(57)【要約】  本発明は受信光信号のスペクトル位相および振幅の一方または両方を変調するための方法および装置を含む。この装置は、変調器のアレイへの受信光信号の光伝達を可能にするために受信光信号を空間的に分散させる空間分散機構を含む。この装置は第１の変調要素および第２の変調要素を有する変調機構を含む。空間的に分散された光信号の第１の部分は第１の変調要素に入射し、空間的に分散された光信号の第２の部分は第２の変調部分に入射する。この装置は変調機構に結合されたコントローラをさらに含む。このコントローラは、受信光信号の位相および振幅の一方または両方を変調するために第１および第２の変調要素をそれらの面に垂直な方向に移動させるように構成される。
2009511958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信光信号のスペクトル位相とスペクトル振幅とを変調する装置であって、
受信光信号を空間的に分散させる空間分散機構と、
複数の変調要素を含む変調機構とを含み、前記変調要素の関連するものが、前記空間的に分散された光信号のそれぞれの部分の相対的位相に適応するように動作可能であり、前記空間的に分散された光信号の前記位相適応部分が、前記受信光信号のスペクトル位相を変調するように適応されており、さらに、
前記受信光信号のスペクトル振幅を変調するために、前記空間的に分散された光信号の前記位相適応部分を破壊的に干渉するように構成された空間フィルタリング機構とを含む装置。
【請求項２】
前記空間的に分散された光信号の前記位相適応部分を前記空間フィルタリング機構に結合させるために、前記空間的に分散された光信号の前記位相適応部分を空間的に組み合わせる空間組合せ機構をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記変調機構に結合されたコントローラをさらに含み、前記コントローラは、前記変調要素の関連するものを制御可能に移動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記変調要素の関連するものを制御可能に移動させることが、
前記変調要素の前記関連するものの間で一定の離間を維持し、それによって前記受信光信号の前記位相を変調するために前記変調要素の前記関連するものを制御可能に移動させること、そして、
前記変調要素の前記関連するものの間で変化する離間を生成し、それによって前記受信光信号の前記振幅を変調するために前記変調要素の前記関連するものを制御可能に移動させることとを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラが、
前記変調要素の前記関連するもののために複数の第１の位相設定を決定し、
前記変調要素の前記関連するもののために複数の第２の位相設定を決定し、
前記変調要素の前記関連するものを前記複数の第１の位相設定から前記それぞれの複数の第２の位相設定まで調整するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラに結合された変調要素調整機構をさらに含み、前記変調要素調整機構は、前記変調要素の前記関連するものに関連した複数の調節要素を含み、
前記調節要素が、前記変調要素の前記関連するものを前記複数の第１の位相設定から前記複数の第２の位相設定まで調整するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記空間的に分散された光信号のエネルギーが前記複数の変調要素の各々にわたって実質的に等しく分配されるように、前記変調機構が構成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記変調要素がマイクロミラーを含み、前記マイクロミラーが前記マイクロミラーのそれぞれの面に垂直な方向に制御可能に移動できることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
各光反射器セットが複数の光反射器を有する光反射器セットのアレイを含み、各光反射器セットの各光反射器が入射光信号に対して実質的に共面の方法で通常は配置され、各光反射器セットの各光反射器がその面に垂直な方向に制御可能に移動でき、それによって前記入射光信号のそれぞれの部分の相対的位相を適応させ、前記入射光信号の前記位相適応部分が前記入射光信号のスペクトル位相を変調するように構成されており、さらに、
前記入射光信号の前記スペクトル振幅を変調するために前記入射光信号の前記位相適応部分を破壊的に干渉するように構成される空間フィルタリング機構とを含む装置。
【請求項１０】
受信光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅の一方または両方を変調する装置であって、
前記受信光信号を空間的に分散させる空間分散機構と、
それぞれの複数の変調要素を有する複数の変調要素アレイを含む変調機構とを含み、前記空間的に分散された光信号のそれぞれの部分が前記変調要素の関連するものに入射し、
前記変調要素の前記関連するものが前記空間的に分散された光信号の分散方向に垂直な方向に隣接し、
前記変調要素の前記関連するものが前記空間的に分散された光信号の前記入射部分のそれぞれの位相に適応するように動作可能であり、前記空間的に分散された光信号の前記位相適応部分が前記受信光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅の一方または両方を変調するように適用可能であることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークの分野に関し、より詳細には、光信号の変調に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、様々な光学分野は光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅の制御を必要とする。その制御は光信号のスペクトル成分を空間的に分散し変調することによって達成することができる。光信号の空間分散は、一般に、レンズ／回折格子組合せなどの空間分散構成を使用して達成される。光信号の変調は、一般に、空間光変調器を使用して達成される。不都合なことには、既存の空間光変調器は位相変調モードおよび振幅変調モードの両方には対応することができず、もっと正確に言えば、既存の空間光変調器は位相変調モードまたは振幅変調モードのいずれかの一方で作動する。したがって、既存の空間光変調システムは、光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅の両方を制御するために２つの空間光変調器を直列で利用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
