度及び偏波の双方、任意選択的に同時に検出される強度及び偏波、光の位相、振幅及び偏波、並びに／又は光の位相、強度及び偏波、のうちの１つ以上を検出するように任意選択的に構成される。

例えば、システム１０２は、空間光変調器デバイス（入力デバイス１０４）のいずれかの変形例及び光検出デバイス（出力デバイス１０６）のいずれかの変形例の各１つを含む単一の処理デバイスシステムである。入力デバイスは、例えば、図５６及び５７の送信機デバイスの形態をとり得る。出力デバイスは、例えば、図５９の受信機デバイスの形態をとり得る。入力デバイス及び出力デバイスの一方又は両方は、例えば、図５８に示すようにシリコンフォトニクスに埋め込まれ得る光変調要素を組み込んでもよい。入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６は、自由空間１０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔される。他の実施形態は、自由空間の代わりに、対象となる種類のモジュール又はブロック間の光通信に適した気体又は液体で占有された空間を想定する。デバイスという用語は、特定の実施形態では、他の実施形態のいずれか１つにおいて記載されるような導波路及び／又は変調器の構成をそれ自体が組み込む集積チップ又はチップの一部の形態をとり得る。フーリエ変換レンズ１１０が、入力デバイス１０４と出力デバイス１０６の間にそれらの共通の光軸に沿って距離ｆで配置される。入力データは、入力デバイス１０４によって電気配線、光ファイバ又は自由空間（不図示）を介して受信され、入力デバイス１０４内で光を変調するのに使用される。変調光１１２は、入力デバイス１０４から放射され、レンズ１１０によって受光され、集束光１１４となり、その後に出力デバイス１０６の受光アレイ（不図示）に入射する。出力データは、システム１０２の出力段において出力デバイス１０６に接続された電気配線、光ファイバ又は自由空間（不図示）を用いてシステム１０２から転送される。システム１０２は、従来の「２ｆ」光学フーリエ変換構成の機能を反映する。最も単純なシステム１０２の変形例は、気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空によって自由空間１０８内の空気の代替を含む。最も単純なシステム及び全てのその変形例の１つの更なる変形例は、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、波動板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を入力デバイス１０４と出力デバイス１０６の間に、特定の実施形態では、共通の光軸に沿って含む。

システム１０２の一構成は線形演算システムであり、加算、乗算などの線形要素的な数学的演算が、入力デバイス１０４内で光の変調前の入力データに対して又は放射前に入力デバイス１０４内で入力データによって変調後の変調光に対して行われる。システム１０２の第２の構成は非線形演算システムであり、二次、三次などの非線形要素的な数学的演算が入力デバイス１０４内で光の変調前に入力データに対して又はデバイス１０４からの放射前に入力デバイス１０４内で入力データによって変調後に変調光に対して行われる。図２に示すシステム１０２の第４の構成はシステム１０２ｂ、「何もしない」すなわちバッファシステムであり、入力デバイス１０４内の光は、追加の変調なしに入力データによって直接変調され、変調光１１２として放射され、フーリエ変換レンズ１１０に続いてフーリエ変換レンズ２１０を通過し、出力デバイス１０６によってコリメート光２１２として受光され、それが更なる変調なしに電気信号に変換される。システム１０２ｂは、特定の実施形態では、入力デバイス１０４と出力デバイス１０６の間の増加した４ｆ光路長並びに入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６の共通の光軸に沿う第２のフーリエ変換レンズ２１０の付加以外は、システム１０２と類似し得る。システム１０２の第５の構成は、入力デバイス１０４及び／又は出力デバイス１０６の構成又は能力の任意の組合せ又は変形例を特徴とする。システム１０２の全ての変形例が、システム１０２の全ての構成に当てはまる。疑義の回避のために、送信機デバイスは図５６～５８のいずれかに記載する集積導波路ユニットの形態をとり得る一方で、受信機デバイスは図５９の集積導波路ユニットの形態をとり得る。受信機デバイスは、それらの適宜の構成による図５６～５８の集積導波路ユニットの形態もとり得る。

システム１０２よりも能力の高い光情報システムである多重処理デバイスシステムは、相互に対して任意の相対的な構成で配置された空間光変調器デバイスの任意の変形例及び光検出デバイス（出力デバイス）の任意の変形例の１つ以上を含む。ＳＬＭデバイス及び出力デバイスは、特定の実施形態では、自由空間によって相互に離隔されていてもよい。ＳＬＭと出力デバイスの間には、フーリエ変換レンズがあってもよい。入力データは、システムの入力段によって電気配線、光ファイバ又は自由空間を介して受信され、システムの入力デバイス内で光を変調するのに用いられる。出力データは、システムの出力段における出力デバイスに接続された電気配線、光ファイバ又は自由空間を備えるグループのうちの１つ以上を用いてシステムから転送される。システムの変形例は、気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空のデバイス間自由空間エアギャップの１つ以上の代替を含み、そのような自由空間のある領域における空気から他の媒体への代替は、自由空間のいずれの他の領域においても行われなくてもよく、自由空間のいずれの他の領域において行われる代替と同じでなくてもよい。システム及び全てのその変形例の更なる変形例は、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。

図３は、比較的簡素な形態の多重処理デバイスシステムであるシステム３０２を示す。システム３０２は、入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４（入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４の双方は、図５６～５８に示す種類のものであり得る空間光変調器デバイスの任意の変形例である）並びに出力デバイス１０６（図５９に示す種類のものであり得る光検出デバイスの任意の変形例である）を含むデュアル処理デバイスシステムである。入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４は、自由空間１０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔されている。同様に、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６は、自由空間３０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔されている。フーリエ変換レンズ１１０は、それらの共通の光軸に沿って入力デバイス１０４とフィルタデバイス３０４の間に距離ｆで配置される。同様に、フーリエ変換レンズ２１０は、それらの共通の光軸に沿ってフィルタデバイス３０４と出力デバイス１０６の間に距離ｆで配置される。フィルタデバイス３０４によって受光される集束光１１４が変調発散光２１４として自由空間３０８への放射の前に内部で進行するので、自由空間１０８内の入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４に共有される光軸と、自由空間３０８内でフィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６に共有される光軸とが同じである必要はない（すなわち、両光軸は異なり得る）。

入力データは、システム３０２の入力デバイス１０４によって電気配線、光ケーブル又は自由空間（不図示）を介して受信され、システム３０２の入力デバイス１０４内で光を変調するのに用いられる。変調光１１２は、入力デバイス１０４から放射され、レンズ１１０によって受光され、集束光１１４となり、その後それはフィルタデバイス３０４の受光アレイ（不図示）に入射する。フィルタデータは、システム３０２のフィルタデバイス３０４によって電気配線、光ケーブル又は自由空間（不図示）を介して受信され、システム３０２のフィルタデバイス３０４内で光を変調するのに用いられる。変調発散光２１４は、フィルタデバイス３０４から放射され、レンズ２１０によって受光され、コリメート光２１２となり、その後それは出力デバイス１０６の受光アレイ（不図示）に入射する。出力データは、システム３０２の出力段の出力デバイス１０６に接続された電気配線、光ファイバ又は自由空間（不図示）を用いてシステム３０２から転送される。

システム３０２は、従来の４ｆ光学フーリエ変換構成の機能を反映する。この実施形態及び他の実施形態のいずれかについて、実施形態の更なる変形例は、自由空間１０８及び／又はいずれかの他の自由空間（自由空間３０８など）における空気に対する気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空による代替を含み、そのような自由空間のある領域における空気から他の媒体への代替は、自由空間のいずれの他の領域においても行われなくてもよく、自由空間のいずれの他の領域において行われる代替と同じでなくてもよい。いずれかの実施形態及び全てのその変形例のシステムは、入力デバイス１０４と他のいずれかのデバイス（フィルタデバイス３０４など）の間で共通の光軸に沿って及び／又はいずれかのデバイス（フィルタデバイス３０４など）と出力デバイス１０６の間で共通軸に沿って、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。

システム３０２の一構成は線形演算システムであり、加算、乗算などの線形要素的な数学的演算が、入力デバイス１０４内での光の変調前の入力データに対して若しくは放射前の入力デバイス１０４内での入力データによって変調後の変調光に対して実行され、及び／又はフィルタデバイス３０４内での光の変調前のフィルタデータに対して若しくは放射前のフィルタデバイス３０４内でのフィルタデータによる変調後の変調光に対して実行される。システム３０２の第２の構成は非線形演算システムであり、二次、三次などの非線形要素的な数学的演算が、入力デバイス１０４内での光の変調前の入力データに対して若しくは放射前の入力デバイス１０４内での入力データによって変調後の変調光に対して実行され、及び／又はフィルタデバイス３０４内での光の変調前のフィルタデータに対して若しくは放射前のフィルタデバイス３０４内でのフィルタデータによる変調後の変調光に対して実行される。システム３０２の第３の構成は「何もしない」すなわちバッファシステムであり、入力デバイス１０４内の光が、放射前にいずれの追加の変調もなく入力データによって直接変調され、フィルタデバイス３０４は、光がフィルタデバイス３０４を通過して発散光２１４として放射される際に光の変調を実行しない。この構成は、入力デバイス１０４とフィルタデバイス３０４の間での距離２ｆにおける（変調を行わず、受光面と放射面の間で単にデータを中継する）フィルタデバイス３０４の挿入を除いてシステム１０２ｂと同様である。システム３０２の第４の構成は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び／又は出力デバイス１０６の構成又は能力の任意の組合せ又は変形例を特徴とする。システム３０２の全ての変形例が、システム３０２の全ての構成に当てはまる。

特定の実施形態では、送信機デバイス、フィルタデバイス及び受信デバイスは、共通のブロック、モジュール又はチップに集積された導波路及び／又は変調器を備え得る。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図４は、より発展した形態の多重処理デバイスシステムであるシステム４０２を示す。システム４０２は、追加の入力デバイス４０４（入力デバイス４０４は空間光変調器デバイスの任意の変形例である）を追加することによってシステム３０２の機能を拡張する２入力デュアル処理デバイスシステムである。入力デバイス１０４及び入力デバイス４０４の双方とも、それらの放射面の各々が別個のフーリエ変換レンズを介してフィルタデバイス３０４への入力を供給するように、配置される。両入力デバイスは図５６～５８に関して説明したような集積導波路ユニットの形態をとり得る一方、出力デバイスも同様に図５９に関して説明したような集積導波路ユニットの形態をとり得る。システム４０２によって２つの異なる組の入力データに対して同時に光学的にフーリエ変換の計算が可能となり、その変調信号は双方とも説明したようなフィルタデバイス３０４内で合成される。入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４は、自由空間１０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔されている。同様に、入力デバイス４０４及びフィルタデバイス３０４は、自由空間４０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔されている。同様に、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６は、自由空間３０８の領域によって距離２ｆだけそれらの共通の光軸に沿って相互に離隔されている。フーリエ変換レンズ１１０は、入力デバイス１０４とフィルタデバイス３０４の間にそれらの共通の光軸に沿って距離ｆで配置される。同様に、フーリエ変換レンズ４１０は、入力デバイス４０４とフィルタデバイス３０４の間にそれらの共通の光軸に沿って距離ｆで配置される。同様に、フーリエ変換レンズ２１０は、フィルタデバイス３０４と出力デバイス１０６の間にそれらの共通の光軸に沿って距離ｆで配置される。フィルタデバイス３０４によって受光された集束光１１４及び集束光４１４は変調発散光２１４として自由空間３０８への放射前に内部で進行するので、自由空間１０８内の入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４に共有される光軸、自由空間４０８内の入力デバイス４０４及びフィルタデバイス３０４に共有される光軸、並びに自由空間３０８内のフィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６に共有される光軸は同じ光軸である必要はない（すなわち、これらの光軸は異なり得る）。

入力データは、システム４０２の入力デバイス１０４によって電気配線、光ケーブル又は自由空間（不図示）を介して受信され、システム４０２の入力デバイス１０４内で光を変調するのに用いられる。変調光１１２は、入力デバイス１０４から放射され、レンズ１１０によって受光され、集束光１１４となり、その後それはフィルタデバイス３０４の受光アレイ（不図示）に入射する。同様に、入力デバイス１０４に受信されてものと同じ入力データであってもなくてもよい追加の入力データが、システム４０２の入力デバイス４０４によって電気配線、光ケーブル又は自由空間（不図示）を介して受信され、システム４０２の入力デバイス４０４内で光を変調するのに用いられる。変調光４１２は、入力デバイス４０４から放射され、レンズ４１０によって受光され、集束光４１４となり、その後それはフィルタデバイス３０４の受光アレイ（不図示）に入射する。フィルタデバイス３０４によって受光された集束光１１４及び集束光４１４は、フィルタデバイス３０４内部で合波される（すなわち、フィルタデバイス３０４は、集束光４１４からの受光を用いてフィルタデバイス３０４内の集束光１１４からの受光を変調する）。変調発散光２１４は、フィルタデバイス３０４から放射され、レンズ２１０によって受光され、コリメート光２１２となり、その後それは出力デバイス１０６の受光アレイ（不図示）に入射する。出力データは、システム４０２の出力段において出力デバイス１０６に接続された電気配線、光ファイバ又は自由空間（不図示）を用いてシステム４０２から転送される。

システム４０２は、従来の４ｆ光学フーリエ変換構成の機能を反映する。最も単純なシステム４０２の変形例は、自由空間１０８、自由空間３０８及び／又は自由空間４０８における空気から気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空への代替を含み、そのような自由空間のある領域における空気から他の媒体への代替は、自由空間のいずれの他の領域においても行われなくてもよく、自由空間のいずれの他の領域において行われる代替と同じでなくてもよい。システム４０２及び全てのその変形例の更なる変形例は、入力デバイス１０４とフィルタデバイス３０４の間で共通の光軸に沿って、入力デバイス４０４とフィルタデバイス３０４の間で共通の光軸に沿って及び／又はフィルタデバイス３０４と出力デバイス１０６の間で共通軸に沿って、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。

システム４０２の一構成は線形演算システムであり、加算、乗算などの線形要素的な数学的演算が、入力デバイス１０４内での光の変調前の入力データに対して若しくは放射前の入力デバイス１０４内での入力データによって変調後の変調光に対して実行され、入力デバイス４０４内での光の変調前の入力データに対して若しくは放射前の入力デバイス４０４内での入力データによる変調後の変調光に対して実行され、及び／又はフィルタデバイス３０４内での光の変調前の受光に対して若しくは放射前のフィルタデバイス３０４内のフィルタデータによって変調後の変調光に対して実行される。システム４０２の第２の構成は非線形演算システムであり、二次、三次などの非線形要素的な数学的演算が、入力デバイス１０４内での光の変調前の入力データに対して若しくはデバイス１０４からの放射前の入力デバイス１０４内での入力データによって変調後の変調光に対して実行され、入力デバイス４０４内での光の変調前の入力データに対して若しくは放射前の入力デバイス４０４内での入力データによって変調後の変調光に対して実行され、及び／又はフィルタデバイス３０４内での光の変調前の受光に対して若しくは放射前のフィルタデバイス３０４内のフィルタデータによる変調後の変調光に対して実行される。システム４０２の第３の構成は「何もしない」すなわちバッファシステムであり、入力デバイス１０４内の光は放射前にいずれの追加の変調もなく入力データによって直接変調され、入力デバイス４０４は光を放射せず又は均一に変調された光を放射し、フィルタデバイス３０４は光がフィルタデバイス３０４を通過して発散光２１４として放射される際に光の変調を実行しない。最も単純なシステム４０２の第４の構成は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び／又は出力デバイス１０６の構成又は能力の任意の組合せ又は変形例を特徴とする。システム４０２の全ての変形例が、システム４０２の全ての構成に当てはまる。多重処理デバイスシステムの構成は、単一又は複数のデバイスの処理デバイスシステムのいずれかの構成の任意数の組合せ又は変形例を含み得る。

