KR20190117512A - 전자기 방사 빔의 비가역 송신을 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테라 헤르츠, 적외선, 자외선 및 극자외선 방사 기술의 영역을 포괄하는 광학 기술 분야에 관한 것이고, 상이한 경로를 따라 전자기 방사의 순방향 및 역방향 전파 빔을 지향시킴으로써 전자기 방사 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도된다. 전자기 방사 빔은 각속도 Ω 로 회전하는 링 간섭계 내로 입력되며, 여기서 빔은 2 개의 등가의 강도의 역-전파 전자기 빔들로 분할된다. 사냑 효과는 ±Pi/2 라디안의 위상 쉬프트를 발생하며, 이는 링 간섭계의 회전 방향에 대하여 역-전파 전자기 방사 빔이 전파하는 방향에 의존하여 양 또는 음일 수도 있다. Pi/2 라디안의 추가 위상 시프트가 링 간섭계 내부에서 역-전파 전자기 방사 빔들 사이에서 유도되어 Pi 라디안 또는 0 의 총 위상 시프트를 발생한다. 링 간섭계 내부의 역-전파 전자기 방사 빔은 그 후에, 하나의 단일 전자기 방사 (EMR) 빔으로 결합되고, 이는 EMR 빔이 내부로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로를 사용함으로써 회전 링 간섭계로부터 출력된다.

Description

전자기 방사 빔의 비가역 송신을 위한 방법 및 디바이스

본 발명은 테라 헤르츠, 적외선, 자외선 및 극 자외선 방사 기술들의 영역을 포함하는 광학 기술 분야에 관한 것이고, 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신의 방법 및 디바이스를 목적으로 설계된다. 이는 역방향 송신을 방지하여 EMR 빔을 순방향으로 송신할 필요가 있는 경우에 사용될 수 있다. 예를 들어, 비가역 송신 디바이스는 절연체 또는 밸브로 사용되어 EMR 빔이 오직 한 방향으로만 전파하게 하고, 역방향으로 전파하는 EMR 빔은 차단되거나 빔 트랩으로 우회되어 절대로 절연체 입구에 도달하지 못하게 한다. 3 또는 4 포트 디바이스들이 서큘레이터로 사용된다. 예를 들어, 3 포트 서큘레이터는 EMR 빔을 제 1 포트에서 제 2 포트로, 제 2 포트에서 제 3 포트로 지향시킨다. 서큘레이터는 다양한 레이저 증폭 방식, 펄스 신장 및 압축 방식, 및 역방향 EMR 빔이 순방향 전파 EMR 빔과 상이한 경로로 지향되어야만 하는 다른 애플리케이션에서 사용된다.

EMR 빔의 비가역 송신을 위해 개발된 대부분의 디바이스들은 패러데이 (Faraday) 효과를 기반으로 하며, 여기서 순방향 및 역방향으로 전파하는 EMR 빔은 투명 매체를 통과하고, 빔의 편광 방향이 외부 자기장의 도움으로 변경된다. 패러데이 효과의 결과로서, EMR 빔의 편광의 배향은 EMR 빔이 전파하는 방향에 관계없이 미리 정의된 방향으로 변경된다. 전방향 및 후방향으로 전파되는 EMR 빔의 회전각은 통상적으로 보상되는 것이 아니라 합산되는데, 이는 편광 배향의 변화가 오직 자기장의 방향 및 베르데 상수의 값의 관점에서만 정의되기 때문이다.

그 동작이 패러데이 효과를 기반으로 하는, 공지된 비가역 광 송신의 방법 및 디바이스가 있다. 이 디바이스는 편광기, 자석 시스템에 배치된 자기 광학 결정 및 분석기로 구성되며, 이들 모두는 광학축을 따라 배열된다. 자기 광학 결정은 단결정 테르븀 스칸듐 알루미늄 가닛으로 만들어진다. 자기 광학 결정의 우수한 품질은 절연체가 킬로와트로 측정된 평균 전력의 방사를 견딜 수 있게 한다. 공지된 방법 및 디바이스는 러시아 연방 특허 출원 RU2601390C1, 2015 에 기술된다.

이 공지된 방법 및 디바이스의 단점은, 자기 광학 결정이 오직 특정 파장에만 투명하게 유지되기 때문에, 절연체가 오직 파장에 의해 제한된 특정 범위 내에서만 기능적으로 유지된다는 것이다. 또한, 자기장에 의존하여 편광 회전각을 정의하는 베르데 상수는 실제 애플리케이션들에서 사용이 가능한 임의의 파장에 대해 충분히 크지 않다. 또한, 자기 광학 결정은 광학 방사를 흡수한다. 결과적으로, 결정이 가열되고 열 렌즈가 형성되어 광선을 왜곡시킨다. 또한, 자기 광학 결정의 가격은 비교적 높다.

공지된 비가역 광 송신의 방법 및 디바이스가 있으며, 상기 비가역 광 송신은 1/2 파 판을 회전시킴으로써 보장된다. 이 디바이스는 서로 거리 L 내에 배치되고 각속도 ω 로 회전하는 2 개의 1/2 파 판으로 구성된다. 또한, 제 2 의 1/2 파 판의 고속 축은 제 1 의 1/2 파 판으로 Pi/8 라디안의 각도를 형성하도록 회전된다. 선형 편광된 광선이 제 1 의 1/2 파 판으로부터 제 2 의 1/2 파 판으로 이동하는 동안, 제 2 판은 Pi/8 라디안의 각도를 형성하도록 회전한다. 제 2 의 1/2 파 판의 고속 축이 제 1 의 1/2 파 판으로 Pi/8 라디안의 각도를 형성하도록 미리 회전되었기 때문에, 판의 총 회전각은 Pi/4 라디안이다. 1/2 파 판은 효율적으로 2 배 큰 각도로 광의 편광을 회전시킨다. 따라서, 제 2 의 1/2 파 판 이후의 광의 편광은 Pi/2 라디안의 각도로 회전될 것이다. 즉, 출력 평면에서의 광의 편광은 디바이스의 입력 평면에서 광의 편광에 수직일 것이다.

역방향으로 전파하는 광의 편광은 회전하지 않으며, 이는 광선이 제 2 의 1/2 파 판에서 제 1 의 1/2 파 판으로 이동하는데 걸리는 시간 내에, 제 1 의 1/2 파 판의 고속 축이 제 2 의 1/2 파 판의 고속 축의 각도와 동일한 각도로 회전하기 때문이다. 예를 들어, 2 개의 1/2 파 판들이 서로 거리 L=1 내에 배치되는 상황에서, 1/2 파 판들이 Pi/8 라디안의 요구되는 각도로 회전하기 위해, 초당 ω = Pi/8 * c/L = 75 * Pi/2 * 10^6 라디안 또는 초당 1875만 회전의 속도로 회전해야 한다. 여기서 빛의 속도 c = 3*10^8 m/s 이다. 분명히 이것은 실현하기가 거의 불가능하다. 디바이스를 개선하는 또 다른 방법은, 회전하는 1/2 파 판 대신 전기적으로 제어되는 전기 광학 결정들을 사용하는 것이다. 공지된 방법 및 디바이스는 미국 특허 출원 US3484151A, 1969 에 기술된다.

이 공지된 방법 및 디바이스의 단점은, 기계적으로 제어되는 1/2 파 판을 갖는 디바이스를 제조하는 것이 실질적으로 불가능하고, 전기 광학 결정을 갖는 전기적으로 제어되는 디바이스는 매우 복잡하고 비실용적인 해결책이라는 것이다. 또한, 전기 광학 결정이 빠른 제어를 가질 수 있다는 사실에도 불구하고, 고주파 스위칭에 적합하지 않으며, 이는 과열되기 쉽기 때문이다. 또한, 디바이스를 제조하는데 사용되는 전기 광학 결정은 비싸다.

공지된 비가역 광 송신의 방법 및 디바이스가 있으며, 상기 비가역 광 송신은 마흐-젠더 간섭계의 도움으로 보장된다. 이 경우, 간섭계의 2 개의 브랜치에 위치한 광학 변조기는 Pi 라디안의 위상차를 발생하는 역-전파 파들을 유도하는데 사용된다. 결과적으로, 간섭계의 2 개의 브랜치에서 순방향으로 전파하는 광선의 보강 간섭 및 역방향으로 전파하는 광선의 상쇄 간섭이 존재한다.

마흐-젠더 간섭계는 반도체 재료를 사용하여 제조되므로, 통합된 방식으로 사용하기에 완벽하게 적합하다. 공지된 방법 및 디바이스는 미국 특허 출원 US7228023B1, 2007 및 국제 특허 출원 WO2008/048314A2, 2008 에 기술된다.

이러한 공지된 방법 및 디바이스의 단점은, 오직 통합된 방식에서만 및 오직 낮은 평균 방사 전력 하에서만 사용하기에 적합하다는 것이다. 높은 평균 방사 전력 하에서 사용하기 적합한 종류의 절연체를 생산하는 것은 다소 복잡하다. 또한, 이 디바이스는 광학 변조기를 구동하는 제너레이터를 필요로 한다.

이 공지된 방법 및 디바이스의 또 다른 단점은 마흐-젠더 간섭계에 기초한다는 것이며, 이 간섭계는 광학 경로 길이가 간섭계의 양쪽 브랜치를 따라 동일하고, 방사 파의 길이를 결정할 때보다 훨씬 더 많은 정확도로 실행하고 시간에 따라 변하지 않게 하는 것을 보장하는 것을 필요로 한다.

입력 및 출력 빔 스플리터 (커플러) 사이에 설치된 비가역 위상 쉬프트 엘리먼트를 갖는 마흐-젠더 간섭계에 기초한 공지된 비가역적 광 송신의 방법 및 디바이스가 있다. 입력 빔 스플리터에서, 광선은 2 개의 동일한 부분들로 분할되고, 이들 부분들은 그 후, 간섭계의 2 개의 상이한 브랜치를 따라 송신되고, 여기서 이들은 광선이 전파하는 방향에 의존하여 상이한 위상 시프트를 경험한다. 출력 빔 스플리터에서, 간섭계의 2 개의 상이한 브랜치를 따라 송신된 2 개의 광선은 재결합되고 결과적인 빔은 결과적인 위상 쉬프트의 차이에 따라 출력 포트로 지향된다. 비가역 위상 시프트 엘리먼트는 순방향에서 0도 위상 시프트를 유도하고 역방향에서 180 도 위상 시프트를 유도한다. 비가역 위상 시프트 엘리먼트는 광학 자기 재료에 기초한다; 또한, 비가역 위상 시프트 엘리먼트는 패러데이 회전자 및 1/2 파 판으로 구성될 수 있다. 공지된 방법 및 디바이스는 유럽 공동체 특허 출원 EP1227359A2, 2002 에 기술된다.

