(57)【要約】【課題】、光伝送帯域内の一群の波長光信号の中から「光学的なリアルタイムで」少なくとも一つの特定の波長光の信号を選択してスイッチする能力を有し、かつ「光学的なリアルタイムで」、光伝送帯域のチャンネル内で見られ得る特定の波長光信号を全ての異なる波長光信号から除くことができる光学フィルタを提供すること。【解決手段】発明は、光スイッチ３１と、誘電性マイクロスフィアＳ１、Ｓ２、Ｓ３の制御されたウィスパリングギャラリーモード（ＷＧＭ）での共振を利用した光スイッチ２０を用いることによって、光帯域内の特定のチャネル２２、２４からの信号を高速にルーティングして、信号をスイッチする光ルータ１０に関連している。他の発明は、導波路Ｆ１、Ｆ２間で特定の光信号を分離してスイッチするためにＷＧＭ共振構造１５０を用いている光フィルタに関連する。他の発明においては、フィルタ１００は、ＷＧＭ共振を乱すＷＧＭ共振構造１５０内の信号損失によって「オン／オフ」される、フィルタ１００は異なる波長の信号群の中から特定の波長の信号を分離してスイッチする、または共振構造の屈折率を、その周囲の媒体の屈折率と実質的に同じになるように調整することによって「オフ」される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
第一および第二の光ファイバの屈折率に実質的に同じ電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有する、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバのクラッドがない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側に一対の電極を配置し、
前記誘電性マイクロスフィアの前記定常状態屈折率「ｎ」を変えるのに適切な電圧を前記一対の電極に与え、
前記誘電性マイクロスフィアが共振する前記特定の波長光を、前記第一の光ファイバ内の信号として与え、
電圧を打ち切り、それにより前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」を定常状態に戻し、
前記第一の光ファイバからの前記信号を、前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記電圧を再び印加することを包含する方法。
【請求項２】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
第一および第二の光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有する、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバのクラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側に一対の電極を配置し、
前記誘電性マイクロスフィアが共振する前記特定の波長光を、前記第一の光ファイバ内の信号として与え、
前記誘電性マイクロスフィアの前記定常状態屈折率「ｎ」を前記光ファイバの屈折率と実質的に同じになるように調整するのに適切な電圧を、前記一対の電極に通し、
前記第一の光ファイバからの前記信号を、前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記電圧を打ち切り、それにより、前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」を定常状態に戻すことを包含している方法。
【請求項３】
信号を光学的にルーティングする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有している２つ以上の誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域に配置し、
各誘電性マイクロスフィアのどちらかの側に一対の電極を配置し、
各誘電性マイクロスフィアの前記定常状態屈折率「ｎ」を変えるのに適切な電圧を前記一対の電極に通し、
前記第一の光ファイバ内に光帯域内のそれぞれが異なる波長をもつ複数の信号を与え、
スイッチすべき信号を選択し、
前記選択された信号に対してＷＧＭで共振する前記誘電性マイクロスフィアを選択して、それに印加されている電圧を打ち切り、それによって前記選択された誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」を定常状態に戻し、
前記第一の光ファイバの前記選択された信号を、前記選択された誘電性マイクロスフィアのＷＧＭ共振によって前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記選択された誘電性マイクロスフィアに前記電圧を再印加することを包含する方法。
【請求項４】
信号を光学的にルーティングする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有している２つ以上の誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域に配置し、
各誘電性マイクロスフィアのどちらかの側に一対の電極を配置し、
前記第一の光ファイバ内に光帯域内のそれぞれが異なる波長をもつ複数の信号を与え、
スイッチすべき信号を選択し、
前記選択された信号に対してＷＧＭで共振する前記誘電性マイクロスフィアを選択して、それに対して前記一対の電極間に電圧を印可し、それによって前記選択された誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」は前記光ファイバの屈折率と実質的に同じになるように変わり、
前記第一の光ファイバの前記選択された信号を、前記選択された誘電性マイクロスフィアのＷＧＭ共振によって前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記選択された誘電性マイクロスフィアに印加されている前記電圧を打ち切ることを包含する方法。
【請求項５】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側にある一対の電極と
を備えている光スイッチ。
【請求項６】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なってる電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側にある一対の電極と
を備えている光スイッチ。
【請求項７】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
複数の光スイッチと
を備えている光ルータであって、前記複数の光スイッチのそれぞれは、
前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側にある一対の電極と
を備えている光ルータ。
【請求項８】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
複数の光スイッチと
を備えている光ルータであって、前記複数の光スイッチのそれぞれは、
前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである電圧可変の定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアのどちらかの側にある一対の電極と
を備えている光ルータ。
【請求項９】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
第一および第二の光ファイバの屈折率と実質的に同じである光で変更できる定常状態屈折率「ｎ」を有している、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバのクラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
前記マイクロスフィアに十分に強い光ビームを導き、それによってその定常状態屈折率「ｎ」が変更され、
前記誘電性マイクロスフィアが共振する前記特定の波長光を、前記第一の光ファイバ内の信号として与え、
前記十分に強い光ビームを打ち切り、それによって前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」が定常状態に戻り、
前記第一の光ファイバからの前記信号を前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバへスイッチし、
前記十分に強い光を再びあてる
ことを包含している方法。
【請求項１０】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
第一および第二の光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている光で変更できる定常状態屈折率「ｎ」を有している、特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能である誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバのクラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
前記誘電性マイクロスフィアが共振する前記特定の波長光を、前記第一の光ファイバ内の信号として与え、
前記マイクロスフィアに十分に強い光ビームを導き、それによって前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」は前記光ファイバの屈折率と実質的に同じになり、
前記第一の光ファイバからの前記信号を前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバへスイッチし、
前記十分に強い光を打ち切る
ことを包含している方法。
【請求項１１】
信号を光学的にルーティングする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである光で変えることができる定常状態屈折率「ｎ」を有している２つ以上の誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
各誘電性マイクロスフィアに十分に強い光を導き、それによって前記定常状態屈折率「ｎ」が変更され、
前記第一の光ファイバに、光帯域内のそれぞれが異なる波長を有する複数の信号を提供し、
スイッチすべき信号を選択し、
前記誘電性マイクロスフィアを選択し、それに照射されている前記十分に強い光を打ち切り、それによって前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」は定常状態に戻り、
前記第一の光ファイバ内の前記選択された信号を、前記選択された誘電性マイクロスフィアのＷＧＭ共振によって前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記選択された誘電性マイクロスフィアに前記十分に強い光を再び照射する
ことを包含している方法。
【請求項１２】
信号を光学的にルーティングする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なる光で変えることができる定常状態屈折率「ｎ」を有している２つ以上の誘電性マイクロスフィアを、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに配置し、
前記第一の光ファイバに、光帯域内のそれぞれが異なる波長を有する複数の信号を与え、
スイッチすべき信号を選択し、
前記誘電性マイクロスフィアを選択し、それに照射される十分に強い光を導き、それによって前記誘電性マイクロスフィアの屈折率「ｎ」は前記光ファイバの屈折率と実質的に同じになり、
前記第一の光ファイバ内の前記選択された信号を、前記選択された誘電性マイクロスフィアのＷＧＭ共振によって前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記選択された誘電性マイクロスフィアに導かれている前記十分に強い光を打ち切る
ことを包含している方法。
【請求項１３】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである光で変更可能な定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアに導かれている第一の端とレーザビームを受け取るように適応された第二の端とを有する照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記第一および第二の端の間に配置されたマッハツェンダ干渉計と
を備えている光スイッチ。
【請求項１４】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている光で変更可能な定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアに導かれている第一の端とレーザビームを受け取るように適応された第二の端とを有する照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記第一および第二の端の間に配置されたマッハツェンダ干渉計と
を備えている光スイッチ。
【請求項１５】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
複数の光スイッチと
を備えている光ルータであって、前記複数の光スイッチのそれぞれは、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである光で変更可能な定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアに導かれている第一の端とレーザビームを受け取るように適応された第二の端とを有する照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記第一および第二の端の間に配置されたマッハツェンダ干渉計と
を備えている光ルータ。
【請求項１６】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
複数の光スイッチと
を備えている光ルータであって、前記複数の光スイッチのそれぞれは、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光ファイバの屈折率とは実質的に異なっている光で変更可能な定常状態屈折率「ｎ」を有しており、前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くに固定されている誘電性マイクロスフィアと、
前記誘電性マイクロスフィアに導かれている第一の端とレーザビームを受け取るように適応された第二の端とを有する照明ファイバと、
前記照明ファイバの前記第一および第二の端の間に配置されたマッハツェンダ干渉計と
を備えている光ルータ。
【請求項１７】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである定常状態屈折率「ｎ」を有している誘電性マイクロスフィアを、光トラップ内に収容し、
前記特定の波長光を前記第一の光ファイバ内の信号として与え、
前記光トラップ内に収容されている前記誘電性マイクロスフィアを前記光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域に近接するように動かし、
前記第一の光ファイバからの前記信号を、前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記光トラップ内に収容されている前記誘電性マイクロスフィアを前記光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くから動かす
ことを包含している方法。
【請求項１８】
信号を光学的にスイッチする方法であって、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバを設け、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバを設け、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである定常状態屈折率「ｎ」を有している２つ以上の誘電性マイクロスフィアを光トラップ内に収容し、
前記第一の光ファイバに、チャネル内で異なる波長をもつ複数の信号を与え、
スイッチすべき信号を選択し、
前記光トラップ内に収容されている、前記選択された信号に対してＷＧＭで共振可能である誘電性マイクロスフィアを前記光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域に近接するように動かし、
前記信号をＷＧＭを介して前記誘電性マイクロスフィアを横切って前記第二の光ファイバにスイッチし、
前記選択された誘電性マイクロスフィアを前記光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の近くから動かす
ことを包含している方法。
【請求項１９】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
光トラップと、
特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、前記光トラップ内に収容されており、前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである定常状態屈折率「ｎ」を有している誘電性マイクロスフィアと
を備えている光スイッチ。
【請求項２０】
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第一の光ファイバと、
クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域を有する第二の光ファイバと、
複数の光トラップと、
それぞれが特定の波長光に対してＷＧＭ共振可能であり、それぞれが光トラップ内に収容されており、前記光ファイバの屈折率と実質的に同じである定常状態屈折率「ｎ」を有している複数の誘電性マイクロスフィアと
を備えている光ルータ。
【請求項２１】
前記信号は光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ナノ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１ナノ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約９００ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約８００ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７００ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約６００ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５００ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５０ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１２５ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７５ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５０ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ピコ秒より短い間である、請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記信号は光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項２に記載の方法。
【請求項３７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項３８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ナノ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項３９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１ナノ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約９００ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４１】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約８００ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７００ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約６００ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５００ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５０ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４６】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１２５ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７５ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５０ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項４９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項５０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ピコ秒より短い間である、請求項２に記載の方法。
【請求項５１】
少なくとも一つの信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項３に記載の方法。
【請求項５２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ナノ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１ナノ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約９００ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５６】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約８００ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７００ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約６００ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項５９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５００ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５０ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６１】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１２５ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７５ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５０ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ピコ秒より短い間である、請求項３に記載の方法。
【請求項６６】
少なくとも一つの信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項４に記載の方法。
【請求項６７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項６８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ナノ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項６９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１ナノ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約９００ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７１】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約８００ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７２】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７００ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７３】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約６００ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７４】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５００ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７５】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５０ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７６】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１２５ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７７】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約７５ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７８】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約５０ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項７９】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項８０】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約１０ピコ秒より短い間である、請求項４に記載の方法。
【請求項８１】
前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の少なくとも一つは、テーパがつけられている、請求項５に記載の光スイッチ。
【請求項８２】
前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の少なくとも一つは、テーパがつけられている、請求項６に記載の光スイッチ。
【請求項８３】
前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の少なくとも一つは、テーパがつけられている、請求項７に記載の光ルータ。
【請求項８４】
前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の少なくとも一つは、テーパがつけられている、請求項８に記載の光ルータ。
【請求項８５】
前記十分に強い光ビームはレーザビームである、請求項９に記載の方法。
【請求項８６】
前記信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項９に記載の方法。
【請求項８７】
前記レーザビームはマッハツェンダ干渉計を通過し、前記レーザビームの短時間の打ち切りは、前記マッハツェンダ干渉計によって制御される、請求項８５に記載の方法。
【請求項８８】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約１０ナノ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９０】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約１ナノ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９１】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約９００ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９２】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約８００ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９３】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約７００ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９４】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約６００ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９５】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約５００ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９６】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約２５０ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９７】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約１２５ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９８】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約７５ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項９９】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約５０ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項１００】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約２５ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項１０１】
前記レーザビームの短時間の打ち切りは、約１０ピコ秒より短い間である請求項８７に記載の方法。
【請求項１０２】
前記第一および第二の光ファイバの前記クラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の少なくとも一つは、テーパがついている、請求項１０に記載の光ルータ。
【請求項１０３】
前記信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内にある、請求項１０に記載の方法。
【請求項１０４】
前記十分に強い光ビームはレーザビームである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１０５】
前記レーザビームはマッハツェンダ干渉計を通過し、前記マイクロスフィアへ前記レーザビームを導くことは、前記マッハツェンダ干渉計によって制御される、請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