さらに、普及している空間光変調技術は液晶変調器に基づいており、入力光信号の偏光が適切な状態であることを必要とする。残念ながら、そのような制限により、スペクトル位相および振幅変調の用途は、必要な偏光状態が容易に制御され、２つの空間光変調器を直列に従属接続することに関連するコストおよび損失が許容できるようになる実験室実験に限定された。そのため、既存の空間光変調システムは非能率的で、制御するのが難しく、したがって高価である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
先行技術の様々な欠陥は、受信光信号のスペクトル位相および振幅の一方または両方を変調するための方法および装置の本発明によって対処される。この装置は、変調器のアレイ上への受信光信号の光伝達を可能にするために受信光信号を空間的に分散させる空間分散機構を含む。一実施形態では、変調器のアレイは、変調要素の第１の直線アレイおよび変調要素の第２の直線アレイを含む。空間的に分散された光信号の第１の部分は変調要素の第１の直線アレイに入射し、空間的に分散された光信号の第２の部分は変調要素の第２の直線アレイに入射する。この装置は変調機構に結合されたコントローラをさらに含む。コントローラは、空間的に分散された光信号の第１および第２の部分の位相を変調するために、変調要素の第１および第２の直線アレイをそれらの面に垂直な方向に移動させるように構成される。空間フィルタリング機構は、空間的に分散された光信号の位相変調部分を空間的にフィルタ処理することによって、受信光信号のスペクトル位相および振幅の一方または両方を変調する。
【０００５】
本発明の教示は、添付図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。
理解しやすくするために、可能である場合、図に共通である同一の要素を示すのに同一の参照番号が使用された。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は光信号処理システムの情況において説明されるが、本発明は他の光学システムに容易に適用することができる。一般に、本発明は単一の空間光変調器を使用して位相および振幅の一方または両方を変調するための装置および方法を含む。本発明によれば、変調要素のアレイ中の隣接する対の変調要素は、位相および振幅の一方または両方を変調するために変調要素のそれぞれの面に垂直な方向に制御可能に移動できる。本発明によれば、単一の空間光変調器は偏光の影響を受けない。
【０００７】
図１は光信号処理システムのハイレベルブロック図を示す。図１に示されるように、光信号処理システム１００は任意のプリプロセッサ・モジュール（ＰＭ）１１０、光スペクトル変調器（ＯＳＭ）１２０、任意のポストプロセッサ・モジュール（ＰＭ）１３０、およびコントロール・モジュール（ＣＭ）１４０を含む。図１に示されるように、ＣＭ１４０は、ＰＭ１１０、ＯＳＭ１２０、およびＰＭ１３０の各々と通信する。図１に示されるように、ＣＭ１４０は、ＰＭ１１０、ＯＳＭ１２０、およびＰＭ１３０を制御するように適合されたコマンドを受け取り実行する。同様に、図１に示されるように、ＣＭ１４０は、ＰＭ１１０、ＯＳＭ１２０、およびＰＭ１３０を制御するように適合されたコマンドを生成し通信する。
【０００８】
図１に示されるように、ＰＭ１１０は光信号を光入力ファイバ１０２ＩＮから受け取る。ＰＭ１１０は受信光信号の前処理を行う。ＰＭ１１０は前処理された光信号をＯＳＭ１２０に送る。図１に示されるように、ＯＳＭ１２０は前処理された光信号をＰＭ１１０から受け取る。ＯＳＭ１２０はスペクトル位相および／または振幅変調を行う。ＯＳＭ１２０は被変調光信号をＰＭ１３０に送る。図１に示されるように、ＰＭ１３０は被変調光信号をＯＳＭ１２０から受け取る。ＰＭ１３０は被変調光信号に後処理を行う。ＰＭ１３０は、光信号を光出力ファイバ１０２ＯＵＴを介して下流ネットワーク要素（図示せず）の方に導く。
【０００９】
図１に示されるように、ＰＭ１１０は様々な光信号前処理機能を実行するように動作可能である。例えば、ＰＭ１１０は光キャラクタリゼーション・モジュール、光パワー・モニタリング・モジュール、光増幅器、分散補償モジュール、および類似の光信号前処理モジュールを含むことができる。図１に示されるように、ＰＭ１３０は様々な光信号後処理機能を実行するように動作可能である。例えば、ＰＭ１３０は光増幅器、光キャラクタリゼーション・モジュール、および類似の光信号後処理モジュールを含むことができる。特定の機能について説明されたが、当業者はＰＭ１１０およびＰＭ１３０が様々な他の光信号処理機能を行うことができることを理解されよう。
【００１０】
光信号処理システムの特定の機能要素について図示され説明されたが、本発明は特定の光信号処理システム構成に限定するものではない。それゆえ、特定の光信号処理システムの情況において図示され説明されたが、本発明は様々な他の光信号処理システムで使用することができる。さらに、図１に関して明確に図示され説明されたが、当業者は、空間光変調器が図１に関して図示され説明された光信号処理システムについて異なる要素で使用することができることを理解されよう。例えば、本発明による空間光変調器は光波長選択スイッチ、光チャネル・ブロッカ、ならびに類似の光信号処理モジュールおよびシステムで使用することができる。
【００１１】