光情報処理システムの実施形態では、入力データは、システムの入力段の導波路に直接結合された１本又は複数本の光ファイバケーブルを介して受信され、システムの出力段から１本又は複数本の光ファイバケーブルに出力され、システムが光ファイバ伝送速度までのかつそれを含む速度で動作することが可能となる。入力段及び出力段は、相互に対して任意の相対構成で配置された空間光変調器デバイスの任意の変形例の１つ以上を含む。同様に、入力段と出力段の間には、相互に対して任意の相対構成で配置された空間光変調器デバイスの任意数の任意の変形例がある。このシステムの変形例において、マルチプレクサ及び／又はデマルチプレクサなどの、光ファイバケーブルを介した伝送に適した形式でデータを符号化及び／又は復号するデバイスが、システムの出力側及び／又は入力側にそれぞれあってもよい。

特定の実施形態では、フィルタデバイスは、共通のブロック、モジュール又はチップに集積された導波路及び／又は変調器を備え得る。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。更なる実施形態では、フィルタデバイスは、複数の入力インターフェース及び１つ以上の出力インターフェースを組み込む。

図５は、両入力デバイスがデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える別個の外部レーザを有する、システム４０２の構成５０２を示す。外部レーザ５０４はコヒーレント光を生成し、それを入力デバイス１０４に光ガイド５０６を介して送信し、光ガイド５０６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。光ガイド５０６に供給される光を変調するように入力デバイス１０４によって内部で使用される入力データ（不図示）は入力データ線５０８を介して供給され、入力データ線５０８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、入力デバイス１０４の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は入力デバイス１０４から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は入力制御線５１０を介して入力デバイス１０４へ及び／又は入力デバイス１０４から送信され、入力制御線５１０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、外部レーザ５１４は、コヒーレント光を生成し、それを入力デバイス４０４に光ガイド５１６を介して送信し、光ガイド５１６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。入力デバイス１０４及び４０４は図５６～５８のデバイスの形態をとり得る一方で、出力デバイスは図５９の出力デバイスの形態をとり得る。デバイス１０４、４０４及び１０６は、共通のシリコンフォトニクスシステム又はチップに集積され得る。

光ガイド５１６に供給される光を変調するように入力デバイス４０４によって内部で使用される入力データ（不図示）は入力データ線５１８を介して供給され、入力データ線５１８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、入力デバイス４０４の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は入力デバイス４０４から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は入力制御線５２０を介して入力デバイス４０４へ及び／又は入力デバイス４０４から送信され、入力制御線５２０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。参照光ガイド５２６は、コリメート光２１２（図４）が、システム４０２を介して伝搬された変調光として元のレーザ光特性に対してどのように変化したかを特定する際に、出力デバイス１０６によって使用される参照信号を供給するために出力デバイス１０６に任意選択的に接続されてもよく、光ガイド５２６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。出力データ（不図示）は、構成５０２における出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介して送信され、出力データ線５２８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、出力デバイス１０６の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は出力デバイス１０６から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は出力制御線５３０を介して出力デバイス１０６へ及び／又は出力デバイス１０６から送信され、出力制御線５３０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。フィルタデータ（不図示）は、構成５０２におけるフィルタデバイス３０４（図４）にフィルタデータ線５３８を介して送信され、フィルタデータ線５３８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、フィルタデバイス３０４（図４）の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又はフィルタデバイス３０４（図４）から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）はフィルタ制御線５４０を介してフィルタデバイス３０４（図４）へ及び／又はフィルタデバイス３０４（図４）から送信され、フィルタ制御線５４０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。フィルタデバイス３０４（図４）は、フィルタデバイス３０４（図４）のためのデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える内部オンデバイスレーザ（不図示）及び／又は外部レーザ（不図示）を有し得る。

構成５０２の一変形例では、レーザ５０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成５０２の第２の変形例では、レーザ５１４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス４０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５１８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス４０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス４０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス４０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。第３の変形例は、構成５０２の第１及び第２の変形例を組み合わせる。構成５０２の任意の変形例が組み合わされて構成５０２の新たな変形例となり得る。特定の実施形態では、デバイスは、共通のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備え得る。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。特定の実施形態では、レーザは、上記ブロック、モジュール又はチップと一体であるが、好適な実施形態では、上記ブロックの外部に配置され得る。特定の実施形態では、レーザは、上記ブロックに対して部分的に外部にある導波路を介して入力する。

図６は、同じ外部レーザが両デバイスのためのデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム４０２の構成６０２を示す。構成６０２の説明は、光ガイド５１６がここでは光ガイド５０６から直接分岐してレーザ５０４から光を送信することを除いて構成５０２と同じである。光ガイド５０６、光ガイド５１６及び／又は任意選択的参照光ガイド５２６の間の光は、任意の比率で分割され得る。構成５０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成６０２に当てはまる。

構成６０２の一変形例では、レーザ５０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成６０２の第２の変形例では、レーザ５０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス４０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５１８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス４０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス４０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス４０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。第３の変形例は、構成６０２の第１及び第２の変形例を組み合わせる。構成６０２の任意の変形例が組み合わされて構成６０２の新たな変形例となり得る。特定の実施形態では、単数又は複数のデバイスが、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図７は、内部オンデバイスレーザ７０４が両入力デバイスのためのデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム４０２の構成７０２を示す。構成７０２の説明は、ここではレーザ光がオンデバイスレーザ７０４から生成されることを除いて構成６０２と同じであり、オンデバイスレーザ７０４は、入力デバイス１０４内又は入力デバイス１０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ又は作製されて光を入力デバイス１０４に導波路ネットワーク７０６を介して提供するダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ又は他の任意のチップ規模のレーザデバイスであり得る。集積入力デバイス１０４は図５５～５８の実施形態に従って構成され得る一方で、出力デバイス１０６は図５９の実施形態に従って構成されてもよい。オンデバイスレーザ７０４からのレーザ光は、導波路カプラ７０８並びに最終的には光ガイド５１６及び任意選択的な参照光ガイド５２６への導波路ネットワーク７０６の分岐を介して光ガイド５１６及び任意選択的な参照光ガイド５２６に伝送され、導波路カプラ７０８は、導波路－ファイバカプラ又は導波路－導波路カプラなど、導波路を光ガイド５１６及び／又は任意選択的な参照光ガイド５２６に結合することができる任意のデバイス又は構成要素であり得る。導波路ネットワーク７０６、光ガイド５１６及び／又は任意選択的な参照光ガイド５２６の間の光は、任意の比率で分割され得る。構成６０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成７０２に当てはまる。

構成７０２の一変形例では、レーザ７０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成７０２の第２の変形例では、レーザ７０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス４０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５１８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス４０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス４０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス４０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。第３の変形例は、構成７０２の第１及び第２の変形例を組み合わせる。構成７０２の任意の変形例が組み合わされて構成７０２の新たな変形例となり得る。特定の好適な実施形態では、単数又は複数のデバイスが、シリコンフォトニクス集積導波路及び変調器のソリューションを提供するために、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図８は、外部レーザがデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム３０２の構成８０２を示す。構成８０２は、コアとなる光情報処理システムが構成８０２でのシステム３０２であるために二次的な入力デバイスがないことを除き、構成５０２と同様である。構成８０２について、外部レーザ５０４はコヒーレント光を生成し、それを入力デバイス１０４に光ガイド５０６を介して送信し、光ガイド５０６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。光ガイド５０６に供給される光を変調するように入力デバイス１０４によって内部で使用される入力データ（不図示）は入力データ線５０８を介して供給され、入力データ線５０８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、入力デバイス１０４の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は入力デバイス１０４から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は入力制御線５１０を介して入力デバイス１０４へ及び／又は入力デバイス１０４から送信され、入力制御線５１０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６は、図５６～５９を参照して説明したような集積導波路のアレイとして構成され得る。参照光ガイド５２６は、コリメート光２１２（図３）が、システム３０２を介して伝搬された変調光として元のレーザ光特性に対してどのように変化したかを特定する際に出力デバイス１０６によって使用される参照信号を供給するために出力デバイス１０６に任意選択的に接続されてもよく、光ガイド５２６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。出力データ（不図示）は構成８０２における出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介して送信され、出力データ線５２８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、出力デバイス１０６の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は出力デバイス１０６から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は出力制御線５３０を介して出力デバイス１０６へ及び／又は出力デバイス１０６から送信され、出力制御線５３０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。

フィルタデータ（不図示）は構成８０２においてフィルタデバイス３０４（図３）にフィルタデータ線５３８を介して送信され、フィルタデータ線５３８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、フィルタデバイス３０４（図３）の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又はフィルタデバイス３０４（図３）から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）はフィルタ制御線５４０を介してフィルタデバイス３０４（図３）へ及び／又はフィルタデバイス３０４（図３）から送信され、フィルタ制御線５４０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。フィルタデバイス３０４（図３）は、フィルタデバイス３０４（図３）のためのデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える内部オンデバイスレーザ（不図示）及び／又は外部レーザ（不図示）を有し得る。

構成８０２の一変形例では、レーザ５０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成８０２の任意の変形例が組み合わされて構成８０２の新たな変形例となり得る。特定の実施形態では、単数又は複数のデバイスが、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップ、好ましくはシリコンフォトニクスチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図９は、内部オンデバイスレーザ７０４がデータ搬送光及び／又は両入力デバイスのための光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム３０２の構成９０２を示す。構成９０２の説明は、ここではレーザ光がオンデバイスレーザ７０４から生成されることを除いて構成８０２と同じであり、オンデバイスレーザ７０４は、入力デバイス１０４内又は入力デバイス１０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ又は作製されて光を入力デバイス１０４に導波路ネットワーク７０６を介して提供するダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ又は他の任意のチップ規模のレーザデバイスであり得る。疑義の回避のために、好適な実施形態では、入力デバイス及び出力デバイスは図５６～５９の実施形態に従って構成され得る。オンデバイスレーザ７０４からのレーザ光は任意選択的な導波路カプラ７０８及び最終的に任意選択的な参照光ガイド５２６への導波路ネットワーク７０６の分岐を介して任意選択的な参照光ガイド５２６に伝送され、任意選択的な導波路カプラ７０８は、導波路－ファイバカプラ又は導波路－導波路カプラなど、導波路を任意選択的な参照光ガイド５２６に結合することができる任意のデバイス又は構成要素であり得る。導波路ネットワーク７０６における分岐及び／又は任意選択的な参照光ガイド５２６の間の光は、任意の比率で分割され得る。構成８０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成９０２に当てはまる。

構成９０２の一変形例では、レーザ７０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成９０２の他の変形例では、入力デバイス１０４は、任意選択的な導波路カプラ７０８を有さない。構成９０２の任意の変形例が組み合わされて構成９０２の新たな変形例となり得る。特定の実施形態では、単数又は複数のデバイスが、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図１０は、外部レーザがデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム１０２の構成１００２を示す。構成１００２は、コアとなる光情報処理システムが構成１００２でのシステム１０２であるためにフィルタデバイスがないことを除き、構成８０２と同様である。構成１００２について、外部レーザ５０４はコヒーレント光を生成し、それを入力デバイス１０４に光ガイド５０６を介して送信し、光ガイド５０６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。光ガイド５０６に供給される光を変調するように入力デバイス１０４によって内部で使用される入力データ（不図示）は入力データ線５０８を介して供給され、入力データ線５０８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、入力デバイス１０４の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は入力デバイス１０４から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は入力制御線５１０を介して入力デバイス１０４へ及び／又は入力デバイス１０４から送信され、入力制御線５１０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。参照光ガイド５２６は、集束光１１４（図１）が、システム１０２を介して伝搬された変調光として元のレーザ光特性に対してどのように変化したかを特定する際に出力デバイス１０６によって使用される参照信号を供給するために出力デバイス１０６に任意選択的に接続されてもよく、光ガイド５２６は導波路、光ファイバ、プラズモン導波路又は他の任意の光伝搬媒体であり得る。出力データ（不図示）は、構成１００２における出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介して送信され、出力データ線５２８は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。同様に、出力デバイス１０６の動作挙動を制御及び／若しくは修正し並びに／又は出力デバイス１０６から状態、統計及び／若しくは他の情報を読み出すのに使用される制御データ（不図示）は出力制御線５３０を介して出力デバイス１０６へ及び／又は出力デバイス１０６から送信され、出力制御線５３０は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。

構成１００２の一変形例では、レーザ５０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成１００２の任意の変形例が組み合わされて構成１００２の新たな変形例となり得る。入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６は、図５６～５９を参照して説明したユニットのように構成され得る。特定の実施形態では、単数又は複数のデバイスが、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図１１は、内部オンデバイスレーザ７０４が両入力デバイスのためのデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与える、システム１０２の構成１１０２を示す。構成１１０２の説明は、ここではレーザ光がオンデバイスレーザ７０４から生成されることを除いて構成１００２と同じであり、オンデバイスレーザ７０４は、入力デバイス１０４内又は入力デバイス１０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ又は作製されて光を入力デバイス１０４に導波路ネットワーク７０６を介して提供するダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ又は他の任意のチップ規模のレーザデバイスであり得る。オンデバイスレーザ７０４からのレーザ光は、任意選択的な導波路カプラ７０８及び最終的には任意選択的な参照光ガイド５２６への導波路ネットワーク７０６の分岐を介して任意選択的な参照光ガイド５２６に伝送され、任意選択的な導波路カプラ７０８は、導波路－ファイバカプラ又は導波路－導波路カプラなど、任意選択的な参照光ガイド５２６に導波路を結合することができる任意のデバイス又は構成要素であり得る。導波路ネットワーク７０６及び／又は任意選択的な参照光ガイド５２６における分岐間の光は、任意の比率で分割され得る。構成１００２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成１１０２に当てはまる。

構成１１０２の一変形例では、レーザ７０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成１１０２の他の変形例では、入力デバイス１０４は、任意選択的な導波路カプラ７０８を有さない。構成１１０２の任意の変形例が組み合わされて構成１１０２の新たな変形例となり得る。特定の実施形態では、単数又は複数のデバイスが、共通の又は複数のブロック、モジュール又はチップに集積される導波路及び／又は変調器を備えてもよい。デバイスの１つ以上は、図５６～５９を参照して説明したものの形態をとり得る。ブロックのいずれかにおいて発光／受光するように特定の実施形態で配置されるブロック又はモジュールは、インターフェースとなり、自由空間と連続し又は対象となる種類のモジュール若しくはブロック間の光通信に適した気体若しくは液体の空間と隣接し得る。

