JPH07219415A - ホログラフィーマッチドフィルタの生成方法及び装置 - Google Patents

ホログラフィーマッチドフィルタの生成方法及び装置

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JPH07219415A
JPH07219415A JP1328395A JP1328395A JPH07219415A JP H07219415 A JPH07219415 A JP H07219415A JP 1328395 A JP1328395 A JP 1328395A JP 1328395 A JP1328395 A JP 1328395A JP H07219415 A JPH07219415 A JP H07219415A
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JP
Japan
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fourier transform
transform lens
hologram
matched filter
holographic
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Application number
JP1328395A
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English (en)
Inventor
Martin C Nuss
シー.ナス マーチン
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
Application filed by American Telephone and Telegraph Co Inc, AT&T Corp filed Critical American Telephone and Telegraph Co Inc
Publication of JPH07219415A publication Critical patent/JPH07219415A/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E1/00Devices for processing exclusively digital data
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06EOPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E3/00Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G06E3/001Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
    • G06E3/003Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements forming integrals of products, e.g. Fourier integrals, Laplace integrals, correlation integrals; for analysis or synthesis of functions using orthogonal functions
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005Adaptation of holography to specific applications

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホログラフィーマッチドフィルタを使用した
高速光データ処理を安価なレーザにより実現する。 【構成】 時間領域データの空間領域“指紋”像から生
成される時間領域光データの処理用ホログラフィーマッ
チドフィルタ。マッチドフィルタにより検出される伝送
光パルスは回折格子により分散され、各コード群を示す
複数のエリアを有する角度的に符号化されたホログラム
の複数の部分と相互作用することにより処理される。角
度的に符号化されたパケットヘッダコードを有するホロ
グラムと相互作用することにより、パケットヘッダコー
ドに応答して、伝送信号は回折格子に経路選択される。
幾つかのインターリーブ光信号のうちの一つからの伝送
パルスは、レーザダイオードにより読出されるMQW材
料中の光基準パルスと多重化信号と相互作用することに
より多重分離される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高速データ処理に関す
る。更に詳細には、本発明はデータ処理のためのホログ
ラフィー整合(マッチドフィルタ)の使用に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイ・ティー・マズレンコ(Y.T.Mazuren