空間光変調システムは、本明細書では図２および図３に関して図示され説明される。空間光変調システムは受信光信号を空間的に分散させ、その結果、空間的に分散された光信号は光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅を変調するように空間光変調器に入射する。空間光変調システムは空間光変調器からの被変調光信号を伝搬させて光出力ファイバに結合させる。特に、光入力ファイバから空間光変調器への受信光信号の伝搬が本明細書では図２に関して図示され説明され、空間光変調器から光出力ファイバへの被変調光信号の伝搬が図３に関して図示され説明される。本発明の一実施形態による空間光変調器が本明細書では図４に関して図示され記述される。
【００１２】
図２は、空間光変調器を含む空間光変調システムのハイレベルブロック図を示す。詳細には、図２の空間光変調システム２００は光入力ファイバ２１０ＩＮ、光出力ファイバ２１０ＯＵＴ、光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴ、光サーキュレータ２１２、第１のレンズ２２０、回折格子２３０、第２のレンズ２４０、および空間光変調器２５０を含む。光入力ファイバ２１０ＩＮから空間光変調器２５０の方への伝搬の方向に、光入力ファイバ２１０ＩＮ、光出力ファイバ２１０ＯＵＴ、光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴ、光サーキュレータ２１２、第１のレンズ２２０、回折格子２３０、および第２のレンズ２４０の動作が本明細書では図２に関して説明される。
【００１３】
図２に示されるように、光入力ファイバ２１０ＩＮは光サーキュレータ２１２に結合される。光入力ファイバ２１０ＩＮは光入力信号を移送するように構成される。光入力ファイバ２１０ＩＮは光入力信号を光サーキュレータ２１２に移送する。図２に示されるように、光サーキュレータ２１２は光入力ファイバ２１０ＩＮからの受信光入力信号を光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴに導く。図２に示されるように、光出力ファイバ２１０ＯＵＴは光サーキュレータ２１２に結合される。光出力ファイバ２１０ＯＵＴは光出力信号を移送するように構成される。一実施形態では、光出力ファイバ２１０ＯＵＴは被変調光出力信号を移送するように構成される。光出力ファイバ２１０ＯＵＴは光出力信号を光サーキュレータ２１２から受け取る。
【００１４】
図２に示されるように、光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴの第１の端部は光サーキュレータ２１２に結合され、光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴの第２の端部は非結合である。光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴの非結合端部は第１のレンズ２２０の方に向けられる。光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴは、光サーキュレータ２１２を介して光入力ファイバ２１０ＩＮから受け取った光入力信号を第１のレンズ２２０の方に放射するように構成される。光サーキュレータ２１２からの光入力信号は光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴの非結合端部の先端部から外に第１のレンズ２２０の方に放射して放射された受信光信号２６２を形成する。図２に示されるように、第１のレンズ２２０は放射された受信光信号２６２をコリメートして、コリメートされた受信光信号２６４を形成する。コリメートされた受信光信号２６４は回折格子２３０上に入射する。
【００１５】
図２に示されるように、回折格子２３０はコリメートされた受信光信号２６４を角度的に分散させて回折された受信光信号２６６を形成する。回折格子２３０からの回折された受信光信号２６６は第２のレンズ２４０に入射する。第２のレンズ２４０は回折された受信光信号２６６を収束して分散された受信光信号２６８を形成する。第２レンズ２４０からの分散された受信光信号２６８は空間光変調器２５０に入射する。明瞭さのために、回折された受信光信号２６６のうちの単一の周波数成分（例示として、図４の光信号４３０）が本明細書では図示され説明される。そのため、図示されないが、回折された受信光信号２６６および関連する分散された受信光信号２６８は多数の周波数成分を含み、その結果、連続的な信号スペクトル（例示として、本明細書では図４に関して図示され説明される空間的に分散された光信号４２０）が形成されることに留意されたい。
【００１６】
図３は、空間光変調器を含む図２の空間光変調システムのハイレベルブロック図を示す。光入力ファイバ（例示として、光入力ファイバ２１０ＩＮ）から空間光変調器（例示として、空間光変調器２５０）への受信光信号の伝搬が本明細書では図２に関して図示され説明される。空間光変調器（例示として、空間光変調器２５０）からの被変調光信号の光出力ファイバ（例示として、光出力ファイバ２１０ＯＵＴ）への伝搬が図３に関して図示され説明される。特に、図３に示されるように、空間光変調システム２００は空間光変調器２５０からの被変調光信号を導いて光出力ファイバ２１０ＯＵＴに結合させる。
【００１７】
図３に示されるように、空間光変調器２５０は図２の収束された受信光信号２６８を変調して被変調光信号３０２を形成する。空間光変調器２５０は被変調光信号３０２を第２のレンズ２４０の方に反射する。第２のレンズ２４０は被変調光信号３０２をコリメートして、コリメートされた被変調光信号３０４を生成する。第２のレンズ２４０は、回折格子２３０の方への伝搬のために被変調光信号３０２をコリメートする。第２のレンズ２４０からのコリメートされた被変調光信号３０４は回折格子２３０に入射する。回折格子２３０は第２のレンズ２４０からのコリメートされた被変調光信号３０４を角度的に分散させて回折された被変調光信号３０６を形成する。
【００１８】