図１２は、両入力デバイスがデータ搬送光及び／又は光誘起による信号増幅のためのポンプエネルギーを与えるそれら自体の内部オンデバイスレーザを有する、システム４０２の構成１２０２を示す。構成１２０２の説明は、ここではレーザ光が入力デバイス１０４に対してオンデバイスレーザ７０４から及び入力デバイス４０４に対してオンデバイスレーザ１２１４から生成されることを除いて構成５０２と同じである。オンデバイスレーザ７０４は、入力デバイス１０４内又は入力デバイス１０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ又は作製されて光を入力デバイス１０４に導波路ネットワーク７０６を介して提供するダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ又は他の任意のチップ規模のレーザデバイスであり得る。同様に、オンデバイスレーザ１２１４は、入力デバイス４０４内又は入力デバイス４０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ又は作製されて光を入力デバイス４０４に導波路ネットワーク１２１６を介して提供するダイオードレーザ、ＶＣＳＥＬ又は他の任意のチップ規模のレーザデバイスであり得る。オンデバイスレーザ７０４からのレーザ光は、任意選択的な導波路カプラ７０８及び最終的には任意選択的な参照光ガイド５２６への導波路ネットワーク７０６の分岐を介して任意選択的な参照光ガイド５２６に伝送され、任意選択的な導波路カプラ７０８は、導波路－ファイバカプラ又は導波路－導波路カプラなど、任意選択的な参照光ガイド５２６に導波路を結合することができる任意のデバイス又は構成要素であり得る。導波路ネットワーク７０６及び／又は任意選択的な参照光ガイド５２６における分岐間の光は、任意の比率で分割され得る。構成５０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成１２０２に当てはまる。

構成１２０２の一変形例では、レーザ７０４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５０８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス１０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成１２０２の第２の変形例では、レーザ１２１４は、データ搬送信号を与える代わりに、入力デバイス４０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよいファイバ及び／又は導波路入力データ線５１８を介して受信された信号を増幅するようにポンプエネルギーを供給し、入力デバイス４０４の受光アレイ（不図示）における受光要素あたり、入力デバイス４０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス４０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成１２０２の第３の変形例では、入力デバイス１０４は、任意選択的な導波路カプラ７０８を有さない。構成１２０２の任意の変形例が組み合わされて構成１２０２の新たな変形例となる。デバイスのいずれも、好ましくは、図５６～５９を参照して説明した類のものであり得る。

図１３は、レーザ光が入力データ線５０８、入力データ線５１８及び／又はフィルタデータ線５３８によって受光される、システム４０２の構成１３０２を示す。構成１３０２の説明は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４及びフィルタデバイス３０４（図４）のいずれにも内部レーザがないことを除いて構成１２０２と同じである。入力データ線５０８は入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、入力デバイス１０４の受光アレイにおける受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。同様に、入力データ線５１８は入力デバイス４０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、入力デバイス４０４の受光アレイにおける受光要素あたり、入力デバイス４０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス４０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。フィルタデータ線５３８はフィルタデバイス３０４（図４）の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、フィルタデバイス３０４（図４）の受光アレイにおける受光要素あたり、フィルタデバイス３０４（図４）に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、フィルタデバイス３０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。フィルタデータ線５３８は、光を搬送する必要はなく、その代わりに電気配線又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。構成１２０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成１３０２に当てはまる。デバイスのいずれも、好ましくは、図５６～５９を参照して説明した類のものであり得る。

図１４は、レーザ光が入力データ線５０８及び／又はフィルタデータ線５３８を介してシステムに受光される、システム３０２の構成１４０２を示す。構成１４０２の説明は、入力デバイス１０４及びフィルタデバイス３０４（図３）のいずれにも内部レーザがないことを除いて構成９０２と同じである。入力データ線５０８は入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、入力デバイス１０４の受光アレイにおける受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。フィルタデータ線５３８はフィルタデバイス３０４（図３）の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、フィルタデバイス３０４（図３）の受光アレイにおける受光要素あたり、フィルタデバイス３０４（図３）に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、フィルタデバイス３０４（図３）の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。フィルタデータ線５３８は、光を搬送する必要はなく、その代わりに電気配線又は他の任意のデータ搬送媒体であり得る。構成９０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成１４０２に当てはまる。デバイスのいずれも、好ましくは、図５６～５９を参照して説明した類のものであり得る。

図１５は、レーザ光が入力データ線５０８を介してシステムに受光される、システム１０２の構成１５０２を示す。構成１５０２の説明は、入力デバイス１０４に内部レーザがないことを除いて構成１１０２と同じである。入力データ線５０８は入力デバイス１０４の受光要素又は受光アレイ（不図示）に直接結合されてもされていなくてもよく、入力デバイス１０４の受光アレイにおける受光要素あたり、入力デバイス１０４に結合された１本でも少ないファイバ若しくは導波路があってもよいし、１本でも多いファイバ若しくは導波路があってもよく、入力デバイス１０４の受光アレイには任意数の受光要素が存在し得る。構成１１０２についてのデバイス及び変形例の他の全ての説明が、構成１５０２に当てはまる。デバイスのいずれも、好ましくは、図５６～５９を参照して説明した類のものであり得る。

任意のシステム又はデバイスの任意の構成の任意の変形例を組み合わせることによって、構成及び／又はシステムの追加の変形例を構成することができる。さらに、任意の変形例、構成、システム又はデバイスが、より複雑な変形例、構成又はシステムを構成するように任意数で相互に接続され得る。説明するシステム及びシステム構成は、電気的に別個の構成要素及びデバイス、並びに光学ワークベンチに応じて旧来的に構築されたような別個の光学系を用いて構築され得る。ただし、システム及びシステム構成は、実装された電気的構成要素及びデバイスの電気的相互接続を与える印刷回路基板のものと同様の機能を有する電気的、光学的又は電気光学的な搬送デバイスを用いる一部又は全部の電気的及び／又は光学構成要素の間の相互接続を可能とする方法を用いて構築されてもよく、光学的相互接続及び／又は搬送チップをサポートする印刷回路基板であってもよく、以下、搬送チップという。このような相互接続された構成要素は、それらの自由空間の受光面及び放射面をそれらの電気光学接続面に平行にして、それらの電気光学接続面に垂直にして又は他の何らかの配向において相互に同じ搬送チップ上にあり得る。全ての場合において、光学構成要素は、ミラー、ビームスプリッタ及び／又は他の光学構成要素の使用によって種々の構成要素及びデバイスの配向を補償することになる。この搬送チップ方法を用いて構築されたシステム構成の幾つかの例が、図１６ａ～１９ｂ、２１ａ～２３ｂ、２６ａ～２９ｂ、３１ａ～３３ｂ、３６ａ～３９ｂ及び４１ａ～４３ｂに与えられる。さらに、システム及びシステム構成は、同じウエハ上でのｅビーム又は光学リソグラフィによる微細作製など、同じ製造プロセスを用いて構築されて、それにより、その後にレンズ、ミラー及びビームスプリッタなどの光学構成要素を用いて光学的に接続されることになる１又は複数の構成要素を有する単一のチップを作成してもよい。構成要素及びデバイスが単一のチップとして製造されるシステム構成の幾つかの例が、図２０ａ～２０ｂ、３０ａ～３０ｂ及び４０ａ～４０ｂに与えられる。さらに、高度なダイ積層又は三次元（３Ｄ）微細作製技術により、システム及びシステム構成は、光学系を含むそれらの全体において、単一の固体３Ｄチップ又はデバイスとなるように作製され得る。システム構成全体が単一の３Ｄチップとして製造されるシステム構成の幾つかの例が、図２４ａ～２５ｂ、３４ａ～３５ｂ及び４４ａ～４５ｂに与えられる。システム及びシステム構成の潜在的な実現例は、ここに記載される種々の構造に限定されない。

図１６ａ及び図１６ｂは、全てのデバイス並びにそれらの受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向された、構成５０２（図５）の構造１６０２を示す。構成５０２の全ての構成要素及びデバイスは、構造１６０２に組み込まれる。同様に、構成５０２の説明が、以下の追加的な詳細及び記載する構成要素を除いて構造１６０２に当てはまる。搬送チップ１６０４はそれ自体と入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４、入力デバイス４０４及び／又は出力デバイス１０６との間の電気的及び／又は光学的な相互接続を与え、搬送チップ１６０４は印刷回路基板、集積チップ、チップキャリア、インターポーザ又は他の任意の電気的及び／若しくは光学的相互接続プラットフォームを与え得る。レーザ５０４及びレーザ５１４は、搬送チップ１６０４内に又は搬送チップ１６０４上に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、又は作製され得る。光ガイド５０６、光ガイド５１６及び／又は任意選択的な光ガイド５２６は、搬送チップ１６０４上又は搬送チップ１６０４内の導波路であり得る。搬送チップ１６０４に接続され及び／又はそれを含むすべてのデバイスに対する入力データ、フィルタデータ、出力データ及び制御データ（不図示）は搬送チップデータ線１６０８及び搬送チップ制御線１６１０を介して搬送チップ１６０４に伝送され、搬送チップデータ線１６０８及び／又は搬送チップ制御線１６１０は、その端子、コネクタ及び／又は接続面が搬送チップ１６０４の１つ以上の面及び／又は縁に位置し得る電気配線（ピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイ又は他のチップキャリアを含むがこれに限定されない）、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。電気光学ネットワーク１６７４は、搬送チップ１６０４全体にわたって及び搬送チップデータ線１６０８、搬送チップ制御線１６１０の間で、並びに／又は入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４、入力デバイス４０４及び／若しくは出力デバイス１０６との間で電気的及び／又は光学的な信号を搬送することができ、電気光学ネットワーク１６７４は、電気配線、光ファイバ、導波路並びに／又は他の任意のデータ及び／若しくはエネルギー伝搬媒体を含み得る。

入力デバイス１０４は電気的及び／又は光学的な接触面１６６２において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６２は入力デバイス１０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から入力デバイス１０４に供給し得る。入力及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される入力データ線５０８及び入力制御線５１０を介し、接触面１６６２を介して入力デバイス１０４に提供され得る。

同様に、入力デバイス４０４は電気的及び／又は光学的な接触面（不図示）において搬送チップ１６０４に接続され、その接触面（不図示）は入力デバイス４０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から入力デバイス４０４に供給し得る。入力及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される入力データ線５１８（図５）及び入力制御線５２０（図５）を介し、搬送チップ１６０４との接触面（不図示）を介して入力デバイス４０４に提供され得る。

フィルタデバイス３０４は電気的及び／又は光学的な接触面１６６４において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６４はフィルタデバイス３０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４からフィルタデバイス３０４に供給し得る。フィルタ及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続されるフィルタデータ線５３８及びフィルタ制御線５４０を介して接触面１６６４によってフィルタデバイス３０４に提供され得る。

出力デバイス１０６は電気的及び／又は光学的な接触面１６６６において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６６は出力デバイス１０６と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から出力デバイス１０６に供給し得る。出力データ（不図示）は、出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介して接触面１６６２によって受信され、制御データ（不図示）は出力デバイス１０６から出力制御線５３０を介して接触面１６６２によって受信され得る。両出力データ線５２８及び出力制御線５３０は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される。搬送チップ１６０４は、これに限定されないが、電気光学ネットワーク１６７４において配線によって伝搬される電気信号に対して、光導波路によって伝搬される光の変調及び／又は数学的演算を含む、電気光学ネットワーク１６７４を介した任意のデータ伝送の前処理又は後処理を実行することができる。

構成５０２及びその変形例について説明したような入力デバイス１０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク７０６内で起こる。入力データ（不図示）は、任意選択的な受光面１６１２を介して及び／又は接触面１６６２を介して入力デバイス１０４によって受信され得る。任意選択的な受光面１６１２は、導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、入力デバイス１０４は導波路ネットワーク７０６によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク７０６内で変調された光を自由空間１０８に放射する放射面１６１６を含み、放射面１６１６は導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

同様に、構成５０２及びその変形例について説明したような入力デバイス４０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク１２１６内で起こる。入力データ（不図示）は、任意選択的な受光面１６２２を介して及び／又は搬送チップ１６０４とのその接触面（不図示）を介して入力デバイス４０４によって受信され得る。任意選択的な受光面１６２２は、導波路ネットワーク１２１６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、入力デバイス４０４は導波路ネットワーク１２１６によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１２１６内で変調された光を自由空間４０８に放射する放射面１６２６を含み、放射面１６２６は導波路ネットワーク１２１６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構成５０２及びその変形例について説明したようなフィルタデバイス３０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク１６３４内で起こる。フィルタデータ（不図示）は、受光面１６３２を介して自由空間１０８から、受光面１６４２を介して自由空間４０８から、及び／又は接触面１６６４を介してフィルタデバイス３０４によって受信され得る。受光面１６３２及び受光面１６４２の各々は導波路ネットワーク１６３４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置され、両アレイは異なる数の受光導波路要素を含み得る。同様に、フィルタデバイス３０４は、導波路ネットワーク１６３４によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１６３４内で変調された光を自由空間３０８に放射する放射面１６３６を含み、放射面１６３６は、導波路ネットワーク１６３４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構成５０２及びその変形例について説明したような出力デバイス１０６内の光の伝搬、変調及び／又は検出は導波路ネットワーク１６５４内で起こる。出力データ（不図示）は、受光面１６５２を介して出力デバイス１０６によって受信され得る。受光面１６５２は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、出力デバイス１０６は、導波路ネットワーク１６５４によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１６５４内で変調された光を放射する任意選択的な放射面１６５６を含み得る。放射面１６５６は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構造１６０２の一変形例では、入力デバイス１０４は、他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第２の変形例では、入力デバイス１０４は、他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第３の変形例では、入力デバイス１０４は、他の光学システムなどから入力データを与える自由空間（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造１６０２の第４の変形例では、入力デバイス１０４は、構造１６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２を介してのみ受信される。構造１６０２の第５の変形例では、入力デバイス１０４は、構造１６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２及び／又は入力データ線５０８を介して受信される。構造１６０２の第６の変形例では、入力デバイス１０４は任意選択的な受光面１６１２を有さず、入力データは搬送チップ１６０４から入力データ線５０８を介してのみ供給される。

構造１６０２の第７の変形例では、入力デバイス４０４は、他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６２２を有し、受光面１６２２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第８の変形例では、入力デバイス４０４は、他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６２２を有し、受光面１６２２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第９の変形例では、入力デバイス４０４は、他の光学システムなどから入力データを与える自由空間（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６２２を有し、受光面１６２２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造１６０２の第１０の変形例では、入力デバイス４０４は、構造１６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６２２を有し、入力デバイス４０４に対する入力データは受光面１６２２を介してのみ受信される。構造１６０２の第１１の変形例では、入力デバイス４０４は、構造１６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６２２を有し、入力デバイス４０４に対する入力データは受光面１６２２及び／又は入力データ線５１８（図５）を介して受信される。構造１６０２の第１２の変形例では、入力デバイス４０４は任意選択的な受光面１６２２を有さず、入力データは搬送チップ１６０４から入力データ線５１８（図５）を介してのみ供給される。

構造１６０２の第１３の変形例では、出力デバイス１０６は、他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第１４の変形例では、出力デバイス１０６は、他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造１６０２の第１５の変形例では、出力デバイス１０６は、他の光学システムなどに出力データを与える自由空間（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造１６０２の第１６の変形例では、出力デバイス１０６は、構造１６０２の第１３、第１４及び／又は第１５の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する入力データは放射面１６５６を介してのみ受信される。構造１６０２の第１７の変形例では、出力デバイス１０６は、構造１６０２の第１３、第１４及び／又は第１５の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する出力データは放射面１６５６及び／又は出力データ線５２８を介して送信される。構造１６０２の第１８の変形例では、出力デバイス１０６は任意選択的な放射面１６５６を有さず、出力データは出力データ線５２８を介して搬送チップ１６０４にのみ送信される。