前記電圧の短時間の打ち切りは、約２５ナノ秒より短い間である請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０７】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約１０ナノ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０８】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約１ナノ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１０９】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約９００ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１０】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約８００ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１１】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約７００ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１２】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約６００ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１３】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約５００ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１４】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約２５０ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１５】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約１２５ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１６】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約７５ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約５０ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１８】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約２５ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１１９】
前記レーザビームは、前記マイクロスフィアに約１０ピコ秒より短い間導かれている、請求項１０５に記載の方法。
【請求項１２０】
それぞれの十分に強い光はレーザビームである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１２１】
前記信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１２２】
各レーザビームはマッハツェンダ干渉計を通過し、各レーザビームの打ち切りは、マッハツェンダ干渉計によって制御される、請求項１２０に記載の方法。
【請求項１２３】
それぞれの十分に強い光はレーザビームである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１２４】
前記信号は、光ネットワーク内の光帯域の波長内である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１２５】
各レーザビームはマッハツェンダ干渉計を通過し、各レーザビームを前記マイクロスフィアに導くことは、マッハツェンダ干渉計によって制御される、請求項１２３に記載の方法。
【請求項１２６】
マッハツェンダ干渉計に接続されたコンピュータをさらに備えており、それによりマッハツェンダ干渉計が前記照明ファイバ内のレーザビームに与える建設的あるいは破壊的な干渉が制御される、請求項１３に記載の光スイッチ。
【請求項１２７】
マッハツェンダ干渉計に接続されたコンピュータをさらに備えており、それによりマッハツェンダ干渉計が前記照明ファイバ内のレーザビームに与える建設的あるいは破壊的な干渉が制御される、請求項１４に記載の光スイッチ。
【請求項１２８】
マッハツェンダ干渉計に接続されたコンピュータをさらに備えており、それによりマッハツェンダ干渉計が前記照明ファイバ内のレーザビームに与える建設的あるいは破壊的な干渉が制御される、請求項１５に記載の光ルータ。
【請求項１２９】
マッハツェンダ干渉計に接続されたコンピュータをさらに備えており、それによりマッハツェンダ干渉計が前記照明ファイバ内のレーザビームに与える建設的あるいは破壊的な干渉が制御される、請求項１６に記載の光ルータ。
【請求項１３０】
ＷＧＭ共振構造の屈折率とは異なる既知の屈折率を有する媒体内に固定されたＷＧＭ共振構造と、
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に取り付けられた入力導波路と、
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に取り付けられた出力導波路と
を備えている光フィルタ。
【請求項１３１】
前記媒体が前記ＷＧＭ共振構造を取り囲んでいるところに形成された共振構造−媒体界面をさらに備えている、請求項１３０に記載の光ファイバ。
【請求項１３２】
前記ＷＧＭ共振構造と前記媒体との屈折率の違いは、全反射の条件を生じさせるのに十分である、請求項１３０に記載の光ファイバ。
【請求項１３３】
前記ＷＧＭ共振構造は、マイクロスフィア、スタジアム、リング、フープ、偏球あるいは幅広の回転楕円体、あるいはディスクからなる群から選択される、請求項１３０に記載の光フィルタ。
【請求項１３４】
前記ＷＧＭ共振構造は誘電性である、請求項１３０に記載の光フィルタ。
【請求項１３５】
前記ＷＧＭ共振構造はマイクロスフィアである、請求項１３０に記載の光フィルタ。
【請求項１３６】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９０ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１３７】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約７５ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１３８】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約５０ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１３９】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２９ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１４０】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２５ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１４１】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約１９ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１４２】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９ミクロンの間の直径である、請求項１３５に記載の光フィルタ。
【請求項１４３】
前記導波路は、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、あるいは光結晶導波路からなる群から選択される、請求項１３０に記載の光フィルタ。
【請求項１４４】
前記導波路は、各共振構造−導波路界面において、クラッドが減少している領域を有する光ファイバである、請求項１４３に記載の光フィルタ。
【請求項１４５】
前記光フィルタは、前記クラッドが減少している領域でテーパがついている、請求項１４３に記載の光フィルタ。
【請求項１４６】
前記媒体は約１．５２の屈折率を有しており、前記ＷＧＭ共振構造は１．５よりも大きい屈折率を有している、請求項１３０に記載の光フィルタ。
【請求項１４７】
ＷＧＭ共振構造の屈折率とは異なる既知の屈折率を有する媒体内に固定されたＷＧＭ共振構造と、
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に取り付けられた入力導波路と、
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に取り付けられた出力導波路と、
当該光フィルタを「オン／オフ」する手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項１４８】
前記ＷＧＭ共振構造はマイクロスフィアである、請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項１４９】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９０ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５０】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約７５ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５１】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約５０ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５２】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２９ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５３】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２５ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５４】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約１９ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５５】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５６】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約８ミクロンの間の直径である、請求項１４８に記載の光フィルタ。
【請求項１５７】
前記媒体が前記ＷＧＭ共振構造を取り囲む領域に形成された共振構造−媒体界面をさらに備えている、請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項１５８】
前記ＷＧＭ共振構造と前記媒体との間の屈折率の差は、前記共振構造−媒体界面における全反射を生じさせるのに十分である、請求項１５７に記載の光フィルタ。
【請求項１５９】
前記近くの領域のそれぞれに形成された共振構造−導波路界面をさらに備えている、請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項１６０】
前記光フィルタを「オン／オフ」する手段は、前記共振構造−導波路界面のうちの一つ以上での前記ＷＧＭ共振構造の屈折率の調整である、請求項１５９に記載の光フィルタ。
【請求項１６１】
前記ＷＧＭ共振構造の屈折率の調整は電気的である、請求項１６０に記載の光フィルタ。
【請求項１６２】
それぞれが接触リード線を有している、前記ＷＧＭ共振構造のどちらかの側に配置された一対の電極と、
前記リード線に取り付けられた制御部であって、それによって前記リード線の電気の流れを選択可能である制御部と
をさらに備えている、請求項１６１に記載の光フィルタ。
【請求項１６３】
前記ＷＧＭ共振構造の屈折率の調整は光学的である、請求項１６０に記載の光フィルタ。
【請求項１６４】
前記ＷＧＭ共振構造に導かれるレーザビームをさらに備えている、請求項１６３に記載の光フィルタ。
【請求項１６５】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている、請求項１６４に記載の光フィルタ。
【請求項１６６】
前記「オン／オフ」する手段は、前記ＷＧＭ共振構造内の制御される信号損失である、請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項１６７】
前記ＷＧＭ共振構造内のトリガ可能な信号吸収材料と、
前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段と
をさらに備えている、請求項１６６に記載の光フィルタ。
【請求項１６８】
前記トリガ手段は、前記ＷＧＭ共振構造に導かれる強い光ビームである、請求項１６７に記載の光フィルタ。
【請求項１６９】
前記強い光ビームは、レーザビームである、請求項１６８に記載の光フィルタ。
【請求項１７０】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている、請求項１６９に記載の光フィルタ。
【請求項１７１】
前記導波路の少なくとも一つは、前記共振構造−導波路界面でクラッドが減少している領域を有する光ファイバである、請求項１５９に記載の光フィルタ。
【請求項１７２】
前記光ファイバの少なくとも一つはテーパがついている、請求項１７１に記載の光フィルタ。
【請求項１７３】
前記入力および出力導波路の少なくとも一つは、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、あるいは光結晶導波路からなる群から選択される、請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項１７４】
光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
それぞれが既知の屈折率をもつ媒体に固定されたＷＧＭ共振構造を含んでおり、前記媒体の屈折率は前記ＷＧＭ構造の媒体とは異なっている、「ｎ」個の波長特異性を有する光フィルタと、
前記光フィルタの近くに固定されている信号入力導波路であって、これによって光信号は前記入力導波路からＷＧＭ共振構造に伝搬可能であるような入力導波路と、
それぞれが前記「ｎ」個の光フィルタのうちの一つの近くに固定されている「ｎ」個の出力導波路であって、これによって光信号が光フィルタから前記出力導波路へ伝搬可能であるような出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項１７５】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つはマイクロスフィアである、請求項１７２に記載のシステム。
【請求項１７６】
前記ＷＧＭ共振構造はマイクロスフィアである、請求項１７２に記載のシステム。
【請求項１７７】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９０ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１７８】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約７５ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１７９】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約５０ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１８０】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２９ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１８１】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約２５ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１８２】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約１９ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１８３】
前記マイクロスフィアは、約２ミクロンから約９ミクロンの間の直径である、請求項１７６に記載のシステム。
【請求項１８４】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの屈折率を調整する電子的な「オン／オフ」手段をさらに備えている、請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１８５】
前記電子的な「オン／オフ」手段は、
それぞれがリード線を有しており、前記ＷＧＭマイクロスフィアのどちらかの側に配置されている一対の電極であって、それによって電気的な力が前記マイクロスフィアを横切って進むことができる、一対の電極と、
前記リード線に取り付けられた制御部であって、それによって前記リード線への電気の流れが選択可能である、制御部と
を備えている、請求項１８４に記載のシステム。
【請求項１８６】
少なくとも一つのマイクロスフィアの屈折率を調整する光学的な「オン／オフ」手段をさらに備えている、請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１８７】
前記光学的な手段は、前記少なくとも一つの光スイッチ内の前記マイクロスフィアに導かれるレーザビームである、請求項１８６に記載のシステム。
【請求項１８８】
それぞれのレーザビームを生成する少なくとも一つのマッハツェンダ干渉計をさらに備えている、請求項１８７に記載のシステム。
【請求項１８９】
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内のトリガ可能な信号吸収材料と、
前記少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段と
をさらに備えている請求項１７４に記載のシステム。
【請求項１９０】
前記信号吸収材料はフォトクロミックである請求項１８９に記載のシステム。
【請求項１９１】
光フィルタリングの方法であって、
ＷＧＭ共振構造を、前記ＷＧＭ共振構造の屈折率とは異なる屈折率を有する媒体で取り囲むことによって、共振構造−媒体界面を形成し、
前記共振構造−媒体界面において前記媒体と前記ＷＧＭ共振構造との間の屈折率の差から全反射の条件を成立させ、
前記ＷＧＭ共振構造に対して、所定の光帯域内の複数の入力光信号を与え、
前記ＷＧＭ共振構造の共振信号である少なくとも一つの光信号を前記ＷＧＭ共振構造に結合し、
前記誘電性ＷＧＭ共振構造からの前記少なくとも一つの光信号を光出力信号として提供することを包含している方法。
【請求項１９２】
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に固定されている導波路内に前記入力信号を与え、
前記ＷＧＭ共振構造の近くの領域に固定されて、前記出力光信号を受け取る出力導波路を設けることをさらに包含している請求項１９１に記載の方法。
【請求項１９３】
近くの領域のそれぞれに、共振構造−導波路界面を形成することをさらに包含している請求項１９２に記載の方法。
【請求項１９４】
少なくとも一つの共振構造−導波路界面にＷＧＭ制御を適用することによって、前記フィルタを「オン／オフ」することをさらに包含している請求項１９３に記載の方法。
【請求項１９５】
前記適用されたＷＧＭ制御は、共振構造の分極である、請求項１９４に記載の方法。
【請求項１９６】
前記分極は、一つ以上の共振構造−導波路界面において前記ＷＧＭの共振構造の屈折率を調整して前記媒体の屈折率と実質的に等しくする、請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９７】
前記分極は、前記ＷＧＭの共振構造の屈折率を調整し、それによって前記所定の光帯域内の光信号については共振しなくなるようにする、請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９８】
前記分極は、前記ＷＧＭ構造を横切って電気的な力を通ることによって生じる請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９９】
前記分極は、前記共振構造に強い光ビームを導くことによって生成される請求項１９５に記載の方法。
【請求項２００】
前記出力導波路に前記出力信号を加えることをさらに包含している請求項１９２に記載の方法。
【請求項２０１】
信号損失制御によって前記フィルタを「オン／オフ」することをさらに包含している請求項１９３に記載の方法。
【請求項２０２】
前記信号損失制御は、前記ＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料を活性化させるようにトリガを選択的に与えることであり、これによってＷＧＭ共振は前記信号損失によって乱される請求項２０１に記載の方法。
【請求項２０３】
光信号をデマルチプレクスする方法であって、
単一の入力導波路内の異なる波長の「ｎ」個の光信号を、それぞれが媒体に囲まれたＷＧＭ共振構造を含んでいる「ｎ」個の光フィルタに与え、ＷＧＭ共振構造は、前記「ｎ」個の光信号のうちのひとつに対してＷＧＭで共振し、
前記出力導波路から各光フィルタへ対応する光信号を結合し、
前記「ｎ」個の光フィルタのそれぞれからの出力として、「ｎ」個の光信号のうちの一つを与える
ことを包含している方法。
【請求項２０４】
前記「ｎ」個の光フィルタのそれぞれからの前記出力を、前記「ｎ」個の出力導波路のうちの一つに結合することをさらに包含している請求項２０３に記載の方法。
【請求項２０５】
ＷＧＭ共振構造と、
前記ＷＧＭ共振構造の基材内のトリガ可能な信号吸収材料と
を備えている光フィルタ。
【請求項２０６】
前記信号吸収材料に信号を吸収させ得るトリガ手段をさらに備えている、請求項２０５に記載の光フィルタ。
【請求項２０７】
前記トリガ手段は、前記共振構造に導かれる強い光ビームである請求項２０６に記載の光フィルタ。
【請求項２０８】
前記共振構造は、マイクロスフィア、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の回転楕円体、およびディスクから選択される、請求項２０５に記載の光フィルタ。
【請求項２０９】
前記共振構造は誘電性である請求項２０５に記載の光フィルタ。
【請求項２１０】
前記共振構造はマイクロスフィアである請求項２０９に記載の光フィルタ。
【請求項２１１】
前記マイクロスフィアは、約１０から２００ミクロンの間の直径である請求項２１０に記載の光フィルタ。
【請求項２１２】
前記マイクロスフィアは、約３０ミクロンより小さい請求項２１０に記載の光フィルタ。
【請求項２１３】
前記マイクロスフィアは、約１０ミクロンより小さい請求項２１０に記載の光フィルタ。
【請求項２１４】
前記信号吸収材料はフォトクロミック材料である請求項２０５に記載の光フィルタ。
【請求項２１５】
前記フォトクロミック材料は、フォトクロミックビスチエニルエテンである請求項２１４に記載の光フィルタ。
【請求項２１６】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項２０７に記載の光フィルタ。
【請求項２１７】
入力導波路と、
信号伝搬をサポートする第二の構造と、
前記入力導波路および前記第二の構造の近くの領域に固定されたＷＧＭ共振構造と、
前記ＷＧＭ共振構造内のトリガ可能な信号吸収材料と
を備えている光フィルタ。
【請求項２１８】
前記ＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段をさらに備えている請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２１９】
前記近くの領域のそれぞれに形成された共振構造−導波路界面をさらに備えている請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２２０】
前記トリガ手段は前記ＷＧＭ共振構造に導かれる強い光ビームである請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２２１】
前記ＷＧＭ共振構造は、マイクロスフィア、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体およびディスクからなる群の中から選択される請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２２２】
前記共振構造は誘電性である請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２２３】
前記共振構造はマイクロスフィアである請求項２２２に記載の光フィルタ。
【請求項２２４】
前記マイクロスフィアは、約１０から２００ミクロンの間の直径である請求項２２３に記載の光フィルタ。
【請求項２２５】
前記マイクロスフィアは、約３０ミクロンより小さい請求項２２３に記載の光フィルタ。
【請求項２２６】
前記マイクロスフィアは、約１０ミクロンより小さい請求項２２３に記載の光フィルタ。
【請求項２２７】
前記信号吸収材料はフォトクロミック材料である請求項２２３に記載の光フィルタ。
【請求項２２８】
前記フォトクロミック材料は、フォトクロミックビスチエニルエテンである請求項２２７に記載の光フィルタ。
【請求項２２９】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項２２０に記載の光フィルタ。
【請求項２３０】
前記入力導波路は、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２３１】
前記光ファイバは、前記クラッドが減少している領域においてテーパがつけられている請求項２３０に記載の光フィルタ。
【請求項２３２】
前記第二の構造は、導波路、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、および光結晶導波路からなる群から選択される請求項２１７に記載の光スイッチ。
【請求項２３３】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項２２９に記載の光スイッチ。
【請求項２３４】
光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
異なる共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造をそれぞれが含んでいる光フィルタの「ｎ」個のグループと、
前記「ｎ」個の光フィルタのそれぞれの近くに固定されている入力導波路であって、それによって前記入力導波路から前記光フィルタへの信号伝搬が可能である、入力導波路と、
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つ内のトリガ可能な信号吸収材料と、
それぞれが前記「ｎ」個の光フィルタのうちの一つの近くに固定されている「ｎ」個の出力導波路であって、これによって前記光フィルタから当該出力導波路への光信号伝搬が可能である、出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項２３５】
前記近くの領域のそれぞれにおいて形成された共振構造−導波路界面をさらに備えている請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２３６】
信号吸収材料を含む少なくとも一つの共振構造に照射される強い光ビームからなるトリガをさらに備えている請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２３７】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項２３６に記載のシステム。
【請求項２３８】
各レーザビームを生成する少なくとも一つのマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項２３７に記載のシステム。
【請求項２３９】
前記共振構造は、マイクロスフィア、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体およびディスクからなる群の中から選択される請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２４０】
少なくとも一つの共振構造はマイクロスフィアである請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２４１】
各マイクロスフィアは、約１０から２００ミクロンの間の直径である請求項２４０に記載のシステム。
【請求項２４２】
少なくとも一つのマイクロスフィアは、約１０ミクロンより小さい請求項２４０に記載のシステム。
【請求項２４３】
前記信号吸収材料はフォトクロミック材料である請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２４４】
前記フォトクロミック材料は、フォトクロミックビスチエニルエテンである請求項２４３に記載のシステム。
【請求項２４５】
前記入力および出力導波路の少なくとも一つは、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２３５に記載のシステム。
【請求項２４６】
各光ファイバは、前記クラッドが減少している領域においてテーパがつけられている請求項２４５に記載のシステム。
【請求項２４７】
入力および出力導波路のそれぞれは、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、および光結晶導波路からなる群から選択される請求項２３４に記載のシステム。
【請求項２４８】
光信号をデマルチプレクスし、多重化するシステムであって、
各グループの各光フィルタが、同一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造を含んでいる、「ｍ」個の冗長な光フィルタの「ｎ」個のグループと、
各光フィルタの近くに固定された入力導波路であって、これによって当該入力導波路から前記光フィルタへの光信号伝搬が可能である、入力導波路と、
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの中のトリガ可能な信号吸収材料と、
前記「ｎ」個のグループのそれぞれの前記「ｍ」個の光フィルタのうちの一つの近くにそれぞれが固定された「ｍ」個の出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項２４９】
前記近くの領域のそれぞれにおいて形成された共振構造−導波路界面をさらに備えている請求項２４８に記載のシステム。
【請求項２５０】
信号吸収材料を含む少なくとも一つの共振構造に照射される強い光ビームからなるトリガをさらに備えている請求項２４９に記載のシステム。
【請求項２５１】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項２５０に記載のシステム。
【請求項２５２】
各レーザビームを生成する少なくとも一つのマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項２５１に記載のシステム。
【請求項２５３】
前記共振構造は、マイクロスフィア、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体およびディスクからなる群の中から選択される請求項２４８に記載のシステム。
【請求項２５４】
少なくとも一つの共振構造はマイクロスフィアである請求項２４８に記載のシステム。
【請求項２５５】
各マイクロスフィアは、約１０から２００ミクロンの間の直径である請求項２５４に記載のシステム。
【請求項２５６】
少なくとも一つのマイクロスフィアは、約１０ミクロンより小さい請求項２５４に記載のシステム。
【請求項２５７】
前記信号吸収材料はフォトクロミック材料である請求項２４８に記載のシステム。
【請求項２５８】
前記フォトクロミック材料は、フォトクロミックビスチエニルエテンである請求項２５７に記載のシステム。
【請求項２５９】
前記入力および出力導波路の少なくとも一つは、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２４９に記載のシステム。
【請求項２６０】
各光ファイバは、前記クラッドが減少している領域においてテーパがつけられている請求項２５９に記載のシステム。
【請求項２６１】
入力および出力導波路のそれぞれは、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、および光結晶導波路からなる群から選択される請求項２４８に記載のシステム。
【請求項２６２】
光フィルタを「オン／オフ」する方法であって、
トリガ可能な信号吸収材料を含んでいるＷＧＭ共振構造に光信号を結合し、
前記光信号を前記ＷＧＭ共振構造から、信号伝搬をサポートする第二の構造に結合し、
前記ＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料にトリガを選択的に与え、それによって当該フィルタは信号損失によって引き起こされるＷＧＭ共振の乱れを通して「オン／オフ」に切り替えられることを包含している方法。
【請求項２６３】
前記トリガは、前記共振構造に導かれる強い光ビームである請求項２６２に記載の方法。
【請求項２６４】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項２６３に記載の方法。
【請求項２６５】
前記光信号は、光遠隔通信帯域内のチャネル内の信号である請求項２６２に記載の方法。
【請求項２６６】
前記第二の構造は、出力導波路である請求項２６２に記載の方法。