図３に示されるように、回折格子２３０によって生成された、回折された被変調光信号３０６は第１のレンズ２２０に入射する。回折された被変調光信号３０６は、第１のレンズ２２０の方に共同で伝搬する全てのスペクトル成分を含む。第１のレンズ２２０は回折された被変調光信号３０６を収束して、収束された被変調光信号３０８を生成する。収束された被変調光信号３０８は光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴの非結合端部の先端部に入射し、光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴに結合する。光インターフェイス・ファイバ２１０ＩＮＴに結合された被変調光信号は光サーキュレータ２１２を通って伝搬する。光サーキュレータ２１２は被変調光信号を（例示として、左回り移動で）光出力ファイバ２１０ＯＵＴに導く。
【００１９】
図４は本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素アレイの入射図を示す。詳細には、図４の空間光変調器４００は複数の変調要素対４１０１〜４１０８（まとめて、変調要素対４１０）を含む。変調要素対４１０１〜４１０８の第１の変調要素４１０１Ａ〜４１０８Ａは第１の変調要素アレイ４１０Ａを形成する。変調要素対４１０１〜４１０８の第２の変調要素４１０１Ｂ〜４１０８Ｂは第２の変調要素アレイ４１０Ｂを形成する。８つの変調要素対を含むように示されたが、空間光変調器４００はより多数のまたはより少数の変調要素対を含むことができる。
【００２０】
図４に示されるように、変調要素対４１０１〜４１０８は、それぞれ変調要素４１０１Ａおよび４１０１Ｂ、４１０２Ａおよび４１０２Ｂ、４１０３Ａおよび４１０３Ｂ、４１０４Ａおよび４１０４Ｂ、４１０５Ａおよび４１０５Ｂ、４１０６Ａおよび４１０６Ｂ、４１０７Ａおよび４１０７Ｂ、および４１０８Ａおよび４１０８Ｂを含む。各変調要素対４１０の第１の変調要素４１０ＸＡおよび第２の変調要素４１０ＸＢは、空間的に分散された光信号の分散方向に垂直な（例示として、空間的に分散された光信号４２０の分散方向に垂直な）方向に隣接する。図４に示されるように、第１および第２の変調要素アレイ４１０Ａおよび４１０Ｂは１次元アレイである。１次元アレイで図示され説明されたが、一実施形態では、変調要素アレイ４１０Ａおよび４１０Ｂは多次元変調要素アレイとして実施することができる。
【００２１】
図４に示されるように、空間的に分散された光信号４２０は、分散された光スペクトルが変調要素対４１０の各々の端から端まで広げられるように空間光変調器４００に入射する。空間的に分散された光信号４２０の第１の半分（例えば、上半分）が第１の変調要素アレイ４１０Ａの変調要素４１０Ａ１〜４１０Ａ８に入射し、空間的に分散された光信号４２０の第２の半分（例えば、下半分）が第２の変調要素アレイ４１０Ｂの変調要素４１０Ｂ１〜４１０Ｂ８に入射するように空間的に分散された光信号４２０は空間光変調器４００に入射する。
【００２２】
図４に示されるように、空間的に分散された光信号４２０の単一周波数光信号４３０は、単一周波数光信号４３０が変調要素対４１０のうちの１つ（例示として、変調要素対４１０４）に入射するように空間光変調器４００に入射する。空間的に分散された光信号４２０の１つの単一周波数光信号４３０が示されているが、空間的に分散された光信号４２０の様々な他の単一周波数光信号（図示せず）は変調要素対４１０の他のものに入射することができる。
【００２３】
本明細書で説明されるように、各変調要素対は位相変調および振幅変調を行うために制御可能に移動できる。特に、各変調要素対の第１の変調要素および第２の変調要素は、空間光変調器４００に入射する光信号の単一周波数成分の位相および振幅を変調するために調整可能である。一実施形態では、位相変調および振幅変調は、変調要素対の変調要素を制御可能に移動させることによって行われる。一実施形態では、変調要素対の変調要素はそれぞれの面に垂直な方向に移動される（すなわち、入射光信号の方にまたはそれから離れる方に移動するためのピストン運動を使用して）。
【００２４】
一実施形態では、本明細書で説明されるように、位相変調は、第１の変調要素と第２の変調要素との間の離間が一定である（すなわち、第１の変調要素の反射表面の面と第２の変調要素の反射表面の面との間の離間が一定である）ように第１の変調要素および第２の変調要素を等距離移動させることによって達成される。例えば、空間光変調器４００に入射する空間的に分散された光信号の単一周波数成分のスペクトル位相は、位相をそれぞれ位相設定Φ１＝０およびΦ２＝０からそれぞれΦ１＝πおよびΦ２＝πまでコード化するように第１および第２の要素を移動させることによって、位相＝０から位相＝πまで（ここで、振幅＝１）変化することができる。すなわち、第１および第２の変調要素は、移動の進路にわたって、第１の変調要素と第２の変調要素との間の離間が実質的に一定（すなわち、離間＝０）のままであるように同じ方向に等距離移動する。
【００２５】
一実施形態では、本明細書で説明されるように、振幅変調は、第１の変調要素と第２の変調要素との間の離間が可変である（すなわち、第１の変調要素の反射表面の面と第２の変調要素の反射表面の面との間の離間が移動の間じゅう変化している）ように第１の変調要素および第２の変調要素を移動させることによって達成される。例えば、空間光変調器４００に入射する空間的に分散された光信号の単一周波数成分のスペクトル振幅は、関連する第１の変調要素および第２の変調要素をそれぞれ位相設定Φ１＝πおよびΦ２＝πからそれぞれΦ１＝４π／３およびΦ２＝２π／３まで作動させることによって、振幅＝１から振幅＝０．５まで（ここで、位相は位相＝πで一定のままである）変化することができる。すなわち、第１および第２の変調要素は、移動の進路にわたって、第１の変調要素と第２の変調要素との間の離間が離間＝０から離間＝２π／３まで変化するように反対方向に等距離（π／３）移動する。
【００２６】