이 공지된 방법 및 디바이스의 단점은 그 디바이스의 목적을 위해 사용된 자기-광학 재료가 오직 제한된 파장 범위 내에서만 투명하게 유지된다는 것이다. 따라서, 자기 광학 재료의 화학적 조성 및 결정 구조는 EMR 의 파장에 따라 변화할 필요가 있다. 또한, 일부 파장의 경우, 자기장에 따른 편광의 회전각을 정의하는 베르데 상수는 단지 충분히 크지 않다. 또한, 자기 광학 재료는 방사를 흡수한다. 결과적으로, 자기 광학 재료가 가열되고 열 렌즈가 형성되어 방사 빔을 왜곡시킨다. 또한, 자기 광학 재료의 가격은 비교적 높다.

이 공지된 방법 및 디바이스의 또 다른 단점은 마흐-젠더 간섭계에 기초한다는 것이며, 이 간섭계는 광학 경로 길이가 간섭계의 양쪽 브랜치를 따라 동일하고, 방사 파의 길이를 결정할 때보다 훨씬 더 많은 정확도로 실행하고 시간에 따라 변하지 않게 하는 것을 보장하는 것을 필요로 한다. 이것은 마흐-젠더 간섭계가 통합되지 않은 경우에, 다소 복잡하며, 따라서 그러므로 이 방법을 사용하여 강력한 비가역 송신 디바이스를 발생하는 것이 복잡하다.

본 발명의 목적은 디바이스의 설계를 단순화하고, 디바이스의 가격을 감소시키며, 외부의 환경 교란에 대한 디바이스의 신뢰도 및 저항성을 개선하고, 전자기 방사선의 미리 정의된 파장에 대한 방법 및 디바이스의 적용가능성을 단순화하고, 허용가능한 평균 전자기 방사 전력 및 펄스 에너지를 증가시키는 것이다.

순방향 및 역방향 전파된 전자기 방사 (EMR) 빔들을 상이한 경로들을 따라 지향시킴으로써 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도된 EMR 빔의 비가역적 송신을 위한 제안된 방법에 따라 문제점을 해결하기 위해, 상기 방법은 다음 단계들을 포함한다:

입력/출력 경로들 중 임의의 미리 선택된 경로를 통해 EMR 빔을 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계에 입력하는 단계;

회전 링 간섭계 내부의 EMR 빔을 역 경로를 따라 간섭계 내부의 역 경로들을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 때문에, 회전 경로 간섭계의 회전 방향에 대하여 역-전파 EMR 빔이 역 경로들을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 분할된 역-전파 EMR 빔 사이에서, 위상 쉬프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수도 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;

링 간섭계 내부의 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하지 않는, n 이 임의의 정수인 Pi/2+ n*Pi 라디안의 추가의 위상 시프트를 유도하고, 링 간섭계의 회전 방향에 대해 역-전파 EMR 빔들이 이동하는 방향에 의존하여, 역-전파 EMR 빔들 사이에서 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 단계;

회전 링 간섭계 내부의 역-전파 EMR 빔을 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고, 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 내로 입력되게 하는 경로와 상이한, 경로들로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 회전 링 간섭계로부터 단일 EMR 빔을 출력하는 단계; 및

입력/출력 경로들의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 2 개의 입력/출력 경로들을 회전 링 간섭계의 회전축과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들로 지향시키는 단계.

순방향 및 역방향 전파된 전자기 방사 (EMR) 빔들을 상이한 경로들을 따라 지향시킴으로써 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도된 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 방법의 다른 실시형태는 다음 단계들을 포함하는 방법이다:

a) 입력/출력 경로 쌍의 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 EMR 빔을 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 EMR 빔으로 분할하는 것과 함께, 분할된 EMR 빔 사이에 n 은 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;

b) 분할된 EMR 빔들을 각속도 Ω 로 회전하는 상기 회전 링 간섭계 내로 입력하고, 상기 회전 링 간섭계 내부에서 역 경로들을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 결합하며, 사냑 효과 때문에 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 역-전파 EMR 빔이 역 경로들 (6) 을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 분할된 역-전파 EMR 빔 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수도 있는, m 은 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트가 유도되고, 역-전파 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 단계;

c) 회전 링 간섭계 내부의 역-전파 EMR 빔들을 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고, 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 내로 입력되게 하는 경로와 상이한, 경로 쌍으로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 회전 링 간섭계로부터 출력하는 단계; 또는

a) 입력/출력 경로 쌍의 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 EMR 빔을 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력하고, 회전 링 간섭계 내부d의 역 경로들을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 때문에 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 역-전파 EMR 빔이 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 역-전파 EMR 빔 사이에서 위상 쉬프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수도 있는, m 은 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;

b) 상기 회전 링 간섭계 내부의 역-전파 EMR 빔을 2 개의 EMR 빔으로 결합하고 상기 회전 링 간섭계로부터 출력하는 단계;

c) 회전 링 간섭계로부터 출력된 EMR 빔들 사이에서 Pi/2+ n*Pi 의 위상 쉬프트를 유도하여 상기 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 것과 함께, 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍으로부터 선택된 입력/출력 경로를 따라 순방향으로 지향시키는 단계; 및

d) 입력/출력 경로 쌍 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로 및 나머지 입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로를 상기 회전 링 간섭계 의 회전축 과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들로 지향시키는 단계.

EMR 빔은 상기 개별 입력/출력 포트들을 통해 입력되고 출력될 수 있어서, 상기 EMR 빔이 제 1 입력/출력 포트를 통해 입력되는 경우에 제 2 입력/출력 포트를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 상기 EMR 빔이 제 2 입력/출력 포트를 통해 입력되는 경우에 제 3 입력/출력 포트를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 상기 EMR 빔이 제 3 입력/출력 포트를 통해 입력되는 경우에 제 4 입력/출력 포트를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 그리고 상기 EMR 빔이 제 4 입력/출력 포트를 통해 입력되는 경우에 제 1 입력/출력 포트를 통해 출력되거나 제거될 것이다.

본 발명의 실시형태로서, EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되고 EMR 빔을 디바이스에 입력하고 디바이스로부터 출력하기 위한 적어도 2 개의 입력/출력 포트를 구비한 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스가 제안되며, 여기서 상기 디바이스는 다음을 포함한다:

회전 링 간섭계 내로 입력되는 EMR 빔을 분할하고, 이후에 분리된 상기 EMR 빔들을 상기 회전 링 간섭계로부터 출력되기 전의 단일 EMR 빔으로 결합하도록 의도된 빔 스플리터로서, 상기 빔 스플리터는 상기 회전 링 간섭계 내로 입력되는 EMR 빔을, 상기 회전 링 간섭계 내부의 역 경로들을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 때문에, 링 간섭계의 회전 방향에 대해 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하여, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수도 있는, m 이 임의의 정수인 ± Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트가 유도되는, 상기 빔 스플리터;

회전 링 간섭계 내부의 역-전파 EMR 빔들 사이에 회전 링 간섭계의 회전 방향에 대해 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하지 않는, n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 추가 위상 시프트를 유도하고, 역 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔들 사이에서 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하기 위한 위상 엘리먼트로서, 역-전파 EMR 빔들은 그 후에 빔 스플리터 (5) 로 지향되어 하나의 단일 EMR 빔으로 결합되고, EMR 빔은 EMR 빔이 회전 링 간섭계 (12) 내부로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로들 (1, 2, 3, 4) 로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력되는, 상기 위상 엘리먼트;

EMR 빔들의 입력/출력 경로들의 미리 선택된 적어도 2 개의 경로들을 접속하여 선택된 경로들을 회전 링 간섭계 의 회전축과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들로 지향하도록 의도된 EMR 빔 송신 회로.

전자기 방사 (EMR) 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되고 EMR 빔을 디바이스 내로 입력하고 디바이스로부터 출력하기 위한 적어도 2 개의 입력/출력 포트를 구비한 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스의 다른 실시형태로서, 여기서 상기 디바이스 다음을 포함한다:

빔 스플리터를 포함하는 회전 링 간섭계로서, 상기 빔 스플리터는 상기 회전 링 간섭계 내부의 역 경로들을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로, 회전 링 간섭계 내로 입력되는 하나의 EMR 빔을 분할하거나 2 개의 EMR 빔들을 결합-혼합하고, 사냑 효과 때문에, 상기 회전 링 간섭계의 회전 방향에 대하여 역 경로들을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수도 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하고, 역-전파 EMR 빔들을 회전 링 간섭계로부터 출력되는 2 개의 EMR 빔들 또는 하나의 EMR 빔으로 결합하도록 의도된다;

입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 경로 상에 배치되고, 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 EMR 빔을 분할하는 것과 함께, 분할된 EMR 빔들 사이에 n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하도록 의도된 위상 엘리먼트로서, 분할된 EMR 빔들은 회전 링 간섭계로 입력되어 역 경로들을 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하고, EMR 빔이 회전 링 간섭계 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍으로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 회전 링 간섭계로부터 출력되는, 상기 위상 엘리먼트; 또는

입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 경로 상에 배치/배열되어, 회전 링 간섭계로부터 출력된 EMR 빔들 사이에서 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하여, EMR 빔 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 것과 함께, 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고 상기 EMR 빔이 회전 링 간섭계에 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍으로부터 선택된 입력/출력 경로를 따라 순방향으로 지향시키기 위한, 위상 엘리먼트; 및

입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로 및 나머지 입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로를 회전 링 간섭계의 회전축과 접속하고 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들로 지향시키기 위한 EMR 빔 송신 회로.

위상 엘리먼트와 결합하여 입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 경로 상에 배치되고, 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 EMR 빔을 분할하는 것과 함께 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하도록 의도된 추가의 빔 스플리터가 제공되거나, 또는 빔 스플리터는 위상 엘리먼트와 결합하여 입력/출력 경로 쌍의 미리 선택된 경로 상에 배치되고, 회전 링 간섭계로부터 출력된 EMR 빔들 사이에 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 것과 함께 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하도록 의도된다.

n 은 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 추가 위상 시프트를 유도하기 위해 EMR 빔 스플리터 및 옵션적으로 위상 엘리먼트를 포함하는 회전 링 간섭계는, 역-전파 EMR 빔들의 역 경로들 상에 간섭계 내부에 배열된 적어도 2 개의 반사기들을 더 포함하고, 상기 회전 링 간섭계를 상기 디바이스의 개별 입력/출력 포트와 연결하는 EMR 빔 송신 회로는, 상기 회전 링 간섭계의 회전축과 동축으로 배열된 반사기를 포함하고, EMR 빔의 적어도 2 개의 입력/출력 경로들을 링 간섭계의 회전축과 정렬시키기 위해 복수의 추가 미러들이 존재할 수도 있고, 상기 반사기 및 상기 추가 미러들은 회전 링 간섭계와 함께 회전하도록 배열된다.

회전 링 간섭계는 편광의 상태를 상기 회전 링 간섭계 회전 링 간섭계 내부에서 경로들을 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔의 직교 상태로 변경하기 위한 수단을 포함하며, 상기 수단은 1/2 파 판의 형상을 취할 수도 있다.