【請求項２６７】
前記出力導波路に光信号を与えることをさらに包含している請求項２６６に記載の方法。
【請求項２６８】
光信号をデマルチプレクスする方法であって、
単一の入力導波路内の少なくとも２つの異なる波長の光信号を、一群の共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造をそれぞれが含む少なくとも２つの光フィルタに与え、
ＷＧＭ共振構造の前記共振信号である光信号を、前記入力導波路から対応する光ファイバに結合し、
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内の信号吸収材料にトリガを選択的に与え、それによってそのＷＧＭ共振構造のＷＧＭ共振を乱す信号損失を生じさせ、
ＷＧＭ共振が乱されていないそれぞれの光フィルタから、その共振信号に対応する前記光信号を、出力信号として提供することを包含している方法。
【請求項２６９】
それぞれの光フィルタの前記出力信号を別の出力導波路に与えることをさらに包含している請求項２６８に記載の方法。
【請求項２７０】
前記トリガは強い光ビームである請求項２６８に記載の方法。
【請求項２７１】
光信号をデマルチプレクスする方法であって、
単一の入力導波路内の異なる波長の光信号を、それぞれのグループのそれぞれのフィルタが同じグループの共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造を含んでいる「ｍ」個の冗長な光フィルタの「ｎ」個のグループに与え、
ＷＧＭ共振構造の前記共振信号である光信号を、前記入力導波路から前記対応する光フィルタに結合し、
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内の信号吸収材料にトリガを選択的に与え、それによってＷＧＭ共振構造のＷＧＭ共振を乱す信号損失を生じさせ、
ＷＧＭ共振が乱されていない前記「ｍ」個の光フィルタのそれぞれから、その共振信号に対応する前記光信号を、出力信号としてて提供することを包含している方法。
【請求項２７２】
前記トリガは強い光ビームである請求項２７１に記載の方法。
【請求項２７３】
それぞれが、前記「ｎ」個のグループの「ｍ」個の光フィルタのうちの一つの近くに固定されている前記「ｍ」個の出力導波路を設けることによって前記出力信号を多重化することをさらに包含しており、それによって、光フィルタの前記「ｎ」個のグループのそれぞれからの出力信号を前記「ｍ」個の出力導波路のうちの一つに結合し得る請求項２７１に記載の方法。
【請求項２７４】
前記信号吸収材料は、半導体ナノクラスタ、エレクトロクロミックナノ結晶、量子ドット、ドープ半導体ナノクラスタ、液晶、半導体および色素からなる群から選択される請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２７５】
前記信号吸収材料は、ジヒドロインドリジン、ダイアリリミレン（diarylimylene）、ＳｃＧｅ、ビスミエニルペルフルオロシクロペンタン（bis-Mienylperfluorocyclopenten）、スピロピレンおよびフルギドからなる群から選択される請求項２１７に記載の光フィルタ。
【請求項２７６】
入力導波路と、
第一のグループの共振信号をスイッチ可能である、前記入力導波路の近くに固定された第一のサブフィルタと、
一つが前記第一のサブフィルタの共振信号でもあるような第二のグループの共振信号をスイッチ可能である、前記第一のサブフィルタの近くに固定された第二のサブフィルタと、
前記第二のサブフィルタの近くに固定された出力導波路と
を備えている光フィルタ。
【請求項２７７】
前記第一および第二のサブフィルタはそれぞれＷＧＭ共振構造を含んでいる請求項２７６に記載の光フィルタ。
【請求項２７８】
各ＷＧＭ共振構造はマイクロスフィアである請求項２７７に記載の光フィルタ。
【請求項２７９】
入力導波路と、
第一のグループの共振信号をスイッチ可能である、前記入力導波路の近くに固定された第一のサブフィルタであって、それによって当該第一のサブフィルタは前記入力導波路内を進む光信号を受け取ることができるような第一のサブフィルタと、
一つが前記第一のサブフィルタの共振信号でもあるような第二のグループの共振信号をスイッチ可能である、前記第一のサブフィルタの近くに固定された第二のサブフィルタであって、それによって当該第二のサブフィルタは前記第一のサブフィルタからの光信号を受け取ることができるような第二のサブフィルタと、
前記第二のサブフィルタの近くに固定された出力導波路と、
前記第一および第二のサブフィルタの少なくとも一方を制御する「オン／オフ」手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項２８０】
入力導波路と、
出力導波路と、
第一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振する、前記入力導波路の近くに固定されて第一の共振構造−導波路界面を形成する第一のＷＧＭ共振構造であって、それによって、前記入力導波路から当該第一の共振構造への一過性の波の光信号伝搬が起こり得る、第一のＷＧＭ共振構造と、
そのうちの一つが前記第一の共振構造の共振信号でもある第二のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振する、前記第一の共振構造の近くに固定されて直接の光スイッチ界面を形成する第二のＷＧＭ共振構造であって、それによって、前記第一のＷＧＭ共振構造から当該第二の共振構造への光信号伝搬が起こり得る、第二のＷＧＭ共振構造と、
前記第二のＷＧＭ共振構造と前記出力導波路との間に形成され、それにより前記第二のＷＧＭ共振構造から前記出力導波路への光信号伝搬が起こり得る第二の共振構造−導波路界面と
を備えている光フィルタ。
【請求項２８１】
それぞれのＷＧＭ共振構造は、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体、ディスクおよびマイクロスフィアからなる群から選択される請求項２８０に記載の光フィルタ。
【請求項２８２】
前記第一および第二のＷＧＭ共振構造の少なくとも一つは、マイクロスフィアである請求項２８０に記載の光フィルタ。
【請求項２８３】
前記入力および出力導波路は、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２８０に記載の光フィルタ。
【請求項２８４】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの中のトリガ可能な信号吸収材料と、
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段と
をさらに備えている、請求項２８０に記載の光フィルタ。
【請求項２８５】
前記トリガ手段は、前記共振構造に導かれる強い光ビームである、請求項２８４に記載の光フィルタ。
【請求項２８６】
前記強い光ビームは、レーザビームである、請求項２８５に記載の光フィルタ。
【請求項２８７】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている、請求項２８６に記載の光フィルタ。
【請求項２８８】
前記共振構造−導波路界面の少なくとも一つ以上で、前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの屈折率を調整するスイッチ手段をさらに備えている請求項２８０に記載の光フィルタ。
【請求項２８９】
前記スイッチ手段は、前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つのどちらかの側に配置された一対の電極であり、それぞれは接触導電リードを有している請求項２８８に記載の光フィルタ。
【請求項２９０】
前記スイッチ手段は、前記ＷＧＭ共振構造の一つ以上に導かれるレーザビームである請求項２８８に記載の光フィルタ。
【請求項２９１】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている、請求項２９０に記載の光フィルタ。
【請求項２９２】
前記共振構造−導波路界面の少なくとも一つと、どちらかの側に配置された一対の電極を有するＷＧＭ共振構造に隣接する前記直接の光スイッチ界面とを取り囲む媒体をさらに備えている請求項２８９に記載の光フィルタ。
【請求項２９３】
前記共振構造−導波路界面の少なくとも一つと、どちらかの側に配置された一対の電極を有するＷＧＭ共振構造に隣接する前記直接の光スイッチ界面とを取り囲む媒体をさらに備えている請求項２９０に記載の光フィルタ。
【請求項２９４】
前記光ファイバの少なくとも一つはテーパがつけられている請求項２８３に記載の光フィルタ。
【請求項２９５】
前記入力および出力導波路の少なくとも一つは、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、および光結晶導波路からなる群から選択される請求項２８３に記載の光フィルタ。
【請求項２９６】
中間導波路と、
入力導波路と前記中間導波路との近くに固定された、第一のグループの共振信号用の第一のサブフィルタと、
前記中間導波路と出力導波路との近くに固定された、一つが前記第一の光スイッチの共振信号でもある第二の特定のグループの共振信号のための第二のサブフィルタと、
を備えている光フィルタ。
【請求項２９７】
中間導波路と、
入力導波路と前記中間導波路との近くに固定された、第一のグループの共振信号をスイッチ可能である第一のサブフィルタと、
前記中間導波路と出力導波路との近くに固定された、一つが前記第一のグループの共振信号のうちの一つでもある第二のグループの共振信号をスイッチ可能である第二のサブフィルタと、
前記サブフィルタの少なくとも一方を制御する「オン／オフ」手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項２９８】
入力導波路と、
出力導波路と
中間導波路と、
第一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振する第一のＷＧＭ共振構造であって、入力導波路の近くに固定されて、前記入力導波路から当該第一の誘電性ＷＧＭ共振構造への光信号伝搬をサポートする第一の共振構造−導波路界面を形成する第一のＷＧＭ共振構造と、
前記第一のＷＧＭ共振構造と前記中間導波路との間に形成された、前記第一のＷＧＭ共振構造から前記中間導波路への光信号伝搬をサポートする第二のＷＧＭ共振構造−導波路界面と、
そのうちの一つが前記第一のＷＧＭ共振構造の共振信号もある第二のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振する第二のＷＧＭ共振構造であって、前記中間導波路の近くに固定されて、前記中間導波路から当該第二のＷＧＭ共振構造への光信号伝搬をサポートする第三の共振構造−導波路界面を形成する第二のＷＧＭ共振構造と、
前記第二のＷＧＭ共振構造と前記出力導波路との間に形成された、前記第二のＷＧＭ共振構造から前記出力導波路への光信号伝搬をサポートする第四のＷＧＭ共振構造−導波路界面と
を備えている光フィルタ。
【請求項２９９】
前記ＷＧＭ共振構造はそれぞれ、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体、ディスクおよびマイクロスフィアからなる群の中から選択される請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３００】
前記第一および第二のＷＧＭ共振構造の少なくとも一つはマイクロスフィアである請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０１】
前記入力および出力導波路はそれぞれ、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０２】
前記中間導波路は、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域を有する光ファイバである請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０３】
前記入力、中間および出力導波路は、各共振構造−導波路界面においてクラッドが減少している領域をそれぞれが有する光ファイバである請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０４】
前記入力、中間および出力光ファイバの少なくとも一つは、テーパがつけられている請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０５】
前記入力、出力および中間導波路の少なくとも一つは、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、および光結晶導波路からなる群から選択される請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０６】
前記共振構造−導波路界面の一つ以上で前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの屈折率を調整するスイッチ手段をさらに備えている請求項２９８に記載の光フィルタ。
【請求項３０７】
前記スイッチ手段は、前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つのどちらかの側に配置された一対の電極であり、それぞれが接触リード線を有している請求項３０６に記載の光フィルタ。
【請求項３０８】
前記スイッチ手段は前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つに導かれるレーザビームである請求項３０４に記載の光フィルタ。
【請求項３０９】
前記レーザビームを生成するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項３０８に記載の光フィルタ。
【請求項３１０】
どちらかの側に配置された一対の電極を有する各ＷＧＭ共振構造に隣接する前記共振構造−導波路界面の少なくとも一つを取り囲む媒体をさらに備えている請求項３０７に記載の光フィルタ。
【請求項３１１】
レーザビームが導かれる各ＷＧＭ共振構造に隣接する前記共振構造−導波路界面の少なくとも一つを取り囲む媒体をさらに備えている請求項３０８に記載の光フィルタ。
【請求項３１２】
第一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振可能である第一の共振構造と、
その一つが前記第一のＷＧＭ共振構造の共振信号でもある第二のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振可能である、前記第一の共振構造の近くに固定された第二の共振構造と
を備えている光フィルタ。
【請求項３１３】
第一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振可能である第一の共振構造と、
その一つが前記第一の共振構造の共振信号でもある第二のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振可能である、前記第一の共振構造の近くに固定された第二の共振構造と、
その一つが前記第一および第二の共振構造の両方に共通する同一の共振信号であるさらなるグループの共振信号に対してそれぞれがＷＧＭで共振可能である、前記第二の共振構造の近くに固定された少なくとも一つのさらなる共振構造と
を備えている光フィルタ。
【請求項３１４】
前記第一の共振構造は、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の回転楕円体、ディスクおよびマイクロスフィアからなる群から選択され、
前記第二の共振構造は、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の回転楕円体、ディスク、マイクロスフィアおよび空洞共振器からなる群から選択される請求項３１２に記載の光フィルタ。
【請求項３１５】
異なる波長の光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
それぞれが異なる波長の光信号をフィルタ可能である少なくとも２つの光フィルタと、
全ての光フィルタの近くの領域に固定された入力導波路であって、それによって当該入力導波路から前記光フィルタへ光信号が伝搬可能である、入力導波路と、
各光フィルタの近くの領域に固定された別個の出力導波路であって、それによって光フィルタから当該近くの出力導波路へ光信号が伝搬可能である、出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項３１６】
少なくとも２つの第三の導波路と、
各出力導波路と各第三の導波路との間の光スイッチであって、それによって当該光スイッチから前記第三の導波路へ光信号が伝搬可能である光スイッチと
をさらに備えている請求項３１５に記載のシステム。
【請求項３１７】
前記光スイッチの少なくとも一つに適用可能である「オン／オフ」手段をさらに備えている請求項３１６に記載のシステム。
【請求項３１８】
各光スイッチは、前記出力導波路と前記第三の導波路との近くに固定された共振構造を備えている請求項３１６に記載のシステム。
【請求項３１９】
各光スイッチは、前記出力導波路および前記第三の導波路の近くに固定された波長特異性のある共振構造を備えている請求項３１６に記載のシステム。
【請求項３２０】
前記共振構造は、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の回転楕円体、ディスク、マイクロスフィアおよび空洞共振器からなる群から選択される請求項３１８に記載のシステム。
【請求項３２１】
少なくとも一つの光スイッチ内の前記共振構造の屈折率を調整する電子スイッチ手段をさらに備えている請求項３１８に記載のシステム。
【請求項３２２】
前記電子スイッチ手段は、
前記少なくとも一つの共振構造のどちらかの側に配置された、それぞれがリード線を有する一対の電極であって、それによって前記共振構造を電気的な力が通ることができる、一対の電極と、
前記リード線につけられた制御部であって、それによって前記リード線への電気の流れを選択可能である、制御部と
をさらに備えている請求項３２１に記載のシステム。
【請求項３２３】
少なくとも一つの光スイッチ内の前記共振構造の屈折率を調整する光学スイッチ手段をさらに備えている請求項３１８に記載のシステム。
【請求項３２４】
前記光学スイッチ手段は、前記少なくとも一つのスイッチ内の前記共振構造に導かれるレーザビームである請求項３２３に記載のシステム。
【請求項３２５】
少なくとも一つの共振構造内のトリガ可能である信号吸収材料と、
前記少なくとも一つの共振構造内の前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段と
をさらに備えている請求項３１８に記載のシステム。
【請求項３２６】
前記光スイッチの少なくとも一つに適用可能である電子スイッチ手段と、
前記光スイッチの少なくとも一つに適用可能である光スイッチ手段と
をさらに備えている請求項３１６に記載のシステム。
【請求項３２７】
少なくとも一つの光スイッチが第三あるいは出力導波路の近くに固定されている領域の少なくとも一つを取り囲む、既知の屈折率をもつ媒体をさらに備えている請求項３１７に記載のシステム。
【請求項３２８】
前記媒体は、空気、プラスチック、水からなる群から選択される請求項３２７に記載のシステム。
【請求項３２９】
異なる波長の光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
「ｎ」個のゲートキーパサブフィルタと、
前記「ｎ」個のゲートキーパサブフィルタの全てに近接した領域に固定された入力導波路と、
それぞれが前記「ｎ」個のゲートキーパサブフィルタのうちの一つに近接して固定されている「ｎ」個の中間導波路と、
「ｍ」個のアイソレータサブフィルタの「ｎ」個のグループであって、「ｍ」個のアイソレータサブフィルタの各グループは同一の共振信号に対してフィルタし、各中間導波路に近接した領域に固定されている、アイソレータサブフィルタのグループと、
それぞれが、前記「ｎ」個のアイソレータサブフィルタグループからの「ｍ」個のアイソレータサブフィルタのうちの一つに近接した領域に固定されている「ｍ」個の出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項３３０】
前記サブフィルタの少なくとも一つに適用可能である「オン／オフ」制御手段をさらに備えている請求項３２９に記載のシステム。
【請求項３３１】
各サブフィルタはＷＧＭ共振構造を含む請求項３３０に記載のシステム。
【請求項３３２】
前記「オン／オフ」制御手段は、
前記少なくとも一つのサブフィルタの前記ＷＧＭ共振構造のどちらかの側に配置された、それぞれがリード線を有する一対の電極であって、それによって前記ＷＧＭ共振構造を電気的な力が通ることができる、一対の電極と、
前記リード線に取り付けられた制御部であって、それによって前記リード線への電気の流れを選択可能である、制御部と
を備えている電子的なＷＧＭ制御である請求項３３１に記載のシステム。
【請求項３３３】
前記「オン／オフ」制御手段は、
前記少なくとも一つのサブフィルタ内の前記ＷＧＭ共振構造に導かれるレーザビームを備えている光学的なＷＧＭ制御である請求項３３１に記載のシステム。
【請求項３３４】
各レーザビームを生成する少なくとも一つのマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項３３３に記載のシステム。
【請求項３３５】
前記「オン／オフ」制御手段は、信号損失を通じたものである請求項３３１に記載のシステム。
【請求項３３６】
前記信号損失は、
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造内のトリガ可能な信号吸収材料と、
前記ＷＧＭ共振構造内の前記信号吸収材料を活性化するトリガ手段と
を備えている請求項３３５に記載のシステム。
【請求項３３７】
前記サブフィルタの少なくとも一つに適用可能であるＷＧＭ制御手段と、
前記サブフィルタの少なくとも一つに適用可能である信号損失制御手段と
をさらに備えている請求項３３１に記載のシステム。
【請求項３３８】
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造が入力、中間あるいは出力導波路の近くに固定される前記領域の少なくとも一つを取り囲む、既知の屈折率の媒体をさらに備えている請求項３３２に記載のシステム。
【請求項３３９】
少なくとも一つのＷＧＭ共振構造が入力、中間あるいは出力導波路の近くに固定される前記領域の少なくとも一つを取り囲む、既知の屈折率の媒体をさらに備えている請求項３３３に記載のシステム。
【請求項３４０】
光フィルタリングの方法であって、
少なくとも２つの異なる波長の光信号を第一のサブフィルタに与え、
前記第一のサブフィルタの共振信号である前記信号を前記第一のサブフィルタに結合し、
前記第一のサブフィルタからの単一の共振信号を第二のサブフィルタに結合し、
前記単一の共振信号を第二の構造に結合することを包含している方法。
【請求項３４１】
光フィルタリングの方法であって、
複数の光信号を第一のサブフィルタに与え、
前記第一のサブフィルタの共振信号である前記信号を前記第一のサブフィルタに結合し、
前記第一のサブフィルタからの単一の共振信号を第二のサブフィルタに結合し、
前記単一の共振信号を第二の構造に結合することを包含している方法。
【請求項３４２】
前記共振信号は、前記第一のサブフィルタとの直接的なカップリングによって前記第二のサブフィルタに提供される請求項３４１に記載の方法。
【請求項３４３】
前記共振信号は、前記第一のサブフィルタとの間接的なカップリングによって前記第二のサブフィルタに提供される請求項３４１に記載の方法。
【請求項３４４】
前記第一のサブフィルタからの前記共振信号を中間導波路に結合し、
前記中間導波路からの共振信号を前記第二のサブフィルタに結合することをさらに包含している請求項３４３に記載の方法。
【請求項３４５】
少なくとも一つのサブフィルタを「オン／オフ」するためにＷＧＭ制御を適用することをさらに包含している請求項３４０に記載の方法。
【請求項３４６】
少なくとも一つのサブフィルタを「オン／オフ」するために信号損失制御を適用することをさらに包含している請求項３４０に記載の方法。
【請求項３４７】
少なくとも一つのサブフィルタを「オン／オフ」するためにＷＧＭ制御を適用することをさらに包含している請求項３４１に記載の方法。
【請求項３４８】
少なくとも一つのサブフィルタを「オン／オフ」するために信号損失制御を適用することをさらに包含している請求項３４１に記載の方法。
【請求項３４９】
光フィルタリングの方法であって、
少なくとも２つの異なる波長の光信号を第一のＷＧＭ共振構造に与え、
前記第一のＷＧＭ共振構造が共振する前記光信号を前記第一のＷＧＭ共振構造に結合し、
単一の共振信号を前記第一のＷＧＭ共振構造から第二のＷＧＭ共振構造に結合し、
前記単一の共振信号を前記第二のＷＧＭ共振構造から導波路に結合することを包含している方法。
【請求項３５０】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つはマイクロスフィアである請求項３４９に記載の方法。
【請求項３５１】
導波路に前記光信号を与えることをさらに包含している請求項３４９に記載の方法。
【請求項３５２】
前記光信号は、光遠隔通信帯域内のチャネル内にある請求項３４９に記載の方法。
【請求項３５３】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つのＷＧＭ共振を「オン／オフ」するためにＷＧＭ制御を適用することをさらに包含している請求項３４９に記載の方法。
【請求項３５４】
前記ＷＧＭ制御は、ＷＧＭ共振構造の屈折率を、前記ＷＧＭ共振構造の少なくともカップリングの起こる領域を取り囲む媒体の屈折率に実質的に一致するように調整することである、請求項３５３に記載の方法。
【請求項３５５】
前記ＷＧＭ制御は、ＷＧＭ共振構造の屈折率を、前記ＷＧＭ共振構造の少なくともカップリングの起こる領域を取り囲む媒体の屈折率に実質的に一致しないように調整することである、請求項３５３に記載の方法。
【請求項３５６】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つのＷＧＭ共振を「オン／オフ」するために信号損失制御を適用することをさらに包含している請求項３４９に記載の方法。
【請求項３５７】
光フィルタリングの方法であって、
少なくとも２つの異なる波長の光信号を第一のＷＧＭ共振構造に与え、
前記第一のＷＧＭ共振構造が共振する前記光信号を前記第一のＷＧＭ共振構造に結合し、
前記光信号を前記第一のＷＧＭ共振信号から中間導波路に結合し、
単一の共振信号を前記中間導波路から第二のＷＧＭ共振構造に結合することを包含している方法。
【請求項３５８】
前記単一の光信号を出力導波路に結合することをさらに包含している請求項３５７に記載の方法。
【請求項３５９】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つはマイクロスフィアである請求項３５７に記載の方法。
【請求項３６０】
前記光信号を導波路内に与えることをさらに包含している請求項３５７に記載の方法。
【請求項３６１】
前記光信号は、光遠隔通信帯域内のチャネル内にある請求項３５７に記載の方法。
【請求項３６２】
前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つのＷＧＭ共振を「オン／オフ」するためにＷＧＭ制御を適用することをさらに包含している請求項３５７に記載の方法。
【請求項３６３】
前記ＷＧＭ制御は、少なくとも一つのＷＧＭ共振構造の屈折率を、前記ＷＧＭ共振構造の少なくともカップリングの起こる領域、あるいは前記ＷＧＭ共振構造が出現する領域を取り囲む媒体の屈折率に対して、実質的に一致するように調整することである、請求項３６２に記載の方法。
【請求項３６４】
前記ＷＧＭ共振構造に信号損失制御を適用することをさらに包含しており、前記ＷＧＭ共振構造のＷＧＭ共振は信号損失によって乱される請求項３５９に記載の方法。
【請求項３６５】
異なる波長の光信号をデマルチプレクスする方法であって、
入力導波路内の少なくとも２つの異なる波長の光信号を、それぞれが一群の共振信号を選択する少なくとも２つの波長特異性のある光フィルタに与え、
ＷＧＭ共振構造の共振信号である光信号を、前記入力導波路から対応する光フィルタに結合し、
各光フィルタからの出力として特定の波長の信号を与えることを包含している方法。
【請求項３６６】
各特定の波長の出力信号を別個の出力導波路に結合することをさらに包含している請求項３６５に記載の方法。
【請求項３６７】
異なる波長の光信号をデマルチプレクスする方法であって、
入力導波路内の少なくとも２つの異なる波長の光信号を、それぞれが一群の共振信号を選択する少なくとも２つの波長特異性のある光フィルタに与え、
ＷＧＭ共振構造の共振信号である光信号を、前記入力導波路から対応する光フィルタに結合し、
各光フィルタからの出力として特定の波長の信号を与え、
各特定の波長の出力信号を別個の出力導波路に結合し、
前記特定の波長の出力信号を各出力導波路から「ｍ」個の光スイッチに結合し、
各光スイッチからの出力として前記特定の波長の出力信号を提供することを包含している方法。
【請求項３６８】
各光スイッチはＷＧＭ共振構造を含んでいる請求項３６７に記載の方法。
【請求項３６９】
前記特定の波長の出力信号を少なくとも一つの光スイッチから少なくとも一つの第三の導波路へスイッチすることをさらに包含している請求項３６７に記載の方法。
【請求項３７０】
少なくとも一つの光スイッチにＷＧＭ制御を適用することをさらに包含している請求項３６８に記載の方法。
【請求項３７１】
前記ＷＧＭ制御は、前記光スイッチ内の前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を調整することである請求項３７０に記載の方法。
【請求項３７２】
前記ＷＧＭ制御は、電気の流れを、前記光スイッチ内の前記ＷＧＭ共振構造を横切らせることによって電気的に適用される請求項３７０に記載の方法。
【請求項３７３】
前記ＷＧＭ制御は、前記光スイッチ内の前記ＷＧＭ共振構造に強い光ビームを導くことによって光学的に適用される請求項３７０に記載の方法。
【請求項３７４】
入力導波路と、
中間導波路と、
出力導波路と、
前記入力導波路と前記中間導波路との近くに固定された、第一のグループの共振信号のための第一のサブフィルタと、
前記中間導波路と前記出力導波路との近くに固定された、そのうちの一つが前記第一の光スイッチの共振信号でもあるような第二の特定のグループの共振信号のための第二のサブフィルタと
を備えている光フィルタ。
【請求項３７５】
入力導波路と、
中間導波路と、
出力導波路と、
前記入力導波路と前記中間導波路との近くに固定された、第一のグループの共振信号をスイッチ可能である第一のサブフィルタと、
前記中間導波路と前記出力導波路との近くに固定された、そのうちの一つが前記第一のグループの共振信号のうちの一つでもある第二のグループの共振信号をスイッチ可能である第二のサブフィルタと、
前記サブフィルタの少なくとも一つを制御する「オン／オフ」スイッチ手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項３７６】
入力導波路と、
信号伝搬をサポートする第二の構造と、
前記入力導波路と前記第二の構造との近くの領域に固定されたＷＧＭ共振構造と、
前記近くの領域のそれぞれに形成された共振構造−導波路界面と、
前記共振構造−導波路界面の一つで前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一部を取り囲む媒体と、
少なくとも前記ＷＧＭ共振構造の媒体で取り囲まれる部分の屈折率を調整する「オン／オフ」手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項３７７】
前記ＷＧＭ共振構造はマイクロスフィアである請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３７８】
前記マイクロスフィアの直径は約１０から約５００ミクロンの間である請求項３７７に記載の光フィルタ。
【請求項３７９】
前記マイクロスフィアの直径は約１０から約２５０ミクロンの間である請求項３７７に記載の光フィルタ。
【請求項３８０】
前記マイクロスフィアの直径は約１０から２００ミクロンの間である請求項３７７に記載の光フィルタ。
【請求項３８１】
前記媒体は、水、プラスチックあるいは空気からなるグループから選択される請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３８２】
前記ＷＧＭ共振構造は、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の回転楕円体、ディスクあるいはマイクロスフィアからなるグループから選択される請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３８３】
前記第二の構造は、導波路、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、光結晶導波路、あるいはＷＧＭ共振構造からなるグループから選択される請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３８４】
前記「オン／オフ」手段は電気的であり、前記マイクロスフィアのどちらかの側に配置された、それぞれがリード線を有する一対の電極を備えている請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３８５】
前記「オン／オフ」手段は光学的であり、前記ＷＧＭ共振構造に導かれる強い光ビームを備えている請求項３７６に記載の光フィルタ。
【請求項３８６】
前記強い光ビームはレーザビームである請求項３８５に記載の光フィルタ。
【請求項３８７】