ko),“波束のホログラフィー(Holography of Wave Pac
kets)”,アップライド・フィジックス(Appl.Phys.),
B50,101(1990)は、スペクトル3次元ホロ
グラフィー記録の理論的特性について検討している。特
に、ファンデル・ラグ(Vander-Lugt)整合空間フィルタ
リングと類似の整合空間フィルタリングが特定のタイプ
の信号圧縮用途に使用できるであろうと示唆されてい
る。
【0003】ジェー・エー・サレイ(J.A.Salehi)ら、ジ
ャーナル・オブ・ライトウェイブ・テクノロジー(Jour
n. Lightwave Tech.) 8,478(1990)には、ギ
ガ秒速度で動作される光符号分割多重アクセス(O−C
DMA)自己経路選択通信システムのためのスペクトル
位相符号化を提供するために、エー・エム・ウィーナー
(A.M.Weiner)ら,オプティクス・レターズ(Opt.Lett)1
3,300(1988)により提案されたような、44
−エレメント擬似ランダムバイナリ位相マスクにより符
号化された、衝突・パルスモード・ロックド(CPM)
リング色素レーザから75フェムト秒光パルスの使用が
開示されている。
【0004】エー・エム・ウィーナー(A.M.Weiner)ら,
“フェムト秒スペクトルホログラフィー”,IEEEジ
ャーナル・オブ・クォンタム・エレクトロニクス(Jour
n.Quant.Electr.) 28,2251(1992)には、
熱可塑性プレートへホログラムを書き入れるための、液
晶位相変調器によるスペクトルマスキングとのCPM色
素レーザの使用が開示されている。
【0005】パルトヴィ(Partovi)らの、オプティクス
・レターズ(Opt.Lett.)18,906(1993)及び
パルトヴィ(Partovi)らの、アップライド・フィジック
ス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)62,464(199
3)には多重量子井戸(MQW)材料が開示されてい
る。オプティクス・レターズ(Opt.Lett.)18の第1図
は、高速捕捉,高速抹消ホログラムを提供する、ダイオ
ードレーザと各液晶空間光変調器(SLM)を使用する
空間相関器を示す。このデバイスは、数字の“2”と
“4”を使用する、手書き文字及び手書きパターン認識
用のリアルタイム光屈折像相関を供給するためのMQW
材料の使用を例証する。
【0006】しかし、これらのCPM色素レーザのよう
な超高速のパルスレーザは高価であり、一般的に、広く
使用するには適さない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は安価なレーザにより超高速光通信を実施できる方法及
び装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、フーリエ変換
レンズの入力面において、所定のパルスパターンを光空
間パターンに変換することによる、時間領域(temporal-
domain)光パルスのホログラフィー処理を提供する。所
定の時間基準パルスパターンも、フーリエレンズの入力
面において、光空間パターンに変換される。フーリエ変
換レンズのスペクトル面で生成されたホログラムは、超
高速光信号のマッチドフィルタデータ処理用のホログラ
ムを提供する。
【0009】本発明の時間領域信号用のホログラフィー
マッチドフィルタは、従来技術で使用されるCPM色素
レーザのような超高速のパルスレーザの代わりに、簡単
な単一モードダイオードレーザにより書き込むことがで
きる。従って、本発明は、超高速のフェムト秒データパ
ルスのための安価な光通信経路選択と復号化を提供す
る。ビット又はパケット直列/並列変換及びリマルチプ
レクシングにより達成可能なデータ転送速度変換は周波
数範囲を更に拡大する。この拡大された周波数範囲にお
いて、これらのホログラフィーパルス化光通信技術を適
用できる。
【0010】時間領域データは、液晶SLMにより変換
され、消去可能なMQW材料により記録される。本発明
の装置は、光信号の処理コストを低下させ、パケットヘ
ッダーを復号化するためのマッチドフィルタの生成及び
データチャネルの多重化のために低保守ダイオード要素
の使用を可能にする。特に、本発明の装置によれば、費
用対効果の点から、光データ通信のためのCDMA技術
の使用が一層効率的になる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を具体的に
説明する。
【0012】図1において、ホログラフィーフィルタ
は、従来技術による時間領域光データのマッチドフィル
タ処理のために記録される。このために、超高速光基準
パルスを使用しなければならない。エー・エム・ウィー
ナー(A.M.Weiner),IEEEジャーナル・オブ・クォン
タム・エレクトロニクス(Journ.Quant.Electr.) に記載
された記録では、必要な光基準パルスはCPM色素レー
ザにより供給される。
【0013】所定の時間領域光パルスデータパターン1