상기 링 간섭계와 함께 회전하고, 선형 또는 타원형으로 편광된 EMR 빔을 상기 디바이스의 회전부와 상기 디바이스의 입력/출력 포트들 사이에서 전파하는 원형 편광된 EMR 빔으로 변환시키도록 의도된 추가의 수단이 제공될 수 있고, 추가로, 링 간섭계와 함께 회전하지 않고, 회전 링 간섭계의 측면 상의 원형으로 편광된 EMR 빔을 상기 디바이스의 입력/출력 포트들의 측면 상의 선형으로 편광된 EMR 빔으로 변환시키도록 의도된 추가의 수단이 제공될 수도 있으며, 기하학적으로 중첩하는 경로들을 따라 전파하는 직교 편광된 EMR 빔의 공간 분리를 보장하고 이들을 디바이스의 분리된 입력 및 출력 포트들로 지향하기 위한 편광 빔 스플리터들이 제공될 수도 있다.

회전 링 간섭계는 파이버 링 간섭계이며,

- 빔 스플리터 및 2 개의 편광 유지 파이버들로서, 상기 빔 스플리터 및 2 개의 편광 유지 파이버들은 상기 파이버들의 저속 및 고속 축이 교차되는 하나의 지점 에서 서로 교차하여 접합되는, 상기 빔 스플리터 및 2 개의 편광 유지 파이버들;

- 상기 파이버들의 저속 및 고속 편광축 사이에서, n 이 임의의 정수인 1/4 + n/2 편광 비트 길이가 상이한, 파이버들의 길이를 선택함으로써 형성되는 추가의 위상 쉬프트를 유도하기 위한 위상 엘리먼트

를 포함하며;

- 상기 회전 링 간섭계를 상기 디바이스의 개별 입력/출력 포트와 접속하는 EMR 빔 송신 회로는, 회전 간섭계의 회전축과 동축으로 배열된 적어도 하나의 콜리메이터를 포함하고, 상기 콜리메이터는 편광 유지 파이버들에 의해 파이버 링 간섭계에 접속된다.

디바이스는 상기 회전 링 간섭계와 함께 EMR 의 편광을 동기식으로 회전시키고 동시에 EMR 빔 편광의 배향을 회전 링 간섭계의 회전 각도와 관계없이 유지하도록 의도된 EMR 의 편광을 회전시키기 위한 추가 수단이 제공될 수 있고, 추가로 기하학적으로 중첩하는 경로를 따라 전파하는 직교 편광된 EMR 빔의 공간적 분리를 보장하고 이들을 디바이스의 입력 및 출력 포트로 지향시키기 위해 추가의 편광 빔 스플리터가 제공될 수 있다.

EMR 의 편광을 회전시키기 위한 추가 수단은 회전하는 1/2 파 판 또는 액정 편광 회전자, 또는 반사 편광 회전자, 또는 편광 프리즘 회전자 또는 회전 링 간섭계와 동시에 편광을 회전시킬 수 있는 임의의 다른 수단일 수도 있다.

상기 회전 링 간섭계는 상기 회전 링 간섭계의 축과 동축으로 형성된 개구를 포함하고, 상기 EMR 빔은 디바이스의 포트들과 회전 링 간섭계 사이의 개구를 통해 전파한다.

파이버 피그테일 (fiber pigtail) 은 디바이스의 임의의 포트들에 접속될 수 있다.

본 발명의 한 가지 장점은, 마하 젠더 간섭계와 같은 다른 타입의 간섭계와는 달리, 디바이스가 기반을 이루는 회전 링 간섭계가 디바이스의 반사기, 빔 스플리터 또는 다른 엘리먼트의 쉬프트들에 민감하지 않다는 것이며, 이는 역-전파 EMR 빔이 서로 인접하여 공존하는 경로를 따라 전파하기 때문이고, 따라서 빔들은 동일한 거리를 이동한다. 이는 예를 들어, 직경이 1 미터인 대규모 링 간섭계의 경우에 역-전파 EMR 빔 사이에 요구되는 위상차를 확보하는 것을 용이하게 한다. 또한, 회전 링 간섭계는 환경적 교란, 진동 또는 온도 변동에 민감하지 않다. 링 간섭계는 쉽게 튜닝된다.

또 다른 장점은 디바이스가 기반으로 하는 링 간섭계의 물리적 치수와 회전 속도가 실제 적용에 완벽하게 적합하다는 것이다. 사냑 효과는

의 역-전파 EMR 빔 간에 위상 쉬프트를 발생하고, 여기서 S 는 링 간섭계에 의해 제한되는 밀폐된 영역이며, λ 는 파장이며, Ω 는 링 간섭계의 회전 속도이고, c 는 빛의 속도이다. EMR 빔이 링 간섭계 주위를 순차적으로 여러 번 이동하는 경우, 링 간섭계에 의해 제한된 밀폐 영역은 동일한 횟수만큼 효율적으로 더 커질 것이다. EMR 빔의 비가역 송신을 보장하기 위해, 사냑 효과로 인한 위상차는 Pi/2 라디안이어야만 한다. 예를 들어, 링 간섭계가 10cm 의 반경 및 1064 나노미터의 파장을 갖는 원형 형상인 경우, 간섭계의 회전 속도는 초당 635 라디안 또는 초당 101 회전이어야만 한다. 이 모두는 실제로 달성하기 쉽다.

또한, 사냑 효과에 의해 유도된 ±Pi/2 라디안의 위상 쉬프트는 Pi, 즉, ±Pi/2+m*Pi 라디안에 의해 반복적일 수 있으며, 여기서 m은 임의의 정수이다. 또 다른 장점은 디바이스의 핵심 컴포넌트들이 편광 또는 비-편광 타입일 수 있는 반사기들 및 빔 스플리터이기 때문에, 디바이스가 테라헤르츠로 시작하여 극자외선 방사로 가는 임의의 파장을 수용하도록 쉽게 제조될 수 있다는 점이다.

또한, 디바이스는 편광 및 비-편광 전자기 방사 양자에 대해 적합하게 제조될 수 있다. 레이저에 의해 발생된 방사의 스펙트럼이 다이오드 레이저의 스펙트럼과 중첩할 때, 비-편광 광학 방사에 적합하게 제조된 디바이스는 펌프 다이오드 레이저들을 레이저 방사로부터 보호하기 위해 사용될 수도 있다.

다른 장점은 링 간섭계의 회전이 전기 모터, 압축 공기 터빈 또는 다른 엔진의 도움으로 보장될 수 있다는 것이다.

또 다른 장점은 디바이스가 임의의 자기-광학 결정들 또는 전자기 방사를 강하게 흡수하는 임의의 다른 재료 없이 오직 반사기, 빔 스플리터 및 위상 엘리먼트로만 제조되기 때문에, 매우 높은 평균 전자기 방사 전력에 적합할 수 있다는 것이다. 최고 허용가능한 방사 전력은 빔 스플리터, 반사기 및 위상 엘리먼트의 방사에 대한 저항성에 의존한다.

또한, 디바이스의 애퍼처가 그 컴포넌트들의 애퍼처, 즉 반사기 및 빔 스플리터의 애퍼처에 의존하기 때문에, 디바이스는 EMR 빔의 비가역 송신을 위해 큰 애퍼처를 수용하도록 용이하게 제조될 수 있다. 애퍼처는 주로 디바이스의 링 간섭계 회전축에 의해 제한되며, 여기서 애퍼처는 링 간섭계의 내부 및 외부로 EMR 빔을 공급하도록 형성된다. 직경이 수 센티미터인 애퍼처들을 갖는 축들이 쉽게 제조될 수 있다. 또한, 2-브랜치 디바이스, 예를 들어 절연체는 직교 편광된 빔을 동일한 방향으로 지향시키고 디바이스의 타 측상에 엔진을 설치하여 링 간섭계를 회전시킴으로써 회전축에서 애퍼처 없이 구현될 수 있다.

또한, 디바이스의 비용은 동일한 파라미터를 갖는 다른 유사한 디바이스들과 비교하여 더 낮으며, 이는 어떤 자기-광학 결정도 그것을 제조하는데 사용되지 않기 때문이다.

또 다른 장점은 디바이스의 설계가 매우 간단하고 디바이스가 거의 유지 보수할 필요가 없다는 것이다. 표준의, 상업적으로 접근가능한 광학 컴포넌트들, 즉 반사기들 및 빔 스플리터들이 제조될 수 있다.

또 다른 장점은 디바이스가 자석을 포함하지 않기 때문에, 제안된 발명에 기초하여 제조된 디바이스로 작업할 때 어떤 특별한 안전 조치를 취할 필요가 없다는 것이다.

본 발명의 더욱 상세한 설명은 본 발명의 범위를 제한하지 않는 다음의 도면들에서 주어진다:
도 1a 는 2 개의 포트들 및 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (평면도) 이다.
도 1a 는 2 개의 포트들 및 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (측면도) 이다.
도 2a 는 2 개의 포트들 및 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (평면도) 이다.
도 2a 는 2 개의 포트들 및 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (측면도) 이다.
도 3a 는 4 개의 포트들 및 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 개략도 (평면도) 이다.
도 3b 는 4 개의 포트들 및 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 개략도 (측면도) 이다.
도 4a 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식을 도시하며, 여기서 EMR 빔은 경로 1 을 통해 내부로 공급되고 경로 2 를 통해 외부로 공급된다.
도 4b 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식을 도시하며, 여기서 EMR 빔은 경로 2 을 통해 내부로 공급되고 경로 3 를 통해 외부로 공급된다.
도 5a 는 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식을 도시하며, 여기서 EMR 빔은 경로 1 을 통해 내부로 공급되고 경로 2 를 통해 외부로 공급된다.
도 5b 는 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식을 도시하며, 여기서 EMR 빔은 경로 2 을 통해 내부로 공급되고 경로 3 를 통해 외부로 공급된다.
도 6a 는 4 개의 포트들 및 파이버 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 개략도 (평면도) 이다.
도 6b 는 4 개의 포트들 및 파이버 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 개략도 (측면도) 이다.
도 7 은 회전 파이버 링 간섭계의 방식이다.
도 8 은 파이버를 갖는 편광 빔 스플리터의 방식이다.
도 9 는 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식이며, 여기서 경로들 1 - 4 을 따라 이동하는 EMR 빔은 원형으로 편광된다.
도 10a 은 4 개의 포트들 및 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식이며, 여기서 경로들 1 - 4 을 따라 이동하는 EMR 빔은 원형으로 편광된다 (평면도).
도 10b 은 4 개의 포트들 및 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식이며, 여기서 경로들 1 - 4 을 따라 이동하는 EMR 빔은 원형으로 편광된다 (측면도).
도 11a 는 편광된 EMR 빔과 함께 사용되도록 적응된, 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식 (경로 1, 4 및 경로 2, 3 가 기하학적으로 분리된다) 이다.
도 11b 는 편광된 EMR 빔과 함께 사용되도록 적응된, 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식 (경로 1, 4 및 경로 2, 3 가 기하학적으로 오버랩한다) 이다.
도 12a 는 편광된 EMR 빔들과 함께 사용하도록 적응된 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 포함하는 4 개의 포트들을 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (평면도) 이다.
도 12b 는 편광된 EMR 빔들과 함께 사용하도록 적응된 편광에 독립적인 회전 링 간섭계를 포함하는 4 개의 포트들을 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (측면도) 이다.
도 13a 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광과는 독립적 인 회전 링 간섭계의 방식 (EMR 빔이 편광되지 않음, 평면도) 이다.
도 13b 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광과는 독립적 인 회전 링 간섭계의 방식 (EMR 빔이 편광되지 않음, 측면도) 이다.
도 13c 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광과는 독립적 인 회전 링 간섭계의 방식 (편광된 EMR 빔과 함께 사용하도록 적응됨, 평면도) 이다.
도 13d 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광과는 독립적 인 회전 링 간섭계의 방식 (편광된 EMR 빔과 함께 사용하도록 적응됨, 측면도) 이다.
도 14a 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광에 독립적이고 편광된 EMR 빔들과 함께 사용하도록 적응된 회전 링 간섭계를 포함하는 2 개의 포트들을 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (평면도) 이다.
도 14b 는 회절 빔 스플리터에 의한 편광에 독립적이고 편광된 EMR 빔들과 함께 사용하도록 적응된 회전 링 간섭계를 포함하는 2 개의 포트들을 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식 (측면도) 이다.
도 15a 는 복굴절 편광 빔 스플리터에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식 (평면도) 이다.
도 15b 는 복굴절 편광 빔 스플리터에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식 (우측면도) 이다.
도 15c 는 복굴절 편광 빔 스플리터에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식 (정면도) 이다.
도 16a 는 회전 링 간섭계의 외부에 배치된 위상 엘리먼트에 의한 편광에 의존하는 회전 링 간섭계의 방식이다 (회전 링 간섭계의 위상 엘리먼트와 빔 스플리터 사이를 이동하는 EMR 빔은 원형으로 편광된다).
도 16b 는 회전 링 간섭계의 외부에 배치된 위상 엘리먼트에 의한 편광에 의존하는 회전 링 간섭계의 방식이다 (회전 링 간섭계의 위상 엘리먼트와 빔 스플리터 사이를 이동하는 EMR 빔은 선형으로 편광된다).
도 17a 은 4 개의 포트들 및 회전 링 간섭계 외부에 배치된 위상 엘리먼트에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식이다 (평면도).
도 17b 은 4 개의 포트들 및 회전 링 간섭계 외부에 배치된 위상 엘리먼트에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계를 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스의 방식이다 (측면도).
도 18 은 이들 위상 엘리먼트들에 의한 편광에 의존적인 회전 링 간섭계의 방식이다.
도 19 는 회전 링 간섭계 외부에 배치된 위상 엘리먼트에 의한 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식이다.
도 20 은 이들 위상 엘리먼트들에 의한 편광에 독립적인 회전 링 간섭계의 방식이다.