前記レーザビームを発生するマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項３８６に記載の光フィルタ。
【請求項３８８】
前記マイクロスフィアを覆う光学活性材料をさらに備えており、それによって前記光学活性材料の屈折率は、前記共振構造の屈折率を調整する目的では前記共振構造の屈折率となる請求項３７７に記載の光フィルタ。
【請求項３８９】
前記光学活性材料は、液晶分子、光屈折性有機高分子、GaAs、ニトロベンゼン、およびLiNbO3からなる群から選択される請求項３８８に記載の光フィルタ。
【請求項３９０】
光ファイバと、
前記光ファイバのクラッドが減少している領域と、
信号伝搬をサポートする第二の構造と、
前記クラッドが減少している領域および前記第二の構造の近くの領域に固定されたＷＧＭマイクロスフィアと、
各近くの領域に形成された共振構造−導波路界面と、
前記共振構造−導波路界面の一つ以上で前記ＷＧＭマイクロスフィアの少なくとも一部を取り囲む、既知の屈折率の媒体と、
前記ＷＧＭマイクロスフィアのどちらかの側に配置された、それぞれが接触リード線を有する一対の電極と、
前記リード線に取り付けられた制御部であって、それによって前記リード線への電気の流れが選択される制御部と
を備えている光ファイバ。
【請求項３９１】
光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
異なるグループの共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造をそれぞれが含んでいる「ｎ」個の光ファイバと、
前記「ｎ」個の光ファイバのそれぞれの近くの領域に固定された入力導波路であって、それによって前記入力導波路から前記光フィルタへ光信号が伝搬可能である、入力導波路と、
それぞれが前記「ｎ」個の光フィルタの一つの近くの領域に固定されている「ｎ」個の出力導波路であって、それによって光信号は光フィルタから出力導波路へ伝搬可能である、「ｎ」個の出力導波路と、
近くの領域で、前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つを部分的に取り囲む媒体と、
前記ＷＧＭ共振構造の媒体で部分的に囲まれた部分に少なくとも適用される、前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を調整する「オン／オフ」手段であって、それによって前記ＷＧＭ共振構造の屈折率は近くの領域において前記媒体の屈折率と実質的に等しく調整可能である、「オン／オフ」手段と
を備えているシステム。
【請求項３９２】
前記近くの領域のそれぞれに形成された共振構造−導波路界面をさらに備えている請求項３９１に記載のシステム。
【請求項３９３】
前記屈折率を調整する前記「オン／オフ」手段は電気的である請求項３９１に記載のシステム。
【請求項３９４】
このための前記電気的な「オン／オフ」手段は、
前記少なくとも一つのＷＧＭ共振構造のどちらかの側に配置された、それぞれがリード線を有する一対の電極であって、それによって電気的な力が前記共振構造を横切って伝わることができる、一対の電極と、
前記リード線に取り付けられた制御部であって、それによって前記リード線への電気の流れを選択可能である、制御部と、
を備えている請求項３９３に記載のシステム。
【請求項３９５】
前記屈折率を調整する前記「オン／オフ」手段は光学的である請求項３９１に記載のシステム。
【請求項３９６】
前記光学的な「オン／オフ」手段は前記少なくとも一つのＷＧＭ共振構造に導かれるレーザビームをさらに備えている請求項３９５に記載のシステム。
【請求項３９７】
各レーザビームを生成する少なくとも一つのマッハツェンダ干渉計をさらに備えている請求項３９６に記載のシステム。
【請求項３９８】
前記媒体は、水、プラスチック、または空気からなる群から選択される請求項３９１に記載のシステム。
【請求項３９９】
前記共振構造の少なくとも一つはマイクロスフィアである請求項３９１に記載のシステム。
【請求項４００】
前記入力および出力導波路の少なくとも一つは、前記共振構造−導波路界面でクラッドが減少している領域を有する光ファイバである、請求項３９２に記載のシステム。
【請求項４０１】
各光ファイバは、前記クラッドが減少している領域でテーパがついている、請求項４００に記載のシステム。
【請求項４０２】
前記入力および出力導波路のそれぞれは、光ファイバ、テーパのついた光ファイバ、半導体導波路、光バンドギャップ導波路、あるいは光結晶導波路からなる群から選択される、請求項３９１に記載のシステム。
【請求項４０３】
光信号をデマルチプレクスするシステムであって、
「ｍ」個の冗長な光フィルタの「ｎ」個のグループであって、前記「ｎ」個のグループのそれぞれにおける前記「ｍ」個の冗長な光フィルタのそれぞれは、同一のグループの共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造を含んでいる、光フィルタのグループと、
各光フィルタの近くの領域に固定されている入力導波路であって、それによって前記入力導波路から前記光フィルタへの信号の伝搬が可能である、入力導波路と、
近くの領域において少なくとも一つのＷＧＭ共振構造を部分的に取り囲む媒体と、
少なくとも、前記ＷＧＭ共振構造の媒体によって部分的に囲まれている部分に適用可能である「オン／オフ」手段であって、それによって近くの領域における前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を前記媒体の屈折率に実質的に等しくなるように調整することが可能である、「オン／オフ」手段と、
それぞれが、前記「ｎ」個のグループ内の前記「ｍ」個の光フィルタの一つの近くの領域に固定されている「ｍ」個の出力導波路と
を備えているシステム。
【請求項４０４】
光フィルタを「オン／オフ」する方法であって、
信号の結合が起こり得る一つ以上の領域において媒体によって少なくとも部分的に囲まれているＷＧＭ共振構造の共振信号である光信号を結合し、
前記光信号を前記ＷＧＭ共振構造から信号伝搬をサポートする第二の構造に結合し、
前記ＷＧＭ共振構造にＷＧＭ制御を選択的に適用し、それによって前記フィルタは、前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を、信号結合が起こる前記領域の一つ以上において前記媒体の屈折率に実質的に等しくなるように調整することによって「オフ」されることを包含する方法。
【請求項４０５】
前記ＷＧＭ制御は前記共振構造の少なくとも一部の分極である請求項４０４に記載の方法。
【請求項４０６】
前記分極は、電気的な力を前記共振構造間に通すことによって生じる請求項４０５に記載の方法。
【請求項４０７】
前記分極は、強い光ビームを前記共振構造に導くことによって作り出される請求項４０５に記載の方法。
【請求項４０８】
前記光学信号を導波路に供給することをさらに包含している請求項４０４に記載の方法。
【請求項４０９】
前記光学信号は、光遠隔通信帯域内にある請求項４０８に記載の方法。
【請求項４１０】
前記第二の構造は出力導波路である請求項３９０に記載の方法。
【請求項４１１】
前記出力導波路に前記光信号を与えることをさらに包含する請求項３９９に記載の方法。
【請求項４１２】
光学信号をデマルチプレクスする方法であって、
単一の入力導波路内の少なくとも２つの異なる波長の光信号を、それぞれがＷＧＭ共振構造を含んでおり、少なくとも一つが信号結合が起こり得る一つ以上の領域において少なくとも部分的に媒体に囲まれている少なくとも２つの光フィルタに与え、
ＷＧＭ共振構造の共振信号である光信号を、前記入力導波路から対応する光フィルタへ結合し、
部分的に媒体で囲まれている前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの屈折率を選択的に調整し、それによって、前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を、信号結合が生じる前期領域の一つ以上において前記媒体の屈折率に実質的に等しくなるように調整することによって前記光学フィルタは、「オフ」され、
ＷＧＭ共振構造が「オフ」されていない各光フィルタから、出力信号として、その共振信号の波長に対応する前記光信号を与えることを包含している方法。
【請求項４１３】
各光フィルタの前記出力信号のそれぞれを別個の出力導波路に与えることをさらに包含している請求項４１２に記載の方法。
【請求項４１４】
光信号をデマルチプレクスする方法であって、
単一の入力導波路内の異なる波長の「ｎ」個の光信号を「ｍ」個の冗長な光フィルタの「ｎ」個のグループに与え、前記「ｎ」個のグループのそれぞれにおける前記「ｍ」個の冗長な光フィルタのそれぞれは、同じ共振信号に対してＷＧＭで共振するＷＧＭ共振構造を含んでおり、前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つは、信号結合が起こり得る一つ以上の領域で媒体に少なくとも部分的に取り囲まれており、
ＷＧＭ共振構造からの共振信号である光信号を、前記入力導波路から対応する光フィルタに結合し、
媒体によって部分的に囲まれている前記ＷＧＭ共振構造の少なくとも一つの屈折率を選択的に調整し、光フィルタは、信号結合が起こる前記領域の一つ以上において前記媒体の屈折率に実質的に等しくなるように前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を調整することによって「オフ」され、
ＷＧＭ共振が「オフ」されていない前記「ｍ」個の光フィルタのそれぞれから、出力信号として、その共振信号の波長に対応する光信号を提供することを包含している方法。
【請求項４１５】
それぞれが前記「ｎ」個のグループにおける前記「ｍ」個の光フィルタのうちの一つの近くに固定されている「ｍ」個の出力導波路を設けることによって前記出力信号を多重化することをさらに包含しており、それによって光フィルタの前記「ｎ」個のグループからの出力信号は、前記「ｍ」個の出力導波路のうちの一つに結合され得る請求項４１２に記載の方法。
【請求項４１６】
一つ以上の入力信号を結合する第一の近接領域を有するＷＧＭ共振構造と、
一つ以上の出力信号を提供する前記ＷＧＭ共振構造の第二の近接領域と、
前記第一および第二の近接領域農地の少なくとも一つを取り囲む媒体と、
前記第一および第二の近接領域のうちの一つ以上で前記ＷＧＭ共振構造の屈折率を調整する「オン／オフ」制御手段と
を備えている光フィルタ。
【請求項４１７】
前記「オン／オフ」制御手段は、
前記ＷＧＭ共振構造上の接着剤と、
前記接着剤にさらされる試料中の検体と
を備えており、前記検体が前記ＷＧＭ共振構造上の前記接着剤に結合すると、光信号の周波数、減衰あるいは破壊状態のうちの一つが検出され、「オン／オフ」スイッチ手段のトリガとなる請求項１４７に記載の光フィルタ。
【請求項４１８】
前記接着剤および前記検体は対として提供され、前記接着剤／検体の対は、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、核酸／核酸を含む請求項４１７に記載の光フィルタ。
【請求項４１９】
前記接着剤および前記検体は、錯化剤、キレート剤および化学結合剤を含む請求項４１７に記載の光フィルタ。
【請求項４２０】
前記「オン／オフ」スイッチ手段は、
前記ＷＧＭ共振構造上の検体に結合する接着剤と、
前記ＷＧＭ共振構造にさらされる試料中の検体と
を備えており、前記検体は前記試料にさらされると前記接着剤に結合しないように競い、その結果、光信号の周波数、減衰あるいは破壊状態のうちの一つによって前記検体は検出され、それが「オン／オフ」スイッチ手段のトリガとなる請求項４１７に記載の光フィルタ。
【請求項４２１】
前記接着剤および前記検体は対として提供され、前記接着剤／検体の対は、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、核酸／核酸を含む請求項４２０に記載の光フィルタ。
【請求項４２２】
前記接着剤および前記検体は、錯化剤、キレート剤および化学結合剤を含む請求項４２０に記載の光フィルタ。
【請求項４２３】
光フィルタを「オン／オフ」する方法であって、
接着剤をその上に有しているＷＧＭ共振構造に光信号を結合し、
前記光信号を、前記ＷＧＭ共振構造から、信号伝搬をサポートする第二の構造に結合し、
前記光信号の周波数、減衰、および破壊の状態の一つにおける変化によって、検体の存在を検出して、前記「オン／オフ」光フィルタのスイッチングのトリガとすることを包含している方法。
【請求項４２４】
前記ＷＧＭ共振構造上の接着剤が前記検体にさらされると、前記検体の検出が起こる請求項４２３に記載の方法。
【請求項４２５】
試料が前記ＷＧＭ共振構造にさらされ、前記検体が前記ＷＧＭ共振構造上の接着剤への結合しないように競うと、前記検体の検出が起こる請求項４２３に記載の方法。
【請求項４２６】
前記接着剤および前記検体は対として提供され、前記接着剤／検体の対は、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、核酸／核酸を含む請求項４２４に記載の光フィルタ。
【請求項４２６】
前記接着剤および前記検体は、錯化剤、キレート剤および化学結合剤を含む請求項４２４に記載の光フィルタ。
【請求項４２７】
前記接着剤および前記検体は対として提供され、前記接着剤／検体の対は、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、核酸／核酸を含む請求項４２５に記載の光フィルタ。
【請求項４２８】
前記接着剤および前記検体は、錯化剤、キレート剤および化学結合剤を含む請求項４２５に記載の光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年６月２０日に出願された米国出願第０９／８８６、６９８号、２００２年４月８日に出願された米国出願第１０／１１８，５３２号、２００２年４月８日に出願された米国出願第１０／１１８，５３１、２００２年４月８日に出願された米国出願第１０／１１８，７０９、および２００２年４月８日に出願された米国出願第１０／１１８，７６０に基づく優先権を主張するＰＣＴ出願であり、これらの全内容をここに援用する。
【０００２】
本出願の至るところでさまざまな出版物を記している。本発明が関する技術の状態をより十分に説明するために、これらの出版物の開示を全て援用するものとする。
【０００３】
本発明は一つ以上の発明を開示している。発明は一般的には光スイッチングに関している。特に、一つの発明は、光ファイバ間で特定のチャネルの光を光学的に切り替える方法、装置およびシステムに関連している。他の方法は一般的には光学フィルタの「オン／オフ」のスイッチングに関連しており、それらは、ある信号帯域あるいはチャネルの帯域内の一つの波長あるいは一つのチャネルの信号に対して特異的なものである。
【背景技術】
【０００４】
この分野では誘電性のマイクロスフィアが知られている。適切な比率のマイクロスフィアは、特定の波長に関して、あるいは共鳴周波数である光の特定の波長グループに関して、ウィスパリングギャラリーモード（ＷＧＭ）において、誘電性マイクロスフィアの共鳴のおかげである光ファイバから他の光ファイバへの波長特異的な接続を形成することができることが示されている。ＷＧＭは、一つの光ファイバから他の光ファイバへと光の伝達を切り替えるのに用いられ得る。マイクロスフィアの配置および光ファイバの性質に依存して、かなり高いカップリング効率および光転送が実現される。これは、「同期二重結合構造を用いた、高効率での光パワーのウィスパリングギャラリーモードへの転換」（非特許文献１）に開示されている。
【０００５】
波長分割多重（ＷＤＭ）は、単一帯域における、「チャネル」と呼ばれる複数の別々の光の波長を同時に伝送することによって、単一モードの光ファイバの信号容量を高めるのに用いられる技術である。各チャネルの波長は、予め定められた間隔で隔てられており、この間隔は通常は数百ＧＨＺのオーダーである。高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）システムは、チャネルを構成するそれぞれの波長間の間隔がより接近していることを特徴としており、これによって、ＷＤＭに比べて、同一の光ファイバの同一の帯域内でより多くの数のチャネルを可能にする。
【０００６】
一つの光ファイバから他の光ファイバへのルーティングの速さは、光スイッチングが起こるレートによって限定される。従来は、光学データを電子データに変換するスイッチがスステムの「ボトルネック」であった。光スイッチングに精通している人であれば、従来の光学的なものから電子的なものへの変換によって生じるボトルネックを解消するであろう直接的な−光スイッチングという目標を実現することがかなり関心を集めていたことを思い出すであろう。さまざまな装置がその目標を実現することを目的として開発されている。
【０００７】
多くの光−光スイッチおよび光ルータに共通しているのが、あるチャネル内の全体の信号がスイッチされるか、されないかというオール・オア・ナッシングの機能性である。小さなあるいは局所的なネットワーク、特に制御が容易である光源（レーザ）を有するこれらのネットワークでは有用であるが、より大きなあるいはより制御されていない環境においては、光ルータは、さまざまなソースからの信号を受け入れて、信号量の違いにも関わらず途切れなく多重化することができなければならない。光スイッチは、ナノ秒あるいはピコ秒でチャネルをモニタし、均一化し、および／あるいは調整する（これは光伝送に関して「リアルタイム」である）能力を欠いている。これは濁りを生じ、この濁りがチャネルからチャネルへのバランスを欠いた光伝送（信号）につながることがある。バランスを欠いた光伝送は、雑音、信号の一部の損失、あるいはチャネルの脱落を引き起こす。
【０００８】
したがって、出願人は、光伝送に関して、「リアルタイム」（これはナノ秒あるいはピコ秒のオーダーである）で動作する光スイッチ・ルータの必要性を認めている。また出願人は光学帯域において他のチャネルに対するあるチャネルをモニタし、調整し、および／あるいはバランスをとることができる「リアルタイム」光スイッチの光ルータの必要性も認めている。
【０００９】
さらに、一般的な誘電体の分野に関しては、グライアおよびダフレンスによって米国特許第６，０５５，１０６号（特許文献１）において、誘電率の小さい粒子が一つ以上の光トラップに封じ込められ得ることが述べられている。上述したように、光トラップは知られており、サブミクロンから数百ミクロンの範囲の小さな粒子を封じ込め、操作するのに用いられることができる。
【００１０】
ＷＧＭマイクロスフィアの配置、光ファイバの性質および光ファイバの径あるいはテー場に依存して、光転送の高い効率が共鳴周波数に関して得られる。「同期二重結合構造を用いた、高効率での光パワーのウィスパリングギャラリーモードへの転換」（非特許文献１）および「ファイバーテーパによるウィスパリングギャラリーモード共振の位相合致励起」（非特許文献２）に注目されたい。
【００１１】
シリカのマイクロスフィアについてのＱを決定する際に、材料損失Ｑ-1matによって定まる限界より下にＱを減らす物理的な要因は、Ｑ-1cont、Ｑ-1radおよびＱ-1s.sに起因する損失である。ここで、Ｑ-1contは表面の汚染物質に起因する損失であり、Ｑ-1radはマイクロスフィアの径の小ささに起因する損失であり、Ｑssは表面の不完全さによって生じる散乱に起因する損失を表している。損失の測定結果は、マイクロスフィアの径を共鳴する光の波長で割ったものが１５以上であれば、Ｑ-1rad＞1011であることを示している。また直径が100ミクロンを超えるマイクロスフィアについては、Ｑ-1s.sは＜＜1x10-10である。「光学ミクロスフェア共振器の究極Ｑ」（非特許文献３）
【００１２】
ナイトは、光ファイバの領域の上では剥がされており、テーパのついたウェスト領域では引き伸ばされているポリマーコーティング（クラッド）を有する光ファイバに結合されたマイクロファイバは、このウェスト領域で高いカップリング効率を実現すると述べている。カップリングは、テーパを囲む光ファイバの領域に沿った自由空間へと伸びて消えていくような信号の消えていく尾に対してである。Knightは、テーパのついたウェスト領域でのマイクロスフィア共振器のカップリング効率は、Ｑの測定値で5*107ほどであったと報告している。
【００１３】
光ファイバにテーパをつける一つの方法は、光ファイバおよびクラッド層が伸びるように、光ファイバおよびクラッド層に対してそれらの溶融温度より高い熱を加え、引き伸ばす力を加えることである。ヒメラーの米国特許第５、７２９、６４３号（特許文献２）。
【００１４】
ＷＤＭに関して、上述したように、各チャネルの波長は、通常は百ＧＨｚのオーダーである予め定められた間隔で離れており、伝送速度は約10Gb/sである。ＤＷＤＭシステムはそれぞれのチャネル間の間隔が50から12.5GHzとより接近していることを特徴としている。このより接近した間隔によって、ＷＤＭと比べて同一導波路における同一の帯域内ではより多くのチャネルが可能である。例えば、800Gb/sのファイバ容量をもたらす10Gb/sで80個のチャネルと比較すると、10Gb/sで３２０個のＤＷＤＭチャネルは3200Gb/sのファイバ容量をもたらす。
【００１５】
ＷＤＭおよびＤＷＤＭに加えて、光ネットワークは時間分割多重（ＴＤＭ）によってファイバ容量を増やし得る。ＴＤＭは、より少ないチャネルとより速い伝送レートとを組み合わせることで、3200Gb/sのファイバ容量をもたらす。例えば、40Gb/sで８０個のチャネルは3200Gb/sのファイバ容量をもたらし、ビット周期を減らすことでより大きなチャネル間隔を維持する。しかしながら、ビット周期を10Gb/sから40Gb/sに減らすことは、波形を測定するためウィンドウを１００ピコ秒から減少させて、たった２５ピコ秒のウィンドウを残すことである。「ファスター  対  デンサー：ネットワーク  リーチ  アナザー  クロスロード」（非特許文献４）したがって、ＷＤＭ、ＤＷＤＭあるいはＴＤＭの光ネットワークにおいては、ピコ秒のスイッチングは「光学的なリアルタイム」である。
【００１６】
したがって、光伝送帯域内の一群の波長光信号の中から「光学的なリアルタイムで」少なくとも一つの特定の波長光の信号を選択してスイッチする能力を有し、かつ「光学的なリアルタイムで」、光伝送帯域のチャンネル内で見られ得る特定の波長光信号を全ての異なる波長光信号から除くことができる光学フィルタの必要性がある。
【特許文献１】
米国特許第６，０５５，１０６号
【特許文献２】
米国特許第５、７２９、６４３号
【非特許文献１】
「同期二重結合構造を用いた、高効率での光パワーのウィスパリングギャラリーモードへの転換」（非特許文献１）ミング、ケイおよびケリーヴァハラ  光学レター  第２５巻、第４号、２６０頁  （２０００年）
【非特許文献２】
「ファイバーテーパによるウィスパリングギャラリーモード共振の位相合致励起」ジェイ  シー  ナイト、ジー  チェン、エフ  ジャックおよびティー  エイ  バークス  光学レター  第２３巻、第１６号、１３０１頁（１９９８年）
【非特許文献３】
「光学ミクロスフェア共振器の究極Ｑ」エム  エル  ゴロデツキー、エイ  エイ  サブチェンロフおよびブイ  エス  イルチェンコ  光学レター  第２１巻、第７号  ４５２−４５５頁
【非特許文献４】
「ファスター  対  デンサー：ネットワーク  リーチ  アナザー  クロスロード」ダニエル  シー  マッカーシー  フォトニクス  スペクトラ  （２００１年９月）
【非特許文献５】
「エレクトロクロミック  ナノクリスタル  クアンタム  ドッツ」  コンジュン  ワング、ムーンサブ  シム、フィリップ  ガイオット−シオネスト  サイエンス  第２９１号、 第２３９０頁 ２００１年３月２３日
【非特許文献６】
「オプティカル  プロパティ  アンド  ダイナミクス  オブ  フォトクロミック  ビスシエニレサン  イン  ソリューション  アンド  イン  ア  ポリマーフィルム」ジェイ  シー  オーラツキー、エイチ  エイチ  ネルソン、エイ  ピー  バロナブスキ、オーケー  キム、ジー  エム  ツィブゴウリス、エス  エル  ジラットおよびジェイ  エム  レーン  ケミカル  フィジカル  レターズ  ２９３号、５５５−５６３頁  （１９９８年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光スイッチ、ルータおよび光学フィルタを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は一つ以上の発明を開示している。
【００１９】
一つの発明は、光ファイバ間にウィスパリングギャラリーモード共鳴（ＷＧＭ）を介して誘電性のマイクロスフィアを結合することによって、光ファイバ間で信号を迅速に（ナノ秒およびピコ秒の範囲で）スイッチするための新規で改良された方法、システムおよび装置を提供する。光帯域内の特定のチャネルから選択された信号は、複数の光スイッチを制御することによって選択的にスイッチされる。これ以後、「マイクロスフィア」という表現は全て誘電性のマイクロスフィアを指すものとする。
【００２０】
この発明の全ての示されている実施形態において、光ルータは一連の光スイッチから構成されている。光スイッチに共通しているのは、一対の光ファイバのクラッドで覆われていない、あるいはクラッドが薄い領域の近傍におけるマイクロスフィアである。光ファイバ間で特定のチャネル（波長の光）の信号をスイッチするために、光帯域を伝わる信号に伴う電磁界から発する一過性の波である。特定のチャネルは、マイクロスフィアのＷＧＭを介して波長特異性のあるマイクロスフィアに結合し、共鳴して、他の光ファイバに信号をスイッチする。
【００２１】
光ルータの一実施形態において、光スイッチを形成する各マイクロスフィアは定常状態の屈折率「ｎ」を有し、特定の波長の光（チャネル）に関してＷＧＭにおいて共振する。
【００２２】
スイッチングはマイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を制御することによって実現される。マイクロスフィアは、クラッドが薄い領域あるいはクラッドが除かれている領域において実質的に同じような屈折率をもつように、光ファイバの間に配置される。好ましい光ファイバには、ケイおよびヴァハラによって特定されたテーパのついた光ファイバが含まれる。各マイクロスフィアのどちらかの側に配置された一対の電極は、マイクロスフィアの両端に電圧を印加するのに用いられ得る。適切な電圧が電極の対に印加されると、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」は、マイクロソフィアの基材に与える電圧の極性化効果によって変わる。極性化は基材の誘電定数を変化させ、誘電定数の変化がマイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変化させる。マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」が光ファイバの屈折率と実質的に同じである場合、電圧によって、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」は光ファイバの屈折率とは十分に異なる屈折率となり、それによって、ＷＧＭ共振を不可能にする傾向がある。
【００２３】
光ルータ内の特定の光スイッチを切り替えるためには、選択された電極対間の電圧を、信号をマイクロスフィアを通して共振させ、光ファイバから他の光ファイバへと通過させるように短い間だけ（数ナノ秒から数ピコ秒のオーダーで）中断する必要がある。したがって、ＷＤＭ、ＤＷＤＭおよび波長分割デマルチプレクス（逆多重化）に有用な光ルータが得られる。
【００２４】
逆に、定常状態の屈折率「ｎ」が光ファイバの屈折率とは異なっているマイクロスフィアを選択して、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変えて光ファイバの屈折率と実質的に同じにするように選択された電極対間に十分な電圧を印加することによって、マイクロスフィアのＷＧＭ共振は、電圧の印加で可能である。
【００２５】
また、電圧の調整は、マイクロスフィアに関して制御可能な屈折率「ｎ±ｘ」を提供してもよい。ここで「ｘ」がゼロに近づくと、信号の転送効率はマイクロスフィアの最大カップリング効率に近づき、これはチャネルの均一化、調整およびパワーのバランスをとるといった応用に有用である。
【００２６】
光ルータの他の実施形態においては、複数の波長特異性マイクロスフィアが設けられており、それぞれは、それらの基材内に一体化された、染料のような、光活性化材料を有している。この光ルータを形成するためには、特定のチャネルに関してＷＧＭで共振するように選択された公知のマイクロスフィアをそれぞれが有している一連の光スイッチを、2つの光ファイバのそれぞれのクラッドがない領域あるいは、クラッドが薄い領域に非常に近接して配置する。
【００２７】
光スイッチは、マイクロスフィアに対する適当な強度のビーム光の制御された照射によって動作する。この照射が光活性化材料を活性化させ、そして、照射は、光活性化材料およびマイクロスフィア基材の選択に応じて、光活性材料の誘電定数を変化させ、マイクロスフィアの平均誘電定数に影響を及ぼすか、あるいは光活性化材料および基材の誘電定数に影響を及ぼし、それによってマイクロスフィアの誘電定数を変える。いずれの場合でも、誘電定数の変化は、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変えることになる。
【００２８】
マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」が光ファイバの屈折率と実質的に同じであれば、照射は、定常状態の屈折率「ｎ」を変えて光ファイバの屈折率とは異なる屈折率と師、ＷＧＭ共振を中断させるのに用いられ得る。このようなマイクロスフィアの実用的な応用は、マイクロスフィアに導かれている適切な強度のビーム光を、そのマイクロスフィアに対応するチャネルのスイッチングが必要となるまで維持するということであろう。強いビーム光を短い間中断することで、スイッチングが起こる。一方、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」が光ファイバの屈折率とは異なっていれば、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変えて光ファイバの屈折率と実質的に同じようにし、それにより、ＷＧＭ共振を可能にすることによってチャネルをスイッチするために、短いパルスの照射を用いることができる。
【００２９】
いずれの場合でも、強いビーム光をパルスのように発する、すなわち、ナノ秒からピコ秒の範囲で「オン」または［オフ］することによって、スイッチングはナノ秒あるいはピコ秒で起こる。ナノ秒およびピコ秒の範囲で動作する一つのパルス化メカニズムは、強いビーム光をマッハツェンダ干渉計を通過させることである。
【００３０】
またいずれの場合でも、強いビーム光の強度の調整も、マイクロスフィアに対して、調整可能な屈折率「ｎ±ｘ」を提供する。ここで、ｘがゼロに近づくと、信号の転送効率はマイクロスフィアの最大取得可能カップリング効率に近づき、これはチャネルの均一化、調整およびパワーのバランスをとるといった応用に有用である。
【００３１】
光ルータの他の実施形態において、特定の光スイッチを備えている各マイクロスフィアは、光ファイバの屈折率に常に対応している定常状態屈折率「ｎ」を有している。光スイッチングは、選択されたマイクロスフィアが物理的に光トラップに封じ込められて、2つの光ファイバのクラッドのないあるいはクラッドの薄い領域の方へ移動されるときに起こる。光ファイバにいくらか近いところでは、選択されたチャネルの信号に伴う一過性の波がマイクロスフィアの表面にわたって共振し、ある光ファイバを他の光ファイバに切り替える。スイッチングが完了すると、光トラップは撤収され、マイクロスフィアはファイバに結合しなくなる。
【００３２】
マイクロスフィアの近傍を光ファイバのクラッドが剥がされた領域あるいはクラッドが薄い領域に対して調整することで、マイクロスフィアに対して制御可能な屈折率「ｎ±ｘ」を提供してもよい。ここで、ｘがゼロに近づくと、信号の転送効率はマイクロスフィアの最大取得可能カップリング効率に近づき、これはチャネルの均一化、調整およびパワーのバランスをとるといった応用に有用である。
【００３３】
それぞれの実施形態において、選択された波長光信号の一つの光ファイバから他の光ファイバへのスイッチングおよび／あるいはルーティングは、選択された波長の信号に関してＷＧＭで作用するマイクロスフィアに対応する一過性の波の伝搬に依存している。マイクロスフィアの「オン」または「オフ」のスイッチングは、物理的な動きによって、あるいはマイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変えることによってである。
【００３４】
本出願に開示されているさらに他の発明は、「光学的なリアルタイム」で光伝送帯域の異なるチャネル内の一群の光信号から少なくとも一つの特定の波長の光信号をフィルタにかける方法、装置およびシステムに関連している。
【００３５】
発明の一つにおいては、光フィルタは、特定の波長の光信号あるいは特定の波長の光信号群をフィルタで除去するためにＷＧＭ共振構造を用い、光フィルタを「オン／オフ」に切り替えるためにＷＧＭ制御あるいは信号損失を用いる。光フィルタを「オン／オフ」するためにＷＧＭ制御を用いる場合、光／電気の変換なしで、ＷＧＭ共振構造をそれを取り囲む媒体に融合することによってＷＧＭ制御は行われる。また、単一の小さなＷＧＭ共振構造は、フィルタされる光伝送帯域内にただ一つの共振信号「ＲＳ」があるようなＷＧＭでの共振に用いられる。
【００３６】
発明の他のものにおいては、光フィルタは、入力導波路と出力導波路との両方の近くにＷＧＭ共振構造を配置することによって形成される。ここで、入力導波路から光フィルタは入力光信号伝送を受け取り、出力導波路は、フィルタされた光信号伝送を受け取る。光フィルタは、ＷＧＭ共振構造内の制御された信号吸収によって、「オン／オフ」される。
【００３７】