本明細書で説明されるように、空間的に分散された光信号４２０の単一周波数光信号４３０のスペクトル位相および／またはスペクトル振幅は、変調要素対４１０４の第１の変調要素４１０Ａ４および第２の変調要素４１０Ｂ４を位相設定の様々な組合せに対して作動させることによって変調することができる。例えば、変調要素対４１０４が位相＝０および振幅＝１のように構成されていると仮定すると、第１の変調要素４１０Ａ４および第２の変調要素４１０Ｂ４はそれぞれΦ１＝０およびΦ２＝０の位相設定を有する。この例を継続して、位相＝πおよび振幅＝０．５のような単一周波数光信号４３０のスペクトル位相およびスペクトル振幅の変調は、第１の変調要素４１０Ａ４および第２の変調要素４１０Ｂ４をそれぞれΦ１＝０およびΦ２＝０の初期位相設定からそれぞれΦ１＝４π／３およびΦ２＝２π／３の位相設定まで作動させることによって達成される。そのため、本発明は位相のみの変調要素作動を使用してスペクトル位相およびスペクトル振幅変調を可能にする。
【００２７】
図５は本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素アレイの入射図を示す。詳細には、図５の空間光変調器５００は複数の変調要素セット５１０１〜５１０８（まとめて、変調要素セット５１０）を含む。変調要素セット５１０１〜５１０８の第１の変調要素５１０１Ａ〜５１０８Ａは第１の変調要素アレイ５１０Ａを形成する。変調要素セット５１０１〜５１０８の第２の変調要素５１０１Ｂ〜５１０８Ｂは第２の変調要素アレイ５１０Ｂを形成する。変調要素セット５１０１〜５１０８の第３の変調要素５１０１Ｃ〜５１０８Ｃは第３の変調要素アレイ５１０Ｃを形成する。８つの変調要素セットを含むように示されたが、空間光変調器５００はより多数のまたはより少数の変調要素セットを含むことができる。
【００２８】
図５に示されるように、変調要素セット５１０１〜５１０８は、それぞれ変調要素５１０１Ａ〜５１０１Ｃ、５１０２Ａ〜５１０２Ｃ、５１０３Ａ〜５１０３Ｃ、５１０４Ａ〜５１０４Ｃ、５１０５Ａ〜５１０５Ｃ、５１０６Ａ〜５１０６Ｃ、５１０７Ａ〜５１０７Ｃ、および５１０８Ａ〜５１０８Ｃを含む。各変調要素セット５１０の第１、第２、および第３の変調要素５１０ＸＡ、５１０ＸＢ、および５１０ＸＣは、空間的に分散された光信号の分散方向に垂直な（例示として、空間的に分散された光信号５２０の分散方向に垂直な）方向に隣接する。図５に示されるように、第１、第２、および第３の変調要素アレイ５１０Ａ、５１０Ｂ、および５１０Ｃは１次元アレイである。１次元アレイで図示され説明されたが、一実施形態では、変調要素アレイ５１０Ａ、５１０Ｂ、および５１０Ｃは多次元変調要素アレイとして実施することができる。
【００２９】
図５に示されるように、空間的に分散された光信号５２０は、分散された光スペクトルが変調要素対５１０に入射するように空間光変調器５００に入射する。図５に示されるように、変調要素５１０は、空間的に分散された光信号５２０に関連する光パワーが変調要素５１０の端から端まで実質的に等しく分配されるように構成される。光パワーは空間的に分散された光信号の全体にわたって変化する（すなわち、光パワーは空間的に分散された光信号５２０の中心の近くでより大きい）ので、（空間的に分散された光信号の中心に配置された）第２の変調要素アレイ５１０Ｂの変調要素５１０は（空間的に分散された光信号の端部に配置された）変調要素アレイ５１０Ａおよび５１０Ｃの変調要素５１０よりも小さい。
【００３０】
図５に示されるように、空間的に分散された光信号５２０の単一周波数光信号５３０は、単一周波数光信号５３０が変調要素セット５１０１〜５１０８のうちの１つ（例示として、変調要素セット５１０４）に入射するように空間光変調器５００に入射する。空間的に分散された光信号５２０の１つの単一周波数光信号５３０が示されているが、空間的に分散された光信号５２０の様々な他の単一周波数光信号（図示せず）は変調要素セット５１０１〜５１０８の他のものに入射することができる。
【００３１】
単一周波数光信号５３０の各々のスペクトル位相およびスペクトル振幅の変調は図４に関して本明細書で説明されたように実質的に行われ、したがって図５に関して詳細には繰り返されない。詳細には、各変調要素セット中の各変調要素は位相および振幅変調の一方または両方を行うために制御可能に移動できる。特に、各変調要素セットの変調要素は、入射光信号の単一周波数成分の位相および振幅を変調するために調整可能である（例えば、第１、第２、および第３の変調要素のそれぞれの位相設定が調整可能である）。一実施形態では、変調要素対の変調要素は、変調要素の面に垂直な方向（すなわち、入射光信号の方またはそこから離れる方）のピストン運動を使用して移動される。
【００３２】
図６は本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素対の入射図を示す。詳細には、図６の空間光変調器６００は複数の変調要素対６１０１〜６１０４（まとめて、変調要素対６１０）を含む。図６に示されるように、変調要素対６１０１〜６１０４はそれぞれ変調要素６１０１Ａおよび６１０１Ｂ、６１０２Ａおよび６１０２Ｂ、６１０３Ａおよび６１０３Ｂ、ならびに６１０４Ａおよび６１０４Ｂを含む。変調要素対６１０１〜６１０４の第１の変調要素６１０１Ａ〜６１０４Ａおよび第２の変調要素６１０１Ｂ〜６１０４Ｂはそれぞれ第１の変調要素６１０Ａおよび第２の変調要素６１０Ｂとして示される。４つの変調要素対を含むように示されたが、空間光変調器６００はより少数のまたはより多数の変調要素対を含むことができる。
【００３３】
図６に示されるように、各変調要素対６１０の第１の変調要素６１０ＸＡおよび第２の変調要素６１０ＸＢは、空間光変調器６００に入射する空間的に分散された光信号の分散方向に隣接する。そのため、変調要素対６１０は、第１の変調要素および第２の変調要素が空間光変調器６００に入射する光信号の分散の方向に沿って交互になるように単一の変調要素アレイを形成する。図６に示されるように、複数の単一周波数光信号６２０１〜６２０４（まとめて、単一周波数光信号６２０）はそれぞれ変調要素対６１０１〜６１０４に入射する。一実施形態では、単一周波数光信号６２０はモードロック・レーザを使用して生成される。
【００３４】