構造１６０２の変形例１～１８のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造１６０２の第１９の変形例では、基礎構成は１つのみのレーザ源である外部レーザ５０４がある構成６０２（図６）であり、光ガイド５１６及び任意選択的な参照光ガイド５２６が光ガイド５０６から分岐する。構造１６０２の変形例１～１８のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造１６０２の第２０の変形例では、基礎構成は１つのみのレーザ源である導波路ネットワーク７０６に結合された内部レーザ７０４がある構成７０２（図７）であり、光ガイド５１６及び任意選択的な参照光ガイド５２６が導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合される。構造１６０２の変形例１～１８のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造１６０２の第２１の変形例では、基礎構成は２つのレーザ源である導波路ネットワーク７０６に結合された内部レーザ７０４及び導波路ネットワーク１２１６に結合された内部レーザ１２１４がある構成１２０２（図１２）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合される。構造１６０２の変形例１～１８のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造１６０２の第２２の変形例では、基礎構成はオンコンフィグレーションのレーザ源のない構成１３０２（図１３）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合される。構造１６０２の任意の変形例が組み合わされて構造１６０２の新たな変形例となり得る。

図１７ａ及び図１７ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成５０２（図５）の構造１７０２を示す。構造１７０２の説明及び変形例は、入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが複数の小デバイスチップに分割されていることを除いて構造１６０２の説明及び変形例と同じである。

入力デバイス１０４は、ベース制御チップ１７１４、任意選択的な受光チップ１７１２及び放射チップ１７１６で構成される。ベース制御チップ１７１４は、導波路７０６を含み、接触面１６６２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。任意選択的な受光チップ１７１２は任意選択的な受光面１６１２を含み、接触面１７６２を介してベース制御チップ１７１４とインターフェースし、接触面１７６２は任意選択的な受光チップ１７１２とベース制御チップ１７１４との間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、放射チップ１７１６は放射面１６１６を含み、接触面１７６４を介してベース制御チップ１７１４とインターフェースし、接触面１７６４は放射チップ１７１６とベース制御チップ１７１４との間の電気光学的な相互接続を与える。

同様に、入力デバイス４０４は、ベース制御チップ１７２４、任意選択的な受光チップ１７２２及び放射チップ１７２６で構成される。ベース制御チップ１７２４は、導波路１２１６を含み、電気光学的な接触面（不図示）を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。任意選択的な受光チップ１７２２は、任意選択的な受光面１６２２を含み、任意選択的な受光チップ１７２２とベース制御チップ１７１４との間の電気光学的な相互接続を与える接触面（不図示）を介してベース制御チップ１７２４とインターフェースする。同様に、放射チップ１７２６は、放射面１６２６を含み、放射チップ１７２６とベース制御チップ１７２４との間の電気光学的な相互接続を与える接触面（不図示）を介してベース制御チップ１７２４とインターフェースする。

フィルタデバイス３０４は、ベース制御チップ１７３４、受光チップ１７３２、受光チップ１７４２及び放射チップ１７３６で構成される。ベース制御チップ１７３４は導波路１６３４を含み、接触面１６６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。受光チップ１７３２は受光面１６３２を含み、接触面１７７２を介してベース制御チップ１７３４とインターフェースし、接触面１７７２は受光チップ１７３２とベース制御チップ１７３４との間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、受光チップ１７４２は受光面１６４２を含み、接触面１７７６を介してベース制御チップ１７３４とインターフェースし、接触面１７７６は受光チップ１７４２とベース制御チップ１７３４との間の電気光学的な相互接続を与える。放射チップ１７３６は放射面１６３６を含み、接触面１７７４を介してベース制御チップ１７３４とインターフェースし、接触面１７７４は放射チップ１７３６とベース制御チップ１７３４の間の電気光学的な相互接続を与える。

出力デバイス１０６は、ベース制御チップ１７５４、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６で構成される。ベース制御チップ１７５４は、導波路１６５４を含み、接触面１６６６を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。受光チップ１７５２は受光面１６５２を含み、接触面１７８２を介してベース制御チップ１７５４とインターフェースし、接触面１７８２は受光チップ１７５２とベース制御チップ１７５４の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、任意選択的な放射チップ１７５６は任意選択的な放射面１６５６を含み、接触面１７８４を介してベース制御チップ１７５４とインターフェースし、接触面１７８４は任意選択的な放射チップ１７５６とベース制御チップ１７５４の間の電気光学的な相互接続を与える。

構造１６０２の全ての変形例は、以下の点を除いて構造１７０２に当てはまる。任意選択的な受光面１６１２を有する構造１７０２のいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有し、任意選択的な受光面１６１２を有さないいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有さない。同様に、任意選択的な受光面１６２２を有する構造１７０２のいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７２２を有し、任意選択的な受光面１６２２を有さないいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７２２を有さない。最後に、任意選択的な放射面１６５６を有する構造１７０２のいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有し、任意選択的な放射面１６５６を有さないいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有さない。構造１７０２の任意の変形例が組み合わされて構造１７０２の新たな変形例となり得る。

図１８ａ及び図１８ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて各入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成５０２（図５）の構造１８０２を示す。構造１８０２の説明及び変形例は、構造１７０２による制御チップの構成要素及び機能が構造１８０２に対する搬送チップ１６０４に集積されていることを除いて構造１７０２の説明及び変形例と同じである。

入力デバイス１０４について、導波路７０６の部分を含む制御チップ１７１４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されていることにより、接触面１６６２をなくしている。任意選択的な受光チップ１７１２は接触面１７６２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７６２は任意選択的な受光チップ１７１２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク７０６の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、放射チップ１７１６は接触面１７６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７６４は放射チップ１７１６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク７０６の間の電気光学的な相互接続を与える。

同様に、入力デバイス４０４について、導波路１２１６の部分を含む制御チップ１７２４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されている。任意選択的な受光チップ１７２２は、任意選択的な受光チップ１７２２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１２１６の間の電気光学的な相互接続を与える電気光学的な接触面（不図示）を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。同様に、放射チップ１７２６は、放射チップ１７２６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１２１６の間の電気光学的な相互接続を与える電気光学的な接触面（不図示）を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

フィルタデバイス３０４について、導波路１６３４の部分を含む制御チップ１７３４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されていることにより、接触面１６６４をなくしている。受光チップ１７３２は接触面１７７２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７７２は受光チップ１７３２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６３４の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、受光チップ１７４２は接触面１７７６を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７７６は受光チップ１７４２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６３４の間の電気光学的な相互接続を与える。放射チップ１７３６は接触面１７７４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７７４は放射チップ１７３６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６３４の間の電気光学的な相互接続を与える。

出力デバイス１０６について、導波路１６５４の部分を含む制御チップ１７５４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されていることにより、接触面１６６６をなくしている。受光チップ１７５２は接触面１７８２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７８２は受光チップ１７５２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６５４の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、任意選択的な放射チップ１７５６は接触面１７８４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７８４は任意選択的な放射チップ１７５６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６５４の間の電気光学的な相互接続を与える。

構造１７０２の全ての変形例が、構造１８０２に当てはまる。構造１８０２の任意の変形例が組み合わされて構造１８０２の新たな変形例となり得る。

図１９ａ及び図１９ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて各入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成５０２（図５）の構造１９０２を示す。構造１９０２の説明及び変形例は、全ての受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されるように任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、任意選択的な受光チップ１７２２、放射チップ１７２６、受光チップ１７３２、放射チップ１７３６、受光チップ１７４２、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されていることを除いて構造１８０２の説明及び変形例と同じである。構造１９０２は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６の部分が搬送チップ１６０４に集積されていることを除いて構造１６０２と同様である。構造１８０２の全ての変形例が、構造１９０２に当てはまる。構造１９０２の任意の変形例が組み合わされて構造１９０２の新たな変形例となり得る。

図２０ａ及び図２０ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成５０２（図５）の構造２００２を示す。構造２００２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されて、任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、任意選択的な受光チップ１７２２、放射チップ１７２６、受光チップ１７３２、放射チップ１７３６、受光チップ１７４２、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６をなくしていることを除いて構造１９０２の説明及び変形例と同じである。構造１６０２の全ての変形例が、構造２００２に当てはまる。構造２００２の任意の変形例が組み合わされて構造２００２の新たな変形例となり得る。

図２１ａ及び図２１ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成５０２（図５）の構造２１０２を示す。構造２１０２の説明及び変形例は、任意選択的な受光面１６１２、放射面１６１６、任意選択的な受光面１６２２、放射面１６２６、受光面１６３２、放射面１６３６、受光面１６４２、受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されるように入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４とインターフェースしていることを除いて構造１６０２の説明及び変形例と同じである。構造１６０２の全ての変形例が、構造２１０２に当てはまる。構造２１０２の任意の変形例が組み合わされて構造２１０２の新たな変形例となり得る。

図２２ａ及び図２２ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが多層チップで構成された、構成５０２（図５）の構造２２０２を示す。構造２２０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に平行に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造２１０２の説明及び変形例と同じである。

入力デバイス１０４は、任意選択的な受光面１６１２、導波路ネットワーク７０６及び放射面１６１６を含むチップ積層体２２１２で構成される。チップ積層体２２１２の各チップは、任意選択的な受光面１６１２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、放射面１６１６の１又は複数行の放射アレイ（不図示）並びに入力デバイス１０４に必要となる機能を各チップ内の任意選択的な受光面１６１２及び放射面１６１６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２１２における各チップ間の接触面２２６２を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク７０６の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２１２には、入力デバイス１０４に必要となる寸法に対して、任意選択的な受光面１６１２及び放射面１６１６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２１２は、構造１６０４及びその変形例の入力デバイス１０４について説明したように、接触面１６６２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

同様に、入力デバイス４０４は、任意選択的な受光面１６２２、導波路ネットワーク１２１６及び放射面１６２６を含むチップ積層体２２２２で構成される。チップ積層体２２２２の各チップは、任意選択的な受光面１６２２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、放射面１６２６の１又は複数行の放射アレイ（不図示）並びに入力デバイス４０４に必要となる機能を各チップ内の任意選択的な受光面１６２２及び放射面１６２６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２２２における各チップ間の電気光学的な接触面（不図示）を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１２１６の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２２２には、入力デバイス４０４に必要となる寸法に対して、任意選択的な受光面１６２２及び放射面１６２６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２２２は、構造１６０４及びその変形例の入力デバイス４０４について説明したように、電気光学的な接触面（不図示）を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

フィルタデバイス３０４は、受光面１６３２、受光面１６４２、導波路ネットワーク１６３４及び放射面１６３６を含むチップ積層体２２３２で構成される。チップ積層体２２３２における各チップは、受光面１６３２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、受光面１６４２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、放射面１６３６の１又は複数行の放射アレイ（不図示）並びにフィルタデバイス３０４に必要となる機能を各チップ内の受光面１６３２、受光面１６４２及び放射面１６３６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２３２における各チップ間の接触面２２６４を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１６３４の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２３２には、フィルタデバイス３０４に必要となる寸法に対して、受光面１６３２、受光面１６４２及び放射面１６３６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２１２は、構造１６０４及びその変形例のフィルタデバイス３０４について説明したように、接触面１６６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

出力デバイス１０６は、受光面１６５２、導波路ネットワーク１６５４及び任意選択的な放射面１６５６を含むチップ積層体２２５２で構成される。チップ積層体２２５２における各チップは、受光面１６５２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、任意選択的な放射面１６５６の１又は複数行の放射アレイ（不図示）並びに出力デバイス１０６に必要となる機能を各チップ内の受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２５２における各チップ間の接触面２２６６を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１６５４の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２５２には、出力デバイス１０６に必要となる寸法に対して、受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２５２は、構造１６０４及びその変形例の出力デバイス１０６について説明したように、接触面１６６６を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

構造２１０２の全ての変形例が、構造２２０２に当てはまる。構造２２０２の任意の変形例が組み合わされて構造２２０２の新たな変形例となり得る。

図２３ａ及び図２３ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成された、構成５０２（図５）の構造２３０２を示す。構造２３０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造２１０２の説明及び変形例と同じである。さらに、構造２３０２のフィルタデバイス３０４は、受光面１６４２を有さず、チップ積層体２２３２の接触面２３４２において受光面１６３２への伝送のための自由空間１０８及び自由空間４０８から受光された光を混合及び／又は変調するように設計された追加のサブデバイス構成要素２３３８も含む。サブデバイス構成要素２３３８は、ビームスプリッタ、導波路デバイス、導波路デバイス若しくは構成要素の複合積層体、又は前述したデバイス、システム及び／若しくはそれらの変形例のいずれかを含むがこれに限定されない導波路システムであり得る。

入力デバイス１０４は、任意選択的な受光面１６１２、導波路ネットワーク７０６及び放射面１６１６を含むチップ積層体２２１２で構成される。チップ積層体２２１２の各チップは、任意選択的な受光面１６１２の１又は複数列の受光アレイ（不図示）、放射面１６１６の１又は複数列の放射アレイ（不図示）並びに入力デバイス１０４に必要となる機能を各チップ内の任意選択的な受光面１６１２及び放射面１６１６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２１２における各チップ間の接触面２２６２を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク７０６の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２１２には、入力デバイス１０４に必要となる寸法に対して、任意選択的な受光面１６１２及び放射面１６１６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２１２は、構造１６０４及びその変形例の入力デバイス１０４について説明したように、接触面１６６２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

同様に、入力デバイス４０４は、任意選択的な受光面１６２２、導波路ネットワーク１２１６及び放射面１６２６を含むチップ積層体２２２２で構成される。チップ積層体２２２２の各チップは、任意選択的な受光面１６２２の１又は複数列の受光アレイ（不図示）、放射面１６２６の１又は複数列の放射アレイ（不図示）並びに入力デバイス４０４に必要となる機能を各チップ内の任意選択的な受光面１６２２及び放射面１６２６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２２２における各チップ間の電気光学的な接触面（不図示）を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１２１６の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２２２には、入力デバイス４０４に必要となる寸法に対して、任意選択的な受光面１６２２及び放射面１６２６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２２２は、構造１６０４及びその変形例の入力デバイス４０４について説明したように、電気光学的な接触面（不図示）を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

フィルタデバイス３０４は、受光面１６３２、導波路ネットワーク１６３４及び放射面１６３６を含むチップ積層体２２３２で構成される。チップ積層体２２３２における各チップは、受光面１６３２の１又は複数列の受光アレイ（不図示）、放射面１６３６の１又は複数列の放射アレイ（不図示）並びにフィルタデバイス３０４に必要となる機能を各チップ内の受光面１６３２及び放射面１６３６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２３２における各チップ間の接触面２２６４を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１６３４の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２３２には、フィルタデバイス３０４に必要となる寸法に対して、受光面１６３２及び放射面１６３６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２１２は、構造１６０４及びその変形例のフィルタデバイス３０４について説明したように、接触面１６６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

出力デバイス１０６は、受光面１６５２、導波路ネットワーク１６５４及び任意選択的な放射面１６５６を含むチップ積層体２２５２で構成される。チップ積層体２２５２における各チップは、受光面１６５２の１又は複数列の受光アレイ（不図示）、任意選択的な放射面１６５６の１又は複数列の放射アレイ（不図示）並びに出力デバイス１０６に必要となる機能を各チップ内の受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２５２における各チップ間の接触面２２６６を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１６５４の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２５２には、出力デバイス１０６に必要となる寸法に対して、受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２５２は、構造１６０４及びその変形例の出力デバイス１０６について説明したように、接触面１６６６を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