発明のさらに他のものにおいては、光フィルタは、それぞれが共振構造を含む２つ以上のサブフィルタを接続することによって形成される。光フィルタは入力導波路の近くに配置され、入力導波路から入力光信号伝送を受け取ることができる。フィルタは、特定の波長の光信号伝送からなる出力を出力導波路に与えることができる。本発明の光フィルタは、常に「オン」であってもよいし、「オン／オフ」に切り替えられてもよい。
【００３８】
具体的には、第一のサブフィルタ構造は「ゲートキーパ」であり、第二のものは「アイソレータ」である。アイソレータもゲートキーパも両方とも、共振信号「ＲＳ」として知られている特定の波長の光のグループに対してＷＧＭで共振することができる共振構造を含んでいる。フィルタは、光伝送帯域内でたった一つのRSをゲートキーパおよびアイソレータに共通してもつことによって得られる。
【００３９】
ここで使われた共振構造という表現は、ゼロでない誘電定数をもつ導電体ではない全ての材料を含む誘電性材料から構成された共振構造を含むものとして理解されたい。好ましくは、選択された誘電性材料は非磁性材料である。いくつかの例においては、システムのパラメータに応じて、２つ以上の共振構造の一つが空洞共振器であってもよい。限定ではなく簡単にするために、詳細な説明においてはマイクロスフィアが説明せされ、示されている。しかしながら、どのような適した共振構造でも考えられ、どのような適した材料から構成された異なる、かつ変わった構造の組み合わせおよび図示されているものとは異なる、変わった数の組み合わせも考えられることに留意されたい。
【００４０】
導波路という以後使われる全ての表現は、伝送中の光信号の限られた損失に備えられた、光信号を長手方向に伝送するように適応されたどのような構造でもありうることを理解すべきである。導波路は、長手方向における光信号の伝搬に適用されたどのような構造でもありうると理解すべきである。ここで用いられたように、導波路は、伝搬する光の波に対応して一過性の波を提供する構造である。
【００４１】
特定のサイズの共振構造は、その実効サイズ「de」に対応する特定のＲＳ群に対してＷＧＭで共振する。実効サイズは、「d」で表される、光が共振構造内で往復し終わるまでに進まなければならない実際の距離の関数であり、この距離に共振構造の屈折率「nrs」を乗じたものである。このdeに対するdの関係は、第一の式に表される。
【数１】
2005507089.tif 000003
【００４２】
誘電性のマイクロスフィア共振構造については、特定のサイズの誘電性マイクロスフィアからなる共振構造（例えばゲートキーパあるいはアイソレータ）がＷＧＭで共振するであろう各ＲＳの波長は、第二の式に示すように、光がマイクロスフィア内で進む実効距離をゼロでない整数「q」で割ることによってわかる。
【数２】
2005507089.tif 000004
【００４３】
したがって、ＲＳである波長光の群（λ0, λ1, λ2, ... λn）を計算することができる。さらに、共振構造の固定された直径が減少すると、ＲＳの数も減少する（図２７の表を参照）。このＲＳの減少のコストは、Q-1radに起因する信号損失を増やすことになる。しかしながら、共振構造を適切な媒体で取り巻くことによって、Q-1radに起因する信号損失を減らしてもよい。適切な媒体は、共振構造と媒体との界面で全反射の条件を成立させるようにnrsとは適当に異なる屈折率「nmedium」をもつものでなければならない。
【００４４】
したがって、（出力導波路への）光スイッチングが要求され得る光学的な遠隔通信の帯域内（入力導波路内）の信号を識別した後で、識別された信号を切り替えるための適切なＷＧＭ共振構造を光フィルタを構成するために選択することができる。このような「n」個の光フィルタのグループを、光伝送帯域の異なるチャネル内の異なる波長の光信号を単一の導波路から一つ以上の他の導波路へ、あるいはその逆へ多重化（ＭＵＸ）あるいはデマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）するために組み合わせて、それにより導波路を光学的に相互接続してもよい。また、「n」個のこのような光フィルタのグループを、入力導波路から一つ以上の「ｍ」個の出力導波路へデマルチプレクスするために組み合わせてもよい。さらに、「ｍ」個の入力導波路内の信号を単一の出力導波路に多重化するために「ｎ」個のフィルタのグループを用いることもできる。
【００４５】
発明の一つにおいては、光フィルタは常に「オン」であってもよいし、「オン／オフ」に切り替えられてもよい。「オン／オフ」の切り替えは、２つのＷＧＭ制御のうちの一つ、あるいは制御された信号損失を通じて行われてもよい。制御された信号損失は、共振構造の誘電定数εrsの虚部「iε2」を変えることによって実現されてもよい（以下を参照）。
【００４６】
発明の一つにおいては、光フィルタはＷＧＭ制御を通じて「オン／オフ」に切り替えられてもよい。説明したようにＷＧＭ制御は、好ましい実施形態の詳細な説明においていくつかの構成に適用される。ＷＧＭ制御の方法は、一般的に誘電性共振構造に適用可能である。したがって、光伝送帯域あるいは光学的遠隔通信帯域内の信号についてのＷＧＭ共振をサポートする他の誘電性共振構造へのＷＧＭ制御の適用は、発明の意図される範囲内である。
【００４７】
常に「オン」である例、あるいは「オン／オフ」に切り替えられる例のいずれにおいても、選択された共振構造は、フィルタされるべき信号を供給する光伝送あるいは遠隔通信の帯域において間隔をあけて配置された別個のチャネルを識別するのに適切である最小の「Ｑ」（Ｑ係数）をもたなければならない。
【００４８】
ＴＤＭ、ＷＤＭおよびＤＷＤＭで共通して基準とされるチャネル間隔構造の例は、数百GHz程度の大きさか、あるいは12.5GHz程度の狭さである。１００ＧＨｚの間隔では、チャネルの分離を維持するのに必要とされる最小のＱは約２０００である。５０ＧＨｚの間隔では、最小のＱは約４０００であり、１２．５ＧＨｚの間隔では最小のＱは約１６０００である。
【００４９】
ＷＧＭ制御を通じた「オン／オフ」の切り替え制御の例
第一のＷＧＭ制御は、所望のＲＳについてのＷＧＭ共振をサポートする、あるいはサポートしない条件を成立させるようにnrsを調整することを通じて、フィルタを「オン／オフ」に切り替えるために用いられる。
【００５０】
nrsを調整するメカニズムは、線形電子光学効果を生じさせる印加された電圧または電流による、あるいは光学効果を生じさせる照射された光ビームによる共振構造の極性化を含む。当業者であれば、誘電性の構造は誘電定数「ε」を有していることを記憶しているであろう。共振構造の誘電定数「εrs」は、第三の式で説明されるように、「実」部「ε1」と虚部「iε2」との和として表すことができる。
【数３】
2005507089.tif 000005
【００５１】
「iε2」が小さくて変化しないままである例については、共振構造nrsの屈折率は、共振構造の誘電定数の「実」部の平方根√ε1に比例することが知られている。したがって、nrsは、極性化によって達成されるε1の制御可能な変化を通じて変更され得る。また、第一の式からは、「d」が固定のままでnrsが変化すると、deが変化することが知られている。さらに第二の式からは、ＲＳはde/qの関数であり、deが変化すればＲＳにおいて対応する変化が生じ、共振構造がＷＧＭで共振することが知られている。
【００５２】
例えば、液晶分子、光屈折有機高分子、GaAs、ニトロベンゼンおよびLiNbO3等の、所定の線形電子光学効果あるいは光学効果を与えると、コーティング材料の屈折率を変えるような光学活性材料で共振構造をコーティングすることでもε1を制御することができる。コーティング材料の屈折率は、共振構造においてＷＧＭ共振に影響を及ぼす目的では、ＷＧＭ共振に関わる共振構造の部分の屈折率である。フィルタ群は、光学的な断面を介してある帯域の光信号を多重化あるいはデマルチプレクスするために組み合わせられることもできる。
【００５３】
第二のＷＧＭ制御は、共振構造あるいはサブフィルタと入力および／あるいは出力導波路との間で信号のカップリングあるいは光伝送のカップリングを邪魔する、あるいは促進する条件を成立させるように、少なくとも一つの共振構造と導波路との界面、あるいは共振構造の少なくともその部分を結合が生じている領域で取り囲む媒体の屈折率「nmedium」に対して共振構造のnrsを調整することに基づいて、光フィルタを「オン／オフ」するために用いられる。
【００５４】
nrsを調整するメカニズムは、第一のＷＧＭ制御で用いられる線形電子光学効果および／あるいは光学効果と同じタイプである。しかし、nrsの調整は事実上共振構造を媒体に融合することである。
【００５５】
第三のＷＧＭ制御は、少なくとも一つの共振構造の屈折率の調整を通じて、フィルタを「オン／オフ」に切り替えるために用いられる。「nrs(gate keeper)」で示される、ゲートキーパサブフィルタ内の共振構造の屈折率、ならびに「nrs(isolator)」で示される、アイソレータサブフィルタ内の共振構造の屈折率は、少なくとも所望のＲＳに対してＷＧＭ共振をサポートするか、サポートしないかの条件を成立させる。
【００５６】
もし、例えば調整されたnrsが、遠隔通信帯域の外のＲＳに対して、あるいはゲートキーパとアイソレータとの間で共通の信号をもたないようなＲＳ群に対してＷＧＭ共振をサポートするnrsに対応していれば、信号は光フィルタを通じてスイッチしない。しかし、調整されたnrsが、そのうちの一つがゲートキーパおよびアイソレータのRSでもあるような遠隔通信帯域内のRSに対してＷＧＭ共振をサポートする場合には、共通のRSがフィルタを通してスイッチする。
【００５７】
「nrs(gate keeper)」あるいは「nrs(isolator)」を調整するメカニズムは、線形電子光学効果を生じさせる印加された電圧あるいは電流による、あるいは光学効果を生じさせる照射された光ビームによる共振構造の極性化を含む。
【００５８】
第四のＷＧＭ制御は、サブフィルタと入力および／あるいは出力導波路との間での信号のカップリングを阻む、あるいは促進する条件を成立させるように、少なくとも一つの共振構造と導波路との界面を取り囲む媒体の屈折率「nmedium」に対して「nrs(gate keeper)」または「nrs(isolator)」を調整することに基づいて、光フィルタを「オン／オフ」するために用いられる。nrsを調整するメカニズムは、第一のＷＧＭ制御で用いられた線形電子光学効果および／あるいは光学効果と同じタイプである。しかしながら、nrsの調整は、事実上共振構造を媒体に融合することである。
【００５９】
信号損失を通した「オン／オフ」の切り替え
光信号がＷＧＭ共振構造内にあるとき、式３でわかるように、制御された信号損失は共振構造の誘電定数の虚部「」を変えることによって得られ得る。
【００６０】
信号損失のメカニズムは、共振構造の基材内の光吸収材料の作用を引き起こすことによる信号（光）の吸収を通じて、「」を変えることである。減衰メカニズムは、光スイッチングと同時に、あるいはそれとは別に起こり得る、「」の虚部「」のみを制御することによって、そして共振構造の幾何学配置は変化しないので、共振構造は同一のＲＳをサポートし続ける。しかし、共振構造の内部では、吸収メカニズムが、前にサポートしていた特定のモードのＲＳに加えて、ＲＳモードの光を他の形態のエネルギーに変換する。
【００６１】
「」の制御を介した信号損失を通じてのフィルタの「オン／オフ」の切り替えは、RSの信号カップリングにおける変化を必要としない。したがって、共振構造と導波路との界面での共振構造の光伝送（信号）への結合のダイナミクスを変える必要はない。
【００６２】
光吸収材料は、ジヒドロインドリジン、ダイアリリミレン（diarylimylene）、ＳｃＧｅ、ビスーミエニルペルフロロシクロペンタン（bis-Mienylperfluorocyclopenten）、スピロピレン、フルギド、量子ドット、ドープ半導体ナノクラスタ、PDLC、色素、半導体ナノクラスタ、エレクトロクロミックナノ結晶、半導体（ナノ結晶は、電位の印加に応じて制御されたIR光／信号の吸収をみせることが示されている。「エレクトロクロミック  ナノクリスタル  クアンタム  ドッツ」  コンジュン  ワング、ムーンサブ  シム、フィリップ  ガイオット−シオネスト  サイエンス  第２９１号、 第２３９０頁 ２００１年３月２３日（非特許文献５）、あるいはフォトクロミックビスチエニルエテンのような、共振構造の基材に混ぜられて、適切な量および／あるいは質のトリガ光あるいはエネルギーの照射によって信号の吸収を引き起こすことができるフォトクロミック化合物であってもよい。「オプティカル  プロパティ  アンド  ダイナミクス  オブ  フォトクロミック  ビスシエニレサン  イン  ソリューション  アンド  イン  ア  ポリマーフィルム」（非特許文献６）。
【００６３】
ここで述べた共振構造は、数ミクロンの小ささである。これらの小さな共振構造を配置する一つの方法は、小さな誘電性の粒子をトラップし、収容し、配置し、保持することができる動かすことができる光トラップ（グライアーらによる米国特許第６，０５５，１０６：（特許文献１）の生成および制御を通してである。
【００６４】
上記発明は、共振構造によって伝送される信号がそれによって制御されるべきであるようないかなる応用において用いてもよい。例えば、検定形式では、試料において検出されるべき検体に結合する接着剤でコーティングすることによって、共振構造を製造あるいは、製造後に改変してもよい。この発明では、試料にさらされたときに検体が共振構造上の接着剤に結合することにより生じる信号の周波数、減衰あるいは破壊状態の変化によって、検体の存在を検出する。このような生じる信号の周波数、減衰あるいは破壊状態の変化は、試料にさらすのに先立ち、共振構造上の接着剤に結合した検体を競わせることにより、生物学的検定法において実現されてもよい。接着剤／検体の対の例としては、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、および核酸／核酸がある。錯化剤、キレート剤および化学結合剤を用いてもよい。
【００６５】
本発明の他の特徴および効果は、本発明の好ましい実施形態が述べられ、図示されているこの後に続く説明および添付の図面においてある程度述べられるであろう。また後の詳細な説明を添付の図面と関連して検討すれば当業者には明らかになるであろうし、あるいは本発明の実行によって学習されるであろう。本発明の効果は、添付のクレームにおいて具体的に述べられている手段および組み合わせによって実現され得る。
【００６６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光伝送帯域内の一群の波長光信号の中から「光学的なリアルタイムで」少なくとも一つの特定の波長光の信号を選択してスイッチする能力を有し、かつ「光学的なリアルタイムで」、光伝送帯域のチャンネル内で見られ得る特定の波長光信号を全ての異なる波長光信号から除くことができる光学フィルタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【実施例１】
【００６９】
以下の明細書において、限定としてではなく、便宜のため、および言及のためにある用語を用いることとする。簡単な定義を以下に示す。
【００７０】
Ａ．  「一過性の波」とは、波が伝搬することのできない領域に入るときに起こる波を指す。典型的には、このような波は、その波が伝搬することができない領域への距離とともに指数関数的に減少していく振幅によって特徴付けられる。
【００７１】
Ｂ．  「ＷＧＭ」とはウィスパリングギャラリーモードを指しており、これは一つ以上の光ファイバと共振構造との間に一過性の波を介して波長特異性のある光学的な導管（conduit）を形成するために用いられ得る共振構造の特性のことである。
【００７２】
Ｃ．  「ビームレット」とは、例えばレーザによって生成されるものや発光ダイオードからの平行光化された出力といった光あるいは他のエネルギー源を、それを２つ以上のサブビームに回折する媒体を通るように導くことによって生成される光または他のエネルギー源のサブビームを指す。ビームレットの一例は、グレーティングから回折した高次のレーザビームである。
【００７３】
Ｄ．  「位相プロファイル」とは、ビームまたはビームレットの断面における光または他のエネルギー源の位相を指す。
【００７４】
Ｅ．  「位相パターニング」とは、光ビームあるいはビームレットに与えられる、その位相プロファイルを変えるパターン化された位相シフトを指している。「位相パターニング」には、位相変調、モード形成、分割、回折、収束、発散、整形およびそれ以外のビームまたはビームレットの操作が含まれるが、これらには限られない。
【００７５】
Ｆ．  「光ファイバ」は一般的に、名目上は円形の断面を有しており、比較的高い屈折率をもつ材料の「コア」およびそれを囲むより低い屈折率をもつ材料の「クラッド層」から構成された細長い構造を指している。この構造は、長手方向に光学モードを伝搬するのに適応される。
【００７６】
Ｇ．  「ＷＤＭ」は一般的には波長分割多重、およびいくつかの波長チャネル上でデータを同時に伝送することができるシステムを指す。
【００７７】
Ｈ．  「ＤＷＤＭ」は一般的には高密度波長分割多重、および、ＷＤＭシステムにおけるよりも小さいチャネル間間隔で、いくつもの波長チャネル上でデータを同時に伝送することができるシステムを指している。
【００７８】
一群の共振信号「ＲＳ」に関してＷＧＭで共振する誘電性のマイクロスフィアをここで説明して図面に示すが、図示および説明は限定と考えられるべきではない。当業者は、光伝送帯域（「Ｃ」バンドにおける波長の範囲は約１３５０から１５６５ｎｍであり、「Ｌ」バンドにおける波長の範囲は約１５７０から１６２０ｎｍである）におけるチャネルの間隔を、フィルタおよび／あるいはスイッチが行われるように維持するのに必要である最小のＱよりも上にＱを保ついかなる共振構造をも誘電性のマイクロスフィアの代わりに、あるいは誘電性のマイクロスフィアと関連して用いることができることを理解するであろう。この共振構造は、例えばスタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体、あるいはディスクというような構造を含んでもよい。
【００７９】
光ルータに関連する一つの発明において、好ましい実施形態では、光ルータは、一連の光スイッチから構成されている。光スイッチに共通しているのは、光ファイバへのマイクロスフィアのカップリングを実現するように、一対の光ファイバのクラッドのない領域あるいはクラッドの薄い領域の近傍にマイクロスフィアを配置することである。光ファイバ間で特定のチャネルからの信号（特定の波長光）をスイッチするために、マイクロスフィアの配置を変えることによって、あるいはマイクロスフィアの定常状態屈折率「ｎ」を変えることによって、その特定のチャネルにおける信号に伴う電磁界から発した一過性の波に対してマイクロスフィアのＷＧＭ共振が制御される。
【００８０】
図１に示される光ルータ１０を形成するためには、一連の光スイッチ１４、１６および１８が第一および第二の光ファイバＦ１およびＦ２を横切って接続される。光ルータ１０は、この光スイッチのおかげで、光帯域内の数多くの異なるチャネルを光学的にルーティングすることが可能である。各チャネルは異なる波長光からなる。したがって、ルータ１０内の光スイッチの個数は、ルータ１０が切り替えることができる異なるチャネルの数を規定する。
【００８１】
各光スイッチ１２、１４および１６は、電界の対ＥおよびＥ'の間に配置され、かつ各光ファイバＦ１およびＦ２上のクラッド層が薄いあるいは剥がされている領域に近接して配置されたマイクロスフィアＳ１、Ｓ２あるいはＳ３からなる。電圧は、電源（図示せず）に取り付けられている対応するリード線の対２２、２４および２６を介して、各電圧対ＥおよびＥ'に供給される。
【００８２】
各光スイッチのチャネル特異性のある機能性は、適切なサイズを有するマイクロスフィアの選択に基づいている。適切なサイズとは、マイクロスフィアの半径を指しており、マイクロスフィアの半径のπ倍は、定常状態の屈折率「ｎ」を有するマイクロスフィアがＷＧＭで共振する波長光の1/2波長の積分程度である。したがって、各マイクロスフィアは、そのサイズのおかげで、光帯域内を伝わる単一のチャンネルに対応するように選択される。
【００８３】
図1に示される実施形態では、光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じような定常状態の屈折率「ｎ」を有するマイクロスフィアが選択される。あるいは、光スイッチに関して述べると、各マイクロスフィアは、「オン」に切り替えられ、与えられたマイクロスフィアが共振する波長光に対応する信号を有するチャネルの、光ファイバから発する一過性の波に対してＷＧＭで動作する。したがって、電極対ＥおよびＥ'間にかかる適切な電圧がなければ、各マイクロスフィアＳ１、Ｓ２およびＳ３が共振する波長光に対応する３つのチャネルからの信号のスイッチングが、３つのマイクロスフィアＳ１、Ｓ２およびＳ３のそれぞれのＷＧＭ共振を介して起こることになる。
【００８４】
チャネル内の信号の選択されたルーティングを達成するために、各電極対ＥおよびＥ'間にかかる適切な電圧は、特定のチャネルのスイッチングが臨まれるまで維持されなければならない。電極対ＥおよびＥ'間に適切な電圧を印加する効果は、マイクロスフィアを構成する基材を極性化させることによって、各マイクロスフィアＳ１〜Ｓ３の定常状態屈折率「ｎ」を変えることである。極性化は基材の誘電定数を変え、誘電定数の変化は定常状態屈折率「ｎ」を変えて光ファイバの屈折率とは十分に異なる屈折率として、ＷＧＭ共振を妨げる。スイッチングは起こらない。
【００８５】
チャネルのスイッチングが臨まれると、選択されたマイクロスフィアＳ１、Ｓ２あるいはＳ３を囲む特定の電極対ＥおよびＥ'間の電圧が短い間打ち切られる。この短時間の打ち切りの間、マイクロスフィアの屈折率「ｎ」は、光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じようである定常状態の値に戻り、それにより適当なチャネルの切り替え、およびルーティングが行われる。
【００８６】
逆に、光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に異なっている定常状態の屈折率「ｎ」を有するマイクロスフィアを選択してもよい。それによって、電極対ＥおよびＥ'間の適切な電圧があれば、選択されたマイクロスフィアの屈折率「ｎ」は変えられて光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じような屈折率になり、これによって適当なチャネルの切り替えおよびルーティングが行われる。いずれの場合でも、電極対ＥおよびＥ'間の電圧の「オン」または「オフ」の切り替えは、ナノ秒の範囲あるいはピコ秒でも実現可能であり、リアルタイムでチャネルのルートを決めることができる。切り替えられた光ファイバにおけるいかなる残りの光伝送も、減衰器２８によって除去されてよい。
【００８７】
また、任意のチャネルについて、電圧の調整もマイクロスフィアに対して制御可能な屈折率「ｎ±ｘ」を与えてもよい。ここで「ｘ」がゼロに近づくと、信号の転送効率はマイクロスフィアの最大取得可能カップリング効率に近づき、これはチャネルの均一化、調整およびパワーのバランスをとるといった応用について有用である。
【００８８】
図１において、明確にするために、３つのマイクロスフィアＳ１、Ｓ２およびＳ３のみと３つの電極対２２、２４および２６を示している。しかしながら、ルータ１０が切り替えるチャネルの数に対応する複数のこのようなマイクロスフィアと電極とを設けることができることを理解されたい。また、当業者であれば、本発明の意図される範囲から逸脱することなく、光ファイバと実質的に同じ定常状態屈折率「ｎ」を有するマイクロスフィアと光ファイバとは異なる定常状態屈折率「ｎ」を有するマイクロスフィアとの両方を一つのルータに組み合わせてもよいことを理解するであろう。
【００８９】
図２Ａおよび２Ｂに示されているのは、光ルータ３０および光スイッチ３１の他の実施形態である。本実施形態では、複数のマイクロスフィアＳ１〜Ｓ７が第一の光ファイバＦ１および第二の光ファイバＦ２に近接して配置されている。光ファイバＦ１およびＦ２のクラッド層３２は、近接領域３４において薄くなっているか、除かれている。各マイクロスフィアの基材内には、例えば染料のような光活性化材料があり、これが、強いビーム光に適切に照射されるとマイクロスフィアの定常状態屈折率「ｎ」を変えることができる。
【００９０】
各光スイッチはマイクロスフィアのＷＧＭ共振によって動作し、これは、一つの光ファイバ内の特定のチャネルの信号に伴う電磁界から発した一過性の波が、選択されたマイクロスフィアの表面を横切って他の光ファイバのチャネルへとＷＧＭで共振するように、マイクロスフィアの屈折率「ｎ」を変えることで制御され得る。
【００９１】
光活性化材料およびマイクロスフィアの基材を構成する材料の選択に応じて、照射は、光活性材料の誘電定数を変化させて、それによりマイクロスフィアの平均誘電定数に影響を及ぼすか、あるいは、光活性材料および基材の誘電定数に影響を与えて、それによりマイクロスフィアの誘電定数を変える。両方の場合において、誘電定数の変化は、マイクロスフィアの定常状態屈折率「ｎ」を変えることになる。
【００９２】
一般的に、各マイクロスフィアＳ１〜Ｓ７のサイズは、マイクロスフィアがＷＧＭで効果的に共振する波長光（チャネル）に対応している。したがって、７個の光スイッチ３１を形成する７個の異なるサイズのマイクロスフィアを有する光ルータ３０は、７個までのチャネルのルートを定めることができる。マイクロスフィアの例とした数は、本発明のルータ内に配置されるであろうマイクロスフィアの数に対する限定としてみなされるべきではない。光学的ルーティングの制御は、光スイッチ３１を制御することによって達成され、そして光スイッチ３１の制御は、強い光ビームをマイクロスフィアの照射するか、あるいはこのような照射を短時間止めることで選択された光スイッチ３１内の選択されたマイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」を変えることによって達成される。
【００９３】
「異なっている」構成においては、マイクロスフィアＳ１〜Ｓ７の定常状態の屈折率「ｎ」は光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率とは実質的に異なっている。任意のマイクロスフィアを光学的に結合し、それによって光ファイバＦ１およびＦ２間で信号を切り替えるために、光ルータ３１内の適当なマイクロスフィアに導かれた適切な強さの光ビームが、マイクロスフィアの定常状態屈折率「ｎ」を変えて光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じになるようにし、それによってＷＧＭ共振を介して光ファイバ間で信号を切り替える。
【００９４】
「同じである」構成においては、マイクロスフィアの定常状態の屈折率「ｎ」は光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じである。任意のマイクロスフィアを光学的に結合し、それにより光ファイバＦ１およびＦ２間で信号を切り替えるために、ルータ３１内の選択されたマイクロスフィアに導かれた適切な強さの光ビームを打ち切り、それによってマイクロスフィアの屈折率「ｎ」を、光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率と実質的に同じである定常状態に戻らせる。そしてＷＧＭ共振を介した光ファイバ間での信号の切り替えが起こる。
【００９５】
光ルータ３０の光スイッチ３１ないのマイクロスフィアＳ１〜Ｓ７の照射は、照明ファイバ３７を通過したレーザビーム３６ａおよび３６ｂを用いて行われる。各光スイッチ３１（図２Ｂ）について、レーザビーム３６ａはマッハツェンダ干渉計３８を通過し、それにより建設的な干渉を通じて強められるか、あるいは破壊的な干渉を通じて弱められる。マッハツェンダ干渉計３８は、数ナノ秒、あるいはたったピコ秒たらずで動作するので、選択されたマイクロスフィアに導かれた適切な強さの光ビームを生じさせたり、短時間打ち切ったりすることができ、それにより高速な光スイッチングおよびルーティングが可能となる。コンピュータ４０は、マッハツェンダ干渉計３８を制御する、ならびにどのマイクロスフィアでＷＧＭを可能にするかを選択するのに用いられる。切り替えられた光ファイバにおける残りの光伝送は、減衰器４２を用いて除去されてもよい。
【００９６】
任意のチャネル内でのモニタリング、均一化、調整およびチャネルのバランスをとることは、マイクロスフィアを照射するレーザビーム３６ａおよび３６ｂの強度を調整してマイクロスフィアについて屈折率「ｎ±ｘ」を制御することによって実現される。ここで「ｘ」がゼロに近づくと、チャネル内の光の転送効率はマイクロスフィアの最大取得可能カップリング効率に近づく。
【００９７】
図３Ａに示されているのは、一般的に５０で示される光ルータであり、これは一連の光スイッチ５１を含んでいる。光スイッチ５１のそれぞれは、第一および第二の光ファイバＦ１およびＦ２（図３Ｂおよび３Ｃ）のクラッドのない領域あるいはクラッドが薄い領域５２に近接した領域および近接していない領域のマイクロスフィアＳ１、Ｓ２あるいはＳ３の動きによって動作する。各マイクロスフィアは、光ルータ５０が光信号を切り替える光ファイバＦ１およびＦ２のクラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域の屈折率に実質的に同じような定常状態屈折率「ｎ」を有している。
【００９８】
一般的に、各マイクロスフィアＳ１〜Ｓ３のサイズは、マイクロスフィアがＷＧＭで効果的に共振することができる波長光（チャネル）に対応している。それぞれが異なるサイズのマイクロスフィアを有している３個の光スイッチ５１を有する光ルータ５０は、３個までのチャネルのルートを定めることができる。明確にするために３個のマイクロスフィアだけを示しているが、ルータを構成するために、本発明の範囲から逸脱することなく、予め選択されたサイズのより多くの個数あるいはより少ない個数のマイクロスフィアを選択することができるということを当業者は理解すべきである。マイクロスフィアＳ１、Ｓ２あるいはＳ３の動きは、独立して動くことができる光トラップＴ１、Ｔ２およびＴ３のアレイ内に収容される各マイクロスフィアＳ１、Ｓ２あるいはＳ３によって制御される。
【００９９】
光トラップは、高開口数のフォーカスレンズ５２を通る光ビームレットおよび収束する各光ビームレットに起因する勾配力によって作り出される。独立して動かすことができ、例えばマイクロスフィアのような小さな粒子を操作することが可能である光トラップのアレイの形成は、この分野では知られているので、形成の概略説明だけを行う。
【０１００】
第一のファイバＦ１内のチャネルから第２のファイバＦ２内のチャネルに信号のルートを決めるために、選択された光スイッチ５１が起動される。光スイッチ５１を起動するために、最初は第一および第二の光ファイバＦ１およびＦ２（図３Ｂ）のクラッドのないあるいはクラッドが薄い領域５３から離れて保持されていた、選択されたマイクロスフィアＳ１を光トラップとともに、第一および第二の光ファイバＦ１およびＦ２のクラッドのないあるいはクラッドが薄い領域Ｓ２の近くへと動かす。
【０１０１】
図４に示されているのは、誘電性マイクロスフィアＳ１〜Ｓ３を収容するために用いられる光トラップを生成して制御するシステムの概要である。光トラップＴ１〜Ｔ３（図３Ａ）は平行光、好ましくは、レーザ６２によって生成されたレーザビーム６１をビーム変更光学素子６３の領域「ａ」を通過させることによって形成される。ビーム変更光学素子はレーザビーム６１を複数のビームレット６４に回折し、それぞれのビームレットは、フォーカスレンズ５２の後ろの開口６５における領域「ｂ」を通過してマイクロスフィアＳ１〜Ｓ３を収容する。
【０１０２】
レーザビーム６１の発生源として、いかなる適切なレーザをも用いることができる。有用なレーザには、固体レーザ、ダイオードポンプレーザ、ガスレーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、ＶＣＳＥＬレーザ、ダイオードレーザ、Ｔｉ−サファイアレーザ、ドープＹＡＧレーザ、ドープＹＬＦレーザ、ダイオードポンプＹＡＧレーザ、およびフラッシュランプポンプＹＡＧレーザが含まれる。１０ｍＷと５Ｗとの間で動作するダイオードポンプＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましい。
【０１０３】
レーザビーム６１がビーム変更光学素子６３に導かれると、ビーム変更光学素子は、レーザビーム６１の位相プロファイルを変更することによって複数のビームレット６４を生成する。希望する光トラップの数およびタイプに応じて、変更は、回折、波面整形、位相シフト、操作、発散および収束を含む。
【０１０４】
適切なビーム変更光学素子は、それがどのように集光された光またはエネルギーのビームを導くかに応じて、透過性あるいは反射性に特徴付けられる。透過性回折光学素子は、光またはエネルギーのビームがそれを通過するときにビームに作用するのに対して、反射性回折光学素子は、光また場エネルギーのビームが反射されるときにビームに作用する。
【０１０５】
また、ビーム変更光学素子は、静的か動的かでも分類され得る。適切な静的なビーム変更光学素子の例には、例えばグレーティング、ホログラム、ステンシル、光整形ホログラフィックフィルタ、多色ホログラム、レンズ、ミラー、プリズム、波長板等の一つ以上の固定された表面領域を有している光学素子がある。
【０１０６】
機能に対して時間依存の特徴を有する適切な動的なビーム変更光学素子の例には、コンピュータによって生成された回折パターン、位相シフト材料、液晶位相シフトアレイ、マイクロミラーアレイ、ピストンモードマイクロミラーアレイ、空間光変調器、電子光学偏向器、音響光学変調器、変形可能ミラー、反射性ＭＥＭＳアレイ等がある。動的なビーム変更光学素子を用いると、ビーム変更光学素子を構成する媒体を変えて、レーザビーム６１に与えられる位相パターンを変更することができる。これによって、例えば回折あるいは収束等の、レーザビーム６１の位相プロファイルにおいて対応する変化が生じる。
【０１０７】
ビーム変更光学素子は、レーザビーム６１に対して特定のトポロジカルモードを与えるのにも役立つ。したがって、あるビームレットはガウス−ラゲールのモードであり、他のビームレットはガウスモードである。