単一周波数光信号６３０の各々のスペクトル位相およびスペクトル振幅の変調は図４に関して本明細書で説明されたように実質的に行われ、したがって図６に関して詳細には繰り返されない。詳細には、各変調要素対は位相および振幅変調の一方または両方を行うために制御可能に移動できる。特に、各変調要素対の第１および第２の変調要素は、入射光信号の単一周波数成分の位相および振幅を変調するために調整可能である（すなわち、第１および第２の変調要素のそれぞれの位相設定が調整可能である）。一実施形態では、変調要素対の変調要素は、変調要素の面に垂直な方向（すなわち、入射光信号の方またはそこから離れる方）のピストン運動を使用して移動される。
【００３５】
図７は本発明の一実施形態による空間光変調器を示す。電極活性化されたサスペンション・スプリング・マイクロミラー移動制御機構の使用について本明細書で主として図示され説明されるが、様々な他のマイクロミラー移動制御機構を本発明に従って使用することができる。図７に示されるように、空間光変調器７００は、平面図（すなわち、マイクロミラー・アレイのマイクロミラーに入射する空間的に分散された光信号の観点からの）および断面図（すなわち、マイクロミラー・アレイのマイクロミラーのピストン運動の機械的動作を示すための）を使用して示される。
【００３６】
図７に示されるように、図７の空間光変調器７００は、基板７０２、複数のマイクロミラー・サスペンション手段７０４１〜７０４３（まとめて、マイクロミラー・サスペンション手段７０４）、複数のマイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａおよび７１０１Ｂ〜７１０８Ｂ、複数のマイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａおよび７１２１Ｂ〜７１２８Ｂ、マイクロミラー・コントローラ７２０、ならびにメモリ７４０を含む。図２に示されたように、マイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａおよび７１０１Ｂ〜７１０８Ｂは、関連する複数のマイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａおよび７１２１Ｂ〜７１２８Ｂを示すため点線表示を使用して示される。
【００３７】
図７に示されるように、マイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａ（マイクロミラー７１０Ａとして示される）は第１のマイクロミラー・アレイを形成し、マイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂ（マイクロミラー７１０Ｂとして示される）は第２のマイクロミラー・アレイを形成する。マイクロミラー７１０Ａおよびマイクロミラー７１０Ｂはまとめてマイクロミラー７１０として示される。同様に、マイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａ（マイクロミラー支持体７１２Ａとして示される）は第１のマイクロミラー支持体アレイを形成し、マイクロミラー７１２１Ｂ〜７１２８Ｂ（マイクロミラー支持体７１２Ｂとして示される）は第２のマイクロミラー支持体アレイを形成する。マイクロミラー支持体７１２Ａおよびマイクロミラー支持体７１２Ｂは、まとめてマイクロミラー支持体７１２として表示される。
【００３８】
図７に示されるように、第１のマイクロミラー・アレイ７１０Ａのマイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａは、それぞれの複数の支持手段７１６１Ａ〜７１６８Ａを使用して第１のマイクロミラー支持体アレイ７１２Ａのマイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａに結合される。同様に、第２のマイクロミラー・アレイ７１０Ｂのマイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂは、それぞれの複数の支持手段７１６１Ｂ〜７１６８Ｂを使用して第２のマイクロミラー支持体アレイ７１２Ｂのマイクロミラー支持体７１２１Ｂ〜７１２８Ｂに結合される。そのため、第１のマイクロミラー・アレイ７１０Ａのマイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａおよび第２のマイクロミラー・アレイ７１０Ｂのマイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂは基板７０２の上に吊るされる。
【００３９】
図７に示されるように、第１のマイクロミラー支持体アレイ７１２Ａのマイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａは、それぞれの複数のスプリング手段７１４を使用してサスペンション手段７０４１および７０４２に結合される。同様に、第２のマイクロミラー支持体アレイ７１２Ｂのマイクロミラー支持体７１２１Ｂ〜７１２８Ｂは、それぞれの複数のスプリング手段７１４を使用してサスペンション手段７０４２および７０４３に結合される。図７に示されるように、サスペンション手段７０４は基板７０２に結合される。そのため、第１のマイクロミラー支持体アレイ７１２Ａのマイクロミラー支持体７１２１Ａ〜７１２８Ａおよび第２のマイクロミラー・アレイ７１２Ｂのマイクロミラー支持体７１２１Ｂ〜７１２８Ｂは基板７０２の上に吊るされる。一実施形態では、各スプリング手段７１４はマイクロミラー支持体７１２の側面でマイクロミラー支持体７１２に結合される。
【００４０】
図７に示されるように、サスペンション手段７０４、スプリング手段７１２、マイクロミラー支持体７１２、およびマイクロミラー支持手段７１６の組合せによりマイクロミラー７１０はピストン移動を使用してマイクロミラー７１０の表面に垂直な方向に移動することができる。図７に示されるように、マイクロミラー運動はマイクロミラー・コントローラ７２０によって制御される。一実施形態では、マイクロミラー・コントローラ７２０は、マイクロミラー７１０の表面に垂直な方向にマイクロミラー移動を制御するように構成される。さらなる一実施形態では、マイクロミラー・コントローラ７２０は様々な他のマイクロミラー移動を制御するように構成される。