構造２１０２の全ての変形例が、構造２３０２に当てはまる。構造２３０２の任意の変形例が組み合わされて構造２３０２の新たな変形例となり得る。

図２４ａ及び図２４ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成５０２（図５）の構造２４０２を示す。構造２４０２の説明及び変形例は、自由空間１０８、自由空間３０８、自由空間４０８、任意選択的な自由空間２４０８、任意選択的な自由空間２４１８及び任意選択的な自由空間２４５８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されることを除いて構造２００２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な自由空間２４０８、任意選択的な自由空間２４１８及び／又は任意選択的な自由空間２４５８は、空気若しくは他の気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空の領域であり、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。任意選択的な自由空間２４０８は、任意選択的な受光面１６１２と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて入力デバイス１０４と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４０８内の全ての光学要素は、任意選択的な受光面１６１２と共通の光軸を共有する。同様に、任意選択的な自由空間２４１８は、任意選択的な受光面１６２２と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて入力デバイス４０４と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４１８内の全ての光学要素は、任意選択的な受光面１６２２と共通の光軸を共有する。任意選択的な自由空間２４５８は、任意選択的な放射面１６５６と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて出力デバイス１０６と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４５８内の全ての光学要素は、任意選択的な放射面１６５６と共通の光軸を共有する。構造２００２の全ての変形例が、構造２４０２に当てはまる。構造２４０２の任意の変形例が組み合わされて構造２４０２の新たな変形例となり得る。

図２５ａ及び図２５ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成５０２（図５）の構造２５０２を示す。構造２５０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、入力デバイス４０４、フィルタデバイス３０４、出力デバイス１０６、自由空間１０８、自由空間３０８及び自由空間４０８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製され、それにより接触面１６６２、接触面１６６４及び接触面１６６６をなくしたことを除いて構造２１０２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な受光面１６１２、任意選択的な受光面１６２２及び任意選択的な放射面１６５６は、それらが他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例と自由空間領域、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光搬送媒体（不図示）を介して任意選択的に相互接続し得るように、搬送チップ１６０４の側面に位置する。構造２１０２の全ての変形例が、構造２５０２に当てはまる。構造２５０２の任意の変形例が組み合わされて構造２５０２の新たな変形例となり得る。

図２６ａ及び図２６ｂは、全てのデバイス並びにそれらの受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向された、構成８０２（図８）の構造２６０２を示す。構成８０２の全ての構成要素及びデバイスは、構造２６０２に組み込まれる。同様に、構成８０２の説明は、以下の追加的詳細及び記載する構成要素を除いて構造２６０２に当てはまる。搬送チップ１６０４はそれ自体と入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び／又は出力デバイス１０６との間の電気的及び／又は光学的な相互接続を与え、搬送チップ１６０４は印刷回路基板、集積チップ、チップキャリア、インターポーザ又は他の任意の電気的及び／若しくは光学的な相互接続プラットフォームを与え得る。レーザ５０４は、搬送チップ１６０４内に又は搬送チップ１６０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ、又は作製され得る。光ガイド５０６及び／又は任意選択的な光ガイド５２６は、搬送チップ１６０４上又は搬送チップ１６０４内の導波路であり得る。搬送チップ１６０４に接続され及び／又はそれを含むすべてのデバイスに対する入力データ、フィルタデータ、出力データ及び制御データ（不図示）は搬送チップデータ線１６０８及び搬送チップ制御線１６１０を介して搬送チップ１６０４に伝送されてもよく、搬送チップデータ線１６０８及び／又は搬送チップ制御線１６１０は、その端子、コネクタ及び／又は接続面が搬送チップ１６０４の１つ以上の面及び／又は縁に位置し得る電気配線（ピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイ又は他のチップキャリアを含むがこれに限定されない）、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。電気光学ネットワーク１６７４は、搬送チップ１６０４全体にわたって及び搬送チップデータ線１６０８、搬送チップ制御線１６１０の間で、並びに／又は入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び／若しくは出力デバイス１０６との間で電気的及び／又は光学的な信号を搬送することができ、電気光学ネットワーク１６７４は、電気配線、光ファイバ、導波路並びに／又は他の任意のデータ及び／若しくはエネルギー伝搬媒体を含み得る。

入力デバイス１０４は電気的及び／又は光学的な接触面１６６２において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６２は入力デバイス１０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から入力デバイス１０４に供給し得る。入力及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される入力データ線５０８及び入力制御線５１０を介し、接触面１６６２を介して入力デバイス１０４に提供され得る。フィルタデバイス３０４は電気的及び／又は光学的な接触面１６６４において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６４はフィルタデバイス３０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４からフィルタデバイス３０４に供給し得る。フィルタ及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続されるフィルタデータ線５３８及びフィルタ制御線５４０を介し、接触面１６６４を介してフィルタデバイス３０４に提供され得る。出力デバイス１０６は電気的及び／又は光学的な接触面１６６６において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６６は出力デバイス１０６と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から出力デバイス１０６に供給し得る。出力データ（不図示）は、出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介し、接触面１６６２を介して受信され、制御データ（不図示）は出力制御線５３０を介し、接触面１６６２を介して出力デバイス１０６と送受信され得る。両出力データ線５２８及び出力制御線５３０は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される。搬送チップ１６０４は、これに限定されないが、電気光学ネットワーク１６７４において配線によって伝搬される電気信号に対して、光導波路によって伝搬される光の変調及び／又は数学的演算を含む、電気光学ネットワーク１６７４を介して伝送された任意のデータの前処理又は後処理を実行することができる。

構成８０２及びその変形例について説明したような入力デバイス１０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク７０６内で起こる。入力データ（不図示）は、任意選択的な受光面１６１２を介して及び／又は接触面１６６２を介して入力デバイス１０４によって受信され得る。任意選択的な受光面１６１２は、導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、入力デバイス１０４は導波路ネットワーク７０６によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク７０６内で変調された光を自由空間１０８に放射する放射面１６１６を含み、放射面１６１６は導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構成８０２及びその変形例について説明したようなフィルタデバイス３０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク１６３４内で起こる。フィルタデータ（不図示）は、受光面１６３２を介して及び／又は接触面１６６４を介して自由空間１０８からフィルタデバイス３０４によって受信され得る。受光面１６３２は、導波路ネットワーク１６３４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置され、異なる数の受光導波路要素を含んでいてもよい。同様に、フィルタデバイス３０４は導波路ネットワーク１６３４によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１６３４内で変調された光を自由空間３０８に放射する放射面１６３６を含み、放射面１６３６は導波路ネットワーク１６３４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構成８０２及びその変形例について説明したような出力デバイス１０６内の光の伝搬、変調及び／又は検出は、導波路ネットワーク１６５４内で起こる。出力データ（不図示）は、受光面１６５２を介して出力デバイス１０６によって受信され得る。受光面１６５２は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、出力デバイス１０６は、導波路ネットワーク１６５４によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１６５４内で変調された光を放射する任意選択的な放射面１６５６を含み得る。放射面１６５６は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構造２６０２の一変形例では、入力デバイス１０４は、他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造２６０２の第２の変形例では、入力デバイス１０４は他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造２６０２の第３の変形例では、入力デバイス１０４は他の光学システムなどから入力データを与える自由空間（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造２６０２の第４の変形例では、入力デバイス１０４は構造２６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２を介してのみ受信される。構造２６０２の第５の変形例では、入力デバイス１０４は構造２６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２及び／又は入力データ線５０８を介して受信される。構造２６０２の第６の変形例では、入力デバイス１０４は任意選択的な受光面１６１２を有さず、入力データは搬送チップ１６０４から入力データ線５０８を介してのみ供給される。

構造２６０２の第７の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造２６０２の第８の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造２６０２の第９の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与える自由空間（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造２６０２の第１０の変形例では、出力デバイス１０６は構造２６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する入力データは放射面１６５６を介してのみ受信される。構造２６０２の第１１の変形例では、出力デバイス１０６は構造２６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する出力データは放射面１６５６及び／又は出力データ線５２８を介して送信される。構造２６０２の第１２の変形例では、出力デバイス１０６は任意選択的な放射面１６５６を有さず、出力データは出力データ線５２８を介して搬送チップ１６０４にのみ送信される。

構造２６０２の変形例１～１２のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造２６０２の第１３の変形例では、基礎構成は１つのみのレーザ源である導波路ネットワーク７０６に結合された内部レーザ７０４が存在する構成９０２（図９）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が任意選択的な導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合され得る。構造２６０２の変形例１～１２のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造２６０２の第１４の変形例では、基礎構成はオンコンフィグレーションのレーザ源が存在しない構成１４０２（図１４）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が任意選択的な導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合され得る。構造２６０２の任意の変形例が組み合わされて構造２６０２の新たな変形例となり得る。

図２７ａ及び図２７ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成８０２（図８）の構造２７０２を示す。構造２７０２の説明及び変形例は、入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが複数の小デバイスチップに分割されたことを除いて構造２６０２の説明及び変形例と同じである。

フィルタデバイス３０４は、ベース制御チップ１７３４、受光チップ１７３２及び放射チップ１７３６で構成される。ベース制御チップ１７３４は、導波路１６３４を含み、接触面１６６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。受光チップ１７３２は受光面１６３２を含み、接触面１７７２を介してベース制御チップ１７３４とインターフェースし、接触面１７７２は受光チップ１７３２とベース制御チップ１７３４との間の電気光学的な相互接続を与える。放射チップ１７３６は放射面１６３６を含み、接触面１７７４を介してベース制御チップ１７３４とインターフェースし、接触面１７７４は放射チップ１７３６とベース制御チップ１７３４の間の電気光学的な相互接続を与える。

構造２６０２の全ての変形例は、以下の点を除いて構造２７０２に当てはまる。任意選択的な受光面１６１２を有する構造２７０２のいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有し、任意選択的な受光面１６１２を有さないいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有さない。同様に、任意選択的な放射面１６５６を有する構造２７０２のいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有し、任意選択的な放射面１６５６を有さないいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有さない。構造２７０２の任意の変形例が組み合わされて構造２７０２の新たな変形例となり得る。

図２８ａ及び図２８ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて各入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成８０２（図８）の構造２８０２を示す。構造２８０２の説明及び変形例は、構造２７０２による制御チップの構成要素及び機能が構造２８０２に対する搬送チップ１６０４に集積されたことを除いて構造２７０２の説明及び変形例と同じである。

入力デバイス１０４について、導波路７０６の部分を含む制御チップ１７１４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されたことにより、接触面１６６２をなくしている。任意選択的な受光チップ１７１２は接触面１７６２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７６２は任意選択的な受光チップ１７１２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク７０６の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、放射チップ１７１６は接触面１７６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７６４は放射チップ１７１６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク７０６の間の電気光学的な相互接続を与える。

フィルタデバイス３０４について、導波路１６３４の部分を含む制御チップ１７３４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されたことにより、接触面１６６４をなくしている。受光チップ１７３２は接触面１７７２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７７２は受光チップ１７３２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６３４の間の電気光学的な相互接続を与える。放射チップ１７３６は接触面１７７４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７７４は放射チップ１７３６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６３４の間の電気光学的な相互接続を与える。

出力デバイス１０６について、導波路１６５４の部分を含む制御チップ１７５４の構成要素及び機能が搬送チップ１６０４に集積されたことにより、接触面１６６６をなくしている。受光チップ１７５２は接触面１７８２を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７８２は受光チップ１７５２、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６５４の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、任意選択的な放射チップ１７５６は接触面１７８４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースし、接触面１７８４は任意選択的な放射チップ１７５６、搬送チップ１６０４及び導波路ネットワーク１６５４の間の電気光学的な相互接続を与える。

構造２７０２の全ての変形例が、構造２８０２に当てはまる。構造２８０２の任意の変形例が組み合わされて構造２８０２の新たな変形例となり得る。

図２９ａ及び図２９ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて各入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成８０２（図８）の構造２９０２を示す。構造２９０２の説明及び変形例は、全ての受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されるように任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、受光チップ１７３２、放射チップ１７３６、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されていることを除いて構造２８０２の説明及び変形例と同じである。構造２９０２は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６の部分が搬送チップ１６０４に集積されたことを除いて構造２６０２と同様である。構造２８０２の全ての変形例が、構造２９０２に当てはまる。構造２９０２の任意の変形例が組み合わされて構造２９０２の新たな変形例となり得る。

図３０ａ及び図３０ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成８０２（図８）の構造３００２を示す。構造３００２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されて、任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、受光チップ１７３２、放射チップ１７３６、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６をなくしていることを除いて構造２９０２の説明及び変形例と同じである。構造２６０２の全ての変形例が、構造３００２に当てはまる。構造３００２の任意の変形例が組み合わされて構造３００２の新たな変形例となり得る。

図３１ａ及び図３１ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成８０２（図８）の構造３１０２を示す。構造３１０２の説明及び変形例は、任意選択的な受光面１６１２、放射面１６１６、受光面１６３２、放射面１６３６、受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されるように入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４とインターフェースされていることを除いて構造２６０２の説明及び変形例と同じである。構造２６０２の全ての変形例が、構造３１０２に当てはまる。構造３１０２の任意の変形例が組み合わされて構造３１０２の新たな変形例となり得る。

図３２ａ及び図３２ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが多層チップで構成された、構成８０２（図８）の構造３２０２を示す。構造３２０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に平行に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造３１０２の説明及び変形例と同じである。

フィルタデバイス３０４は、受光面１６３２、導波路ネットワーク１６３４及び放射面１６３６を含むチップ積層体２２３２で構成される。チップ積層体２２３２における各チップは、受光面１６３２の１又は複数行の受光アレイ（不図示）、放射面１６３６の１又は複数行の放射アレイ（不図示）並びにフィルタデバイス３０４に必要となる機能を各チップ内の受光面１６３２及び放射面１６３６の部分に対して与えるとともにチップ積層体２２３２における各チップ間の接触面２２６４を介して隣接チップと相互接続する導波路ネットワーク１６３４の必要な電気光学的な構成要素及び／又は部品で構成される。チップ積層体２２３２には、フィルタデバイス３０４に必要となる寸法に対して、受光面１６３２及び放射面１６３６を構築するのに必要数のチップがある。チップ積層体２２１２は、構造１６０４及びその変形例のフィルタデバイス３０４について説明したように、接触面１６６４を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。

構造３１０２の全ての変形例が、構造３２０２に当てはまる。構造３２０２の任意の変形例が組み合わされて構造３２０２の新たな変形例となり得る。

図３３ａ及び図３３ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成された、構成８０２（図８）の構造３３０２を示す。構造３３０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造３１０２の説明及び変形例と同じである。

構造３１０２の全ての変形例が、構造３３０２に当てはまる。構造３３０２の任意の変形例が組み合わされて構造３３０２の新たな変形例となり得る。

図３４ａ及び図３４ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成８０２（図８）の構造３４０２を示す。構造３４０２の説明及び変形例は、自由空間１０８、自由空間３０８、任意選択的な自由空間２４０８及び任意選択的な自由空間２４５８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されることを除いて構造３００２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な自由空間２４０８及び／又は任意選択的な自由空間２４５８は、空気若しくは他の気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空の領域であってもよく、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。任意選択的な自由空間２４０８は、任意選択的な受光面１６１２と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて入力デバイス１０４と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４０８内の全ての光学要素は、任意選択的な受光面１６１２と共通の光軸を共有する。同様に、任意選択的な自由空間２４５８は、任意選択的な放射面１６５６と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて出力デバイス１０６と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４５８内の全ての光学要素は、任意選択的な放射面１６５６と共通の光軸を共有する。構造３００２の全ての変形例が、構造３４０２に当てはまる。構造３４０２の任意の変形例が組み合わされて構造３４０２の新たな変形例となり得る。

図３５ａ及び図３５ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、フィルタデバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成８０２（図８）の構造３５０２を示す。構造３５０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、フィルタデバイス３０４、出力デバイス１０６、自由空間１０８及び自由空間３０８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製され、それにより接触面１６６２、接触面１６６４及び接触面１６６６をなくしたことを除いて構造３１０２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な受光面１６１２及び任意選択的な放射面１６５６は、それらが他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例と自由空間領域、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光伝搬媒体（不図示）を介して任意選択的に相互接続し得るように、搬送チップ１６０４の側面に位置する。構造３１０２の全ての変形例が、構造３５０２に当てはまる。構造３５０２の任意の変形例が組み合わされて構造３５０２の新たな変形例となり得る。