0及び超高速光基準パルス12は両方とも回折格子14
により分散される。回折格子14はフーリエ変換レンズ
16の焦点面に配置されている。これらのパルスを搬送
する2つの光ビームはその後、フーリエ変換レンズ16
のスペクトル面に配置された永久記録媒体18と相互作
用する。
【0014】これと対照的に、図2のホログラフィーフ
ィルタ記録は、パルス化基準レーザを使用することな
く、時間領域データのマッチドフィルタ処理用のホログ
ラムを記録する。記録処理を単純化するために、所定の
時間領域光パルスデータパターンのエレメントは先ず、
時間領域パルスパターンの空間増幅変調光“指紋”像の
エレメントに変換される。
【0015】この“指紋”像は、時間領域光パルスデー
タパターンに類似の時間領域電気信号パターン40を、
フーリエ変換レンズ16の入力面に配置された液晶空間
光変調器(SLM)41に供給することにより生成され
る。基準パルス信号の“指紋”像は、フーリエ変換レン
ズ16の入力面に配置された第2の液晶SLM43に入
射された類似の電気基準パルス42により提供される。
これら2つの“指紋”像は、単一モードダイオードレー
ザ48から、白抜き矢線48により模式的に示された光
ビームによりバックライトされる。
【0016】好ましくは、図2のホログラムは、パルト
ヴィらにより使用されるようなMQW材料に記録され
る。図2に示された記録材料50は永久記録媒体で代替
することもできる。従って、時間領域光パルスデータの
マッチドフィルタ処理は超高速パルス化基準レーザを使
用せずに行うことができる。
【0017】図3A及び図3Bは、本発明によるフェム
ト秒光パルスのパケットヘッダ認識の方法の模式図であ
る。図3Aにおいて、信号パルスパターンのプレーナー
アレー60の投影像と基準光ビーム62との相互作用
は、アレー60内のそれらの各配置により決定される、
複合ホログラム64内で各角度配向で記憶される。基準
ビーム62はビームスプリッタ66により発生される。
【0018】アレー60は基本的に不透明であり、コー
ドパターン内の“パターン”は、図3Aの楕円67の内
側に模式的に示されるような、バー形状の透明パッチに
より示される。バー形状透明パッチの像は、連続波(C
W)レーザ70からの光の反射ビームにより複合ホログ
ラム64に投影される。
【0019】このように記録された複合ホログラム64
はフーリエ変換レンズ16のスペクトル面に配置され
る。アレー60内のコードパターンにより生成された角
度的に符号化されたホログラムはその後、パルス化光通
信チャネルでパケットヘッダを復号化するのに使用され
る。
【0020】図3Bにおいて、パケットヘッダを復号化
するために、伝送光パルス信号80は、フーリエ変換レ
ンズ16の入力面における第1の反射回折格子82によ
り分散される。フーリエ変換レンズ16のスペクトル面
において、コードパターンが検出可能な相関ピーク光パ
ルスを生成するのに十分に類似している場合、伝送光パ
ルス信号80は光相関パルスを生成する。
【0021】2つのパターンにより生成された相関ピー
クは、ホログラム内で相関ピークを生成した空間パター
ンの角度変位特性でホログラムにより回折され、通過さ
れる。このピークパルス86は第2のフーリエ変換レン
ズ16の入力面における出力であり、フーリエ変換レン
ズ16のスペクトル面における第2の反射回折格子88
により反射され、光検出器アレー90により検出され
る。光検出器アレー90はこの光パルスの角度変位も検
出する。
【0022】伝送光パルスパケットヘッダ信号はそれ自
体をO−CDMA符号化することもできる。この場合、
ホログラム内のヘッダコードの回折により生成された角
度変位は、得られた多重分離CDMAデータ信号を経路
選択すると共に、CDMA経路選択コードシーケンスを
復号化するために使用できる。
【0023】別法として、図3Bにおいて復号化された
信号12は、連続波レーザ70により読出された伝送及
び基準信号により、MQW材料100内の光基準パルス
と相互作用することにより多重化信号80から数個のチ
ャネル102に多重分離された数個のインターリーブ光
信号の一つであることができる。これにより、フェムト
秒光パルスについてデータ転送速度低下が行われる。
【0024】図4は、図3の方法と共に使用されるリア
ルタイムフェムト秒光パルス直列/並列変換のブロック
図である。図5は、図3の方法と共に使用されるリアル
タイムフェムト秒光パルス並列/直列変換のブロック図
である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フーリエ変換レンズの入力面において、所定のパルスパ
ターンを光空間パターンに変換することによる、時間領
域光パルスのホログラフィー処理が行われる。所定の時
間基準パルスパターンも、フーリエレンズの入力面にお
いて、光空間パターンに変換される。フーリエ変換レン
ズのスペクトル面で生成されたホログラムは、超高速光
信号のマッチドフィルタデータ処理用のホログラムを提
供する。本発明の時間領域信号用のホログラフィーマッ
チドフィルタは、従来技術で使用されるCPM色素レー