【００４１】
図７に示されるように、それぞれ第１のマイクロミラー・アレイ７１０Ａおよび第２のマイクロミラー・アレイ７１０Ｂに関連する第１のマイクロミラー・アクチュエータ・アレイ（例えば、電極のアレイ）および第２のマイクロミラー・アクチュエータ・アレイ（例えば、電極のアレイ）がマイクロミラー・コントローラ７２０に結合される。マイクロミラー・コントローラ７２０は、それぞれ各マイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａおよび各マイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂの移動を個々に制御するために第１および第２のマイクロミラー・アクチュエータ・アレイに信号を与える。マイクロミラー・コントローラ７２０は、複数のマイクロミラー運動制御方式の少なくとも１つを使用して本発明による位相変調および振幅変調を行うためにマイクロミラー移動を制御（すなわち、マイクロミラー位置調整）するように構成される。そのため、マイクロミラー・コントローラ７２０は各マイクロミラー７１０の移動を個々に制御するように構成される。
【００４２】
図７に示されるように、マイクロミラー・コントローラ７２０は、マイクロミラー７１０に関連するそれぞれの電極に変化する電圧を印加することによってマイクロミラー運動を制御する。完全には図示されていないが、マイクロミラー７１０の各々は、それぞれのマイクロミラー７１０の下で基板７０２に結合された関連する電極の上に吊るされる関連するマイクロミラー支持体７１２に結合される。例えば、図７（断面図）に示すように、マイクロミラー支持体７１２８Ａおよび７１２８Ｂがそれぞれ電極６３０８Ａおよび６３０８Ｂの上に吊るされるように、マイクロミラー７１０８Ａおよび７１０８Ｂは関連する支持手段７１６８Ａおよび７１６８Ｂを使用してマイクロミラー支持体７１２８Ａおよび７１２８Ｂに結合される。そのため、マイクロミラー・コントローラ７２０は、マイクロミラー７１０の各々の下に位置するそれぞれの電極に印加される電圧を使用してマイクロミラー７１０を制御する。
【００４３】
図７に示されるように、マイクロミラー・コントローラ７２０は、それぞれの複数の電圧リード線７２２１Ａ〜７２２８Ａ（まとめて、電圧リード線７２２Ａ）を使用して第１のマイクロミラー・アレイ７１０Ａの複数のマイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａに関連する複数の電極に結合される。同様に、マイクロミラー・コントローラ７２０は、それぞれの複数の電圧リード線７２２１Ｂ〜７２２８Ｂ（まとめて、電圧リード線７２２Ｂ）を使用して第２のマイクロミラー・アレイ７１０Ｂの複数のマイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂに関連する複数の電極に結合される。マイクロミラー・コントローラ７２０は、本発明に従って位相変調および振幅変調を行うためにマイクロミラー移動（すなわち、マイクロミラー位置調整）を制御する。
【００４４】
本明細書で説明されるように、サスペンション手段７０４、スプリング手段７１４、マイクロミラー支持体７１２、支持手段７１６、および電極７３０の組合せにより、マイクロミラー７１０の表面に垂直な方向にマイクロミラー位置の調整が可能になる。マイクロミラーの位置は、関連するマイクロミラーが基板の方に引きつけられる（すなわち、入射光信号から離れる方に移動される）かまたは基板から離れる方に開放される（すなわち、入射光信号の方に移動される）ように調整することができる。一実施形態では、マイクロミラー７１０は下にある電極７３０に印加される電圧を調節することによって移動することができる。そのような一実施形態では、電極に印加される電圧を調整することにより入射光信号の方にまたはそれから離れる方にマイクロミラーの所望の移動を行うために電極に一定電圧を印加して関連するマイクロミラーを一定位置に維持する。
【００４５】
一実施形態では、マイクロミラー支持体と電極との間の電圧差の増加により、マイクロミラー支持体（したがって、関連するマイクロミラー）の基板の方への引力が（反対方向に、すなわち入射光信号の方にマイクロミラーを引っ張るスプリング手段の復元力に逆らって）増加する。一実施形態では、マイクロミラー支持体と電極との間の電圧差の減少により、マイクロミラー支持体（したがって、関連するマイクロミラー）の基板の方への引力（基板から離れる方に、すなわち入射光信号の方にスプリング手段の復元力がマイクロミラーを引っ張ることができるようにすることにより）が減少する。一実施形態では、各マイクロミラーが移動することができる運動の範囲は、［０、２π］の範囲で光信号の位相を変調するように構成される。
【００４６】
本明細書で説明されるように、マイクロミラー・コントローラ７２０は、マイクロミラー移動を制御してマイクロミラー位置を調節するために電極に電圧を印加する。一実施形態では、マイクロミラー支持体と電極との間の電圧差はマイクロミラー移動の範囲、したがって位相変調の範囲を決定する（例えば、変調では電圧差＝０Ｖ、π／２変調では電圧差＝−１５Ｖ、π変調では電圧差＝−３０Ｖ、３π／２変調では電圧差＝−４５Ｖ、２π変調では電圧差＝−６０Ｖ、スナップダウンでは電圧差＝−８０Ｖ）。そのため、スナップダウンが生じる（すなわち、マイクロミラーが下にある電極と結合するような位置にスナップダウンする）前に、マイクロミラー・ピストン運動の移動範囲は２π位相変調を超える。
【００４７】
本明細書で説明されるように、空間的に分散された光信号はマイクロミラーの反射表面に入射する。空間的に分散された光信号がマイクロミラーにぶつかるとき、空間的に分散された光信号は反射される。光信号がマイクロミラーの反射表面に達するまでに進む距離は、マイクロミラーのそれぞれの位置によって決定される（例えば、電圧Ｖ０の位相＝０から電圧Ｖ２πの位相＝２πまで、ならびにそれらの間の様々な設定）。さらに、光信号がマイクロミラーの反射表面に達するまでに進む距離は光信号の位相を決定する。そのため、ピストン運動（ピストン運動はマイクロミラーの反射表面を光信号の方におよびそれから離れる方に移動させる）を使用してマイクロミラー位置を調整することにより位相変調の様々な組合せが可能になる。