EMR 빔의 전파/송신/입력/출력 경로는 EMR 빔이 전파하는 방향, 공간에서의 위치 및 편광 상태를 정의한다. 기하학적으로 EMR 빔들이 중첩할 수 있지만 직교 편광된 EMR 빔은 상이한 전파/송신/입력/출력 경로를 가지며, 이는 직교 편광된 빔이 재료의 이방성으로 인해 상이한 굴절률을 가질 수 있기 때문이다. 또한, 직교 편광된 빔은 파 판 및 편광 빔 스플리터를 사용하여 분리될 수 있으며, 상이한 기하학 경로를 따라 지향될 수 있다.

EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 입력/출력 경로 (1, 2, 3, 4) 중 임의의 미리 선택된 경로에 의해 EMR 빔은 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계 (12) 로 지향되며, 여기서 빔 스플리터 (5) 의 도움으로, 회전 링 간섭계 (12) 내부에서 역 경로 (6 및 7) 를 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역 전파 EMR 빔으로 분할된다. 등가의 강도의 빔 분할의 실현은 빔 스플리터의 기술적 가능성에 의존한다. 사냑 효과로 인하여, ± Pi/2 라디안의 위상 쉬프트는 회전 링 간섭계 (12) 내부의 2 개의 역-전파 EMR 빔 사이에서 유도되며, 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 역-전파 EMR 빔이 전파하는 방향에 의존하여 2 개의 역-전파 EMR 빔 사이에서 양 또는 음일 수도 있다. 또한, 회전 링 간섭계 (12) 내부의 위상 엘리먼트는 역 경로 (6 및 7) 를 따라 이동하는, 역-전파 EMR 빔 사이에서, Pi/2 + n*Pi 라디안 (여기서 n 은 임의의 정수임) 의 추가적인 위상 시프트를 유도하며, 이는 EMR 빔이 전파하는 방향에 의존하지 않는다. 따라서, 역-전파 EMR 빔 사이에서 Pi + n*Pi 라디안 또는 0 + n*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트는, 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대해 역-전파 EMR 빔이 전파하는 방향에 의존하여 달성된다. 결과적으로, 역 경로들 (6, 7) 을 따라 역-전파하는 EMR 빔들은 회전 링 간섭계 (12) 내에서 하나의 단일 EMR 빔으로 다시 결합되고, 그로부터, EMR 빔이 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 (1-4) 로부터의 경로를 사용함으로써 출력된다. EMR 빔은 링 간섭계 (12) 내로 입력되고, 그로부터, EMR 빔이 제 1 경로 (1) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되면 제 2 경로 (2) 를 따라 지향되도록 상호접속되는 4 개의 상이한 경로 (1 내지 4) 를 사용함으로써 출력될 수 있고, EMR 빔이 제 2 경로 (2) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되면, 제 3 경로 (3) 를 따라 지향될 것이며; EMR 빔이 제 3 경로 (3) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되면, 제 4 경로 (4) 를 따라 지향될 것이고, EMR 빔이 제 4 경로 (4) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되면, 제 1 경로 (1) 를 따라 지향될 것이다. 또한, 이 방법에 따르면, EMR 빔의 적어도 2 개의 입력/출력 경로 (1-4) 는 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬되고 각각의 입력/출력 포트 (21, 22, 23, 24) 로 지향된다.

또한, 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔들 사이의 Pi/2 + n*Pi 라디안 (여기서 n 은 임의의 정수) 의 추가의 위상 시프트를 유도하는 위상 엘리먼트 (11) 는 링 간섭계 (12) 외부에 위치될 수 있고 EMR 빔 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 상에 배치될 수 있다.

각속도 Ω 로 회전하는 링 간섭계 (12) 내부에서 EMR 빔의 비가역 전파가 보장되는, EMR 빔의 비가역 송신을 위한 제안된 디바이스가 도 1a 및 도 1b 에 도시된다. 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 4 에 개별적으로 도시된다. 경로 (1) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력된 EMR 빔은 경로 (2) 를 통해 간섭계 (12) 로부터 출력되며, 이는 사냑 효과에 기인하고 위상 엘리먼트 (11) (도 4 참조) 에 의해 유도된 위상 쉬프트들의 합이 Pi 라디안이기 때문인 반면, 경로 (2) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력된 EMR 빔은 경로 (3) 를 통해 간섭계 (12) 로부터 출력되며, 이는 유도된 위상 쉬프트들이 서로 보상되고 그들의 합이 0 과 동일하기 때문이다. EMR 빔을 수집하기 위해 경로 (3) 를 따라 트랩 (20) 이 배열된다. 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 디바이스의 2 개의 포트들 (21 및 22) 과 접속하는 회로를 구비하여, EMR 빔의 입력/출력 경로 (1 및 2) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시킨다. 광학 회로는 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 EMR 의 입력/출력 경로 (1 및 2) 를 링 간섭계의 회전축 (8) 과 정렬시키기 위한 복수의 추가 미러들 (16-19) 로 구성된다. 링 간섭계의 회전축 (8) 과 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 다른 부가 미러들 (16-19) 은 링 간섭계 (12) 와 함께 회전한다. 경로 (1) 를 통해 입력 포트 (21) 에서 회전 링 간섭계 (12) 로 전파되는 EMR 빔은 경로 (2) 를 통해 입력/출력 포트 (22) 로 출력되는 반면, 경로 (2) 를 통해 포트 (22) 에서 링 간섭계 (12) 를 향해 반대 방향으로 전파되는 EMR 빔은 경로 (3) 를 통해 출력되어 트랩 (20) 으로 들어간다. 이러한 방식으로, 디바이스는 2-포트 아이솔레이터 또는 밸브의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 일 방향으로 만 전파하도록 허용되고 반대 방향으로 전파하는 EMR 빔은 차단되어 빔 트랩 (20) 으로 전환된다.

도 2a 및 도 2b 는 도 1a 및 도 1b 에 도시된 디바이스와 유사한 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시하지만, 이 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 디바이스의 4 개의 포트들 (21-24) 과 접속하여 EMR 빔이 전파하는 경로 (1 - 4) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 갖는다는 점에서 상이하다. EMR 빔 송신 회로는 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 동축으로 배열된 반사기 (15), 경로들 (1, 4 및 2, 3) 을 따라 전파하는 직교 편광된 EMR 빔 쌍을 결합하는 것을 돕는 2 개의 편광 빔 스플리터 (29, 30), 및 EMR 빔의 쌍을 이루는 입력/출력 경로 (1, 4 및 2, 3) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 복수의 추가 미러 (16-19, 31, 32) 로 구성된다. 또한, 경로 1 및 경로 3 을 따라 90 도만큼 전파하는 EMR 빔의 편광면을 회전시키는 2 개의 1/2 파 판 (33, 34) 이 있다. 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 편광 빔 스플리터 (26 및 28) 는 경로 (1, 4 및 2, 3) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 결합된 직교 편광된 EMR 빔을 분리하고 이들을 각각의 입력/출력 포트 (21-24) 로 지향시키는데 사용된다. 회전 링 간섭계 (12) 에서의 EMR 빔의 편광의 회전을 방지하기 위해, 편광을 회전시키기 위한 수단 (25, 27) 이 설치되고, 링 간섭계 (12) 와 동기식으로 경로 (1, 4 및 2, 3) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 EMR 빔의 편광을 회전시키도록 의도된다. 경로 1-4 를 따라 전파하는 EMR 빔은 디바이스의 설계를 변경하지 않고도 1, 2 및 3, 4 와 같이 상이하게 쌍을 이룰 수도 있다. 디바이스의 일부인 링 간섭계 (12) 는 편광과 독립적이지만, 간섭계 내부로 전파되는 EMR 빔은 편광된다. 이 특별한 경우에, 도 2a 에 도시된 편광은 s-편광 (

) 으로 지칭된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다.

도 3a 및 도 3b 는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시하며, 여기서 EMR 빔의 비가역 송신은 편광에 의존하고 각속도 Ω 에서 회전하는 링 간섭계 (12) 내부에서 보장된다. 편광에 의존하는 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 5 에 개별적으로 도시된다. 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 4 개의 포트들 (21 -24) 과 접속하여, EMR 빔이 전파하는 경로 (1-4) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 포함한다. 상기 광학 회로는 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 을 따라 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 입력/출력 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 링 간섭계의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 몇몇의 추가 미러들 (16-19) 로 구성된다. 입력/출력 경로 (1 및 3) 및 입력/출력 경로 (2 및 4) 는 기하학적으로 중첩하지만, 상기 중첩하는 경로를 따라 전파하는 EMR 빔은 직교로 편광된다. 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 편광 빔 스플리터 (26 및 28) 는 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 따라 전파하는 직교 편광된 EMR 빔을 분리하고 이들을 각각의 입력/출력 포트 (21-24) 로 지향시키는데 사용된다. 회전 링 간섭계 (12) 에서의 EMR 빔의 편광의 회전을 방지하기 위해, 편광을 회전시키기 위한 수단 (25, 27) 이 설치되고, 링 간섭계 (12) 와 동기식으로 입력/출력 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광을 회전시키기 위해 사용된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다.