【０１０８】
好ましい動的な光学素子には、日本のハママツによって製造された「PAL-SLMシリーズX7665」やコロラド州ラファイエットのボールダーノンリニアシステムによって製造された「SLM 512SA7」のような位相のみの空間光変調器がある。これらのビーム変更光学素子は、光トラップＴ１〜Ｔ３を生成するためにコンピュータ６５で制御される。
【０１０９】
各マイクロスフィアＳ１〜Ｓ３の定常状態屈折率「ｎ」は光ファイバＦ１およびＦ２の屈折率に対応しているので、選択されたマイクロスフィアＳ１が光ファイバＦ１およびＦ２のクラッドのない、あるいはクラッドの薄い領域５２に十分に近づけられると、光スイッチングが起こる。光ファイバＦ１およびＦ２からある距離のところでは、選択されたチャネルの信号に伴う一過性の波が、選択されたマイクロスフィアＳ１の表面をＷＧＭ共振を介して横断していき、光ファイバＦ１およびＦ２間で信号を切り替える。スイッチングが完了すると、光トラップは素早く撤収され、マイクロスフィアＳ１は信号を切り替えるのをやめる。
【０１１０】
光ファイバＦ１およびＦ２のクラッドのない、あるいはクラッドが薄い領域５２からのマイクロスフィアＳ１の距離を調整することによって、マイクロスフィアに関する制御可能な屈折率「ｎ±ｘ」が得られる。ここで「ｘ」がゼロに近づくと、信号の転送効率はマイクロスフィアの最大取得可能効率に近づき、これはチャネルの均一化、調整およびパワーのバランスをとるといった応用に有用である。
【実施例２】
【０１１１】
光フィルタに関連する他の発明において、図５には常に「オン」である光フィルタ１００を描かれている。光フィルタ１００は、入力導波路１１０および出力導波路１２０に近接して固定された誘電性マイクロスフィア「Ｓ」から構成されており、これらのそれぞれが、一群の信号λrs0、λrs1、λrs2、・・・λrsnの信号伝搬をサポートし、導波路に沿って対応する一過性の波を提供する。誘電性のマイクロスフィアSは、ＷＧＭで共振する共振信号「ＲＳ」（λrs2）に対応する特定の波長の信号をフィルタにかける。特定のサイズのマイクロスフィアに対してＲＳは第二の式（de/q = RS）から得ることができる。
【０１１２】
さらに、図２７の表に示されるように、小さい径のマイクロスフィアＳを選択することで光学フィルタ１００は、それによって予め定められたチャネル間隔で遠隔通信の帯域内で単一の信号に関してのみＷＧＭで共振するように構成され得る。マイクロスフィアの径は好ましくは約２９ミクロンと２ミクロンの間であり、より好ましくは約１９ミクロンと２ミクロンの間であり、最も好ましくは約９ミクロンと２ミクロンの間である。
【０１１３】
マイクロスフィアＳは、マイクロスフィアＳの屈折率「ｎrs(microsphere)」とは異なる屈折率「ｎmedium」を有する媒体１０００内に貼られている。この屈折率の差は、媒体とマイクロスフィアＳとの間に形成される共振構造−媒体界面１５００で全反射の条件を成立させるように適切であるべきである。屈折率1.52のシリカから構成されたマイクロスフィアについて、媒体は1.52を下回る程度の屈折率をもたなければならない。適切な媒体としては、プラスチック、オイル、あるいは水がある。
【０１１４】
共振構造−媒体界面１５００において全反射の条件を成立させることは、Ｑ-1radに起因するＱにおける損失（これらはマイクロスフィアの直径の小ささに起因するＱにおける損失である）を減らして小径のマイクロスフィアのＱを大きくすることに用いられる。
【０１１５】
光フィルタ用の入力および出力導波路１１０および１２０は、入力および出力光ファイバＦ１およびＦ２から構成されており、これらのそれぞれは、信号が伝わるコア１３０と、それを取り囲むクラッド層１４０を有している。コア１３０は通常はシリコン（Siの屈折率3.5）のような高い屈折率の材料から構成され、クラッド１４０はシリコン酸化物（SiO2の屈折率1.5）のような低屈折率の材料から構成される。例えばGe、GaAs、InPおよびGaAlA等やその他の高屈折率材料がコアを形成してもよい。適切な材料は、長手方向の信号伝搬をみせる材料にのみ限定され、それらは半導体材料、あるいは光バンドギャップ材料、あるいは光結晶材料からなる導波路を含んでもよい。
【０１１６】
共振構造−導波路界面１５０のあたりでは、クラッドが薄くなっているか、剥がされていて、クラッド減少領域１６０を形成している。さらに、各光ファイバＦ１およびＦ２は、コア１３０から領域１７０で減少してテーパのついたコア１８０をもつように描かれている。より小さい径あるいはウェストをもつテーパつきのコア１８０へのコア１３０の減少は、光信号が光ファイバに沿って進んでいく間に形成する一過性の波がテーパつきのコア１８０を取り囲む自由空間への伸ばされた消えてゆく尾を有し得る条件を成立させることができることが知られている。入力光ファイバＦ１からのカップリングに利用可能である一過性の波の信号振幅は、マイクロスフィアが固定されている光ファイバから、マイクロスフィアが一過性の波を受けとる光ファイバＦ１までの距離から略指数関数的に減少する。
【０１１７】
テーパのついたファイバが図示されており、好ましいものであるが、テーパをつけることは限定ではなく、テーパのついていない光ファイバまたは他の導波路をテーパのついた光ファイバに代えて用いてもよい。いくつかの場合には、ＲＳの所望の信号振幅に応じて、テーパの量を変えて、特定のＲＳ振幅に対応する一過性の波をサポートするようにしてもよい。
【０１１８】
入力導波路１１０および第二の構造体１２０に近接してマイクロスフィアＳを配置することで、マイクロスフィアＳは、入力導波路１１０からの光信号または出力導波路１２０への光信号を結合する位置に配置される。実際には、マイクロスフィアＳは、入力導波路１１０から発せられるそのＲＳの一過性の波を共振構造−導波路界面１５０にて受け取り、それらのＲＳの一部を共振構造−導波路界面１５０で出力導波路１２０にスイッチする。
【０１１９】
マイクロスフィアＳは、屈折率特異性のあるコーティング２０００で覆われていてもよい。それによって屈折率特異性コーティングの屈折率「ｎrs(coated microsphere)」はマイクロスフィアの有効屈折率となる。適切なコーティングには、ゲルマニウム、シリコンおよびSiGeがあるが、これらには限られない。
【０１２０】
図６に電子制御を有する光フィルタ２００を示す。マイクロスフィアＳは入力導波路１１０（一群の光信号（λrs0、λrs1、λrs2、・・・λrsn）をサポートする）および出力導波路１２０の近くに固定される。電子制御は、リード線２１０によって制御部（図示せず）に導電的につながれている電極対ＥおよびＥ'をマイクロスフィアの対向する表面上に配置することによって形成される。電子制御は２つのＷＧＭ制御のうちのひとつによって「オン／オフ」機能を提供する。
【０１２１】
第一または第二のＷＧＭ制御について、電子制御のメカニズムは、マイクロスフィアＳの極性化である。マイクロスフィアの極性化は、線形電子光学効果によって実現される。マイクロスフィアの対向する表面上にあり、リード線２１０によって制御部（図示せず）に導電的につながれている電極対ＥおよびＥ'間に電気的な力（電圧あるいは電流）を通すことが、このような線形電子光学効果を生じさせるために行われる。線形電子光学効果は、マイクロスフィアの誘電定数「εrs(microsphere)」を変えることによってマイクロスフィアの基材を極性化させる。このεrs(microsphere)は、「実」部である「ε1」と虚部である「ｉε2」とを有しており、第三の式：εrs = (ε1 + iε2)に示されているように両方の部分の和である。
【０１２２】
ｉε2が定数のままであるとき、マイクロスフィア（共振構造）の屈折率ｎrs(microsphere)はマイクロスフィアの誘電定数の「実」部の平方根√ε1に比例することが知られている。したがって、nrs(microsphere)は線形電子光学効果による制御されたε1の変化を通じて変えることができる。
【０１２３】
第一のＷＧＭ制御は、マイクロスフィア「Ｓ」によってＷＧＭ共振をサポートする、あるいはサポートしないというどちらかの条件を成立させるようにマイクロスフィアの屈折率「nrs(microsphere)」の調整に基づいて光フィルタを「オン／オフ」することができる。極性化はnrsを調整し、第一の式からは、「ｄ」が固定のままで、かつnrs(microsphere)が変化すれば、deは変化するということがわかる。さらに第二の式からは、ＲＳはde/qの関数であることがわかり、もしdeが変化すると、ＲＳにおいても対応した変化が起こるであろう。したがって、nrs(microsphere)の調整が、特定のＲＳに対してＷＧＭ共振をサポートする、あるいはしないnrs(microsphere)を選択するための条件を成立させるために用いられる。
【０１２４】
第一のＷＧＭ制御のデフォルトが「オン」である光フィルタは、ｎrs(microsphere)がスイッチングが望まれる特定の波長ＲＳについてのＷＧＭをサポートしているときに生じる。このようなデフォルトが「オン」である光フィルタにおいては、「オフ」の機能は特定のＲＳについてのＷＧＭ共振をサポートしなくなるようにｎrs(microsphere)を調整することである。またマイクロスフィアの周波数を合わせてスイッチングのためのＲＳを異なる波長域から選択するためにも、このnrsの調整を用いることができる。
【０１２５】
逆に、第一のＷＧＭ制御のデフォルトが「オフ」である光フィルタは、ｎrs(microsphere)が特定のＲＳについてのＷＧＭ共振をサポートしないときに生じる。このようなデフォルトが「オフ」である光フィルタは、特定のＲＳについてのＷＧＭ共振は、マイクロスフィアを調整して特定の波長ＲＳについてのＷＧＭをサポートするように、nrs(microsphere)を調整することによって実現される。
【０１２６】
デフォルトが「オン」である光フィルタ、デフォルトが「オフ」である光フィルタのいずれにおいても、ｎrs(microsphere)の調整は、極性化を通じたものであるか、極性化の中断を通じたものである。
【０１２７】
第二のＷＧＭ制御の「オン／オフ」の機能は、それぞれが共振構造−導波路界面１５０を形成する一つ以上の領域でマイクロスフィアＳおよび入力光ファイが１１０および／あるいは出力導波路１２０の間でカップリングの条件を壊すあるいは成立させることによって得られる。ここでも、ｎrs(microsphere)を調整するためにマイクロスフィアＳの極性化を用いる。しかしながら、ｎrsの調整はマイクロスフィアＳを取り囲む媒体１００の屈折率「ｎmedium」に対してである。
【０１２８】
共振構造−導波路界面１５０においてnrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しいとき、その界面でのマイクロスフィアＳは、事実上媒体となり、全ての信号に対して通すようになる。nrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しくないときにはマイクロスフィアＳは媒体１００とは異なり、ＲＳが与えられると、入力導波路１１０から出力導波路１２０へのＷＧＭ共振を介したスイッチングが起こる。
【０１２９】
電子的に制御される光フィルタ２００内のマイクロスフィアＳは、液晶の分子、光屈折有機高分子、GaAs、ニトロベンジン（Nitrabenzene）およびLiNbO3等の光学活性材料３０００で覆われていてもよい。これらの場合において、電極対２１０間を通ってマイクロスフィアＳを横切った電圧または電流が、光学活性コーティング材料３０００を極性化させ、覆われたマイクロスフィアの誘電定数ε1(coated microsphere)を変化させるために用いられ、これが覆われたマイクロスフィアの屈折率ｎrs(microsphere)を調整する。
【０１３０】
光学的に制御される光フィルタ３００を図７に示す。図５を参照して説明したように、一群のＲＳ（λrs0,λrs1,λrs2）に対してＷＧＭで共振するマイクロスフィア「Ｓ」は入力導波路１１０および出力導波路１２０の近くに固定されている。この実施形態では、マイクロスフィアＳの極性化は、マイクロスフィアＳに強い光ビームをあてることによってマイクロスフィアＳを極性化させるという光学効果によって実現される。
【０１３１】
光学制御は、「光学的なリアルタイム」でパルス状にオンまたはオフすることができる強い光ビームを、レーザビーム５０００から照明フィルタ３２０を通して、マッハツェンダ干渉計３４０へと導くことによって形成される。マッハツェンダ干渉計３４０は、それから出る変更されたレーザビーム５０１０を生成する。変更されたレーザビーム５０１０はマッハツェンダ干渉計３４０によって、建設的な干渉を通じて強められているか、あるいは破壊的な干渉を通じて弱められている。マッハツェンダ干渉計３４０はピコ秒範囲で動作し、マイクロスフィアＳに導かれた変更されたレーザビーム５０１０は同じような時間間隔で生じたり、打ち切られたりすることができる。マッハツェンダ干渉計３４０を制御するためにコンピュータ３６０のような制御部が用いられる。
【０１３２】
変更されたレーザビーム５０１０は、マイクロスフィアＳの誘電定数「ε(microsphere)」の「実」部「ε1」に影響することによってマイクロスフィアＳを極性化させる。したがってε(microsphere)の「虚」部「iε2」が一定のままであれば、√ε1に比例するnrs(microsphere)は光学効果によって減少されるε1の制御された変化を通じて調整され得る。
【０１３３】
図６に示した電子的に制御される光フィルタに関して詳述したように、nrs(microsphere)を変えることで、光フィルタ３００を「オン／オフ」するのに用いることができるＷＧＭ制御が提供される。
【０１３４】
光フィルタ３００内のマイクロスフィアＳは、光学活性材料３０００によって覆われていてもよい。この場合、図６を参照して説明したようにＷＧＭ制御をnrs(microsphere)を調整するように適用するために、光学効果を用いることができる。
【０１３５】
図８に示されているのは信号損失フィルタであり、このフィルタにおいては、制御された信号損失をマイクロスフィアＳのＷＧＭ共振をはばむために用いる。信号損失を提供するために、フォトクロミックビスチエニルエテン（bisthienylethene）のようなトリガ可能な信号吸収材料４２０がマイクロスフィアの基材内に配置される。
【０１３６】
本実施形態で示されるトリガは、マッハツェンダ干渉計３４０を出る変更されたレーザビーム５０１０であり、これによって信号吸収材料はＷＧＭ共振を乱すのに十分な光信号を吸収し始める。
【０１３７】
当業者であれば、フォトクロミックビスチエニルエテンは、マイクロスフィアＳの基材と組み合わせられて光吸収材料として作用し得るフォトクロミック材料の幅広いグループのうちの一つに過ぎないということを理解するであろう。また、光信号吸収特性をもち、かつ光帯域外の特定の質あるいは量の信号によって活性化される他の材料を光吸収材料として用いてもよい。適切なトリガによって選択的に活性化される他の材料には、半導体ナノクラスタ、エレクトロクロミックナノ結晶、量子ドット、ドープ半導体ナノクラスタ、ＰＤＬＣ、半導体および色素が含まれるが、これには限られない。ここでいう適切なトリガには、信号吸収材料をより高いエネルギー状態にして信号吸収活性を提供する、マイクロスフィアに与えられる光あるいは電気エネルギーのビームが含まれ得る。
【０１３８】
導波路を光学的に相互接続し、光信号をデマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）する一群の光フィルタを備えているシステムを図９に示す。このＤＥＭＵＸシステム５００は、波長特異性をもつ光フィルタの「ｎ」個のグループから構成されている。フィルタの「ｎ」個のグループのそれぞれは、「ｍ」個の冗長な光フィルタ５２０、５２０'および５２０"、５４０、５４０'および５４０"、ならびに５６０、５６０'および５６０"を有している。「ｍ」個の冗長な光フィルタ５２０〜５６０"のそれぞれは、入力導波路Ｗ１の近くに固定されている。入力導波路Ｗ１を通じて異なる波長の光信号（λrs0, λrs1, λrs2, λrs3,・・・ λrs0）が供給される。「ｎ」個のグループのそれぞれの「ｍ」個の冗長なフィルタの一つは、「ｍ」個の出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"の一つの近くにも固定されており、それによって光信号を出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"に多重化することができる。全体のＤＥＭＵＸシステムは、公知の屈折率の媒体１０００内に配置されている。光学フィルタ５２０〜５６０"は、常に「オン」であり、導波路間を単純に相互接続していてもよい。
【０１３９】
ＤＥＭＵＸシステム５００の光フィルタ５２０〜５６０"の少なくともいくつかは、「オン／オフ」される。「オン／オフ」することは、マイクロスフィアＳの屈折率nrs(microsphere)を調整することによって、あるいは信号損失の制御によって、電子的あるいは光学的制御を介して印加される極性化を通して行われてもよい。信号損失の制御の場合には、強い光ビーム６００のようなトリガを、基材内にトリガ可能な信号吸収材料を含んでいるマイクロスフィアＳに与える。
【０１４０】
図１０に示されているのは、光スイッチ、あるいは図９を参照しながら説明した光フィルタのような一群の光フィルタを構成するためのシステムおよび方法の概略である。これらは７００で示される。
【０１４１】
光フィルタを作製するために、アセンブリ容器７１０の中で移動可能な光トラップ１００００および１００２０を生成する。個のアセンブリ容器は、少なくとも部分的に透明であり、かつ光トラップを形成するために用いられる光を所望の位置に通す材料から構成されなければならない。
【０１４２】
光トラップ１００００および１００２０は、小さなマイクロスフィアＳ１およびＳ２を操作して、これらを光フィルタを構成するように配置するために用いられる。光トラップ１００００および１００２０は、平行光、好ましくはレーザビーム５０００を、位相パターニング光学素子７２０上の領域「Ａ」を通過させることによって形成することができる。位相パターニング光学素子７２０はビームレット７３０および７４０を生成する。そして位相パターニング光学素子７２０によって作り出された各ビームレット７３０および７４０は、ビームスプリッタ７５０へと進む。
【０１４３】
ビームスプリッタ７５０は、異なる方向に向けられた２つの光ストリーム７６０および７７０を提供する。第一の光ストリーム７６０は、ビームレット７３０および７４０として位相パターニング光学素子７２０から発している。ビームレット７３０および７４０は、ビームスプリッタによってフォーカスレンズ７９０の後ろの開口７８０の領域「Ｂ」を通るように向けられ、それにより、フォーカスレンズ７９０の後ろの開口７８０で重ねられる。ビームレット７３０および７４０のクラウンセクションが周辺部では強くなく、周辺から内側の領域ではより強いというような実施形態では、約１５％を下回る程度後ろの開口７８０を一杯にすることが、後ろの開口７８０を一杯にすることなく光トラップの周辺部でより強度の高い光トラップを形成するのに有用である。
【０１４４】
ビームレット７３０および７４０は、フォーカスレンズ７９０を通るときに収束され、三次元でマイクロスフィアＳ１およびＳ２を収容し、操作するのに必要である勾配の条件を作り出すことによって、光トラップ１００００および１００２０を形成する。明確にするためにマイクロスフィア、ビームレット、および光トラップを２セットだけ図示しているが、アッセイの性質、範囲、および他のパラメータならびに光トラップを生成するシステムの能力に応じてより多くの数、あるいはより少ない数のセットが設けられ得ることを理解されたい。位相パターニング光学素子を変更するとビームの位相プロファイルが変わり、これが光トラップの位置を変えることができる。
【０１４５】
いかなる適切なレーザをもレーザビーム５０００の供給源として用いることができる。有用なレーザには、固体レーザ、ダイオードポンプレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、ＶＣＳＥＬレーザ、ダイオードレーザ、Ｔｉ−サファイアレーザ、ドープＹＡＧレーザ、ドープＹＬＦレーザ、ダイオードポンプＹＡＧレーザ、およびフラッシュランプポンプＹＡＧレーザがある。１０ｍＷと５Ｗの間で動作するダイオードポンプＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましい。
【０１４６】
レーザビーム５０００が位相パターニング光学素子７２０で反射されると、位相パターニング光学素子は、それぞれが位相プロファイルを有するビームレット７３０および７４０を生成する。この位相プロファイルは、希望する光トラップの数およびタイプに応じて変えられてもよい。位相プロファイルの変更には、回折、波面整形、位相シフト、操縦（steering）、発散および収束が含まれ得る。選択された位相プロファイルに基づいて、光ピンセット、オプティカルボルテックス、オプティカルボトル、オプティカルローテータ、光ケージおよびこれらの形態の２つ以上の組み合わせの形態の光トラップを生成するために位相パターニング光学素子を用いることができる。
【０１４７】
適切な位相パターニング光学素子は、集光された光または他のエネルギー源のビームをどのように導くかに応じて、透過性あるいは反射性に特徴付けられる。透過性回折光学素子は、光または他のエネルギー源のビームを透過するのに対して、反射性回折光学素子はこのビームを反射する。
【０１４８】
位相パターニング光学素子は、静的な表面を持つか、動的な表面を持つかでも分類することができる。適切な静的位相パターニング光学素子の例には、一つ以上の固定された表面領域を有するものがある。例えば、回折格子、反射格子、透過格子を含むグレーティング、多色ホログラムを含むホログラム、ステンシル、光整形ホログラフィックフィルタ、多色ホログラム、レンズ、ミラー、プリズム、波長板等である。
【０１４９】
機能に対して時間依存性の特徴を有している適切な動的位相パターニング光学素子の例には、コンピュータで生成される回折パターン、位相シフト材料、液晶位相シフトアレイ、ピストンモードマイクロミラーアレイを含むマイクロミラーアレイ、空間光変調器、電子光学偏向器、音響光学変調器、変形可能ミラー、反射性ＭＥＭＳアレイ等がある。動的位相パターニング光学素子を用いると、位相パターニング光学素子を備えている媒体を、集光された光ビームにパターン化された位相シフトを与えるように変えることができる。その結果、回折や収束というような集光された光ビームの位相プロファイルの変化が生じる。加えて、光トラップの位置の変更を生じさせるために、位相パターニング光学素子を備えている媒体を変更することができる。媒体を変更して各光トラップを独立して動かすことができるということは、動的位相パターニング光学素子の利点である。
【０１５０】
好ましい動的光学素子には、日本のハママツによって製造された「PAL-SLMシリーズX7665」や、コロラド州ラファイエットのボールダーノンリニアシステムによって製造された「SLM 512SA7」および「SLM 512SA15」のような、位相のみの空間光変調器がある。これらの位相パターニング光学素子は、媒体内の、ビームレット１０００および１００２０を発生するホログラムをエンコードすることによって、コンピュータ制御される。
【０１５１】
位相パターニング光学素子は、レーザ光に対して特定のトポロジカルモードを与えることにも役立つ。したがって、あるビームレットはガウス−ラゲールモードであり、他のビームレットはガウスモードで形成されてもよい。
【０１５２】
ビームスプリッタに戻ると、ビームスプリッタ２５は、結像照明源８００から発している第二の光ストリーム７７０も提供する。第二の光ストリーム７７０は動作領域７１０およびビームスプリッタ７５０を通過して、動作領域７１０におけるマイクロスフィアＳ１およびＳ２の位置についての情報を提供する光データストリーム８２を形成する。光データストリームは、操作者の目視検査、分光的に、および／あるいはビデオによるモニタリングによって、ビデオ信号に変換する、モニタする、あるいは分析することができる。光データストリーム８２０は、強度をモニタするための光検出器や、コンピュータによる使用に適応された光データストリームをデジタルデータストリームに変換するためのいかなる適切な装置によって処理８４０されてもよい。
【０１５３】
選択された位置でマイクロスフィアを収容し、配置し、保持するために、操作者および／またはコンピュータは、位相パターニング光学素子７２０を調整して、選択されたマイクロスフィアをまず取得し、それを光トラップ内に収容するように光トラップ１００００および１００２０の動きを制御することができる。それから、マイクロスフィアが収容された光トラップは、マイクロスフィアの位置に関して再構成されてもよい。光データストリーム８２０は、トラップされた一つ以上のものの位置を識別および／あるいはモニタするために用いることができる。位置および識別の情報に基づいて、位相パターニング光学素子７２０の媒体内でエンコードされているホログラフを変えることができる。このようなホログラフの変更は、光トラップのタイプを変更するだけではなく、光トラップの位置およびそれに収容されているマイクロスフィアも変更するのに用いることができる。
【０１５４】
光フィルタに関する他の発明では、図１１Ａおよび１１Ｂは光学的に起動される光スイッチを示している。光スイッチ４０００は、直径が約２００ミクロンよりも小さく、入力導波路１１００および第二の構造１２００の近くの領域に固定されている誘電性マイクロスフィア「Ｓ」から構成されている。入力導波路１１００は、それぞれが導波路１１００に沿った一過性の波を与える一群の信号λrs0, λrs1, λrs2, ・・・λrsnの信号伝搬をサポートする。第二の構造１２００は、信号伝搬をサポートする、例えば他の導波路、光バンドギャップ導波路、半導体導波路、光結晶導波路、ＷＧＭマイクロスフィアまたは他の共振構造のような構造でなければならない。誘電性マイクロスフィアＳは、第二の式（de/q = RS）から得られる一群の共振信号「ＲＳ（λrs0, λrs1, λrs2）」に関してＷＧＭで共振する。
【０１５５】
入力導波路１１００および第二の構造１２００の近くにマイクロスフィアＳを配置することで、マイクロスフィアＳは、入力導波路１１００からの、または第二の構造１２００への光信号を結合する位置に配置される。実際には、マイクロスフィアＳは、入力導波路１１００から発するそのＲＳ（λrs0,およびλrs2）の一過性の波を共振構造−導波路界面１４００で受け取って、共振構造−導波路界面１４００でＲＳ（λrs0,およびλrs2）を第二の構造１２００にスイッチする。
【０１５６】
マイクロスフィアを形成する基材内には、トリガ可能な信号吸収材料１５００（フォトクロミックビスチエニルエテン）が配置される。信号損失は、図１１Ｂに示される強い光ビームを共振構造にあてて信号吸収材料１５００の作用オフを引き起こすことによって引き起こされる信号吸収材料１５００の作用を通じて誘電定数の虚部（ｉε2）を変更することによって実現することができる。この強い光ビームを提供するためにレーザビーム５０００を用いることができる。レーザビームの利点は、十分な光信号を吸収してＷＧＭ共振を乱すように信号吸収材料１５００を活性化させることで生じる信号損失によって、「光学的なリアルタイム」で（ナノ秒あるいはピコ秒のオーダーで）パルス状にオンまたはオフすることができ、ナノ秒またはピコ秒のオーダーでの「オン／オフ」スイッチングを提供するということである。
【０１５７】
強い光ビームは、照明ファイバ５００５を通ってマッハツェンダ干渉計５２００へ進むレーザビーム５０００によって生成される。マッハツェンダ干渉計５２００は、それをでる変更されたレーザビーム５０１０を生成する。変更されたレーザビーム５０１０はマッハツェンダ干渉計５２００によって、建設的な干渉を通して強められているか、破壊的な干渉を通じて弱められているかのどちらかである。マッハツェンダ干渉計５２００はピコ秒の範囲で動作し、マイクロスフィアＳに導かれる変更されたレーザビーム５０１０を同じような時間間隔で生じさせたり、打ち切ったりすることができる。マッハツェンダ干渉計５２００を制御するためにコンピュータ５４００のような制御部が用いられる。
【０１５８】
当業者であれば、フォトクロミックビスチエニルエテンは、マイクロスフィアＳの基材と組み合わせられて光吸収材料として作用し得るフォトクロミック材料の幅広いグループのうちの一つに過ぎないということを理解するであろう。また、光信号吸収特性をもち、かつ光帯域外の特定の質あるいは量の信号によって活性化される他の材料を光吸収材料として用いてもよい。適切なトリガによって選択的に活性化される他の材料には、半導体ナノクラスタ、エレクトロクロミックナノ結晶、半導体、量子ドット、ドープ半導体ナノクラスタ、ＰＤＬＣ、ジヒドロインドリジン（dihydroindolizine）、ダイアリリミレン（diarylimylene）、ＳｃＧｅ、ビスミエニルペルフルオロシクロペンタン（bis-Mienylperfluuorocyclopenten）、スピロピレン、フルギド、および色素が含まれるが、これには限られない。ここでいう適切なトリガには、信号吸収材料をより高いエネルギー状態にして信号吸収活性を提供する、マイクロスフィアに与えられる光あるいは電気エネルギーのビームが含まれ得る。
【０１５９】
テーパのついた光ファイバが好ましい導波路１１００であるが、これは限定するものではなく、テーパのついてない光ファイバまたは他の導波路でテーパのついた光ファイバを置き換えてもよい。
【０１６０】
導波路１１００は、信号が進むコアを有する入力光ファイバから構成されており、コアはクラッドの層に囲まれている。クラッドは、コアとクラッドとの界面で全反射の条件を成立させるように、コアの屈折率とは十分に異なった屈折率を有している。コアは通常はシリコンのような高屈折率材料（Siの屈折率：3.5）から構成され、クラッドはシリコン酸化物のような低屈折率材料（SiO2の屈折率：1.5）から構成される。例えばGe、GaAs、InP、GaAlAのような他の高屈折率材料でもコアを形成する。適切な材料は、縦の信号伝搬を示す材料のみに限られ、半導体材料や光バンドギャップ材料から構成された導波路を含んでもよい。
【０１６１】
導波路を有する共振構造−導波路界面１４００のあたりでは、クラッドが薄くなっているか剥がされていて、クラッド減少領域１６０を形成している。より小さい径あるいはウェストをもつテーパつきのコアへのコアの減少は、光信号が光ファイバに沿って進んでいく間に形成する一過性の波がテーパつきのコアを取り囲む自由空間への伸ばされた消えてゆく尾を有し得る条件を成立させることができるということが知られている。
【０１６２】
テーパのついたファイバが好ましいが、テーパをつけることは限定ではなく、テーパのついていない光ファイバまたは他の導波路をテーパのついた光ファイバに代えて用いてもよい。ここでいう他の導波路は、半導体材料から形成され、半導体導波路の形成に用いられるリソグラフィ法によって構成される半導体導波路を含む。いくつかの場合には、光フィルタ１６００から下流の入力光ファイバへと続いていくＲＳの所望の信号振幅に応じて、テーパの量を変えて、特定のＲＳ振幅に対応する一過性の波をサポートするようにしてもよい。
【０１６３】
図１２に示すフィルタ群は、光伝送帯域内の異なる波長の信号をデマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）するために用いることができる。図１２に示されているデマルチプレクスシステム２００は、それぞれが「ｍ」個のフィルタ２２０、２２０'、２２０"、２４０、２４０'、２４０"、２６０、２６０'および２６０"を有する「ｎ」個のグループから構成されている。「ｍ」個のフィルタの各グループは、同じ波長のＲＳをフィルタリングするという点で冗長である。フィルタはそれぞれ、入力導波路Ｗ１の近くに固定されている。入力導波路Ｗ１を通じて、それぞれ異なる波長（λrs0, λrs1, λrs2, λrs3,・・・ λrs0）の異なるチャネルの光信号が伝搬することができる。そして光信号はフィルタ（２２０〜２６０"）によって出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"のグループの方に導かれ、ここで光信号は出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"に多重化（ＭＵＸ）され得る。好ましい導波路構成は、カップリングが起こる共振構造と導波路との界面において、図１１Ａを参照して説明したように、クラッドが減少しているテーパのついた領域を有する光ファイバを用いることである。各フィルタ内のマイクロスフィアは、その基材にトリガ可能な光吸収材料を含んでいる。マイクロスフィアから、変更されたレーザビーム５０１０のような強い光ビームの近くに固定されている出力導波路Ｗ２、Ｗ２'またはＷ２"への光学的なスイッチングを防ぐために、スイッチングが望まれないマイクロスフィアＳにトリガとしてそれが与えられる。
【０１６４】
ＤＥＭＵＸおよび／あるいはＭＵＸするためにシステムは、導波路間で信号を光学的に相互接続するために用いられるフィルタの組み合わせの一例に過ぎない。「ｍ」個のグループのそれぞれに一つのフィルタがあってもよい。付加的なスイッチが加えられてもよい。さらに、信号損失によってＷＧＭ共振を乱す本発明の光フィルタを、発明から逸脱することなく、異なるさまざまな位置に構成してもよい。
【０１６５】
図１３に示すのは、一つ以上の光トラップを用いてＷＧＭマイクロスフィアを配置および／あるいは保持することによって、光スイッチ、あるいは図１２を参照して説明したような光フィルタのグループを構成するための、３３００で示されるシステムおよび方法の概略である。
【０１６６】
光フィルタを作製するために、アセンブリ容器３３１０の中に移動可能な光トラップ１００００および１００２０を生成する。このアセンブリ容器は、少なくとも部分的に透明であり、光トラップを形成するために用いられる光を所望の位置に通す材料から構成されなければならない。
【０１６７】