ザのような超高速のパルスレーザの代わりに、簡単な単
一モードダイオードレーザにより書き込むことができ
る。従って、本発明によれば、超高速のフェムト秒デー
タパルスのための安価な光通信経路選択と復号化が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるマッチドフィルタ記録の模式図
である。
【図2】本発明によるマッチドフィルタ記録の模式図で
ある。
【図3】Aは本発明によるフェムト秒光パルスのパケッ
トヘッダ認識方法の一例の模式図であり、Bは本発明に
よるフェムト秒光パルスのパケットヘッダ認識方法の別
の例の模式図である。
【図4】図3の方法と共に使用されるリアルタイムフェ
ムト秒光パルス直列/並列変換のブロック図である。
【図5】図3の方法と共に使用されるリアルタイムフェ
ムト秒光パルス並列/直列変換のブロック図である。
【符号の説明】
10 時間領域光パルスデータパターン 12 基準パルス信号 14 回折格子 16 フーリエ変換レンズ 18 永久記録媒体 40 電気信号 42 基準パルス 48 単一モードダイオードレーザ 50 記録媒体 60 信号パルスパターンのプレーナアレー 62 光ビーム 64 複合ホログラム 66 ビームスプリッタ 80 伝送光パルス信号 82 第1の反射回折格子 86 ピークパルス 88 第2の反射回折格子 90 光検出器アレー 100 MQW材料

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 時間領域パルス化光データ用のホログラ
    フィーマッチドフィルタの生成方法であり、 フーリエ変換レンズの入力面に第1の所定の空間領域光
    パターンを供給するステップと、 前記フーリエ変換レンズの入力面に第2の所定の空間領
    域光パターンを供給するステップと、 前記第1及び第2のパターンを、前記フーリエ変換レン
    ズのスペクトル面におけるホログラフィー記録媒体に光
    学的に投影するステップとからなり、 これによりフーリエ変換レンズのスペクトル面に生成さ
    れたホログラムが超高速パルス化光信号のマッチドフィ
    ルタデータ処理用のホログラムを供給することを特徴と
    するホログラフィーマッチドフィルタの生成方法。
  2. 【請求項2】 入力及びスペクトル焦点面を有するフー
    リエ変換レンズ、 ホログラフィー記録媒体、 前記フーリエ変換レンズの入力面に第1の所定の空間領
    域光パターンを供給する第1の手段、 前記フーリエ変換レンズの入力面に第2の所定の空間領
    域光パターンを供給する第2の手段、 前記第1及び第2のパターンを、前記フーリエ変換レン
    ズのスペクトル面における前記ホログラフィー記録媒体
    に光学的に投影する第3の手段からなり、 これによりフーリエ変換レンズのスペクトル面に生成さ
    れたホログラムが超高速パルス化光信号のマッチドフィ
    ルタデータ処理用のホログラムを供給することを特徴と
    する、時間領域パルス化光データ用のホログラフィーマ
    ッチドフィルタの生成装置。
  3. 【請求項3】 第3の手段はMQW材料である請求項2
    の装置。
  4. 【請求項4】 第3の手段は永久記録媒体である請求項
    2の装置。
  5. 【請求項5】 第1及び第2の手段は液晶SLMである
    請求項2の装置。
  6. 【請求項6】 所定のパケットヘッダコードを包含する
    分散時間領域パルス化光信号をフーリエ変換レンズの入
    力面に供給するステップと、 前記分散信号を前記フーリエ変換レンズのスペクトル面
    のホログラフィー記録に光学的に投影するステップと、
    前記ホログラフィー記録は前記所定のパケットヘッダコ
    ードを包含する各パケットヘッダコードにより生成され
    た複数の角度的に符号化されたホログラムを含有し、そ
    の結果、前記所定のパケットヘッダコードにより生成さ
    れた所定のホログラムにより光相関パルスが生成され
    る、 前記光相関パルスを検出するステップと、 前記光相関パルスの角度変位を決定するステップとから
    なり、 これにより超高速パルス化光信号用のマッチドフィルタ
    データ処理が提供されることを特徴とする時間領域パル
    ス化光パケットヘッダの復号化方法。
JP1328395A 1994-01-04 1995-01-04 ホログラフィーマッチドフィルタの生成方法及び装置 Pending JPH07219415A (ja)

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CN110238546A (zh) * 2019-04-15 2019-09-17 清华大学 一种基于空间光束整形的飞秒激光加工阵列微孔的系统
CN110877155A (zh) * 2019-10-29 2020-03-13 清华大学 一种飞秒激光并行加工机械密封面微孔织构的系统

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