도 4a 및 도 4b 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 방식을 도시한다. 편광과 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 는 EMR 빔을 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 빔으로 분할하는 빔 스플리터 (5), 적어도 2 개의 반사기 (9 및 10) 및 역-전파 EMR 빔 사이의 Pi/2 라디안의 위상 쉬프트를 유도하는 위상 엘리먼트 (11) 로 구성된다. 역-전파 EMR 빔은 상기 빔들이 링 간섭계 둘레에서 원으로 이동한 다음 그들이 초기에 실행한 것과 상이한 빔 스플리터 (5) 내의 위치를 만나서 간섭하도록, 서로 약간 기하학적으로 분리되는 경로 (6 및 7) 를 따라 이동한다. 링 간섭계 (12) 는 그 축 (8) 을 중심으로 각 속도 Ω 로 회전하고, 사냑 효과로 인하여, 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 2 개의 역-전파 EMR 빔 사이에서 ± Pi/2 라디안의 위상 쉬프트가 발생하고, 이는 역-전파하는 EMR 빔들이 링 간섭계 (12) 의 회전 방향과 관련하여 전파하는 방향에 의존하여 양 또는 음일 수도 있다. 도 4a 는 EMR 빔이 경로 (1) 를 통해 회전 링 간섭계로 공급된 후 빔 스플리터 (5) 에 의해 등가의 또는 거의 등가의 강도의 EMR 빔으로 분할되는 상황을 도시한다. 빔 스플리터를 통해 직진하는 EMR 빔은 링 간섭계 (12) 가 회전하는 방향과 반대인 방향으로 경로 (6) 를 따라 추가로 진행하고, 빔 스플리터 (5) 에서 반사되는 EMR 빔은 경로 (7) 를 따라 링 간섭계 (12) 가 회전하는 방향으로 이동하며, 유도된 사냑 효과는 2 개의 역-전파 EMR 빔들 사이의 Pi/2 라디안의 위상차를 초래한다. 또한, 링 간섭계 (12) 에 설치된 위상 엘리먼트 (11) 는 Pi/2 라디안의 추가 위상 시프트를 유도하여 역-전파하는 EMR 빔들 사이의 Pi 라디안의 전체 위상 시프트를 초래하고, 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 경로 (6 및 7) 를 따라 이동하는 상기 EMR 빔은 그 후에, 경로 (2) 를 통해 링 간섭계 (12) 외부에서 공급되는 단일 EMR 빔으로 결합된다. 그러나, 후자의 EMR 빔이 복귀되어 동일한 경로 (2) 를 따라 다시 링 간섭계 (12) 로 리턴된다면, 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 2 개의 EMR 빔들, 즉 빔 스플리터 (5) 로부터 반사되고 링 간섭계 (12) 가 회전하는 방향과 반대인 방향으로 경로 (7) 를 따라 전파하는 빔, 및 빔 스플리터 (5) 를 직선으로 통과하여 링 간섭계가 회전하는 방향으로 경로 (6) 를 따라 전파하는 빔으로 분할된다. 유도된 사냑 효과는 2 개의 역-전파 EMR 빔들 사이에서 마이너스 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 발생시키므로, 위상 엘리먼트 (11) 에 의해 유도된 Pi/2 라디안의 추가 위상 시프트가 보상되고, 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 2 개의 EMR 빔들이 경로 (3) (도 4b) 를 통해 링 간섭계 (12) 외부로 공급되는 단일의 EMR 빔으로 결합된다. 유사하게, 경로 (3) 를 통해 링 간섭계 내로 공급되는 EMR 빔은 경로 (4) 를 따라 지향되고, 경로 (4) 를 통해 링 간섭계 (12) 내로 공급되는 EMR 빔은 경로 (1) 를 따라 지향된다. 개략적으로, EMR 빔이 이동하는 방식은 다음과 같이 나타낼 수 있다: 1 → 2 → 3 → 4 → 1, 여기서 화살표는 EMR 빔이 지향되는 경로를 표시한다.

도 5a 및 도 5b 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 방식을 도시한다. 이것은 도 4 에 제시된 방식과 유사하지만, 링 간섭계 (12) 가 편광에 의존하고 편광 빔 스플리터 (5) 를 포함하고, 그 위상 엘리먼트 (11) 는 또한 편광에 의존하며, EMR 빔이 전파하는 경로 (6 및 7) 는 상기 EMR 빔이 직교로 편광되기 때문에 기하학적으로 중첩할 수도 있다는 점에서 상이하다. 각각, 상기 링 간섭계로 내로 공급되거나 외부로 공급되는 EMR 빔의 경로 (1 및 3) 및 경로 (2 및 4) 는 상기 EMR 빔이 직교로 편광되기 때문에, 기하학적으로 중첩할 수도 있다. 명확성을 위해, 도 5 는 기하학적으로 중첩하는 경로를 따라, 즉 각각 3 에서 1 로 및 4 에서 2 로 전파하는 2 개의 직교 편광된 EMR 빔을 분리하는 방법을 입증하기 위해 2 개의 편광 빔 스플리터들 (13, 14) 을 도시한다. 링 간섭계 (12) 내의 위상 엘리먼트 (11) 는 편광에 의존하고 직교 편광된 EMR 빔들 사이의 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 유도하고, 유도된 위상 시프트는 빔이 전파하는 방향에 의존하지 않는다. 예를 들어, 편광 의존적 위상 엘리먼트는 1/4 파 판의 형상을 취할 수도 있다. 도 5 에서, (

) 로 마킹된 편광은 s-편광으로 지칭되고, (↕) 로 마킹된 편광은 p-편광으로 지칭된다. 경로 (1-4) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광은 s 및 p 편광들의 조합이다.

도 6a 및 도 6b 는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시하며, 여기서 EMR 빔의 비가역 전파는 각속도 Ω 에서 회전하는 파이버 링 간섭계 (12) 내부에서 보장된다. 편광에 의존하는 파이버 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 7 에 개별적으로 제시된다. 디바이스는 회전 파이버 링 간섭계 (12) 를 디바이스의 4 개의 입력/출력 포트들 (21-24) 과 접속하여, EMR 빔이 전파하는 경로 (1-4) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 포함한다. 상기 EMR 빔 송신 회로는 파이버 링 간섭계의 회전축 (8) 과 동일한 축을 따라 동축으로 배열된 콜리메이터 (39, 40) 및 콜리메이터 (39, 40) 를 파이버 링 간섭계에 접속하고 EMR 빔이 전파하는 입력/출력 경로들 (1, 3 및 2, 4) 을 파이버 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 2 개의 편광-유지 파이버 (41, 42) 로 구성된다. EMR 빔이 전파하는 경로 (1 및 3) 와 경로 (2 및 4) 는 기하학적으로 중첩하지만, 기하학적으로 중첩하는 경로를 따라 이동하는 EMR 빔은 직교로 편광된다. 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 편광 빔 스플리터 (26 및 28) 는 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 직교 편광된 EMR 빔을 분리하고 이들을 각각의 입력/출력 포트 (21-24) 로 지향시키는데 사용된다. 회전 파이버 링 간섭계 (12) 에서의 EMR 빔의 편광의 회전을 방지하기 위해, 편광을 회전시키기 위한 수단 (25, 27) 은 링 간섭계 (12) 와 동기식으로 입력/출력 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광을 회전시키기 위해 설치된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다. 디바이스의 일부로서 사용되는 파이버를 갖는 편광 빔 스플리터 (5) 의 방식이 도 8 에 도시된다.

도 7 은 편광에 의존하는 회전 파이버 링 간섭계의 방식을 도시한다. 이는 도 5 에 도시된 방식과 유사하지만, 링 간섭계 (12) 가 하나의 지점 (37) 에서 십자형으로 결합된 2 개의 편광 유지 파이버 (35, 36) 로 이루어지고 위상 엘리먼트 (11) 가 파이버의 저속 및 고속 편광 축 사이에서 1/4 + n/2 편광 비트 길이 (여기서, n 은 임의의 정수임) 가 상이한 파이버 (35, 36) 의 길이를 선택함으로써 형성된다.

도 8 은 파이버를 갖는 편광 빔 스플리터의 방식을 도시한다. 링 간섭계를 구성하는 편광 유지 파이버 (35, 36) 의 단부는, 파이버의 편광축이 빔 스플리터 (5) 로부터 공급되고 경로 (6 및 7) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광의 방향과 매칭하도록, 또는 다시 말해서, 파이버 (35, 36) 의 고속 또는 저속 축이 편광 빔 스플리터 (5) 의 입사면과 중첩되거나 수직이도록, 배향된다. 편광 유지 파이버 (41, 42) 의 편광축은 편광 빔 스플리터 (5) 의 입사면과 ±45 도의 각도를 형성하도록 회전된다.

도 9 는 편광에 의존하는 회전 링 간섭계 (12) 의 방식을 도시한다. 이것은 도 5 에 제시된 방식과 동일하지만, 차이점은 여기서 경로 (1 및 3) 와 경로 (2 및 4) 를 따라 이동하는 도시된 EMR 빔이 원형으로 편광된다는 것이다. 원형 편광은 회전 간섭계와 함께 편광 방향의 회전을 제거하는 것을 도울 수 있다. 이 특성은 EMR 빔이 회전 링 간섭계와 입력/출력 포트 (21-24) 사이의 경로 (1-4) 를 따라 전파할 때 유용하다. 도 9 에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다.

도 10a 및 도 10b 는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시하며, 여기서 EMR 빔의 비가역 송신은 편광에 의존하고 각속도 Ω 로 회전하는 링 간섭계 (12) 내부에서 보장되며, 회전 링 간섭계 (12) 와 입/출력 포트들 (21-24) 사이의 경로들 (1-4) 을 따라 전파하는 EMR 빔은 원형으로 편광된다. 편광에 의존하고 입력/출력 경로들 (1 - 4) 을 따라 이동하는 원형 편광 EMR 빔에 의존하는 링 간섭계 (12) 의 방식이 도 9 에 개별적으로 도시된다. 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 4 개의 포트들 (21-24) 과 접속하여, EMR 빔이 전파하는 경로 (1-4) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 포함한다. 상기 광학 회로는 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 을 따라 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 입력/출력 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 링 간섭계의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 몇몇의 추가 미러들 (16-19) 로 구성된다. 입력/출력 경로 (1 및 3) 및 입력/출력 경로 (2 및 4) 는 기하학적으로 중첩하지만, 상기 중첩하는 경로를 따라 전파하는 EMR 빔은 원형으로 및 직교로 편광된다. 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 1/4 파 판들 (43, 44) 과 결합된 편광 빔 스플리터 (26 및 28) 는 경로 (1, 3 및 2, 4) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 직교 편광된 EMR 빔들의 원형 편광을 선형 편광으로 변경하는데 채용되며, 그들을 개별 입력/출력 포트 (21-24) 로 지향시키도록 분리된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다. 도 10 에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다.