光トラップ１００００および１００２０は、小さなマイクロスフィアＳ１およびＳ２を操作して、これらを光フィルタを構成するように配置するために用いられる。光トラップ１００００および１００２０は、平行光、好ましくはレーザビーム５０００を、位相パターニング光学素子３３２０上の領域「Ａ」を通過させることによって形成することができる。位相パターニング光学素子３３２０はビームレット３３３０および３３４０を生成する。そして位相パターニング光学素子３３２０によって作り出された各ビームレット３３３０および３３４０は、トランスファ光学素子Ｌ１およびＬ２を通ってビームスプリッタ３３５０へと進む。
【０１６８】
ビームスプリッタ３３５０は、異なる方向に向けられた２つの光ストリーム３３６０および３３７０を提供する。第一の光ストリーム３３６０は、ビームレット３３３０および３３４０として位相パターニング光学素子３３２０から発している。ビームレット３３３０および３３４０は、ビームスプリッタ３３５０によってフォーカスレンズ３３９０の後ろの開口３３８０の領域「Ｂ」を通るように向けられ、それにより、フォーカスレンズの後ろの開口３３８０で重ねられる。ビームレット３３３０および３３４０のノンセクションが周辺部では強くなく、周辺から内側の領域ではより強いというような実施形態では、約１５％を下回る程度後ろの開口３３８０を一杯にすることが、後ろの開口３３８０を一杯にすることなく光トラップの周辺部でより強度の高い光トラップを形成するのに有用である。
【０１６９】
ビームレット３３３０および３３４０は、フォーカスレンズ３３９０を通るときに収束され、三次元でマイクロスフィアＳ１およびＳ２を収容し、操作するのに必要である勾配の条件を作り出すことによって、光トラップ１００００および１００２０を形成する。明確にするためにマイクロスフィア、ビームレット、および光トラップを２セットだけ図示しているが、アッセイの性質、範囲、および他のパラメータならびに光トラップを生成するシステムの能力に応じて、より多くの数、あるいはより少ない数のセットが設けられ得ることを理解されたい。位相パターニング光学素子を変更するとビームの位相プロファイルが変わり、これが光トラップの位置を変えることができる。
【０１７０】
いかなる適切なレーザをもレーザビーム５０００の供給源として用いることができる。有用なレーザには、固体レーザ、ダイオードポンプレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、ＶＣＳＥＬレーザ、ダイオードレーザ、Ｔｉ−サファイアレーザ、ドープＹＡＧレーザ、ドープＹＬＦレーザ、ダイオードポンプＹＡＧレーザ、およびフラッシュランプポンプＹＡＧレーザがある。１０ｍＷと５Ｗの間で動作するダイオードポンプＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましい。
【０１７１】
レーザビーム５００が位相パターニング光学素子３３２０で反射されると、位相パターニング光学素子は、それぞれが位相プロファイルを有するビームレット３３３０および３３４０を生成する。この位相プロファイルは、希望する光トラップの数およびタイプに応じて変えられてもよい。位相プロファイルの変更には、回折、波面整形、位相シフト、操縦（steering）、発散および収束が含まれ得る。選択された位相プロファイルに基づいて、光ピンセット、オプティカルボルテックス、オプティカルボトル、オプティカルローテータ、光ケージおよびこれらの形態の２つ以上の組み合わせの形態の光トラップを生成するために位相パターニング光学素子を用いることができる。
【０１７２】
適切な位相パターニング光学素子は、集光された光または他のエネルギー源のビームをどのように導くかに応じて、透過性あるいは反射性に特徴付けられる。透過性回折光学素子は、光または他のエネルギー源のビームを透過するのに対して、反射性回折光学素子はこのビームを反射する。
【０１７３】
位相パターニング光学素子は、静的な表面を持つか、動的な表面を持つかでも分類することができる。適切な静的位相パターニング光学素子の例には、一つ以上の固定された表面領域を有するものがある。例えば、回折格子、反射格子、透過格子を含むグレーティング、多色ホログラムを含むホログラム、ステンシル、光整形ホログラフィックフィルタ、多色ホログラム、レンズ、ミラー、プリズム、波長板等である。
【０１７４】
機能に対して時間依存性の特徴を有している適切な動的位相パターニング光学素子の例には、コンピュータで生成される回折パターン、位相シフト材料、液晶位相シフトアレイ、ピストンモードマイクロミラーアレイを含むマイクロミラーアレイ、空間光変調器、電子光学偏向器、音響光学変調器、変形可能ミラー、反射性ＭＥＭＳアレイ等がある。動的位相パターニング光学素子を用いると、位相パターニング光学素子を備えている媒体を、集光された光ビームにパターン化された位相シフトを与えるように変えることができる。その結果、回折や収束というような集光された光ビームの位相プロファイルの変化が生じる。加えて、光トラップの位置の変更を生じさせるために、位相パターニング光学素子を備えている媒体を変更することができる。媒体を変更して各光トラップを独立して動かすことができるということは、動的位相パターニング光学素子の利点である。
【０１７５】
好ましい動的光学素子には、日本のハママツによって製造された「PAL-SLMシリーズX7665」や、コロラド州ラファイエットのボールダーノンリニアシステムによって製造された「SLM 512SA7」および「SLM 512SA15」のような、位相のみの空間光変調器がある。これらの位相パターニング光学素子は、媒体内の、ビームレット１０００および１００２０を発生するホログラムをエンコードすることによって、コンピュータ制御される。
【０１７６】
位相パターニング光学素子は、レーザ光に対して特定のトポロジカルモードを与えることにも役立つ。したがって、あるビームレットはガウス−ラゲールモードであり、他のビームレットはガウスモードで形成されてもよい。
【０１７７】
ビームスプリッタに戻ると、ビームスプリッタ３３５０は、結像照明源３３４０から発している第二の光ストリーム３３７０も提供する。第二の光ストリーム３３７０は、動作領域３３１０およびビームスプリッタ３３５０を通過して、動作領域３３１０におけるマイクロスフィアＳ１およびＳ２の位置についての情報を提供する光データストリーム４２００を形成する。光データストリームは、操作者の目視検査、分光的に、および／あるいはビデオによるモニタリングによって、ビデオ信号に変換する、モニタする、あるいは分析することができる。光データストリーム４２００は、強度をモニタするための光検出器や、コンピュータによる使用に適応された光データストリームをデジタルデータストリームに変換するためのいかなる適切な装置によって処理４４００されてもよい。
【０１７８】
選択された位置でマイクロスフィアを収容し、配置し、保持するために、操作者および／またはコンピュータは、選択されたマイクロスフィアをまず取得し、それを光トラップ内に収容するように光トラップ１００００および１００２０の動きを制御するように位相パターニング光学素子３３２０を調整することができる。それから、マイクロスフィアが収容された光トラップは、マイクロスフィアの位置に関して再構成されてもよい。光データストリーム４２００は、トラップされた一つ以上のものの位置を識別および／あるいはモニタするために用いることができる。位置および識別の情報に基づいて、位相パターニング光学素子３３２０の媒体内でエンコードされているホログラフを変えることができる。このようなホログラフの変更は、光トラップのタイプを変更するだけではなく、光トラップの位置およびそれに収容されているマイクロスフィアも変更するのに用いることができる。
【０１７９】
光フィルタに関するほかの発明においては、図１４に常に「オン」である光フィルタ６０００が示されている。入力導波路Ｗ１と出力導波路Ｗ２との間に、一対のサブフィルタが接続され、固定されている。一対のサブフィルタのうち、第一のものはゲートキーパ１１５０であり、第二のものはアイソレータ１２５０である。
【０１８０】
ゲートキーパサブフィルタは、アイソレータ誘電性マイクロスフィア「Ｓ１」を含んでおり、アイソレータサブフィルタはゲートキーパマイクロスフィア「Ｓ２」を含んでいる。各マイクロスフィアＳ１およびＳ２は、入力または出力導波路の近くの領域に固定されている。
【０１８１】
各誘電性マイクロスフィアは、第二の式（de/q = RS）から得られる一群の共振信号「ＲＳ（λrs0, λrs1, λrs2）」に関してＷＧＭで共振する。本実施形態の光フィルタ用の入力導波路Ｗ１および出力導波路Ｗ２は、それぞれ、入力光ファイバＦ１および出力光ファイバＦ２から構成されている。各光ファイバＦ１およびＦ２は、信号が伝わるコア１３５０を有しており、コア１３５０はクラッド層１４５０に取り囲まれている。クラッド１４５０は、コアとクラッドとの界面で全反射の条件を成立させるようにコア１３５０の屈折率とは十分に異なる屈折率を有している。コア１３５０は通常はシリコン（Siの屈折率3.5）のような高い屈折率の材料から構成され、クラッド１４５０はシリコン酸化物（SiO2の屈折率1.5）のような低屈折率の材料から構成される。例えばGe、GaAs、InPおよびGaAlA等やその他の高屈折率材料がコアを形成してもよい。適切な材料は、縦の信号伝搬をみせる材料にのみ限定され、それらは半導体材料あるいは光バンドギャップ材料からなる導波路を含んでもよい。
【０１８２】
共振構造−導波路界面１５５０のあたりでは、光ファイバのクラッドが薄くなっているか剥がされていて、クラッド減少領域１６５０が形成されており、ここでマイクロスフィア「Ｓ１」または「Ｓ２」が光ファイバの近くに固定されている。各マイクロスフィアＳ１およびＳ２は、第二の式（de/q = RS）から得られる一群の共振信号「ＲＳ」（λrs0, λrs1, λrs2）についてＷＧＭで共振する。入力光ファイバＧ１およびアイソレータマイクロスフィアＳ２の近くにゲートキーパマイクロスフィアＳ１を配置することは、入力光ファイバＦ１からアイソレータマイクロスフィアＳ２へ光信号を結合する位置にゲートキーパマイクロスフィアＳ１を配置することとなる。
【０１８３】
本実施形態では、入力光ファイバＦ１および出力光ファイバＦ２はテーパつきで示されている。テーパは、光ファイバのコア１３５０がテーパのついたコア１８５０へと減少１７５０していくときに得られる。コア１３５０が減少して、より小さい径あるいはウェストをもつテーパつきのコア１８５０になることで、光信号が光ファイバに沿って進んでいく間に形成する一過性の波がテーパつきのコア１８５０を取り囲む自由空間への伸ばされた消えてゆく尾を有し得る条件を成立させることができることが知られている。入力光ファイバＦ１からのカップリングに利用可能である一過性の波の信号振幅は、マイクロスフィアが固定されている光ファイバから、マイクロスフィアが一過性の尾を受けとる光ファイバＦ１までの距離から略指数関数的に減少する。
【０１８４】
テーパのついたファイバが図示されており、好ましいものであるが、テーパをつけることは限定ではなく、テーパのついていない光ファイバまたは他の導波路をテーパのついた光ファイバに代えて用いてもよい。いくつかの場合には、光フィルタ６０００から下流の入力光ファイバＦ１へと続くＲＳの所望の信号振幅に応じて、テーパの量を変えて、特定の下流のＲＳ振幅に対応する一過性の波をサポートするようにしてもよい。
【０１８５】
各光ファイバＦ１およびＦ２は、一群の信号λrs0, λrs1, λrs2・・・λrsnの信号伝搬をサポートする。これらの信号は、クラッド減少領域１６５０に沿った空間内に伸びる、対応する一過性の波（および一過性の波の尾）を生じる。
【０１８６】
光フィルタ６０００において、信号は、ゲートキーパサブフィルタ１１５０から直接アイソレータサブフィルタ１２５０に進む。したがって、互いに近くの領域に固定されているゲートキーパサブフィルタ１１５０およびアイソレータサブフィルタ１２５０は、その近くの領域における直接のサブフィルタ界面１９５９において直接結合される。ゲートキーパサブフィルタ１１５０内のマイクロスフィアＳ１は一群のＲＳ（λrs0, λrs1, λrs2）に対してＷＧＭで共振するのに対して、アイソレータサブフィルタ１２５０内のマイクロスフィアＳ２は一群のＲＳ（λrs2, λrs7, λrs9）に対してＷＧＭで共振する。したがって、ゲートキーパサブフィルタ１１５０およびアイソレータサブフィルタ１２５０は単一のＲＳのみを共通に有しているので（λrs2）、入力光ファイバＦ１から出力光ファイバＦ２へのスループットは、単一の特定の光信号（λrs2）のみである。また、この共通な単一のＲＳ（λrs2）は、例えば、さらなるサブフィルタあるいは、光信号を受け取って処理することができる他の構造等の、第二の構造に結合されることもできる。
【実施例３】
【０１８７】
このような光フィルタ６０００は追加スイッチとしても作用してもよい。具体的には、図１４に示されている実施形態では、共通のＲＳ「λrs2」は、アイソレータサブフィルタ１２５０から上流の出力光ファイバＦ２には存在しない。アイソレータサブフィルタ１２５０の下流では、このなかったＲＳ（λrs2）は出力光ファイバＦ２内にある。
【０１８８】
選択されたマイクロスフィアＳ１およびＳ２は、最小の「Ｑ」（Ｑ係数）をもたなければならない。これは、任意の信号に対する最大スペクトル周波数の1/2での全幅の尺度であり、スイッチされるべき信号を供給する遠隔通信の帯域において離間している別個のチャネルを見分けるのに適当な尺度である。ＴＤＭ、ＷＤＭおよびＤＷＤＭでみられる共通して基準とされるチャネル間隔構造の例は、数百ＧＨｚ程度と大きいか、１２．５ＧＨｚほどの狭さである。１００ＧＨｚの間隔では、チャネルの離間を維持するために必要とされる最小のＱは約２０００である。５０ＧＨｚの間隔では、最小のＱは約４０００であり、１２．５ＧＨｚのチャネル間隔では、最小のＱは約１６０００である。
【０１８９】
材料の限界に近いＱを実現するために、Ｑ-1radおよびＱ-1ssに起因する共振構造（この例ではマイクロスフィア）の損失を、大きな径、好ましくは１００ミクロンを超える径のマイクロスフィアを用いることによって最小にする。運の悪いことに、Ｑ-1radおよびＱ-1ssに起因する損失を最小にするために適切な径のマイクロスフィアを用いるおかげで高いＱが得られるということはある欠点を有している。つまり、大きな径のマイクロスフィアは、複数のＲＳがゲートキーパ５１５０を通過することができるという可能性をもたらす。しかしながらこの欠点は、ゲートキーパと共通して一つのＲＳだけを有するようにアイソレータ１２５０を選択すれば重大ではない。
【０１９０】
しかしながら、100ミクロンの直径は限定ではない。任意のマイクロスフィアの実際の径はある程度チャネル間隔、ならびにフィルタが動作するシステムの他のパラメータに依存している。直径が２０〜４００の範囲のシリカのマイクロスフィアが、カリフォルニア州パロアルトのデュークサイエンティフィックコーポレーションから入手可能である。
【０１９１】
図１５に示す「オン／オフ」に切り替えられる光フィルタ６００１は、少なくともアイソレータサブフィルタ１２５０が電子的に制御２１５０されてい図１４の光フィルタ６０００から構成される。
【０１９２】
電子ゲートは、アイソレータサブフィルタ１２５０内のマイクロスフィアＳ２の対向する表面上に、リード線２２５０によって制御部（図示せず）に導電的につながれた電極対ＥおよびＥ'を配置することによって形成される。この電子ゲートは、２つのＷＧＭ制御のうちのひとつによって「オン／オフ」機能を提供する。
【０１９３】
第一または第二のＷＧＭ制御について、電子制御のメカニズムは、マイクロスフィアＳの極性化である。マイクロスフィアの極性化は、線形電子光学効果によって実現される。マイクロスフィアの対向する表面上にあり、リード線２２５０によって制御部（図示せず）に導電的につながれている電極対ＥおよびＥ'間に電気的な力（電圧あるいは電流）を通すことが、このような線形電子光学効果を生じさせるために行われてもよい。線形電子光学効果は、マイクロスフィアの誘電定数「εrs(microsphere)」を変えることによってマイクロスフィアの基材を極性化させる。このεrs(microsphere)は、「実」部である「ε1」と虚部である「ｉε2」とを有しており、第三の式：εrs = (ε1 + iε2)に示されているように両方の部分の和である。
【０１９４】
ｉε2が定数のままであるとき、マイクロスフィア（共振構造）の屈折率ｎrs(microsphere)はマイクロスフィアの誘電定数の「実」部の平方根√ε1に比例することが知られている。したがって、nrs(microsphere)は線形光学効果による制御されたε1の変化を通じて変えることができる。nrs(microsphere)を調整することができることで、２つの関連しているが異なるＷＧＭ制御の場合が提供される。
【０１９５】
第一のＷＧＭ制御は、フィルタが選択している特定のＲＳに対してマイクロスフィア「Ｓ２」によってＷＧＭ共振をサポートする、あるいはサポートしないというどちらかの条件を成立させるようにマイクロスフィアの屈折率「nrs(microsphere)」の調整に基づいて光フィルタを「オン／オフ」することができる。図１５は、アイソレータサブフィルタ１２５０内のマイクロスフィアＳ２に適用される第一のＷＧＭ制御を示しているが、その図示は限定ではなく、ＷＧＭ制御はいずれのサブフィルタ内のマイクロスフィアに適用されてもよい。
【０１９６】
特定の群のＲＳについてのマイクロスフィアにおけるＷＧＭ共振のメカニズムを、第一および第二の式によって説明する。第一の式からは、「ｄ」が固定のままでｎrs(microsphere)が変化すると、ｄｅが変化することがわかり、第二の式からは、ＲＳはde/qの関数であり、ｄｅが（nrs(microsphere)の変化に対応して）変化すれば、ＲＳにおいてもそれに対応する変化が起こることがわかる。したがって、特定のＲＳについてＷＧＭをサポートする、あるいはサポートしないnrs(microsphere)を選択する条件を成立させるのに、nrs(microsphere)の調整を用いることができる。
【０１９７】
第一のＷＧＭ制御のデフォルトが「オン」である光フィルタは、nrs(microsphere)がスイッチングが望まれている入力導波路Ｆ１内の特定のＲＳについてのＷＧＭをサポートしているときに生じる。このようなデフォルトが「オン」である光スイッチにおいては、「オフ」の機能は特定のＲＳについてのＷＧＭ共振をサポートしなくなるようにnrs(microsphere)を調整することである。またマイクロスフィアを調整してスイッチングのＲＳを異なるＲＳの範囲から選択するためにも、このｎrsの調整を用いることができる。最も単純な例では、nrs(microsphere)の調整は、デフォルトが「オン」である光スイッチを、所望のＲＳについてのＷＧＭ共振から遠ざけるように調整する。このような調整は、スイッチする他のＲＳを選択するのに用いることができ、この最も単純な例では、他の信号の意図しないスイッチングを防ぐために、この調整は遠隔通信帯域外のＲＳには好ましい。
【０１９８】
逆に、第一のＷＧＭ制御のデフォルトが「オフ」である光フィルタは、nrs(microsphere)が特定のＲＳについてのＷＧＭ共振をサポートしないときに生じる。このようなデフォルトが「オフ」である光フィルタでは、特定のＲＳについてのＷＧＭ共振は、マイクロスフィアを調整して特定の波長ＲＳについてのＷＧＭをサポートするように、nrs(microsphere)を調整することによって実現される。
【０１９９】
デフォルトが「オン」である光フィルタ、デフォルトが「オフ」である光フィルタのいずれにおいても、nrs(microsphere)の調整は、極性化を通じたものであるか、極性化の中断を通じたものである。
【０２００】
第二のＷＧＭ制御の「オン／オフ」の機能は、マイクロスフィアＳ２と入力光ファイバＦ１との間の共振構造と導波路との界面１５５０の領域、あるいは直接のサブフィルタ界面１９５０の領域のいずれかでカップリングの条件を壊す、あるいは成立させることによって得られる。マイクロスフィアＳ２の極性化は、マイクロスフィアＳ２を取り囲む媒体１００の屈折率「nmedium」に対してnrs(microsphere)を調整するために用いられる。この媒体は、非導電性である。
【０２０１】
共振構造−導波路界面１５５０の領域、あるいは直接のサブフィルタ界面１９５０の領域においてnrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しいとき、マイクロスフィアＳ２は事実上媒体となり、全ての信号に対して透過性である。共振構造−導波路界面１５５０および直接のサブフィルタ界面１９５０でnrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しくないときには、マイクロスフィアＳ２は媒体１００とは異なり、カップリングが起こり得る。
【０２０２】
第二のＷＧＭ制御は、「オン」または「オフ」のデフォルト状態を成立させるためにも用いられ得る。デフォルトが「オン」であるフィルタは、nrs(isolator)が共振構造−導波路界面１５５０の領域および直接のサブフィルタ界面１９５０の領域においてnmediumと実質的に異なっているときに、実現される。このnrs(isolator)は、（第一のＷＧＭ制御の例に関連して述べたように）電極対ＥおよびＥ'を介して電子光学効果を適用することを通じて調整することができ、共振構造−導波路界面１５５０の領域の一つあるいは直接のサブフィルタ界面１９５０の領域においてnmediumと実質的に等しくなるようにnrs(isolator)を調整することによってサブフィルタをオフに切り替える。
【０２０３】
逆に、デフォルトが「オフ」である条件は、共振構造−導波路界面１５５０の領域あるいは直接のサブフィルタ界面１９５０の領域においてnrs(isolator)が実質的にnmediumと等しいときに実現される。
【０２０４】
る光フィルタ６００１内のマイクロスフィアＳ２は、液晶の分子、光屈折有機高分子、GaAs、ニトロベンジン（Nitrabenzene）およびLiNbO3等の光学活性材料２５５０で覆われていてもよい。これらの場合において、電極対２２５０間を通ってマイクロスフィアＳ２を横切った電圧または電流が、コーティング材料２５５０を極性化させるために用いられ、それはコーティングの誘電定数ε1(coated microsphere)をおける変化であり、ＷＧＭ制御を適用する目的で屈折率nrs(microsphere)を調整する。
【０２０５】
アイソレータサブフィルタに適用した電子ゲート２１５０の説明は限定ではない。電子ゲートをサブフィルタ１１５０および１２５０の両方に適用することによって、「オン／オフ」に切り替えられるフィルタを実現してもよい。
【０２０６】
図１６に示すのは、光学的な制御を有する「オン／オフ」に切り替えられる光フィルタ６００２の実施形態である。この光ゲートは、サブフィルタ１１５０および１２５０の一つの中のマイクロスフィアＳ１およびＳ２の一つを極性化させるように強い光ビームを導くことによって形成される。
【０２０７】
「光学的なリアルタイムで」パルス状にオンまたはオフすることができる強い光ビームは、照明ファイバ３１５０を通ってマッハツェンダ干渉計３２５０へと進むレーザビーム５０００であり得る。マッハツェンダ干渉計３２５０は、それから出る変更されたレーザビーム５０１０を生成する。変更されたレーザビーム５０１０はマッハツェンダ干渉計３２５０によって、建設的な干渉を通じて強められているか、あるいは破壊的な干渉を通じて弱められている。マッハツェンダ干渉計３２５０はピコ秒の範囲で動作し、マイクロスフィアＳ２に導かれた変更されたレーザビーム５０１０を同じような時間間隔で生じさせたり、打ち切ったりすることができる。マッハツェンダ干渉計３２５０を制御するためにコンピュータ３４５０が用いられる。変更されたレーザビーム５０１０は、マイクロスフィアＳ２の誘電定数「ε(microsphere)」の「実」部「ε1」に影響することによってマイクロスフィアＳ２を極性化させる。したがってε(microsphere)の「虚」部「iε2」が一定のままであれば、前述したように√ε1に比例するnrs(microsphere)は、光学効果によるε1の制御された変化を通じて調整され得る。
【０２０８】
図１５に示した電子的にゲートされる光フィルタに関して詳述したように、nrs(microsphere)を変えることは、２つのＷＧＭ制御のうちの一つを適用するのに用いることができる。ＷＧＭ制御は、フィルタ６００２を「オン／オフ」に切り替えるように、光学効果を介して一方または両方のサブフィルタ１１５０および１２５０に適用可能である。第二のＷＧＭを適用すると、マイクロスフィアＳ２は媒体１０００内に配置される。
【０２０９】
光学的に制御される光フィルタ６００２内のマイクロスフィアＳ２は、光学活性材料２２５０によって覆われていてもよい。この場合、図１５を参照して説明したように光学効果をnrs(coated microsphere)を調整するように用いる。したがって、nrs(coated microsphere)の調整はＷＧＭ制御を適用するために用いられる。
【０２１０】
図１７に、マッハツェンダ干渉計３２５０によって作り出される光ビームのような強い光ビームによって「オン／オフ」に切り替え可能である信号損失フィルタ６００３を示す。この強い光ビームは、マイクロスフィアＳ２内の信号吸収材料（フォトクロミックビスチエニルエテン等）３８５０の信号吸収作用を引き起こすために用いられる。信号損失は、マッハツェンダ干渉計３２５０の照明ファイバ３１５０から出る変更されたレーザビーム５０１０をマイクロスフィアに導くことによって選択的に適用され、これがマイクロスフィアＳ２の誘電定数の「虚」部（ｉε2）の調整を通じて信号吸収材料３８５０の作用を活性化する。
【０２１１】
当業者であれば、フォトクロミックビスチエニルエテンは、マイクロスフィアＳの基材と組み合わせられて光吸収材料として作用し得るフォトクロミック材料の幅広いグループのうちの一つに過ぎないということを理解するであろう。また、光信号吸収特性をもち、かつ光帯域外の特定の質あるいは量の信号によって活性化される他の材料を光吸収材料として用いてもよい。適切なトリガによって選択的に活性化される他の材料には、半導体ナノクラスタ、エレクトロクロミックナノ結晶、量子ドット、ドープ半導体ナノクラスタ、半導体、ＰＤＬＣ、ジヒドロインドリジン（dihydroindolizine）、ダイアリリミレン（diarylimylene）、ＳｃＧｅ、ビスミエニルペルフルオロシクロペンタン（bis-Mienylperfluuorocyclopenten）、スピロピレン、フルギド、および色素が含まれるが、これには限られない。ここでいう適切なトリガには、信号吸収材料をより高いエネルギー状態にして信号吸収活性を提供する、マイクロスフィアに与えられる光あるいは電気エネルギーのビームが含まれ得る。
【０２１２】
図１８に、間接的に結合されるサブフィルタ１１５０および１２５０を有する光フィルタ６００４を示す。サブフィルタ１１５０および１２５０は、中間導波路Ｗ３によって隔てられており、かつこれの近くに固定されている。ゲートキーパサブフィルタ１１５０内のマイクロスフィアＳ１は、アイソレータサブフィルタ１２５０内のマイクロスフィアＳ２よりも上流で中間導波路Ｗ３に固定されている。したがって、ゲートキーパサブフィルタ１１５０から中間導波路Ｗ３に結合された信号はアイソレータサブフィルタ１２５０に進む。
【０２１３】
入力、出力および中間導波路Ｗ１、Ｗ２およびＷ３は光ファイバから構成されてもよい。結合される信号の振幅をより大きくするために、光ファイバはテーパをつけられてもよい。テーパつきのファイバは図１４〜１７で説明されているが、テーパつきの光ファイバの使用は限定ではなく、テーパのない光ファイバまたは他の導波路でテーパつきの光ファイバを置き換えてもよい。上記他の導波路には、半導体材料から形成され、半導体導波路の形成に用いられるリソグラフィ法を用いて構成された半導体導波路が含まれるが、これには限られない。
【０２１４】
いくつかの例においては、中間導波路Ｗ３は、マイクロスフィアＳ１とＳ２との間に端と端とを接して配置された光ファイバから構成されてもよい。端と端とを接した配置の中間光ファイバの一端または両端は曲げられてもよい。端と端とを接した配置の光ファイバの端は、全反射をサポートするように仕上げられていなければならない。この全反射を通じて信号はサブフィルタに結合され得る。
【０２１５】
図１４〜１７を参照して説明したように、サブフィルタ１１５０および１２５０はそれぞれ、特定のグループのＲＳに対してＷＧＭで共振するマイクロスフィアＳ１およびＳ２を含んでいる。信号特異性のある光ファイバ５０は、入力信号λrs0, λrs1, λrs2, λrs3, ..., λrsnを供給する光学遠隔通信帯域のチャネル内でただ一つのＲＳ（λrs2）を共通してもつゲートキーパサブフィルタ１１５０およびアイソレータサブフィルタ１２５０を選択することによって実現される。
【０２１６】
実際には、光フィルタ６００４は常に「オン」であるか、あるいは前述したＷＧＭ制御または信号損失の適用によって「オン／オフ」に切り替えられてもよい。
【０２１７】
ＷＧＭ制御を用いた「オン／オフ」に切り替えられる光フィルタを形成するために、極性化エネルギー５１５０がゲートキーパまたはアイソレータサブフィルタ１１５０または１２５０内のマイクロスフィアＳ１およびＳ２の一方に与えられる。極性化エネルギー５１５０は、電子ゲート（図１５を参照して説明した）または光学ゲート（図１６を参照して説明した）の適用によってもたらされてもよい。
【０２１８】
先に述べたように、マイクロスフィアの屈折率ｎrs(microsphere)は、誘電定数の「実」部の平方根√ε1に比例することが知られている。したがって、マイクロスフィアに光学効果あるいは電子光学効果を与えることで、ｎrs(microsphere)は２つのＷＧＭ制御を提供するように調整されることができる。
【０２１９】
第一のＷＧＭ制御は、フィルタが選択する特定のＲＳに対してマイクロスフィアによるＷＧＭ共振をサポートする、サポートしないの条件を成立させるように、マイクロスフィアの屈折率「nrs(microsphere)」を調整することに基づいて、フィルタを「オン／オフ」することができる。
【０２２０】
第二のＷＧＭ制御は、マイクロスフィアと導波炉との間のカップリングの条件を壊す、あるいは成立させることに基づいて、フィルタを「オン／オフ」することができる。マイクロスフィアの極性化が、マイクロスフィアを取り囲む媒体１０００の屈折率「nmedium」に対してnrs(microsphere)を調整するために用いられる。カップリング領域（図１５に関連して共振構造−導波路界面として説明されている）においてnrs(microsphere)が実質的にnmediumに等しいときには、マイクロスフィアは媒体に溶け込み、全ての信号に対して透過性である。nrs(microsphere)が実質的にnmediumに等しくないときには、マイクロスフィアは媒体とは異なり、カップリングが起こり得る。
【０２２１】
信号損失「オン／オフ」フィルタの場合には、先に説明したマイクロスフィアの誘電定数の「虚」部（iε2）の調整を通じて、例えば強い光ビーム等のトリガエネルギー５２５０を与えることがマイクロスフィア内の信号吸収材料の信号吸収作用を引き起こす。
【０２２２】
図１９に、導波路を光学的に相互接続し、光信号をデマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）する光フィルタのグループを備えているシステムを示す。ＤＥＭＵＸシステム６００５は、「ｎ」個のチャネル内の異なる波長（λrs0, λrs1, λrs2, λrs3,... λrsn）の光信号が供給される入力導波路Ｗ１の近くの領域に固定された「ｎ」個の光フィルタ１０７０および１０７０'から構成されている。各光フィルタ１０７０および１０７０'は、「ｎ」個の出力導波路Ｗ２およびＷ２'の一つの近くにも固定されている。最も基本的なＤＥＭＵＸシステムは、単一の入力導波路と「ｎ」個の出力導波路Ｗ２およびＷ２'との間で信号を光学的に相互接続する。本実施形態で示されている光フィルタ１０７０および１０７０'は、図１４を参照して詳述したように、常に「オン」である。
【０２２３】
図１４〜１７を参照して説明した光フィルタのような直接結合される光フィルタを示しているが、その説明は限定するものではなく、図１８を参照して説明された間接的に結合される光フィルタ６００４で直接結合された光フィルタを置き換えてもよい。
【０２２４】
「ｎ」個のチャネルの信号を単一の入力導波路Ｗ１と「ｍ」個の第三の導波路Ｗ４Ａ、Ｗ４Ｂ、あるいはＷ４ＣにＤＥＭＵＸするために、光スイッチ７６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃを出力導波路Ｗ２、Ｗ２'、Ｗ２"と第三の導波路Ｗ４Ａ、Ｗ４Ｂ、Ｗ４ＣあるいはＷ４Ｄの交差部に配置する。光スイッチ６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃは、いかなる光学的、電子的変換をも避けるために好ましい。このような光スイッチは、スタジアム、リング、フープ、偏球および幅広の楕円回転体、ディスクおよびマイクロスフィアプラス共振の空洞からなるグループを含む共振構造であってもよい。しかしながら、ＤＥＭＵＸシステム６００５の性能のパラメータに応じて、光スイッチではないスイッチを用いてもよい。好ましい光スイッチ７６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃは、光フィルタ１０７０および１０７０'のグループによって近くに配置されたチャネルをＤＥＭＵＸするのに必要とされる高い「Ｑ」をもつ必要がない。なぜなら、単一のＲＳのみが光フィルタ１０７０および１０７０'から適切な出力導波路Ｗ２およびＷ２'へ結合されるからである。したがって、複数のスイッチ７６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃは、近い間隔の信号を区別する必要がない。
【０２２５】