図３６ａ及び図３６ｂは、全てのデバイス並びにそれらの受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向された、構成１００２（図１０）の構造３６０２を示す。構成１００２の全ての構成要素及びデバイスは、構造３６０２に組み込まれる。同様に、構成１００２の説明は、以下の追加的詳細及び記載する構成要素を除いて構造３６０２に当てはまる。搬送チップ１６０４はそれ自体と入力デバイス１０４及び／又は出力デバイス１０６との間の電気的及び／又は光学的な相互接続を与え、搬送チップ１６０４は印刷回路基板、集積チップ、チップキャリア、インターポーザ又は他の任意の電気的及び／若しくは光学的な相互接続プラットフォームを与え得る。レーザ５０４は、搬送チップ１６０４内に又は搬送チップ１６０４上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ、又は作製され得る。光ガイド５０６及び／又は任意選択的な光ガイド５２６は、搬送チップ１６０４上又は搬送チップ１６０４内の導波路であり得る。搬送チップ１６０４に接続され及び／又はそれを含むすべてのデバイスに対する入力データ、出力データ及び制御データ（不図示）は搬送チップデータ線１６０８及び搬送チップ制御線１６１０を介して搬送チップ１６０４に伝送され、搬送チップデータ線１６０８及び／又は搬送チップ制御線１６１０は、その端子、コネクタ及び／又は接続面が搬送チップ１６０４の１つ以上の面及び／又は縁に位置し得る電気配線（ピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイ又は他のチップキャリアを含むがこれに限定されない）、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。電気光学ネットワーク１６７４は、搬送チップ１６０４全体にわたって及び搬送チップデータ線１６０８、搬送チップ制御線１６１０の間で、並びに／又は入力デバイス１０４及び／若しくは出力デバイス１０６との間で電気的及び／又は光学的な信号を搬送することができ、電気光学ネットワーク１６７４は、電気配線、光ファイバ、導波路並びに／又は他の任意のデータ及び／若しくはエネルギー伝搬媒体を含み得る。

入力デバイス１０４は電気的及び／又は光学的な接触面１６６２において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６２は入力デバイス１０４と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から入力デバイス１０４に供給し得る。入力及び制御データ（不図示）は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される入力データ線５０８及び入力制御線５１０を介し、接触面１６６２を介して入力デバイス１０４に提供され得る。出力デバイス１０６は電気的及び／又は光学的な接触面１６６６において搬送チップ１６０４に接続され、接触面１６６６は出力デバイス１０６と搬送チップ１６０４の間の物理的インターフェースであり、電力、電気的データ、光学的データ及び／又は制御データを搬送チップ１６０４から出力デバイス１０６に供給し得る。出力データ（不図示）は、出力デバイス１０６から出力データ線５２８を介して接触面１６６２を介して受信され、制御データ（不図示）は出力制御線５３０を介して接触面１６６２を介して出力デバイス１０６と送受信され得る。両出力データ線５２８及び出力制御線５３０は、電気光学ネットワーク１６７４に接続される。搬送チップ１６０４は、これに限定されないが、電気光学ネットワーク１６７４において配線によって伝搬される電気信号に対して、光導波路によって伝搬される光の変調及び／又は数学的演算を含む、電気光学ネットワーク１６７４を介して伝送された任意のデータの前処理又は後処理を実行することができる。

構成１００２及びその変形例について説明したような入力デバイス１０４内での光の伝搬及び／又は変調は、導波路ネットワーク７０６内で起こる。入力データ（不図示）は、任意選択的な受光面１６１２を介して及び／又は接触面１６６２を介して入力デバイス１０４によって受信され得る。任意選択的な受光面１６１２は、導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、入力デバイス１０４は導波路ネットワーク７０６によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク７０６内で変調された光を自由空間１０８に放射する放射面１６１６を含み、放射面１６１６は導波路ネットワーク７０６に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構成１００２及びその変形例について説明したような出力デバイス１０６内の光の伝搬、変調及び／又は検出は、導波路ネットワーク１６５４内で起こる。出力データ（不図示）は、受光面１６５２を介して出力デバイス１０６によって受信され得る。受光面１６５２は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。同様に、出力デバイス１０６は、導波路ネットワーク１６５４によって伝搬され及び／又は導波路ネットワーク１６５４内で変調された光を放射する任意選択的な放射面１６５６を含み得る。放射面１６５６は、導波路ネットワーク１６５４に結合された光導波路のアレイで構成され、デバイス５６０４（図５６～５８）の導波路アレイについて説明したいずれかの構成及び／又は変形例で配置される。

構造３６０２の一変形例では、入力デバイス１０４は他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造３６０２の第２の変形例では、入力デバイス１０４は他の光学システムなどから入力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。構造３６０２の第３の変形例では、入力デバイス１０４は他の光学システムなどから入力データを与える自由空間（不図示）にその受光アレイが結合される任意選択的な受光面１６１２を有し、受光面１６１２はその受光アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造３６０２の第４の変形例では、入力デバイス１０４は構造３６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２を介してのみ受信される。構造３６０２の第５の変形例では、入力デバイス１０４は構造３６０２の第１、第２及び／又は第３の変形例で説明したような任意選択的な受光面１６１２を有し、入力デバイス１０４に対する入力データは受光面１６１２及び／又は入力データ線５０８を介して受信される。構造３６０２の第６の変形例では、入力デバイス１０４は任意選択的な受光面１６１２を有さず、入力データは搬送チップ１６０４から入力データ線５０８を介してのみ供給される。

構造３６０２の第７の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外導波路又は導波路のアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造３６０２の第８の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与えるデバイス外ファイバ又はファイバのアレイ（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。構造３６０２の第９の変形例では、出力デバイス１０６は他の光学システムなどに出力データを与える自由空間（不図示）にその放射アレイが結合される任意選択的な放射面１６５６を有し、放射面１６５６はその放射アレイに任意数の導波路を有し得る。

構造３６０２の第１０の変形例では、出力デバイス１０６は構造３６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する入力データは放射面１６５６を介してのみ受信される。構造３６０２の第１１の変形例では、出力デバイス１０６は構造３６０２の第７、第８及び／又は第９の変形例で説明したような任意選択的な放射面１６５６を有し、出力デバイス１０６に対する出力データは放射面１６５６及び／又は出力データ線５２８を介して送信される。構造３６０２の第１２の変形例では、出力デバイス１０６は任意選択的な放射面１６５６を有さず、出力データは出力データ線５２８を介して搬送チップ１６０４にのみ送信される。

構造３６０２の変形例１～１２のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造３６０２の第１３の変形例では、基礎構成は１つのみのレーザ源である導波路ネットワーク７０６に結合された内部オンデバイスレーザ７０４が存在する構成１１０２（図１１）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が任意選択的な導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合され得る。構造３６０２の変形例１～１２のいずれか又は他のいずれかの変形例との組合せとなり得る構造３６０２の第１４の変形例では、基礎構成はオンコンフィグレーションのレーザ源が存在しない構成１５０２（図１５）であり、任意選択的な参照光ガイド５２６が任意選択的な導波路カプラ７０８を介して導波路ネットワーク７０６に結合され得る。構造３６０２の任意の変形例が組み合わされて構造３６０２の新たな変形例となり得る。

図３７ａ及び図３７ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成１００２（図１０）の構造３７０２を示す。構造３７０２の説明及び変形例は、入力デバイス及び出力デバイスが複数の小デバイスチップに分割されたことを除いて構造３６０２の説明及び変形例と同じである。

出力デバイス１０６は、ベース制御チップ１７５４、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６で構成される。ベース制御チップ１７５４は、導波路１６５４を含み、接触面１６６６を介して搬送チップ１６０４とインターフェースする。受光チップ１７５２は受光面１６５２を含み、接触面１７８２を介してベース制御チップ１７５４とインターフェースし、接触面１７８２は受光チップ１７５２とベース制御チップ１７５４の間の電気光学的な相互接続を与える。同様に、任意選択的な放射チップ１７５６は任意選択的な放射面１６５６を含み、接触面１７８４を介してベース制御チップ１７５４とインターフェースし、接触面１７８４は任意選択的な放射チップ１７５６とベース制御チップ１７５４の間の電気光学的な相互接続を与える。構造３６０２の全ての変形例は、以下の点を除いて構造３７０２に当てはまる。

任意選択的な受光面１６１２を有する構造３７０２のいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有し、任意選択的な受光面１６１２を有さないいずれの変形例も任意選択的な受光チップ１７１２を有さない。同様に、任意選択的な放射面１６５６を有する構造３７０２のいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有し、任意選択的な放射面１６５６を有さないいずれの変形例も任意選択的な放射チップ１７５６を有さない。構造３７０２の任意の変形例が組み合わされて構造３７０２の新たな変形例となり得る。

図３８ａ及び図３８ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて各入力デバイス、フィルタデバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成１００２（図１０）の構造３８０２を示す。構造３８０２の説明及び変形例は、構造３７０２による制御チップの構成要素及び機能が構造３８０２に対する搬送チップ１６０４に集積されたことを除いて構造３７０２の説明及び変形例と同じである。

構造３７０２の全ての変形例が、構造３８０２に当てはまる。構造３８０２の任意の変形例が組み合わされて構造３８０２の新たな変形例となり得る。

図３９ａ及び図３９ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて各入力デバイス及び出力デバイスの部分が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成１００２（図１０）の構造３９０２を示す。構造３９０２の説明及び変形例は、全ての受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されるように任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されていることを除いて構造３８０２の説明及び変形例と同じである。構造３９０２は、入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６の部分が搬送チップ１６０４に集積されたことを除いて構造３６０２と同様である。構造３８０２の全ての変形例が、構造３９０２に当てはまる。構造３９０２の任意の変形例が組み合わされて構造３９０２の新たな変形例となり得る。

図４０ａ及び図４０ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成１００２（図１０）の構造４００２を示す。構造４００２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されることにより、任意選択的な受光チップ１７１２、放射チップ１７１６、受光チップ１７５２及び任意選択的な放射チップ１７５６をなくしていることを除いて構造３９０２の説明及び変形例と同じである。構造３６０２の全ての変形例が、構造４００２に当てはまる。構造４００２の任意の変形例が組み合わされて構造４００２の新たな変形例となり得る。

図４１ａ及び図４１ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向された、構成１００２（図１０）の構造４１０２を示す。構造４１０２の説明及び変形例は、任意選択的な受光面１６１２、放射面１６１６、受光面１６５２及び任意選択的な放射面１６５６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されるように入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４とインターフェースされていることを除いて構造３６０２の説明及び変形例と同じである。構造３６０２の全ての変形例が、構造４１０２に当てはまる。構造４１０２の任意の変形例が組み合わされて構造４１０２の新たな変形例となり得る。

図４２ａ及び図４２ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス及び出力デバイスが多層チップで構成された、構成１００２（図１０）の構造４２０２を示す。構造４２０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に平行に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造４１０２の説明及び変形例と同じである。

構造４１０２の全ての変形例が、構造４２０２に当てはまる。構造４２０２の任意の変形例が組み合わされて構造４２０２の新たな変形例となり得る。

図４３ａ及び図４３ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス及び出力デバイスが搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成された、構成１００２（図１０）の構造４３０２を示す。構造４３０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４及び出力デバイス１０６が搬送チップ１６０４の上面に垂直に積層された複数のチップで構成されることを除いて構造４１０２の説明及び変形例と同じである。

構造４１０２の全ての変形例が、構造４３０２に当てはまる。構造４３０２の任意の変形例が組み合わされて構造４３０２の新たな変形例となり得る。

図４４ａ及び図４４ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に平行に配向されて全ての入力デバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成１００２（図１０）の構造４４０２を示す。構造４４０２の説明及び変形例は、自由空間１０８、任意選択的な自由空間２４０８及び任意選択的な自由空間２４５８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製されることを除いて構造４００２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な自由空間２４０８及び／又は任意選択的な自由空間２４５８は、空気若しくは他の気体（窒素など）、液体（屈折率整合流体など）、固体（屈折率整合ガラスなど）又は真空の領域であってもよく、ゼロ個以上のレンズ、ビームスプリッタ、偏波器、導波板、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光学構成要素を含む。任意選択的な自由空間２４０８は、任意選択的な受光面１６１２と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて入力デバイス１０４と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４０８内の全ての光学要素は、任意選択的な受光面１６１２と共通の光軸を共有する。同様に、任意選択的な自由空間２４５８は、任意選択的な放射面１６５６と搬送チップ１６０４の面との間の光学的接続を与えて出力デバイス１０６と他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例との相互接続を可能とする。自由空間２４５８内の全ての光学要素は、任意選択的な放射面１６５６と共通の光軸を共有する。

構造４００２の全ての変形例が、構造４４０２に当てはまる。構造４４０２の任意の変形例が組み合わされて構造４４０２の新たな変形例となり得る。

図４５ａ及び図４５ｂは、全てのデバイス受光面及び放射面が搬送チップ１６０４の上面に垂直に配向されて全ての入力デバイス、出力デバイス及び自由空間領域が搬送チップ１６０４に組み込まれた、構成１００２（図１０）の構造４５０２を示す。構造４５０２の説明及び変形例は、入力デバイス１０４、出力デバイス１０６及び自由空間１０８の全ての構成要素が搬送チップ１６０４内に実装され、接着され、取り付けられ、組み込まれ、埋め込まれ又は作製され、それにより接触面１６６２及び接触面１６６６をなくしたことを除いて構造４１０２の説明及び変形例と同じである。任意選択的な受光面１６１２及び任意選択的な放射面１６５６は、それらが他のデバイス、構成、構造及び／又はそれらの変形例と自由空間領域、導波路、ファイバ、マイクロレンズアレイ又は他の光伝搬媒体（不図示）を介して任意選択的に相互接続し得るように、搬送チップ１６０４の側面に位置する。

構造４１０２の全ての変形例が、構造４５０２に当てはまる。構造４５０２の任意の変形例が組み合わされて構造４５０２の新たな変形例となり得る。

図５～図１５に示す構成の可能な構造は、図１６ａ～図４５ｂに示す構造に限定されず、製造効率を向上させ並びに／又はより小型の設計及び／若しくはモジュール式設計を含むがこれに限定されないフォームファクタ要件をその構造が満たすためなど、要素、構成要素、デバイス及び／若しくはシステムの物理的寸法、数によって並びに／又は要素、構成要素、デバイス及び／若しくはシステムのレイアウト若しくは位置によって、その構造から変化し得る。同様に、図示する構成の可能な構造は、他のデバイス、システム、構成及び／又は構造との可能な構造の任意の表面及び／又は面における電気的及び／又は光学的な相互接続をサポートするためなど、図示する構造から、それらの外部インターフェース及び／又はパッケージングにおいて変わり得る。可能な構造は、これに限定されないが、ゼロ個以上の電気配線、ピン及び／若しくはパッド、光ファイバ、導波路、カプラ並びに／又は他の任意の光若しくはエネルギー伝搬媒体及び／若しくはコネクタを含んでそのような相互接続を容易化してもよい。