도 11a 및 도 11b 는 편광에 독립적이지만 편광 EMR 빔들과 함께 사용하도록 적응된 회전 링 간섭계 (12) 의 방식을 도시한다. 이는 도 4 에 제시된 방식과 유사하지만, 링 간섭계 (12) 가 경로 (6 및 7) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광 상태를 직교 상태로 변경하기 위한 수단 (45) 을 추가로 포함한다는 점에서 상이하다. 이러한 이유로, 경로 (1 및 4) 와 경로 (2 및 3) 를 따라 전파하는 EMR 빔은 각각 직교 편광된다. 각각, 상기 링 간섭계로 내로 공급되거나 외부로 공급되는 EMR 빔의 경로 (1 및 4) 및 경로 (2 및 3) 는 상기 EMR 빔이 직교로 편광되기 때문에, 기하학적으로 중첩할 수도 있다 (도 11b). 예를 들어, 편광 상태를 직교 상태로 변경하기 위한 수단 (45) 은 1/2 파 판의 형상을 취할 수도 있다. 도 11 에서, (

) 로 마킹된 편광은 s-편광으로 지칭되고, (↕) 로 마킹된 편광은 p-편광으로 지칭된다. 경로 (1-4) 를 따라 전파하는 EMR 빔의 편광은 또한 원형으로 편광될 수 있다.

도 12a 및 도 12b 는, 도 10a 및 도 10b 에 도시된 디바이스와 유사하지만, EMR 빔의 비가역 송신이 편광에 독립적이지만 편광 EMR 빔과 함께 사용하기에 적합한 링 간섭계 (12) 내에서 보장된다는 점에서 상이한, EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시한다. 편광에 독립적이고 편광된 EMR 빔과 함께 사용하기에 적합한 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 11b 에 별도로 도시된다. 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 4 개의 포트들 (21 -24) 과 접속하여, EMR 빔이 전파하는 경로 (1-4) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 포함한다. 상기 광학 회로는 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 을 따라 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 입력/출력 경로 (1, 4 및 2, 3) 를 링 간섭계의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 몇몇의 추가 미러들 (16-19) 로 구성된다. 입력/출력 경로 (1 및 4) 및 입력/출력 경로 (2 및 3) 는 기하학적으로 중첩하지만, 상기 중첩하는 경로를 따라 전파하는 EMR 빔은 원형으로 및 직교로 편광된다.

경로들 (1 및 4) 과 경로들 (2 및 3) 을 따라 전파하고 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하는 선형 편광된 EMR 빔은 링 간섭계와 함께 회전하는 1/4 파 판 (46 및 47) 을 갖는 원형 편광 EMR 빔으로 변환된다. 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 1/4 파 판들 (43 및 44) 과 함께 편광 빔 스플리터 (26 및 28) 는 경로 (1, 4 및 2, 3) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 직교 편광된 EMR 빔들의 원형 편광을 선형 편광으로 변경하고, 그들을 개별 입력/출력 포트 (21-24) 로 지향시키도록 채용된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다. 도 12 에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다.

도 13a 내지 도 13d 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 다른 방식을 도시한다. 방식들은 도 5 에 제시된 방식과 동일하지만, 그 차이는 빔 스플리터 (5) 가 회절형 빔 스플리터이며, 단일 EMR 빔을 2 개의 빔으로 분할하는 데 사용된다는 점이다. 회전 링 간섭계 (12) 내부의 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔이 0 + n*Pi 라디안 (여기서 n 은 임의의 정수임) 의 총 위상 쉬프트를 획득할 때, 회절형 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 EMR 빔은 링 간섭계 (12) 외부로 공급되는 단일 EMR 빔으로 결합된다. 그렇지 않으면, 획득된 총 위상 시프트가 Pi + n*Pi 라디안일 때, 회절형 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 EMR 빔은 링 간섭계 (12) 외부로 공급되는 2 개의 EMR 빔으로 결합되고, 공간에서 분리된 2 개의 경로를 따라 전파한다. 도 13 은 EMR 빔이 경로 (1) 를 통해 회전 링 간섭계로 공급된 후 회절형 빔 스플리터 (5) 에 의해 2 개의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔으로 분할되는 상황을 도시한다. 사냑 효과 및 위상 엘리먼트 (11) 에 의해 유도된 위상 쉬프트는 역-전파 EMR 빔들 사이에 0 + n*Pi 라디안의 총 위상 시프트를 발생하고, 회절형 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 EMR 빔은 그 후에, 경로 (2) 를 통해 링 간섭계 (12) 외부에서 공급되는 단일 EMR 빔으로 결합된다. 그러나, 후자의 EMR 빔이 복귀되고 동일한 경로 (2) 를 따라 링 간섭계 (12) 로 리턴된다면, 회절형 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 2 개의 역-전파 EMR 빔들로 분할되고, 사냑 효과 및 위상 엘리먼트 (11) 에 의해 유도된 위상 쉬프트는 역-전파 EMR 빔들 사이에 Pi + n*Pi 라디안의 총 위상 시프트를 발생하고, 회절형 빔 스플리터 (5) 의 도움으로 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 상기 EMR 빔은 링 간섭계 (12) 외부에서 공급되는 2 개의 EMR 빔들로 결합되고 공간에서 분리된 2 개의 경로들 (3 및 3') 을 따라 전파한다. 회전 링 간섭계 (12) 의 이러한 방식은 또한, 그 구현이 도 11 에 도시된 방식과 유사한, 편광 EMR 빔과 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 이 경우, 경로 (1 및 2) 는 이들 경로들을 따라 이동하는 EMR 빔이 직교 편광되므로 기하학적으로 오버랩할 수 있다.

도 14a 및 도 14b 는 2 개의 입력/출력 포트들 (21 및 22) 을 갖는 EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시한다. EMR 빔의 비가역 송신은 회절 빔 스플리터에 의한 편광과 독립적이며 편광 EMR 빔과 함께 사용하기에 적합한 링 간섭계 (12) 내에서 보장된다. 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 13c 및 도 13d 에 별도로 도시된다. 디바이스는 회전 링 간섭계 (12) 를 2 개의 포트들 (21 및 22) 과 접속하여, EMR 빔이 전파하는 경로 (1 및 2) 를 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키는 회로를 포함한다. 상기 광학 회로는 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 을 따라 동축으로 배열된 반사기 (15) 및 입력/출력 경로 (1 및 2) 를 링 간섭계의 회전축 (8) 과 정렬시키는 것을 돕는 몇몇의 추가 미러들 (49, 50) 로 구성된다. 입력/출력 경로 (1 및 2) 는 기하학적으로 중첩하지만, 상기 중첩하는 경로를 따라 전파하는 EMR 빔은 원형으로 및 직교로 편광된다. 경로들 (1 및 14) 을 따라 전파하고 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하는 선형 편광된 EMR 빔은 링 간섭계와 함께 회전하는 1/4 파 판 (48) 을 갖는 원형 편광 EMR 빔으로 변환된다. 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는 1/4 파 판들 (43) 과 함께, 편광 빔 스플리터 (26) 는 경로 (1, 2) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 직교 편광된 EMR 빔들의 원형 편광을 선형 편광으로 변경하고, 그들을 개별 입력/출력 포트 (21 및 22) 로 지향시키도록 채용된다. 이 디바이스는 편광에 의존적인 2-포트 절연체의 기능을 수행한다.

도 15a 내지 도 15c 는 편광에 의존적인 회전 링 간섭계 (12) 의 다른 방식을 도시한다. 이 간섭계의 설계는 위에 제시된 다른 간섭계 설계와 다소 유사하다. 그 차이는 빔 스플리터가 복굴절 편광 빔 스플리터 (5) 이며, EMR 빔이 2 개의 직교 편광된 EMR 빔으로 분할될 수 있고, 오직 복굴절 편광 빔 스플리터의 동일 측면에서만 단일 EMR 빔으로 다시 결합될 수 있다는 것이다. 이러한 이유로, 회전 링 간섭계 (12) 내부의 경로 (6 및 7) 를 따라 이동하는 역-전파 EMR 빔의 편광은 직교 편광으로 변경되어야만 한다. 예를 들어, 편광의 상태를 직교 편광으로 변경하기 위한 수단 (45) 은 1/2 파 판의 형상을 취할 수도 있다. 입력/출력 경로 (1 및 3) 는 입력/출력 경로 (2 및 4) 와 기하학적으로 분리된다. 입력/출력 경로 (1 및 3) 및 입력/출력 경로 (2 및 4) 의 기하학적 분리는 경로 (6 및 7) 의 길이의 임의의 차이를 회피하기 위해 링 간섭계 회전축 (8) 에 평행한 평면에서 바람직하다. 예를 들어, 복굴절 편광 빔 스플리터 (5) 는 월러스톤 프리즘, 노마스키 프리즘, 글란-톰슨 프리즘, 글란-푸코 프리즘, 글란-테일러 프리즘, 니콜 프리즘, 세나몬트 프리즘, 로숀 프리즘, 방해석 빔 디스플레이서 또는 복굴절 크리스탈 등일 수 있다. 도 15에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다. (

) 로 마킹된 편광은 s-편광으로 지칭되고, (↕) 로 마킹된 편광은 p-편광으로 지칭된다. 경로 (1-4) 를 따라 이동하는 EMR 빔의 편광은 원형 또는 선형이고 경로 (6 및 7) 를 따라 이동하는 EMR 빔의 편광 방향에 대해 45 도의 각도로 배향될 수 있다. 개략적으로, EMR 빔이 이동하는 방식은 다음과 같이 나타낼 수 있다: 1 → 2 → 3 → 4 → 1, 여기서 화살표는 EMR 빔이 지향되는 경로를 표시한다.

도 16a 및 도 16b 는 편광에 의존적인 회전 링 간섭계 (12) 의 다른 방식을 도시한다. 이것은 도 5 에 제시된 방식과 유사하지만, 위상 엘리먼트 (11) 가 링 간섭계 (12) 의 외부에 위치되고 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 상에 배치된다는 점에서 상이하다. 위상 엘리먼트 (11) 는 편광에 의존적이고, 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 를 따라 이동하는 직교 편광 EMR 빔들 사이에 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 유도한다. EMR 빔은 회전 링 간섭계 (12) 내로 공급될 수 있고, 회전 링 간섭계 (12) 내부에서 쌍으로 상호접속된 4 개의 상이한 경로 (1-4) 를 통해 외부로 공급될 수 있어서, EMR 빔이 경로 (1 또는 3) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 공급된다면, 2 개의 EMR 빔으로 결합될 것이고, 사냑 효과에 의해 유도된 ±Pi/2 라디안의 위상 쉬프트로 경로 (2 및 4) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 로부터 공급될 것이다.