【００４８】
図７に示されるように、位相および振幅変調の様々な組合せは変調要素対（すなわち、マイクロミラー対）を使用して達成される。変調要素対は第１の変調要素および第２の変調要素を含む。各変調要素対の第１の変調要素および第２の変調要素は隣接する。例えば、マイクロミラー７１０１Ａ〜７１０８Ａおよびマイクロミラー７１０１Ｂ〜７１０８Ｂはそれぞれの変調要素対を形成する（すなわち、マイクロミラー７１０１Ａおよび７１０１Ｂは第１のマイクロミラー対を形成するなど）。第１の変調要素および第２の変調要素の構成（すなわち、隣接）は、本発明による空間光変調器の異なる実施形態とともに変わる（図４、図５、および図６に関して図示され説明されたように）。
【００４９】
一実施形態では、各変調要素対は関連する電極対を使用して制御される。電極対は第１の電極および第２の電極を含み、電極対中の第１の電極は変調要素対の第１の変調要素を制御し、電極対中の第２の電極は変調要素対の第２の変調要素を制御する。電圧源から変調要素に関連した電極に供給された電圧よって変調要素は作動される。変調要素の位置を調節するための電極への電圧の印加は関連する変調要素コントローラ（例示として、マイクロミラー・コントローラ７２０）によって制御される。
【００５０】
本明細書で説明されるように、第１の変調要素は関連する第１の位相設定（Φ１で示される）を有し、第２の変調要素は関連する第２の位相設定（Φ２で示される）を有する。変調要素対の変調要素に関連した位相設定は、ピストン運動変調要素調整部を使用して（例示として、マイクロミラー・コントローラ６２０によって）設定される。表１は、目標スペクトル位相およびスペクトル振幅設定、ならびに目標位相および振幅設定を得るために光信号を適応させるのに必要なそれぞれ第１および第２の変調要素に関連する第１および第２の位相設定を示す。
【表１】
2009511958.tif 000003
【００５１】
本明細書で説明されるように、（表１に位相として示された）スペクトル位相は、第１の変調要素と第２の変調要素との間の位相平均に従って設定される。例えば、位相＝３π／２のような位相の変調は、第１および第２の変調要素をそれぞれΦ１＝１１π／６およびΦ２＝７π／６であるように作動させることによって達成することができる。本明細書で説明されるように、（表１に振幅として示された）スペクトル振幅は第１の変調要素と第２の変調要素との間の位相差に従って設定される。例えば、振幅＝１のような振幅の変調は第１および第２の変調要素をそれぞれΦ１＝πおよびΦ２＝πである（すなわち、振幅＝１に対応して位相差は０である）ように作動させることによって達成することができる。［０、２π］内で任意のスペクトル位相を、および［０、１］内で任意のスペクトル振幅を連続的に設定するために、各変調要素対の第１および第２の変調要素は各々［０、２π］内で位相を変調するように構成される。
【００５２】
空間的に分散された光信号の周波数成分を第１および第２の変調要素によって独立して変調し、変調された光信号を単一モード・ファイバに結合する際、変調された周波数成分は界成分と結合する。一実施形態では、界成分は［ｅｘｐ（ｊΦ１）＋ｅｘｐ（ｊΦ２）］／２で表され、それは［ｅｘｐ［（Φ１＋Φ２）／２］＊ｃｏｓ［（Φ１―Φ２）／２］に簡単化される。そのため、第１の変調要素と第２の変調要素との間の位相平均はスペクトル位相（余弦項が負になる場合、余弦項からのπ位相シフト寄与をもつ）を設定する。変調要素対の第１の変調要素と第２の変調要素との間の位相差はπにほとんど等しいので、小さい振幅に近い位相の変調は位相誤差に敏感である。
【００５３】
一実施形態では、第１および第２の位相設定の対うちの１つに従って第１および第２の変調要素を設定するために表１はコントローラ（例示として、マイクロミラー・コントローラ６２０）によってアクセスされる。一実施形態では、入射光信号のスペクトル位相およびスペクトル振幅を変調するためにマイクロミラーを特定のマイクロミラー位置に移動させるときコントローラが使用するために表１はメモリ（例示として、メモリ６４０）に記憶される。そのような一実施形態では、コントローラは、スペクトル位相のみ、スペクトル振幅のみ、またはスペクトル位相およびスペクトル振幅の両方のうちの１つを変調するために第１の変調要素および第２の変調要素のうちの少なくとも一方を作動させるように構成される。
【００５４】
本発明の教示を組み込む様々な実施形態が本明細書で示され詳細に説明されたが、当業者はこれらの教示を今までどおり組み込む多くの他の様々な実施形態を容易に考案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】光信号処理システムのハイレベルブロック図である。
【図２】空間光変調器を含む空間光変調システムのハイレベルブロック図であり、空間光変調システムは、空間的に分散された光信号が空間光変調器に入射するように受信光信号を空間的に分散させる。
【図３】図２の空間光変調器を含む図２の空間光変調システムのハイレベルブロック図であり、空間光変調システムは空間光変調器からの被変調光信号を伝搬させて出力光ファイバに結合させる。
【図４】本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素アレイの入射図である。
【図５】本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素アレイの入射図である。
【図６】本発明の一実施形態による空間光変調器の複数の変調要素対の入射図である。
【図７】本発明の一実施形態による空間光変調器の入射図および断面図である。
【図１】
2009511958.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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