全てのかつ可能な構造、構成、システム、デバイス及び／又はそれらの変形例は、種々のタスクを実行する複合システムに接続され得る。所与の複合システムにおいて、任意数の接続される構造、構成、システム、デバイス及び／又はそれらの変形例があり得る。データは、電気的及び／又は光学的な情報として複合システムに対して入り及び／又は出ることになる。所与の形式（すなわち、符号化、圧縮、変調その他）において又は所与の搬送タイプ（すなわち、電気的、光学的その他）によって複合システムに入るデータは、同じ形式又は搬送タイプによって当該複合システムから出る必要はない。同様に、複合システム内のデータは、データが当該複合システムの構成要素間を移動する際に処理中において、電気的及び／又は光学的ドメイン間を移動し得る。データは、修正を受けてもよく、他のデータ及び／又は信号によって変調し及び／又は変調されてもよい。

図４６は１つ以上のサブシステム構成要素（不図示）を有する汎用複合光学システムである複合システム４６０４を示し、サブシステム構成要素は任意の及び／又は可能な複合光学システム、構造、構成、システム、デバイス及び／又はそれらの変形例であり得る。サブシステム構成要素（不図示）は、電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体（不図示）を介して相互接続され得る。入力データは相互接続４６１４を介して受信され、相互接続４６１５を介して出力され、相互接続４６１４～４６１５は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。相互接続４６１４及び相互接続４６１５は同じタイプの多数のデータ又はエネルギー伝搬構成要素を含む必要はなく、複合システム４６０４は、これに限定されないが、その面に実装され、接着され、取り付けられ及び／若しくは接続されたサブシステム構成要素（不図示）を有する印刷回路基板、その面内若しくは面上に実装され、接着され、取り付けられ、埋め込まれ及び／若しくは作製されたサブシステム構成要素（不図示）を有するチップ、又は複合システム４６０４の要件に対するそれらの寄与によって関連付けられた独立したサブシステム構成要素（不図示）の集合であり得る。そのような独立したサブシステム構成要素（不図示）は、物理的に相互に遠隔にあってもよい。

図４７は、４個のサブシステム構成要素を有する複合システム４６０４の可能な構成である複合システム４７０４を示す。サブシステム４７１１～４７１４は、相互接続４７２２～４７２４によって接続された任意の及び／又は可能な構造、構成、システム、デバイス及び／又はそれらの変形例であり得る。相互接続４７２２～４７２４は、１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。入力データは相互接続４７２１を介して受信され、相互接続４７２５～４７２６を介して出力され、相互接続４７２１、相互接続４７２５～４７２６は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体であり得る。

種々の形態の光情報処理システム（これに限定されないが、それらのデバイス、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例の１つ以上を含む）が、これに限定されないが、従来の電気コンピューティングシステムの完全な代替を含めて、これに限定されないが、人工知能、パターン認識（音声、画像、映像など）、データ前／後処理、高頻度取引、情報及びコンピュータセキュリティ、暗号化及び／若しくは復号化、圧縮及び／若しくは解凍、符号化及び／若しくは復号並びに／又は従来のコンピューティングシステムデバイス及び／若しくは構成要素のために設計されたものを含む所与の情報処理、分析及び／又は学習用途デバイス及び／又はシステムの一部又は全ての部分を代替するのに使用され得る。

従来のコンピューティングシステム構成要素について、光情報処理システムは、電気、光学若しくは電気光学ネットワーキングシステム、ストレージシステム及び／又はデータ処理システムを光ネットワーキングシステム、光ストレージシステム及び光情報処理システムとして代替するのに使用されてもよく、それらのシステムの任意の組合せが光学コンピューティングシステムを形成するのに使用され得る。光コンピューティングシステムの変形例は、他のコンピューティングシステムと通信するための電気及び／又は光データ通信システムを有する。

図４８は、複合光学システムを組み込む例示のコンピュータ周辺機器であるコンピュータ周辺機器４８０２を示す。印刷回路基板４８０４は複合システム４８０６、プロセッサ４８０８、任意選択的なメモリ４８２０～４８２２、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１及び任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１を保持並びに電気的及び／又は光学的に相互接続することができ、そのような相互接続は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を介する。複合システム４８０６は印刷回路基板４８０４に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ及び／又は接続され、複合システム４８０６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であり得る。入力及び／又は出力データは、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１、任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１及び／又は電気コンピュータコネクタ４８１０を介してコンピュータ周辺機器４８０２に転送され及び／又はそこから転送され得る。複合システム４８０６は任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１、任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１、電気コンピュータコネクタ４８１０、任意選択的なメモリ４８２０～４８２２及び／又はプロセッサ４８０８を介してデータを受信及び／又は送信することができ、複合システム４８０６は光ファイバ、導波路及び／又は他の光伝搬媒体を介して任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１に直接接続され得る。図示したものに加えて、追加の構成要素及び／又はデバイスが、印刷回路基板４８０４上に存在していてもよい。同様に、印刷回路基板４８０４上の構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

コンピュータ周辺機器４８０２の一変形例では、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１が存在せず、データは任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１及び／又は電気コンピュータコネクタ４８１０を介してのみ転送される。コンピュータ周辺機器４８０２の第２の変形例では、任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１が存在せず、データは任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１及び／又は電気コンピュータコネクタ４８１０を介してのみ転送される。コンピュータ周辺機器４８０２の第３の変形例では、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ４８３０～４８３１も任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ４８４０～４８４１も存在せず、データは電気コンピュータコネクタ４８１０を介してのみ転送される。コンピュータ周辺機器４８０２の第４の変形例では、任意選択的なメモリ４８２０～４８２２が存在せず、複合システム４８０６及び／又はプロセッサ４８０８が必要なメモリ及び／又はデータ遅延能力を有してコンピュータ周辺機器４８０２の機能的要件をサポートする。コンピュータ周辺機器４８０２の第５の変形例は、変形例４と変形例１～３のいずれかを組み合わせる。

図４９は、電気プロセッサの機能及び／又はメモリ構成要素が複合システム４９０６に統合された例示のコンピュータ周辺機器であるコンピュータ周辺機器４９０２を示す。コンピュータ周辺機器４９０２の説明及び変形例は、プロセッサ４８０８によって与えられる機能及び／又は任意選択的なメモリ４８２０～４８２２が複合システム４９０６に統合されたことを除いてコンピュータ周辺機器４８０２の説明及び変形例と同じであり、複合システム４９０６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であり得る。

図５０は、複合光学システムを組み込む例示のコンピュータマザーボードであるコンピュータマザーボード５００２を示す。印刷回路基板５００４は複合システム５００６、プロセッサ５００８、メモリ５０２０、任意選択的な電気周辺コネクタ５０５０～５０５３、任意選択的な入力／出力ポート５０６０を保持並びに電気的及び／又は光学的に相互接続することができ、そのような相互接続は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を介する。複合システム５００６は印刷回路基板５００４に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ及び／又は接続されてもよく、複合システム５００６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であってもよい。複合システム５００６は、プロセッサ５００８、メモリ５０２０、任意選択的なＰＣＩコネクタ５０５０～５０５３及び／又は任意選択的な入力／出力ポート５０６０を介してデータを受信及び／又は送信することができる。図示したものに加えて、追加の構成要素及び／又はデバイスが、印刷回路基板５００４上に存在していてもよい。同様に、印刷回路基板５００４上の構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

コンピュータマザーボード５００２の一変形例では、任意選択的な電気周辺コネクタ５０５０～５０５３の１つ以上が存在する。コンピュータマザーボード５００２の第２の変形例では、任意選択的な電気周辺コネクタ５０５０～５０５３のいずれも存在しない。コンピュータマザーボード５００２の第３の変形例では、任意選択的な入力／出力ポート５０６０は存在しない。コンピュータマザーボード５００２の第４の変形例は、変形例３と変形例１又は２のいずれかを組み合わせる。

図５１は、複合光学システムを組み込む例示のスマートフォンマザーボードであるマザーボード５１０２を示す。印刷回路基板５１０４は複合システム５１０６、プロセッサ５１０８、メモリ５１２０及びカメラ５１７０を保持並びに電気的及び／又は光学的に相互接続することができ、そのような相互接続は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を介する。複合システム５１０６は印刷回路基板５１０４に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ及び／又は接続されてもよく、複合システム５１０６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であってもよい。複合システム５１０６はプロセッサ５１０８、メモリ５１２０及び／又はカメラ５１７０を介してデータを受信及び／又は送信することができ、複合システム５１０６は電気配線、光ファイバ、導波路及び／又は他の光伝搬若しくはエネルギー伝搬媒体を介してカメラ５１７０に直接接続され得る。図示したものに加えて、追加の構成要素及び／又はデバイスが、印刷回路基板５１０４上に存在していてもよい。同様に、印刷回路基板５１０４上の構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

図５２は、電気的処理部及び複合光学システムを組み込む例示のプロセッサである電気光学プロセッサ５２０２を示す。搬送チップ５２０４は複合システム５２０６及びプロセッサ５２０８を保持並びに電気的及び／又は光学的に相互接続することができ、そのような相互接続は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を介する。複合システム５２０６は搬送チップ５２０４内に又は搬送チップ５２０４上に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ、接続され、埋め込まれ及び／又は作製されてもよく、複合システム５２０６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であってもよい。同様に、プロセッサ５２０８は搬送チップ５２０４内又は搬送チップ５２０４上に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ、接続され、埋め込まれ及び／又は作製され、プロセッサ５２０８は１つ以上の電気的な中央処理装置、グラフィクス処理装置及び／又はメモリ構成要素を含み得る。搬送チップ５２０４は、印刷回路基板、集積チップ、チップキャリア、インターポーザ又は他の任意の電気的及び／若しくは光学的な相互接続プラットフォームであり得る。搬送チップ５２０４は、その端子、コネクタ及び／又は接続面が搬送チップ５２０４の１つ以上の面及び／又は縁に位置して印刷回路基板、ソケット、デバイス及び／又は他のシステムとの接続を容易化し得る電気配線（ピングリッドアレイ、ボールグリッドアレイ又は他のチップキャリアを含むがこれに限定されない）、光ファイバ、導波路及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を有し得る。図示したものに加えて、追加の構成要素及び／又はデバイスが、搬送チップ５２０４上に存在していてもよい。同様に、搬送チップ５２０４上の構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

図５３は、電気光学プロセッサを組み込む例示のコンピュータマザーボードであるコンピュータマザーボード５３０２を示す。コンピュータマザーボード５３０２の説明及び変形例は、コンピュータマザーボード５００２による複合システム５００６及びプロセッサ５００８が電気光学プロセッサ５３０７に代替されたことを除いてコンピュータマザーボード５００２の説明及び変形例と同じであり、電気光学プロセッサ５３０７は電気光学プロセッサ５２０２（図５２）のいずれかの変形例又は構成であり得る。

図５４は、複合光学システムを組み込む例示の電気光学コンピュータマザーボードである電気光学的なマザーボード５４０２を示す。搬送チップ５４０４は、複合システム５４０６、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１及び任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ５４４０～５４４１を保持並びに電気的及び／又は光学的に相互接続することができ、そのような相互接続は１つ以上の電気配線、光ファイバ、導波路、自由空間領域（真空、気体、液体又は固体の自由空間領域を含むがこれに限定されない）及び／又は他の任意のデータ搬送若しくはエネルギー伝搬媒体を介する。複合システム５４０６は搬送チップ５４０４内又は搬送チップ５４０４上に電気的及び／又は光学的に実装され、接着され、取り付けられ、接続され、埋め込まれ又は作製されてもよく、複合システム５４０６は複合システム４６０４（図４６）のいずれかの変形例又は構成であってもよい。入力及び／又は出力データは、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１及び／又は任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ５４４０～５４４１を介して電気光学マザーボード５４０２に転送され及び／又はそこから転送され得る。複合システム５４０６は任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１及び／又は任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ５４４０～５４４１を介してデータを受信及び／又は送信することができ、複合システム５４０６は光ファイバ、導波路及び／又は他の光伝搬媒体を介して任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１に直接接続され得る。搬送チップ５４０４は、印刷回路基板、集積チップ、チップキャリア、インターポーザ又は他の任意の電気的及び／若しくは光学的な相互接続プラットフォームであり得る。図示したものに加えて、追加の構成要素及び／又はデバイスが、搬送チップ５４０４上に存在していてもよい。同様に、搬送チップ５４０４上の構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

電気光学マザーボード５４０２の一変形例では、任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１が存在せず、データは任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ５４４０～５４４１を介してのみ転送される。電気光学マザーボード５４０２の第２の変形例では、任意選択的な電気ネットワーキングコネクタ５４４０～５４４１が存在せず、データは任意選択的な光ネットワーキングコネクタ５４３０～５４３１を介してのみ転送される。

図５５は、接続された電気及び／又は電気光学コンピュータサーバのサーバラックである電気光学的な高性能コンピューティングシステム５５０２を示す。サーバラック５５０４はコンピュータサーバ５５８０～５５８６を含み、コンピュータサーバ５５８０～５５８６は、図５０、図５３及び図５４に示すものなど、従来の電気コンピュータサーバ、又は電気光学マザーボードを組み込む電気光学コンピュータサーバであり得る。コンピュータサーバ５５８０～５５８６は、相互に接続され、並びに／又は電気的及び／若しくは光学的ネットワーキングケーブルを介して外部コンピュータシステムに接続される。図示したものに加えて、サーバラック５５０４には、追加の及び／又はより少ないコンピュータサーバ、構成要素及び／又はデバイスが存在し得る。同様に、サーバラック５５０４におけるコンピュータサーバ及び構成要素の相対位置は、図示したものと異なっていてもよい。

図４６～５５に示したものなどの複合システム及びデバイスは、これに限定されないが、人工知能、パターン認識（音声、画像、映像など）、データ前／後処理、高頻度取引、情報及びコンピュータセキュリティ、暗号化及び／若しくは復号化、圧縮及び／若しくは解凍、符号化及び／若しくは復号並びに／又は従来のコンピューティングシステムデバイス及び／若しくは構成要素機能を含む多数の異なる用途に使用され得る。充分に複合的なシステムが、従来の電気コンピューティングシステムをそれらの全体において完全に代替し得る。

画像処理及び／又は人工知能用途などの大規模な情報の処理のための複合光情報処理システムを用いることには複数の潜在的な有利な効果があり、光情報処理システムは（光学処理システムの導波路アレイ寸法によってのみ制限される）画像スケーリング、サンプリング及び／又は圧縮の要件をなくすことによって高解像度画像データを低解像度画像データと同じ速度で処理する可能性を有し、これは従来の電気プロセッサハードウェア又は専用ＡＩチップでは実行可能ではない。さらに、複合光学システムがフル解像度画像（すなわち、所与のカメラのフル解像度における画像又は映像データ）を扱うように設計される場合には、そのような複合システムはプーリングなしにディープラーニング用途で使用され得る。電気的チップ及びデバイスにおいて実行される従来のディープラーニングモデルはプーリング及び低解像度テンソル／マトリクス動作を必要とする。これは、実行可能なハードウェア設計における制限によって高解像度でそれが非効率となるからである。一方、複合光学システムは、解像度及び／又はマトリクス寸法にかかわらず効率的である（光学処理システムの導波路放射及び／又は受光アレイの寸法によってのみ制限される）。