예를 들어, 위상 엘리먼트 (11) 가 입력/출력 경로들 (2 및 4) 상에 배치되고, EMR 빔이 경로 (1) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 내로 공급된다면, 2 개의 EMR 빔들로 분할되고 사냑 효과에 의해 유도된 플러스 Pi/2 라디안의 위상 쉬프트로 경로 (2 및 4) 를 통해 회전 링 간섭계 (12) 로부터 공급된다. 위상 엘리먼트 (11) 를 통과한 후, 상기 EMR 빔은 경로 (1) 를 따라 이동하는 EMR 빔과 동일한 편광 타입을 갖는 경로 (2) 를 따라 전파하는 하나의 EMR 빔으로 결합된다. 그러나, 후자의 EMR 빔이 복귀되고 동일한 경로 (2) 를 따라 링 간섭계 (12) 다시 리턴된다면, 위상 엘리먼트 (11) 의 도움으로, Pi/2 라디안의 유도된 위상 차이를 갖는 경로 (2 및 4) 를 따라 전파하는 2 개의 EMR 빔으로 분할된다. 사냑 효과는 위상 엘리먼트 (11) 에 의해 유도된 위상 시프트를 보상하는, 마이너스 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 초래한다. 회전 링 간섭계의 출력에서, EMR 빔은 경로 (3) 를 따라 지향되고 경로 (2) 를 따라 이동하는 EMR 빔과 동일한 편광 타입을 갖는 하나의 EMR 빔으로 결합된다. 예를 들어, 위상 엘리먼트 (11) 는 1/4 파 판의 형상을 취할 수도 있다. ±Pi/2 라디안의 위상차를 갖는 2 개의 선형 및 직교 편광 EMR 빔의 중첩은 원형 (우향 또는 좌향) 편광 EMR 빔이며 그 반대도 마찬가지이다: ±Pi/2 라디안의 위상차를 갖는 2 개의 원형 및 직교 편광된 EMR 빔의 중첩은 선형 편광된 EMR 빔이다. 따라서, 위상 엘리먼트 (11) 는 2 개의 직교 편광 EMR 빔을 동일한 편광 타입의 하나의 EMR 빔으로 결합하거나, 위상 엘리먼트 (11) 는 단일 편광 EMR 빔을 동일한 편광 타입의 2 개의 직교 편광 EMR 빔으로 분할한다. 도 16 에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다. (

) 로 마킹된 편광은 s-편광으로 지칭되고, (↕) 로 마킹된 편광은 p-편광으로 지칭된다.

도 17a 및 도 17b 는, 도 10a 및 도 10b 에 도시된 디바이스와 유사하지만, 직교 편광된 빔들 사이에 위상 쉬프트를 유도하는 위상 엘리먼트가 간섭계 (12) 외부에 위치된다는 점에서 상이한, EMR 빔의 비가역 송신을 위한 다른 디바이스를 도시한다. 위상 엘리먼트 (11) 는 편광 빔 스플리터 (28) 에 가까운 링 간섭계의 외측에 배치되어 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않는다. 편광 빔 스플리터 (28) 와 함께 위상 엘리먼트 (11) 는 경로 (2 및 4) 를 따라 쌍을 이루어 전파하는 직교 편광된 EMR 빔들의 원형 및 선형 편광 사이에서 스위칭하고, 그들을 각각 입력/출력 포트 (22 및 24) 로 지향시키도록 채용된다. 위상 엘리먼트 (11) 가 외부에 위치된, 편광에 의존하는 링 간섭계 (12) 의 방식은 도 16 에 개별적으로 도시된다. 상기 디바이스는 편광에 의존하는 4 포트 서큘레이터의 기능을 수행하며, 여기서 EMR 빔은 포트 (21) 에서 포트 (22) 로, 포트 (22) 에서 포트 (23) 로, 포트 (23) 에서 포트 (24) 로, 포트 (24) 에서 다시 포트 (21) 로 지향된다. 또한, 디바이스는 편광 빔 스플리터 (28) 와 함께 위상 엘리먼트 (11) 를 회로에서 제거함으로써 세미-서큘레이터로서 변경될 수 있다. 그 후에, 디바이스를 통한 각각의 경로에서, EMR 빔은 편광을 선형에서 원형으로 또는 그 반대로 변경한다. 도 17 에서, 원형 편광은 우측 또는 좌측 방향으로 회전하는 스프링으로 도시된다.

도 18 은 편광에 의존하는 회전 링 간섭계 (12) 의 다른 방식을 도시한다. 이는 도 5 및 도 16 에 제시된 방식과 유사하다. 그 방식은 3 개의 위상 엘리먼트들 (51, 51', 및 51") 중 적어도 하나를 포함한다. 위상 엘리먼트들 (51 및 51') 은 링 간섭계 (12) 의 외부에 위치되고, 각각 입력/출력 경로들 (2 및 4) 및 입력/출력 경로들 (1 및 3) 상에 배치된다. 위상 엘리먼트 (51") 는 링 간섭계 (12) 의 내부에 배치된다. 각 위상 엘리먼트에 의해 직교 편광된 EMR 빔들 사이에 유도된 위상 변화는 Pi/2 라디안들과 다를 수 있다. 방식이 단지 하나의 위상 엘리먼트를 포함한다면, 이 엘리먼트는 Pi/2 라디안의 위상 쉬프트를 유도한다. 또한, 선형 및 원형 사이의 편광 타입의 스위칭이 허용되는 경우, 임의의 위상 엘리먼트 없이 회전 링 간섭계가 사용될 수 있다.

도 19 는 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 다른 방식을 도시한다. 이는 도 4 에 제시된 방식들과 유사하지만, 위상 엘리먼트 (11) 가 링 간섭계 (12) 의 외부에 위치되고 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 상에 배치된다는 점에서 상이하다. 위상 엘리먼트 (11) 는 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 를 따라 이동하는 EMR 빔들 사이에 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 유도한다. 입력/출력 경로 (2 및 4) 또는 입력/출력 경로 (1 및 3) 가 기하학적으로 분리되기 때문에, 상기 EMR 빔들 사이에 Pi/2 라디안의 위상 시프트를 유도한 후에, 이들은 빔 스플리터 (54) 의 도움으로 하나의 EMR 빔으로 결합된다. 추가 미러들 (52 및 53) 은 빔 스플리터에서 EMR 빔을 결합하는 것을 돕는다.

도 20 은 도 4 에 제시된 것과 같은 편광에 독립적인 회전 링 간섭계 (12) 의 방식의 확장을 도시한다. 그 방식은 3 개 까지의 위상 엘리먼트들 (51, 51', 및 51") 을 포함한다. 위상 엘리먼트들 (51 및 51') 은 각각 입력/출력 경로들 (2 및 4) 및 입력/출력 경로들 (1 및 3) 상에 링 간섭계 (12) 의 외부에 배치된다. 위상 엘리먼트 (51") 는 링 간섭계 (12) 의 내부에 배치된다. 각 위상 엘리먼트에 의해 직교 편광된 EMR 빔들 사이에 유도된 위상 변화는 Pi/2 라디안들과 다를 수 있다. 입력/출력 경로들 (2 및 4) 및 입력/출력 경로들 (1 및 3) 이 기하학적으로 분리되기 때문에, EMR 빔은 빔 스플리터 (54 및 57) 의 도움으로 재결합된다. 추가 미러들 (52, 53, 55, 56) 은 빔 스플리터 (54 및 57) 에서 EMR 빔을 결합하는 것을 돕는다. 방식이 단지 하나의 위상 엘리먼트를 포함한다면, 이 엘리먼트는 Pi/2 라디안의 위상 쉬프트를 유도한다.

Claims (14)