図１９に示されている光スイッチ７６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃのそれぞれの中のマイクロスフィアは、図１５を参照して説明したように、電子的に制御される。電子的に制御される光スイッチの説明は、限定するものではない。光スイッチの一つ以上は、図１６を参照してせつめいした光学的に制御されてもよいし、かつ／あるいは図１７に示される光フィルタを参照して説明したように信号損失によって「オン／オフ」に切り替えられてもよい。第二のＷＧＭ制御の適用が望まれる光スイッチ７６１Ａ、７６１Ｂ、７６１Ｃ、７６２Ａ、７６２Ｂおよび７６２Ｃのいずれも、媒体１０００内に配置されなければならない。また、スイッチのいくつかは常に「オン」で、他のものは「オン／オフ」に切り替えられてもよい。
【０２２６】
多重化（ＭＵＸ）システムは、各第三の導波路があるチャネルの信号の入力となり、入力導波路が出力導波路となるように、信号の向きを逆にすることで得られる。
【０２２７】
図２０に示すのは、デマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）のために組み合わせられた「ｎ」個の光フィルタ５０５０および５０５０'のグループである。「ｎ」個のチャネルから「ｍ」個の出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"へと進む。ＤＥＭＵＸシステム７０００における各光フィルタは、特定のＲＳのグループに対して共振する単一のゲートキーパサブフィルタ７１１、７１１'および７１１"から構成されており、入力導波路Ｗ１と中間導波路Ｗ３、Ｗ３'およびＷ３"との近くに固定されている。
【０２２８】
各中間導波路Ｗ３およびＷ３'の近くで、各ゲートキーパサブフィルタの下流には、「ｍ」個の冗長なアイソレータサブフィルタ７１２Ａ−Ａ"および７１２Ｂ−Ｂ"の「ｎ」個のグループが固定されている。「ｍ」個の冗長なアイソレータサブフィルタ７１２Ａ−Ａ"および７１２Ｂ−Ｂ"のそれぞれの各グループは、同一の特定のグループのＲＳに対してＷＧＭで共振するマイクロスフィアＳ２ＡおよびＳ２Ｂを含んでいる。このグループのＲＳの一つは、対応するゲートキーパサブフィルタ７１１または７１１'のＲＳでもある。信号は、ゲートキーパサブフィルタ７１１または７１１'から適切な中間導波路Ｗ３、Ｗ３'およびＷ３"へと通過し、冗長なアイソレータサブフィルタ７１２Ａ−Ａ"または７１２Ｂ−Ｂ"の対応するグループ内のマイクロスフィアＳ２ＡまたはＳ２Ｂの一つ以上に結合することができる。
【０２２９】
図１８を参照して説明したように、極性化させるエネルギー５１５０またはトリガエネルギー５２５０は、ＷＧＭ制御の一つあるいは信号損失のどちらかを通じてサブフィルタを「オン／オフ」するようにサブフィルタに与えられてもよい。もし第二のＷＧＭ制御が適用されるべきであれば、屈折率がわかっている媒体１０００で、対象のサブフィルタを取り囲まなければならない。
【０２３０】
図２１で説明しているのは、光スイッチ、あるいは図１８を参照して説明した光フィルタのような光フィルタのグループを、ＷＧＭマイクロスフィアを配置し、かつ／あるいは保持する一つ以上の光トラップを用いることによって構成するための、６００６で示されるシステムおよび方法の概略である。
【０２３１】
光フィルタを作製するために、アセンブリ容器６１の中に移動可能な光トラップ１００００および１００２０を生成する。このアセンブリ容器は、少なくとも部分的に透明であり、光トラップを形成するために用いられる光を所望の位置に通す材料から構成されなければならない。
【０２３２】
光トラップ１００００および１００２０は、小さなマイクロスフィアＳ１およびＳ２を操作して、これらを光フィルタを構成するように配置するために用いられる。光トラップ１００００および１００２０は、平行光、好ましくはレーザビーム５０００を、位相パターニング光学素子８６２上の領域「Ａ」を通過させることによって形成することができる。位相パターニング光学素子８６２はビームレット８６３および８６４を生成する。そして位相パターニング光学素子８６２によって作り出された各ビームレット８６３および８６４は、トランスファ光学素子Ｌ１およびＬ２を通ってビームスプリッタ８６５へと進む。
【０２３３】
ビームスプリッタ８６５は、異なる方向に向けられた２つの光ストリーム８６６および８６７を提供する。第一の光ストリーム８６６は、ビームレット８６３および８６４として位相パターニング光学素子８６２から発している。ビームレット８６３および８６４は、ビームスプリッタ８６５によってフォーカスレンズ８６９の後ろの開口８６８の領域「Ｂ」を通るように向けられ、それにより、フォーカスレンズの後ろの開口８６８で重ねられる。ビームレット８６３および８６４の強度が周辺部では強くなく、周辺から内側の領域ではより強いというような実施形態では、約１５％を下回る程度後ろの開口８６８を一杯にすることが、後ろの開口８６８を一杯にすることなく光トラップの周辺部でより強度の高い光トラップを形成するのに有用である。
【０２３４】
ビームレット８６３および８６４は、フォーカスレンズ８６９を通るときに収束され、三次元でマイクロスフィアＳ１およびＳ２を収容し、操作するのに必要である勾配の条件を作り出すことによって、光トラップ１００００および１００２０を形成する。明確にするためにマイクロスフィア、ビームレット、および光トラップを２セットだけ図示しているが、アッセイの性質、範囲、および他のパラメータならびに光トラップを生成するシステムの能力に応じて、より多くの数、あるいはより少ない数のセットが設けられ得ることを理解されたい。位相パターニング光学素子を変更するとビームの位相プロファイルが変わり、これが光トラップの位置を変えることができる。
【０２３５】
いかなる適切なレーザをもレーザビーム５０００の供給源として用いることができる。有用なレーザには、固体レーザ、ダイオードポンプレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、ＶＣＳＥＬレーザ、ダイオードレーザ、Ｔｉ−サファイアレーザ、ドープＹＡＧレーザ、ドープＹＬＦレーザ、ダイオードポンプＹＡＧレーザ、およびフラッシュランプポンプＹＡＧレーザがある。１０ｍＷと５Ｗの間で動作するダイオードポンプＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましい。
【０２３６】
レーザビーム５０００が位相パターニング光学素子８６２で反射されると、位相パターニング光学素子は、それぞれが位相プロファイルを有するビームレット８６３および８６４を生成する。この位相プロファイルは、希望する光トラップの数およびタイプに応じて変えられてもよい。位相プロファイルの変更には、回折、波面整形、位相シフト、操縦（steering）、発散および収束が含まれ得る。選択された位相プロファイルに基づいて、光ピンセット、オプティカルボルテックス、オプティカルボトル、オプティカルローテータ、光ケージおよびこれらの形態の２つ以上の組み合わせの形態をとる光トラップを生成するために、位相パターニング光学素子を用いることができる。
【０２３７】
適切な位相パターニング光学素子は、集光された光または他のエネルギー源のビームをどのように導くかに応じて、透過性あるいは反射性に特徴付けられる。透過性回折光学素子は光または他のエネルギー源のビームを透過するのに対して、反射性回折光学素子はこのビームを反射する。
【０２３８】
位相パターニング光学素子は、静的な表面を持つか、動的な表面を持つかでも分類することができる。適切な静的位相パターニング光学素子の例には、一つ以上の固定された表面領域を有するもの、例えば、回折格子、反射格子、透過格子を含むグレーティング、多色ホログラムを含むホログラム、ステンシル、光整形ホログラフィックフィルタ、多色ホログラム、レンズ、ミラー、プリズム、波長板等がある。
【０２３９】
機能に対して時間依存性の特徴を有している適切な動的位相パターニング光学素子の例には、コンピュータで生成される回折パターン、位相シフト材料、液晶位相シフトアレイ、ピストンモードマイクロミラーアレイを含むマイクロミラーアレイ、空間光変調器、電子光学偏向器、音響光学変調器、変形可能ミラー、反射性ＭＥＭＳアレイ等がある。動的位相パターニング光学素子を用いると、位相パターニング光学素子を備えている媒体を、集光された光ビームにパターン化された位相シフトを与えるように変えることができる。その結果、回折や収束というような集光された光ビームの位相プロファイルの変化が生じる。加えて、光トラップの位置の変更を生じさせるために、位相パターニング光学素子を備えている媒体を変更することができる。媒体を変更して各光トラップを独立して動かすことができるということは、動的位相パターニング光学素子の利点である。
【０２４０】
好ましい動的光学素子には、日本のハママツによって製造された「PAL-SLMシリーズX7665」や、コロラド州ラファイエットのボールダーノンリニアシステムによって製造された「SLM 512SA7」および「SLM 512SA15」のような、位相のみの空間光変調器がある。これらの位相パターニング光学素子は、媒体内の、ビームレット１０００および１００２０を発生するホログラムをエンコードすることによって、コンピュータ制御される。
【０２４１】
位相パターニング光学素子は、レーザ光に対して特定のトポロジカルモードを与えることにも役立つ。したがって、あるビームレットはガウス−ラゲールモードであり、他のビームレットはガウスモードで形成されてもよい。
【０２４２】
ビームスプリッタに戻ると、ビームスプリッタ８６５は、結像照明源８７０から発している第二の光ストリーム８６７も提供する。第二の光ストリーム８６７は、動作領域８６１およびビームスプリッタ８６５を通過して、動作領域８６１におけるマイクロスフィアＳ１およびＳ２の位置についての情報を提供する光データストリーム８７２を形成する。光データストリームは、操作者の目視検査、分光的に、および／あるいはビデオによるモニタリングによって、ビデオ信号に変換する、モニタする、あるいは分析することができる。光データストリーム８７２は、強度をモニタするための光検出器や、コンピュータによる使用に適応された光データストリームをデジタルデータストリームに変換するためのいかなる適切な装置によって処理８７４されてもよい。
【０２４３】
選択された位置でマイクロスフィアを収容し、配置し、保持するために、操作者および／またはコンピュータは、選択されたマイクロスフィアをまず取得し、それを光トラップ内に収容するように光トラップ１００００および１００２０の動きを制御するように位相パターニング光学素子８６２を調整することができる。それから、マイクロスフィアが収容された光トラップは、マイクロスフィアの位置に関して再構成されてもよい。光データストリーム８７２は、トラップされた一つ以上のものの位置を識別および／あるいはモニタするために用いることができる。位置および識別の情報に基づいて、位相パターニング光学素子８６２の媒体内でエンコードされているホログラフを変えることができる。このようなホログラフの変更は、光トラップのタイプを変更するだけではなく、光トラップの位置およびそれに収容されているマイクロスフィアも変更するのに用いることができる
【実施例４】
【０２４４】
光フィルタに関する他の発明では、図２２は、入力導波路９１１および第二の構造９１２の近くの領域に固定された誘電性マイクロスフィア「Ｓ」から構成されるフィルタ９０００を示している。入力導波路９１１は、それぞれが導波路９１１に沿った一過性の波を与える一群の信号λrs0, λrs1, λrs2, ・・・λrsnの信号伝搬をサポートする。第二の構造９１２は、信号伝搬をサポートする、例えば他の導波路、光バンドギャップ導波路、光結晶導波路、ＷＧＭマイクロスフィアまたは他の共振構造のような構造でなければならない。誘電性マイクロスフィアＳは、第二の式（de/q = RS）から得られる一群の共振信号「ＲＳ（λrs0, λrs1, λrs2）」に対してＷＧＭで共振する。図２６に示すのは、３つの異なる径のマイクロスフィアの「Ｃ」遠隔通信光バンド内のＲＳを示す表である。
【０２４５】
入力導波路９１１および第二の構造９１２の近くにマイクロスフィアＳを配置することで、マイクロスフィアＳは、入力導波路９１１からの、または第二の構造９１２への光信号を結合する位置に配置される。実際には、マイクロスフィアＳは、入力導波路９１１から発するそのＲＳの一過性の波を共振構造−導波路界面９１４で受け取って、共振構造−導波路界面９１４でＲＳを第二の構造９１２に移す。
【０２４６】
フィルタの「オン／オフ」の切り替えは、リード線９１５によって制御部（図示せず）に導電的につながれている電極対ＥおよびＥ'をマイクロスフィアの対向する表面上に配置することによって形成される。電子ゲートはＷＧＭ制御によって「オン／オフ」機能を提供する。
【０２４７】
第一のＷＧＭ制御のメカニズムはマイクロスフィアＳの極性化である。マイクロスフィアＳの極性化は、マイクロスフィアの対向する表面上に配置されている電極対ＥおよびＥ'間に電気的な力（電圧または電流）を通過させることによる線形電子光学効果によって実現される。線形電子光学効果は、マイクロスフィアの誘電定数「εrs(microsphere)」を変えることによってマイクロスフィアの基材を極性化する。このεrs(microsphere)は、「実」部「ε1」と虚部である「iε2」とを有しており、第三の式：εrs = (ε1 + iε2)に示されているように両方の部分の和である。
【０２４８】
iε2が定数のままであるとき、マイクロスフィア（共振構造）の屈折率nrs(microsphere)はマイクロスフィアの誘電定数の「実」部の平方根√ε1に比例することが知られている。したがって、nrs(microsphere)は線形電子光学効果による制御されたε1の変化を通じて変えることができる。
【０２４９】
以下に述べるＷＧＭ制御は、共振構造−導波路界面９１４である一つ以上の領域でマイクロスフィアＳと入力光ファイバ９１１および／あるいは第二の構造９１２との間でカップリングの条件を壊すあるいは成立させることによって得られる。マイクロスフィアＳを取り囲む媒体１００の屈折率「nmedium」に対してnrs(microsphere)を調整するために、マイクロスフィアＳの極性化が用いられる。ＷＧＭ制御を提供するためには、媒体１０００は、共振構造−導波路界面９１４のあたりで入力導波路９１１および第二の構造９１２の少なくとも一方を取り囲んでいなければならない。媒体は、nrs(microsphere)を下回る下のレベルからにnrs(microsphere)少なくとも等しい上のレベルまでの範囲の電界に依存した屈折率をもっていなければならず、媒体は導電体であってはならない。
【０２５０】
共振構造−導波路界面９１４においてnrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しいときには、その界面９１４でのマイクロスフィアＳは、事実上媒体であり、全ての信号に対して透過性であある。nrs(microsphere)がnmediumに実質的に等しくないときには、マイクロスフィアＳは媒体とは異なり、信号は入力導波路９１１内の信号から第二の構造９１２へフィルタされ得る。
【０２５１】
フィルタ９０００は、デフォルトの状態では「オン」であっても「オフ」であってもよい。デフォルトで「オン」であるフィルタは、共振構造−導波路界面９１４において、あるいはその近くでnrs(microsphere)がnmediumとは異なっているときに実現され、マイクロスフィアへの、あるいはマイクロスフィアからの信号のカップリングが促進される。入力導波路９１１での、あるいは第二の構造９１２でのマイクロスフィアＳへの、あるいはマイクロスフィアＳからの信号のカップリングＳは、共振構造−導波路界面９１４の領域でnrs(microsphere)をnmediumに実質的に等しくするように電極対ＥおよびＥ'を介して電子光学効果を与えることによって中断することができる。
【０２５２】
逆に、デフォルトで「オフ」であるフィルタは、少なくとも一つの共振構造−導波路界面９１４の領域において、nrs(microsphere)が媒体の屈折率nmediumと実質的に等しいときに実現される。
【０２５３】
電子的に制御される光フィルタ９０００内のマイクロスフィアＳは、液晶の分子、光屈折有機高分子、GaAs、ニトロベンジン（Nitrabenzene）およびLiNbO3等の光学活性材料９１６で覆われていてもよい。これらの場合において、電極対９１５間を通ってマイクロスフィアＳを横切った電圧または電流が、コーティング材料９１６を極性化させ、その誘電定数ε1(coated microsphere)を変化させるために用いられる。それによって、屈折率nrs(coated microsphere)を調整する。したがって、ＷＧＭ制御の適用はnrs(coated microsphere)の調整を介してマイクロスフィアに与えられる。
【０２５４】
図２３に、光学制御つきのフィルタ９０２０を示す。図２２を参照して述べたように、一群のＲＳ（λrs0, λrs1, λrs2）に対してＷＧＭで共振するマイクロスフィア「Ｓ」は、入力導波路９１１および第二の構造９１２の近くに固定されている。本実施形態では、フィルタを「オン／オフ」するＷＧＭ制御は、マイクロスフィアＳの極性化のままである。しかし極性化は、マイクロスフィアＳに強い光ビームを照射することによるものである。
【０２５５】
光学制御は、強い光ビームを選択的にマイクロスフィアＳに導くために用いられる。照明ファイバ９２２を通って、変更されたレーザビーム５０１０を生成・出射するマッハツェンダ干渉計９２４へと導かれるレーザビーム５０００が、「光学的なリアルタイムで」強い光ビームをパルスのようにすることができる。
【０２５６】
マッハツェンダ干渉計９２４は、レーザビーム５０００を、建設的な干渉を通して強めるか、破壊的な干渉を通して弱めるかのどちらかのために用いられる。マッハツェンダ干渉計９２４はピコ秒の範囲で動作し、マイクロスフィアＳに導かれる変更されたレーザビーム５０１０を同じような時間間隔で生じさせたり、打ち切ったりすることができる。マッハツェンダ干渉計９２４を制御するためにコンピュータ９２６が用いられる。変更された光ビーム５０１０は、マイクロスフィアＳの誘電定数「ε(microsphere)」の「実」部「ε1」に影響することによってマイクロスフィアＳを極性化させ、先に述べたように、極性化は、nrs(microsphere)をnmediumに実質的に一致するように調整するため、ならびにマイクロスフィアが媒体に溶け込む条件を作り出すことによってフィルタをオフにするために用いることができ、あるいはnrs(microsphere)は、マイクロスフィアＳが媒体１０００とは異なるような条件を作り出すことによってフィルタを「オン」にするように調整することができる。
【０２５７】
光学的に制御されるフィルタ９０２０内のマイクロスフィアＳは、光学活性材料９１６で覆われていてもよい。この場合、図２３を参照して述べたように、nrs(coated microsphere)を調節するために光学効果を用いることができる。
【０２５８】
図２４に、光導波路を光学的に相互接続し、光信号をデマルチプレクス（ＤＥＭＵＸ）する光フィルタの一群を備えているシステムを示す。ＤＥＭＵＸシステム９０３０は、波長特異性のある光フィルタの「ｎ」個のグループから構成されている。フィルタの「ｎ」個のグループのそれぞれは、「ｍ」個の冗長な光フィルタ９３１Ａ、９３１Ａ'および９３１Ａ"、９３１Ｂ、９３１Ｂ'および９３１Ｂ"、ならびに９３１Ｃ、９３１Ｃ'および９３１Ｃ"を含んでいる。「ｍ」個の冗長なフィルタ９３１Ａ、９３１Ａ'および９３１Ａ"、９３１Ｂ、９３１Ｂ'および９３１Ｂ"、ならびに９３１Ｃ、９３１Ｃ'および９３１Ｃ"の各グループは、同一のＲＳに対して共振する。「ｍ」個の冗長なフィルタのそれぞれは入力導波路Ｗ１の近くに固定されている。この入力導波路Ｗ１を通じて、それぞれ異なる波長（λrs0, λrs1, λrs2, λrs3,・・・ λrs0）の光信号が供給される。「ｎ」個のグループのそれぞれの中の「ｍ」個の冗長なフィルタの一つは、「ｍ」個の出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"の一つの近くの領域にも固定されており、それによって光信号は出力導波路Ｗ２、Ｗ２'およびＷ２"へと多重化（ＭＵＸ）され得る。ＤＥＭＵＸシステム全体が、屈折率がわかっている媒体１０００内に配置される。
【０２５９】
フィルタ９３１Ａ、９３１Ａ'および９３１Ａ"、９３１Ｂ、９３１Ｂ'および９３１Ｂ"、ならびに９３１Ｃ、９３１Ｃ'および９３１Ｃ"のそれぞれの中にあるマイクロスフィア「Ｓ」のＷＧＭ共振は、マイクロスフィアの屈折率nrs(microsphere)を媒体の屈折率nmediumと実質的に一致するように調整することによってフィルタを「オフ」するために用いられる極性化エネルギーを与えることによって、（図２２または２３を参照してより詳細に述べたように）電子的に、あるいは光学的に制御可能である。
【０２６０】
図２５に示すのは、一つ以上の光トラップを用いてＷＧＭマイクロスフィアを配置および／あるいは保持することによって、光スイッチ、あるいは図２６を参照して説明したような光フィルタのグループを構成するための、９０４０で示されるシステムおよび方法の概略である。
【０２６１】
光フィルタを作製するために、アセンブリ容器９４１９の中に移動可能な光トラップ１００００および１００２０を生成する。このアセンブリ容器は、少なくとも部分的に透明であり、光トラップを形成するために用いられる光を所望の位置に通す材料から構成されなければならない。
【０２６２】
光トラップ１００００および１００２０は、小さなマイクロスフィアＳ１およびＳ２を操作して、これらを光フィルタを構成するように配置するために用いられる。光トラップ１００００および１００２０は、平行光、好ましくはレーザビーム５０００を、位相パターニング光学素子９４２９上の領域「Ａ」を通過させることによって形成することができる。位相パターニング光学素子９４２９はビームレット９４３９および９４４９を生成する。そして位相パターニング光学素子９４２９によって作り出された各ビームレット９４３９および９４４９は、トランスファ光学素子Ｌ１およびＬ２を通ってビームスプリッタ９４５９へと進む。
【０２６３】
ビームスプリッタ９４５９は、異なる方向に向けられた２つの光ストリーム９４６９および９４７９を提供する。第一の光ストリーム９４６９は、ビームレット９４３９および９４４９として位相パターニング光学素子９４２９から発している。ビームレット９４３９および９４４９は、ビームスプリッタ９４５９によってフォーカスレンズ９４９９の後ろの開口９４８９の領域「Ｂ」を通るように向けられ、それにより、フォーカスレンズの後ろの開口９４８９で重ねられる。ビームレット９４３９および９４４９の強度が周辺部では強くなく、周辺から内側の領域ではより強いというような実施形態では、約１５％を下回る程度後ろの開口９４８９を一杯にすることが、後ろの開口９４８９を一杯にすることなく光トラップの周辺部でより強度の高い光トラップを形成するのに有用である。
【０２６４】
ビームレット９４３９および９４４９は、フォーカスレンズ９４９９を通るときに収束され、三次元でマイクロスフィアＳ１およびＳ２を収容し、操作するのに必要である勾配の条件を作り出すことによって、光トラップ１００００および１００２０を形成する。明確にするためにマイクロスフィア、ビームレット、および光トラップを２セットだけ図示しているが、アッセイの性質、範囲、および他のパラメータならびに光トラップを生成するシステムの能力に応じて、より多くの数、あるいはより少ない数のセットが設けられ得ることを理解されたい。位相パターニング光学素子を変更するとビームの位相プロファイルが変わり、これが光トラップの位置を変えることができる。
【０２６５】
いかなる適切なレーザをもレーザビーム５０００の供給源として用いることができる。有用なレーザには、固体レーザ、ダイオードポンプレーザ、ガスレーザ、色素レーザ、アレキサンドライトレーザ、自由電子レーザ、ＶＣＳＥＬレーザ、ダイオードレーザ、Ｔｉ−サファイアレーザ、ドープＹＡＧレーザ、ドープＹＬＦレーザ、ダイオードポンプＹＡＧレーザ、およびフラッシュランプポンプＹＡＧレーザがある。１０ｍＷと５Ｗの間で動作するダイオードポンプＮｄ：ＹＡＧレーザが好ましい。
【０２６６】
レーザビーム５０００が位相パターニング光学素子９４２９で反射されると、位相パターニング光学素子は、それぞれが位相プロファイルを有するビームレット９４３９および９４４９を生成する。この位相プロファイルは、希望する光トラップの数およびタイプに応じて変えられてもよい。位相プロファイルの変更には、回折、波面整形、位相シフト、操縦（steering）、発散および収束が含まれ得る。選択された位相プロファイルに基づいて、光ピンセット、オプティカルボルテックス、オプティカルボトル、オプティカルローテータ、光ケージ、ならびにこれらの形態の２つ以上の組み合わせである形態をとる光トラップを生成するために、位相パターニング光学素子を用いることができる。
【０２６７】
適切な位相パターニング光学素子は、集光された光または他のエネルギー源のビームをどのように導くかに応じて、透過性あるいは反射性に特徴付けられる。透過性回折光学素子は、光または他のエネルギー源のビームを透過するのに対して、反射性回折光学素子はこのビームを反射する。
【０２６８】
位相パターニング光学素子は、静的な表面を持つか、動的な表面を持つかでも分類することができる。適切な静的位相パターニング光学素子の例には、一つ以上の固定された表面領域を有するものがある。例えば、回折格子、反射格子、透過格子を含むグレーティング、多色ホログラムを含むホログラム、ステンシル、光整形ホログラフィックフィルタ、多色ホログラム、レンズ、ミラー、プリズム、波長板等がある。
【０２６９】
機能に対して時間依存性の特徴を有している適切な動的位相パターニング光学素子の例には、コンピュータで生成される回折パターン、位相シフト材料、液晶位相シフトアレイ、ピストンモードマイクロミラーアレイを含むマイクロミラーアレイ、空間光変調器、電子光学偏向器、音響光学変調器、変形可能ミラー、反射性ＭＥＭＳアレイ等がある。動的位相パターニング光学素子を用いると、位相パターニング光学素子を備えている媒体を、集光された光ビームにパターン化された位相シフトを与えるように変えることができる。その結果、回折や収束というような集光された光ビームの位相プロファイルの変化が生じる。加えて、光トラップの位置の変更を生じさせるために、位相パターニング光学素子を備えている媒体を変えることができる。媒体を変えて各光トラップを独立して動かすことができるということは、動的位相パターニング光学素子の利点である。
【０２７０】
好ましい動的光学素子には、日本のハママツによって製造された「PAL-SLMシリーズX7665」や、コロラド州ラファイエットのボールダーノンリニアシステムによって製造された「SLM 512SA7」および「SLM 512SA15」のような、位相のみの空間光変調器がある。これらの位相パターニング光学素子は、媒体内の、ビームレット１０００および１００２０を発生するホログラムをエンコードすることによって、コンピュータ制御される。
【０２７１】
位相パターニング光学素子は、レーザ光に対して特定のトポロジカルモードを与えることにも役立つ。したがって、あるビームレットはガウス−ラゲールモードであり、他のビームレットはガウスモードで形成されてもよい。
【０２７２】
ビームスプリッタに戻ると、ビームスプリッタ９４５９は、結像照明源９５００から発している第二の光ストリーム９４７９も提供する。第二の光ストリーム９４７９は動作領域９４１９を通過して、動作領域９４１９におけるマイクロスフィアＳ１およびＳ２の位置についての情報を提供する光データストリーム９５２９を形成する。光データストリームは、操作者の目視検査、分光的に、および／あるいはビデオによるモニタリングによって、ビデオ信号に変換する、モニタする、あるいは分析することができる。光データストリーム９５２９は、強度をモニタするための光検出器や、コンピュータによる使用に適応された光データストリームをデジタルデータストリームに変換するためのいかなる適切な装置によって処理９５４９されてもよい。
【０２７３】
選択された位置でマイクロスフィアを収容し、配置し、保持するために、操作者および／またはコンピュータは、位相パターニング光学素子９４２９を調整して、選択されたマイクロスフィアをまず取得し、それを光トラップ内に収容するように光トラップ１００００および１００２０の動きを制御することができる。それから、マイクロスフィアが収容された光トラップは、マイクロスフィアの位置に関して再構成されてもよい。光データストリーム９５２９は、トラップされた一つ以上のものの位置を識別および／あるいはモニタするために用いることができる。位置および識別の情報に基づいて、位相パターニング光学素子９４２９の媒体内でエンコードされているホログラフを変えることができる。このようなホログラフの変更は、光トラップのタイプを変更するだけではなく、光トラップの位置およびそれに収容されているマイクロスフィアも変更するのに用いることができる。
【０２７４】
上記発明は、共振構造によって伝送される信号がそれによって制御されるべきであるようないかなる応用において用いてもよい。例えば、検定の形式において、試料において検出されるべき検体にくっつく接着剤でコーティングすることによって、共振構造を製造あるいは、製造後に改変してもよい。この発明では、試料にさらされたときに検体が共振構造上の接着剤に結合することにより生じる信号の周波数、減衰あるいは破壊状態の変化によって、検体の存在を検出する。このような生じる信号の周波数、減衰あるいは破壊状態の変化は、試料にさらすのに先立ち、共振構造上の接着剤に結合した検体を競わせることにより、生物学的検定法において実現されてもよい。接着剤／検体の対の例としては、抗原／抗体、抗体／抗原、リガンド／レセプタ、レセプタ／リガンド、および核酸／核酸がある。錯化剤、キレート剤および化学結合剤を用いてよい。例えばマイクロスフィアのような共振構造を作製する技術は当業者には知られており、このような作製は、例えばインディアナ州フィッシャーのバンラボラトリーズによる委託製造によって得られる。
【０２７５】
原理および動作の説明の目的で、発明の具体的な実施形態を上でかなり詳しく説明している。しかし、さまざまな改変をおこなってもよく、発明の範囲は上述した例示的な実施形態には限定されない。
【０２７６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０２７７】
【図１】一つの発明による光ルータの構成図である。
【図２Ａ】光ルータの別の実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの実施形態の構成要素である光スイッチの模式図である。
【図３Ａ】光ルータの別の実施形態の部分斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａの線Ａ−Ａに沿って切り取った図であり、「オフ」状態にあるルータの光スイッチを示している。
【図３Ｃ】図３Ａの線Ａ−Ａに沿って切り取った図であり、「オン」状態にあるルータの光スイッチを示している。
【図４】図３Ａの光ルータ、ならびに光トラップを構成する構成要素の模式図である。
【図５】他の発明による光スイッチおよびフィルタの構成図である。
【図６】電子的にゲートされる光スイッチおよびフィルタの構成図である。
【図７】光学的にゲートされる）光スイッチおよびフィルタの構成図である。
【図８】信号損失光スイッチおよびフィルタの構成図である。
【図９】ＤＥＭＵＸシステムの構成図である。
【図１０】光スイッチの構成要素を操作する光トラップシステムを示す図である。
【図１１Ａ】他の発明による光フィルタの構成図である。
【図１１Ｂ】他の発明による光フィルタの構成図である。
【図１２】デマルチプレクスシステムの構成図である。
【図１３】光スイッチの構成要素を操作する光トラップシステムを示す図である。
【図１４】他の発明による光フィルタの構成図である。
【図１５】電子的にゲートされる光フィルタの構成図である。
【図１６】光学的にゲートされる光フィルタの構成図である。
【図１７】信号損失によって切り替えられる光フィルタの構成図である。
【図１８】中間光ファイバを有する光フィルタの構成図である。
【図１９】デマルチプレクスに用いられるフィルタのシステムの構成図である。
【図２０】デマルチプレクスに用いられるフィルタの他の実施形態の構成図である。
【図２１】光スイッチの構成要素を操作する光トラップシステムを示す図である。
【図２２】他の発明による電子的にゲートされるフィルタの構成図である。
【図２３】光学的にゲートされるフィルタの構成図である。
【図２４】デマルチプレクスシステムの構成図である。
【図２５】光スイッチの構成要素を操作する光トラップシステムを示す図である.
【図２６】マイクロスフィアの径とＷＧＭ共振信号との関係を示す図表である。
【符号の説明】
【０２７８】
１０  光ルータ
１２、１４、１６、１８  光スイッチ
２２、２４、２６  リード線
３０  光ルータ
３１  光スイッチ
３２  クラッド
３６ａ、３６ｂ  レーザビーム
３７  照明ファイバ
３８  マッハツェンダ干渉計
４０  コンピュータ
５０  光ルータ
５１  光スイッチ
５２  フォーカスレンズ
１００  媒体
１１０  入力導波路
１２０  出力導波路
１５０  共振構造−導波路界面
２００  デマルチプレクスシステム
２１０  リード線
２２０、２２０'、２２０"、２４０、２４０'、２４０"、２６０、２６０'、２６０"  フィルタ
３００  光フィルタ
３４０  マッハツェンダ干渉計
５００  ＤＥＭＵＸシステム
３０００  光学活性材料
３３１０  アセンブリ容器
３３２０  位相パターニング光学素子
３３３０、３３４０  ビームレット
３３５０  ビームスプリッタ
３３６０、３３７０  光ストリーム
３３９０  フォーカスレンズ
５０００  レーザビーム
５０１０  変更されたレーザビーム
１００００、１００２０  光トラップ
Ｅ、Ｅ'  電極
Ｆ１、Ｆ２  光ファイバ
Ｌ１、Ｌ２  トランスファ光学素子
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７  マイクロスフィア
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  光トラップ
Ｗ１  入力導波路
Ｗ２、Ｗ２'、Ｗ２"  出力導波路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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