複合システムアレイの寸法は、対象プラットフォーム制約に応じて異なる。図５１に示すものなどのスマートフォン複合システムについては、アレイは直径４～６ｍｍとなり、これは（１５５０ｎｍの設計波長のシリコンオンインシュレーター導波路について前述したような）１μｍの画素ピッチについて、４０００×４０００～６０００×６０００画素の解像度範囲を与えることになる。（変調及び光検出構成要素について前述したように）システムの電気光学構成要素について２０ＭＨｚ～３０ＧＨｚの動作速度によって制約を受ける場合、複合システムのデータスループットは４ｍｍアレイについて３２０ＴＢ／ｓ～４８０ＰＢ／ｓ、及び７２０ＴＢ／ｓ～１ＥＢ／ｓとなる（全ての計算は導波路あたり１０ビットデータ解像度としている）。一方、図４８及び図４９に示したもののようなコンピュータ周辺機器での使用について設計されたものなど、より大きな複合システムについては、アレイが直径２０～４０ｍｍであれば、それは、１μｍの画素ピッチについて、２００００×２００００～４００００×４００００画素の解像度範囲を与えることになる。システムの電気光学構成要素について２０ＭＨｚ～３０ＧＨｚの動作速度によって制約を受ける場合、複合システムのデータスループットは４ｍｍアレイについて８ＰＢ／ｓ～１２ＥＢ／ｓ、及び３２ＰＢ／ｓ～４８ＥＢ／ｓとなる（全ての計算は導波路あたり１０ビットデータ解像度としている）。そのような分析は一例にすぎず、記載される複合システムの範囲を制限するものではなく、むしろ所与の設計上の想定に対する潜在的な動作速度を示している。

同様に、人工知能用途について、トレーニングシステムのために大型アレイシステムが使用され得る一方で、推論システムのために小型アレイシステムが使用され得るなど、小型及び大型アレイシステムは異なるユースケースを対象とし得る。

ディープラーニングなどの人工知能用途について、光情報処理システムは、畳み込みニューラルネットワークにおける畳み込み及び逆畳み込み動作を実行する光学的畳み込みシステムとして４ｆシステム構成において使用され得る。光学４ｆシステムは、効果的には、ディープラーニングニューラルネットワークの単一畳み込み、逆畳み込み及び／又は非線形レイヤである。より複雑な光学システムが、複数のレイヤ（すなわち、複数のデバイス、システム、構成、構造、複合システム及び／又はそれらの変形例）をともにチェーン化することによって構築され得る。充分に複雑なシステムが、全光ニューラルネットワークを完全に実施し得る。より複雑なシステムが、畳み込み／逆畳み込み及び非線形（ＲｅＬＵなど）演算の双方を実行するのに使用され得る。より複雑なシステムが、畳み込み／逆畳み込み、非線形演算、並びに加算及び乗算のような他の数学的演算を実行するのに使用され得る。より複雑なシステムが、人工ニューラルネットワーク光情報処理システムとして、センサからの生の入力を取り出して情報を直接処理し、電気的及び／若しくは光学的に決定を出力し、外部デバイスを操作し、並びに／又は情報を更なる電気的及び／若しくは光学的コンピューティングシステムに渡してもよい。

パターン認識について、光情報処理システムは、１つ以上のデータ又はデータの組合せの間の相互相関を実行する相互相関システムとして４ｆシステム構成で使用され得る。より複雑なシステムが、ピーク検出アルゴリズムによって又は人工知能システムの変形例とともに相互相関出力を処理するとともに一致を認識するパターン認識光情報処理システムとして使用され得る。

高頻度取引について、人工ニューラルネットワーク光情報処理システムは、履歴及び模擬交換データを用いて学習されたロジックを用いて取引判断を行う光学的な高頻度取引決定システムとして構成され得る。より複雑なシステムが、意思決定処理中に複数のデータ源の間で微分及び比較演算を行うのに使用され得る。より複雑なシステムが、時間変動取引パターンを検出して適応するのに使用され得る。より複雑なシステムが、競合者取引アルゴリズムを学習してヒューリスティックに反応するのに使用され得る。より複雑なシステムが、光学的な高頻度取引決定システムの任意数の任意の変形例を組み合わせてよりロバストな意思決定システムを作成し得る。より複雑なシステムが、人工ニューラルネットワーク光情報処理システムの任意の変形例と光コンピューティングシステムの任意の変形例を組み合わせて全光学的な高頻度取引システムを作成する。

情報及びコンピュータセキュリティについて、人工ニューラルネットワーク光情報処理システムは、センサ、ネットワーク及びメモリストレージシステムによって間接的に又は直接に供給される情報を分析して、ネットワーク、コンピュータ及びシステムのセキュリティ及び防御動作、認証及び承認動作並びに他の情報セキュリティタスクを実行する光情報セキュリティシステムとして構成され得る。

データ前処理／後処理について、光情報処理システムは、スケーリング、フィルタリング、セグメンティングなど、種々の数学的演算を実行して、他の光情報処理システムの変形例及び／又はコンピュータシステムに使用される情報を前処理及び／又は後処理する光データ処理システムとして構成され得る。

暗号化／復号化について、光情報処理システム及び／又は人工ニューラルネットワーク光情報処理システムは、暗号化／復号化システムとして構成され得る。

圧縮／解凍について、光情報処理システム及び／又は人工ニューラルネットワーク光情報処理システムは、圧縮／解凍システムとして構成され得る。

符号化／復号について、光情報処理システム及び／又は人工ニューラルネットワーク光情報処理システムは、符号化／復号システムとして構成され得る。

特定の態様では、用語「通信する」は広義に解釈され、片方向通信、及び例えば双方向通信のような任意数の潜在的な種類の通信の双方を含む。それは、光通信を指す場合には、単に第１の光学要素から他の光学要素へのデータ、信号又は光の転送を含み得る。

Claims

空間光変調デバイス（ＳＬＭデバイス）であって、
１つ以上の光入力部と、
１つ以上の光出力部と、
受信体及び／又は放射体のアレイに配置された複数の導波路であって、各導波路が１つ以上の前記光入力部に結合された、複数の導波路と、
複数の前記導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素と、
を備え、前記導波路及び前記光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域とのインターフェースを前記光入力部又は光出力部の１つが有した状態で、少なくとも１つの共通のモジュールに集積される、ＳＬＭデバイス。
前記モジュールは、処理システムとの接続のための電気光学的な相互接続を有する、請求項１に記載のＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、複数の前記導波路の少なくとも１つとインラインとなっている、請求項１又は２に記載のＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、複数の前記導波路の少なくとも１つに隣接した前記導波路である、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、複数の前記導波路の少なくとも１つを閉じ込める、請求項１から４のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素は、以下の：熱光学位相シフタ、電気光学ポリマー、少なくとも１つのゲイン構成要素及び／又はエバネッセント結合ポンプ増幅器、のうちの１つ以上を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
前記光入力部がデバイス外にあり、分岐要素を介して複数の前記導波路の各々に結合された、請求項１から６のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
前記光入力部を複数の光路に分割するための更なる導波路アレイをさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
複数の前記導波路の少なくとも１つを通過した後の変調光を捕捉し、捕捉した該変調光を真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有される自由空間領域に向けて投射するためのマイクロレンズアレイをさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
複数の前記導波路は、前記光入力部に結合された単一の導波路から分岐する、請求項１から９のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
前記モジュールは、複数の導波路を集積し、発光面及び／又は受光面を有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
複数の前記導波路の少なくとも１つが、平面状発光面及び／又は平面状受光面を有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
複数の前記導波路の少なくとも１つが、非平面状発光面及び／又は非平面状受光面を有する、請求項１から１２のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
自発光型のＳＬＭデバイスである、請求項１から１３のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイス。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の複数のＳＬＭデバイスを備える光学処理システムであって、少なくとも２つのＳＬＭデバイスが、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された共通の自由空間領域を介して通信する、光学処理システム。
少なくとも１つのレンズが、光学的に前記少なくとも２つのＳＬＭデバイス間に位置する、請求項１５に記載の光学処理システム。
前記ＳＬＭデバイスの少なくとも１つが、電気光学キャリアとインターフェースする、請求項１５又は１６に記載の光学処理システム。
焦点距離ｆの少なくとも１つのレンズ及び任意数の追加の光学要素を備える請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
焦点距離ｆの少なくとも１つのアセンブリ及び任意数の追加の光学要素を備える請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
２個の接続されたデバイス間の前記自由空間領域の光路長が２ｆに等しい、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
２個の接続されたデバイス間の前記自由空間領域の光路長が少なくとも２ｆである、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
２個の接続されたデバイス間の前記自由空間領域の光路長が、少なくともｆ、ｆ未満、ｆに等しい、のうちの１つ以上である、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
３個の連続して接続されたデバイス間の前記自由空間領域の総光路長が４ｆに等しい、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
３個の連続して接続されたデバイス間の前記自由空間領域の総光路長が少なくとも４ｆである、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
３個の連続して接続されたデバイス間の前記自由空間領域の総光路長が、少なくともｆ、ｆ未満、ｆに等しい、のうちの１つ以上である、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
ＳＬＭデバイスの１つ以上が、光検出を行い、以下の：光の位相、光の振幅、光の偏波、光の強度、光の位相及び振幅の双方、光の位相及び強度の双方、光の位相及び偏波の双方、光の振幅及び偏波の双方、光の強度及び偏波の双方であって任意選択的に同時に検出される強度及び偏波、光の位相、振幅及び偏波の組合せ、並びに光の位相、強度及び偏波の組合せ、のうちの１つ以上を検出する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の光学処理システム。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の複数のＳＬＭデバイスを備える光相関器であって、少なくとも２つのＳＬＭデバイスが、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された共通の自由空間領域を介して通信する、光相関器。
受信機－送信機ＳＬＭデバイスであって、
放射体のアレイに配置された第１の複数の要素と、
受信体のアレイに配置された第２の複数の要素と、
前記放射体のアレイと前記受信体のアレイとを結合する導波路のアレイと、
を備え、前記放射体のアレイ、前記受信体のアレイ及び前記導波路のアレイが共通のモジュールに集積された、受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記モジュールは、処理システムとの接続のための電気光学的な相互接続を有する、請求項２８に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記第１の複数の要素は、変調光が受信機－送信機ＳＬＭデバイスから出射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに結合された、請求項２８又は２９に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記第２の複数の要素は、変調光が受信機－送信機ＳＬＭデバイスに入射することを可能とするためのそれぞれの光ファイバに結合された、請求項２８から３０のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記導波路を通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに備える請求項２８から３１のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、少なくとも１つの前記導波路とインラインとなっている、請求項３２に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、少なくとも１つの前記導波路に隣接した導波路である、請求項３２又は３３に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、少なくとも１つの前記導波路の一部又は全部を閉じ込める、請求項３２から３４のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
少なくとも１つの前記光変調要素が、以下の：熱光学変調器、電気光学変調器、音響光学変調器、機械変調器、少なくとも１つのゲイン構成要素、のうちの１つ以上を備え、任意選択的に前記少なくとも１つのゲイン構成要素はエバネッセント結合ポンプ増幅器を備える、請求項３２から３５のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記放射体のアレイは、前記受信体のアレイと同一平面にある、請求項２８から３６のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記放射体のアレイは、前記受信体のアレイに垂直な平面にある、請求項２８から３６のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記放射体のアレイは、前記受信体のアレイに対向する平面にある、請求項２８から３６のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
前記放射体の数が前記受信体の数と等しく、前記受信体の数を超え、又は前記受信体の数未満である、請求項２８から３９のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイス。
請求項１から１４のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイスの少なくとも１つと、請求項２８から４０のいずれか一項に記載の受信機－送信機ＳＬＭデバイスの少なくとも１つと、を備えるシステムであって、前記受信機－送信機ＳＬＭデバイスの前記受信体のアレイで受光することによって光入力を与えるように構成され、自発光型ＳＬＭデバイスの複数の前記導波路は前記光入力に結合された単一の導波路から分岐する、システム。
光検出デバイスであって、入力部のアレイと、出力部のアレイと、光学的に前記入力部のアレイと前記出力部のアレイの間に配置された複数の導波路と、を備え、前記入力部のアレイ、前記出力部のアレイ及び複数の導波路が共通のモジュールに集積され、変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するように光検出器が設けられた、光検出デバイス。
複数の前記導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素をさらに備える請求項４２に記載の光検出デバイス。
複数の前記導波路の少なくとも１つが、以下の：干渉型光検出器、電気光学光検出器及び／又は差動光検出器、の１つ又は組合せにおいて終端する、請求項４２又は４３に記載の光検出デバイス。
１つ以上の前記導波路が、複数の光特性を測定するための複数の検出器に分割される、請求項４２から４４のいずれか一項に記載の光検出デバイス。
前記光検出器は、以下の：光の位相を検出すること、光の振幅を検出すること、光の偏波を検出すること、光の強度を検出すること、光の位相及び振幅の双方を検出すること、光の位相及び強度の双方を検出すること、光の位相及び偏波の双方を検出すること、光の振幅及び偏波の双方を検出すること、任意選択的に強度及び偏波は同時に検出され得る、光の強度及び偏波の双方を検出すること、光の位相、振幅及び偏波の組合せを検出すること、並びに光の位相、強度及び偏波の組合せを検出すること、のうちの１つ以上によって光検出を行う、請求項４２から４５のいずれか一項に記載の光検出デバイス。
請求項１から１４のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイスを備える表示デバイス。
ＳＬＭ光検出デバイスであって、１つ以上の光入力部と、１つ以上の光出力部と、受信体及び／又は放射体のアレイに配置された複数の導波路であって、各導波路が１つ以上の前記光入力部に結合された、複数の前記導波路と、複数の前記導波路の少なくとも１つを通過する光を変調するための少なくとも１つの光変調要素と、を備え、前記導波路及び前記光変調要素は、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域とのインターフェースを前記光入力部又は光出力部の１つが有した状態で、少なくとも１つの共通のモジュールに集積され、
ＳＬＭ光検出デバイスは変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するための１つ以上の光検出要素をさらに備え、該光検出要素は、前記導波路又は他の複数の前記導波路の、複数の導波路要素とともに動作し、複数の該導波路要素は前記受信体のアレイを形成するように配置されている、ＳＬＭ光検出デバイス。
請求項４８に記載のＳＬＭ光検出デバイスであって、請求項１から４７のいずれか一項に応じたＳＬＭ光検出デバイス。
受信機－送信機光検出デバイスであって、
放射体のアレイに配置された第１の複数の要素と、
受信体のアレイに配置された第２の複数の要素と、
前記第１の複数の要素の少なくとも１つを前記第２の複数の要素の少なくとも１つに結合する少なくとも１の導波路と、
を備え、受信機－送信機光検出デバイスは変調光を光ドメインから電気ドメインに変換するための１つ以上の光検出要素をさらに備え、該光検出要素は複数の前記要素の１つ以上又は更なる複数の要素の１つ以上とともに動作し、複数の前記要素は前記受信体のアレイの一部として又は更なる前記受信体のアレイとして配置されている、受信機－送信機光検出デバイス。
請求項５０に記載の受信機－送信機光検出デバイスであって、請求項１から４９のいずれか一項に応じた受信機－送信機光検出デバイス。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＳＬＭデバイスを含む光情報処理システム。
請求項４８又は４９に記載の少なくとも１つのＳＬＭ光検出デバイスを含む光情報処理システム。
請求項５０又は５１に記載の少なくとも１つの受信機－送信機光検出デバイスを含む光情報処理システム。
請求項２８から４０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの受信機－送信機ＳＬＭデバイスと、請求項４２から４６のいずれか一項に記載の光検出デバイスと、を含む光情報処理システム。
請求項１から１４のいずれか一項に記載のＳＬＭデバイスと、請求項４２から４６のいずれか一項に記載の光検出デバイスと、を含む光情報処理システム。
請求項１から１４のいずれか一項に記載の少なくとも１つのＳＬＭデバイスを備える光学システムであって、任意の所与のＳＬＭによる放射面又は受光面の各１つが、真空、気体、液体及び／又は固体媒体によって一部が占有された自由空間領域を介して、少なくとも１つの他の放射面又は受光面と共通の光軸を共有する、光学システム。