1. 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 방법으로서,
   상기 방법은 순방향 및 역방향 전파된 EMR 빔들을 상이한 경로들을 따라 지향시킴으로써 상기 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되며,
   a) 입력/출력 경로들 (1, 2, 3, 4) 중 임의의 미리 선택된 경로를 통해 상기 EMR 빔을 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력하는 단계;
   b) 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 상기 EMR 빔을 상기 간섭계 (12) 내부의 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 (Sagnac Effect) 때문에, 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 분할된 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;
   c) 상기 링 간섭계 (12) 내부의 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 상기 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하지 않는, n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 추가의 위상 시프트를 유도하고, 상기 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 이동하는 방향에 의존하여, 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에서, Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 단계;
   d) 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 상기 역-전파 EMR 빔들을 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고, 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되게 하는 경로와 상이한, 상기 경로들 (1, 2, 3, 4) 로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 상기 단일 EMR 빔을 출력하는 단계; 및
   e) 상기 입력/출력 경로들 (1, 2, 3, 4) 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 2 개의 입력/출력 경로들을 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들 (21, 22, 23, 24) 로 지향시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 방법.
2. 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 방법으로서,
   상기 방법은 순방향 및 역방향 전파된 EMR 빔들을 상이한 경로들을 따라 지향시킴으로써 상기 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되고,
   a) 입력/출력 경로 쌍 (1, 3) 또는 (2, 4) 의 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 상기 EMR 빔을 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 EMR 빔들로 분할하는 것과 함께, 분할된 상기 EMR 빔 사이에, n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;
   b) 분할된 상기 EMR 빔들을 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력하고, 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부에서 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 결합하며, 사냑 효과 때문에 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 상기 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 분할된 역-전파 EMR 빔 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하고, 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 단계;
   c) 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 상기 역-전파 EMR 빔들을 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고, 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍 (2, 4) 또는 (1, 3) 으로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력하는 단계;
   또는
   a) 입력/출력 경로 쌍 (1, 3) 또는 (2, 4) 의 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 상기 EMR 빔을 각속도 Ω 로 회전하는 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력하고, 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 때문에, 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 역 경로들 (6 및 7) 을 따라 이동하는 방향에 의존하여, 2 개의 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 단계;
   b) 상기 회전 링 간섭계 내부의 상기 역-전파 EMR 빔들을 2 개의 EMR 빔들로 결합하고, 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력하는 단계;
   c) 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력된 EMR 빔들 사이에서 Pi/2+ n*Pi 의 위상 쉬프트를 유도하여 상기 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 것과 함께, 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍 (2, 4) 또는 (1, 3) 으로부터 선택된 입력/출력 경로를 따라 순방향으로 지향시키는 단계;
   및
   d) 입력/출력 경로 쌍(1, 3) 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로 및 입력/출력 경로 쌍 (2, 4) 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로를 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들 (21, 23) 및 (22, 24) 로 지향시키는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 EMR 빔이 상기 개별 입력/출력 포트들 (21, 22, 23, 24) 을 통해 입력되고 출력될 수 있어서, 상기 EMR 빔이 입력/출력 포트 (21) 를 통해 입력되는 경우에 입력/출력 포트 (22) 를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 상기 EMR 빔이 입력/출력 포트 (22) 를 통해 입력되는 경우에 입력/출력 포트 (23) 를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 상기 EMR 빔이 입력/출력 포트 (23) 를 통해 입력되는 경우에 입력/출력 포트 (24) 를 통해 출력되거나 제거될 것이고, 그리고 상기 EMR 빔이 입력/출력 포트 (24) 를 통해 입력되는 경우에 입력/출력 포트 (21) 를 통해 출력되거나 제거될 것임을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 방법.
4. 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스로서,
   상기 디바이스는 상기 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되고, 상기 EMR 빔을 상기 디바이스 내로 입력하고 상기 디바이스로부터 출력하기 위한 적어도 2 개의 입력/출력 포트를 구비하며,
   상기 디바이스는,
   회전 링 간섭계 (12) 로서, 상기 회전 링 간섭계 (2) 는,
   상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되는 상기 EMR 빔을 분할하고, 이후에 분리된 상기 EMR 빔들을 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력되기 전의 단일 EMR 빔으로 결합하도록 의도된 빔 스플리터 (5) 로서, 상기 빔 스플리터 (5) 는 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되는 상기 EMR 빔을, 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 역 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로 분할하고, 사냑 효과 때문에, 상기 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대해 상기 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하여, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수 있는, m 이 임의의 정수인 ± Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트가 유도되는, 상기 빔 스플리터 (5), 및
   상기 상기 링 간섭계 (12) 내부의 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하지 않는, n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 추가의 위상 쉬프트를 유도하고, 역 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에서 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하기 위한 위상 엘리먼트로서, 상기 역-전파 EMR 빔들은 그 후 상기 빔 스플리터 (5) 로 지향되어 하나의 단일 EMR 빔으로 결합되고, 상기 EMR 빔은 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내부로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로들 (1, 2, 3, 4) 로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력되는, 상기 위상 엘리먼트
   를 포함하는, 상기 회전 링 간섭계 (12);
   상기 EMR 빔들의 상기 입력/출력 경로들 (1, 2, 3, 4) 의 미리 선택된 적어도 2 개의 경로들을 접속하여 선택된 경로들을 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들 (21, 22, 23, 24) 로 지향시키도록 의도된 EMR 빔 송신 회로
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
5. 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스로서,
   상기 디바이스는 상기 EMR 빔을 순방향으로 송신하고 역방향 송신을 방지하도록 의도되고, 상기 EMR 빔을 상기 디바이스 내로 입력하고 상기 디바이스로부터 출력하기 위한 적어도 2 개의 입력/출력 포트들을 구비하며,
   상기 디바이스는,
   회전 링 간섭계 (12) 로서, 상기 회전 링 간섭계 (12) 는,
   상기 회전 링 간섭계 (12) 내부의 역 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 2 개의 등가의 또는 거의 등가의 강도의 역-전파 EMR 빔들로, 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되는 하나의 EMR 빔을 분할하거나 또는 2 개의 EMR 빔들을 결합-혼합하고, 사냑 효과 때문에, 상기 링 간섭계 (12) 의 회전 방향에 대하여 상기 역-전파 EMR 빔들이 전파하는 방향에 의존하여, 2 개의 역-전파 EMR 빔들 사이에서, 위상 시프트 m*Pi 라디안에 대해 양 또는 음일 수 있는, m 이 임의의 정수인 ±Pi/2 + m*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하고, 역-전파 EMR 빔들을 상기 회전 링 간섭계로부터 출력되는 2 개의 EMR 빔들 또는 하나의 EMR 빔으로 결합하도록 의도된 빔 스플리터 (5),
   입력/출력 경로 쌍 (1,3) 또는 (2,4) 의 미리 선택된 경로 상에 배치/배열되어, 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 상기 EMR 빔을 분할하는 것과 함께, 분할된 상기 EMR 빔들 사이에, n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하도록 의도된 위상 엘리먼트 (11) 로서, 분할된 상기 EMR 빔들은 상기 회전 링 간섭계 (12) 로 입력되어 역 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 상기 역-전파 EMR 빔들 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하고, 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍 (2, 4) 또는 (1, 3) 으로부터 선택된 입력/출력 경로를 통해 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력되는, 상기 위상 엘리먼트 (11);
   또는
   상기 입력/출력 경로 쌍 (1,3) 또는 (2,4) 의 미리 선택된 경로 상에 배치/배열되어, 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력된 EMR 빔들 사이에서 Pi/2+ n*Pi 라디안의 위상 쉬프트를 유도하여, 상기 EMR 빔 사이에 Pi + (m + n)*Pi 라디안 또는 0 + (m + n)*Pi 라디안의 총 위상 쉬프트를 발생하는 것과 함께, 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하고 상기 EMR 빔이 상기 회전 링 간섭계 (12) 내로 입력되게 하는 경로와 상이한 경로 쌍 (2, 4) 또는 (1, 3) 으로부터 선택된 입력/출력 경로를 따라 순방향으로 지향시키기 위한 위상 엘리먼트 (11)
   를 포함하는, 상기 회전 링 간섭계 (12); 및
   입력/출력 경로 쌍 (1, 3) 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로 및 입력/출력 경로 쌍 (2, 4) 의 미리 선택된 EMR 빔들의 적어도 하나의 입력/출력 경로를 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 접속 및 정렬시키고, 개별 입력/출력 포트들 (21, 23) 및 (22, 24) 로 지향시키기 위한 EMR 빔 송신 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,
   위상 엘리먼트 (11) 와 결합하여 입력/출력 경로 쌍 (1,3) 또는 (2,4) 의 미리 선택된 경로 상에 배치되어, 임의의 미리 선택된 경로를 따라 이동하는 EMR 빔을 분할하는 것과 함께 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하도록 의도된 빔 스플리터 (54), 또는 위상 엘리먼트 (11) 와 결합하여 입력/출력 경로 쌍 (2,4) 또는 (1,3) 의 미리 선택된 경로 상에 배치되어, 상기 회전 링 간섭계 (12) 로부터 출력된 EMR 빔들 사이에 Pi/2 + n*Pi 라디안의 위상 시프트를 유도하는 것과 함께, 하나의 단일 EMR 빔으로 결합하도록 의도된 빔 스플리터 (54) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   n 이 임의의 정수인 Pi/2 + n*Pi 라디안의 추가의 위상 시프트를 유도하기 위해 EMR 빔 스플리터 (5) 및 옵션적으로 위상 엘리먼트 (11) 를 포함하는 상기 회전 링 간섭계 (12) 는, 상기 역-전파 EMR 빔들의 상기 역 경로들 (6) 및 (7) 상에 상기 간섭계 (12) 내부에 배열된 적어도 2 개의 반사기들 (9, 10) 을 더 포함하고,
   상기 회전 링 간섭계 (12) 를 상기 디바이스의 개별 입력/출력 포트들 (21-24) 과 접속하는 상기 EMR 빔 송신 회로는, 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 동축으로 배열된 반사기 (15) 를 포함하고, EMR 빔들의 적어도 2 개의 입력/출력 경로들 (1-4) 을 상기 링 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 정렬시키기 위해 복수의 추가 미러들 (16-19, 31, 32, 49, 50) 이 존재할 수 있고, 상기 반사기 (15) 및 상기 추가 미러들 (16-19, 31, 32, 49, 50) 은 상기 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회전 링 간섭계 (12) 는 편광의 상태를 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 내부에서 경로들 (6) 및 (7) 을 따라 이동하는 상기 역-전파 EMR 빔들의 직교 상태로 변경하도록 의도된 수단 (45) 을 포함하며, 상기 수단 (45) 은 1/2 파 판의 형상을 취할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하고, 선형 또는 타원형으로 편광된 EMR 빔을 상기 디바이스의 회전부와 상기 디바이스의 입력/출력 포트들 (21-24) 사이에서 전파하는 원형으로 편광된 EMR 빔으로 변환시키도록 의도된 추가 수단들 (46-48) 이 제공될 수 있고,
   추가로, 상기 링 간섭계 (12) 와 함께 회전하지 않고, 상기 회전 링 간섭계의 측면 상의 원형으로 편광된 EMR 빔을 상기 디바이스의 입력/출력 포트들 (21-24) 의 측면 상의 선형으로 편광된 EMR 빔으로 변환시키도록 의도된 추가 수단들 (43, 44) 및 기하학적으로 중첩하는 경로들 (1-4) 을 따라 전파하는 상기 직교 편광된 EMR 빔들의 공간 분리를 보장하고 이들을 상기 디바이스의 분리된 입력 및 출력 포트들 (21-24) 로 지향시키기 위한 편광 빔 스플리터들 (26, 28) 이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 링 간섭계 (12) 는 파이버 링 간섭계이며,
    - 상기 빔 스플리터 (5) 및 2 개의 편광 유지 파이버들 (35, 36) 로서, 상기 2 개의 편광 유지 파이버들은 상기 파이버들의 저속 축과 고속 축이 교차되는 하나의 지점 (37) 에서 서로 교차하여 접합되는, 상기 빔 스플리터 (5) 및 상기 2 개의 편광 유지 파이버들 (35, 36);
    - 상기 파이버들의 저속 및 고속 편광축 사이에서, n 이 임의의 정수인 1/4 + n/2 편광 비트 길이에 있어서 상이한, 상기 파이버들 (35, 36) 의 길이를 선택함으로써 형성되는 추가의 위상 쉬프트를 유도하기 위한 위상 엘리먼트
    를 포함하며,
    - 상기 회전 링 간섭계 (12) 를 상기 디바이스의 개별 입력/출력 포트 (21-24) 와 접속하는 EMR 빔 송신 회로는, 상기 회전 간섭계 (12) 의 회전축 (8) 과 동축으로 배열된 적어도 하나의 콜리메이터 (39, 40) 를 포함하고, 상기 콜리메이터 (39, 40) 는 편광 유지 파이버들 (41, 42) 에 의해 파이버 링 간섭계 (12) 에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
11. 제 4 항 내지 제 8 항 및 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 링 간섭계 (12) 와 함께 EMR 의 편광을 동기식으로 회전시키고, 동시에 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 회전 각도와 관계없이 EMR 빔 편광의 배향을 유지하도록 의도된 상기 EMR 의 편광을 회전시키도록 의도된 추가 수단 (25, 27) 이 제공될 수 있고,
    추가로, 기하학적으로 중첩하는 경로들 (1-4) 을 따라 전파하는 직교 편광된 EMR 빔들의 공간적 분리를 보장하고 이들을 상기 디바이스의 입력 및 출력 포트 (21-24) 로 지향시키기 위해 추가의 편광 빔 스플리터들 (26, 28) 이 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 EMR 의 편광을 회전시키기 위한 추가 수단 (25, 27) 은 회전하는 1/2 파 판 또는 액정 편광 회전자, 또는 반사 편광 회전자, 또는 편광 프리즘 회전자 또는 상기 회전 링 간섭계 (12) 와 동시에 편광을 회전시킬 수 있는 임의의 다른 수단일 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 링 간섭계 (12) 는 상기 회전 링 간섭계 (12) 의 축 (8) 과 동축으로 형성된 개구를 포함하고, 상기 EMR 빔은 상기 디바이스의 상기 포트 (21-24) 들과 상기 회전 링 간섭계 (12) 사이에서 상기 개구를 통해 전파하는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
14. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디바이스의 임의의 포트들 (21-24) 에 파이버 피그테일 (fiber pigtail) 들이 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기 방사 (EMR) 빔의 비가역 송신을 위한 디바이스.
    

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