(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性、スピード、柔軟性、およびパワーハンドリングのいずれかの問題を解決したチャープを変化させるための装置を提供する。【解決手段】入力光を受光して第一の回折光を生成するように配置された第一の格子構造５１２ａと、第一の回折光を受光して、第二の回折光として射出するように配置された第一の電気光学ブロック５０６ａと、第二の回折光を受光して第一の平行光を生成するように配置された第二の格子構造５１２ｂと、第一の平行光を受光して第三の回折光を生成するように配置された第三の格子構造５１２ｃと、第三の回折光を受光して、第四の回折光として射出するように配置された第二の電気光学ブロック５０６ｂと、第四の回折光を受光して出力光を生成するように配置された第四の格子構造５１２ｄと、を備え、第一の電気光学ブロックおよび第二の電気光学ブロックに対して印加された電圧は、出力光のチャープを変化させる。【選択図】図５
2015210527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光のチャープを変化させるための装置であって、
前記入力光を受光して第一の回折光を生成するように配置された第一の格子構造と、
前記第一の回折光を受光して、第二の回折光として射出するように前記第一の格子構造に対して配置された第一の電気光学ブロックと、
前記第二の回折光を受光して第一の平行光を生成するように前記第一の電気光学ブロックに対して配置された第二の格子構造と、
前記第一の平行光を受光して第三の回折光を生成するように前記第二の格子構造に対して配置された第三の格子構造と、
前記第三の回折光を受光して、第四の回折光として射出するように前記第三の格子構造に対して配置された第二の電気光学ブロックと、
前記第四の回折光を受光して出力光を生成するように前記第二の電気光学ブロックに対して配置された第四の格子構造と、
を備え、
前記第一の電気光学ブロックおよび第二の電気光学ブロックに対して印加された電圧は、前記出力光のチャープを変化させることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第一の平行光を前記第三の格子構造に反射するように前記第二の格子構造に対して配置された一つ以上のミラーを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第一の電気光学ブロックおよび前記第二の電気光学ブロックは、同一の電気光学ブロックであることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の格子構造および前記第四の格子構造は、同一の格子構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第二の格子構造および前記第三の格子構造は、同一の格子構造を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、同一の格子構造を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記電圧の変化は、前記出力光のチャープを変化させ、アライメント許容範囲内の前記第四の格子構造から前記出力光が射出する位置をシフトさせないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記電圧の変化は、前記出力光のチャープを変化させ、アライメント許容範囲内の前記第四の格子構造から前記出力光が射出する角度をシフトさせないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、透過型の回折格子であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置から射出する回折モードを制限するための一つ以上の開口を更に備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
格子構造群は、前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造を含み、
前記格子構造群の溝またはスリットまたは端部は、電気光学材料の結晶軸に沿って配置されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、ブレーズされていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記入力光を受光し、偏光した入力光を前記第一の格子構造へ向けて通過させる偏光子を更に備えることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
格子構造群は、前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造を含み、
電気光学ブロック群は、前記第一の電気光学ブロックと前記第二の電気光学ブロックとを含み、
前記格子構造群は、電気光学ブロック群上に形成されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
入力光のチャープを変化させるための装置であって、
格子構造と、
電気光学ブロックと、を備え、
前記入力光は、前記格子構造により連続して空間的に四回回折され、
前記入力光は前記格子構造によって最初に回折された後、回折した前記入力光は前記電気光学ブロックを最初に通過し、
前記入力光が前記格子構造によって三回目に回折された後、回折した前記入力光は前記電気光学ブロックを二回目に通過し、
前記入力光が前記格子構造によって四回目に回折された後、回折した前記入力光はチャープされた出力光として出力され、
前記電気光学ブロックに対して印加される電圧は、前記出力光のチャープを変化させることを特徴とする装置。
【請求項１６】
前記格子構造は、第一の格子構造および第二の格子構造を備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記格子構造は、第一の格子構造、第二の格子構造、第三の格子構造、第四の格子構造を備えることを特徴とする請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記電気光学ブロックは、第一の電気光学ブロックおよび第二の電気光学ブロックを備えることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の態様は、光信号のチャープを制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本開示の文脈において、「チャープ」は、光周波数の経時的な変化に関係する。また、チャープは、光パルスの周期内における光周波数の経時的な変化に関係する。チャープの別の定義は、光パルスの瞬間的な周波数の時間依存性である。
【０００３】
パルスのチャープを制御するために使用されている種々の方法は、光ファイバ、回折格子対、プリズム対、チャープミラー、及びチャープファイバブラッグ格子（chirped fiber Bragg gratings）を含んでいる。例えば、従来技術の方法では、格子対やプリズムの対の間の距離を変更することによって、パルスのチャープを調整している。
【０００４】
光パルスのチャープが重要なパラメータである、いくつかの光学技術がある。光パルスのチャープが重要である場合、光学系は、多くの場合、特定の光チャープで設計されている。これは、多くの場合、チャープファイバブラッグ格子を用いて達成される。この構成は、光パルスのチャープを変更するために有利な構成である。光学系の構成は、異なるチャープの種々のチャープファイバブラッグ格子の組み合わせにおいて光スイッチを使用することによって、あるいは、チャープファイバブラッグ格子の環境（温度、電位、電圧）を変化させることによって達成することが可能である。チャープを調節する他の機械的方法は、格子対の間の距離を変化させるように、使用されている。
【０００５】
これらの技術は、信頼性、スピード、柔軟性、およびパワーハンドリングに関して問題がある。本発明はこれらの問題のいずれかを解決することを目的とする。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の実施形態は、チャープを変化させるための装置を提供する。
【０００７】
本実施形態の一態様によると、入力光のチャープを変化させるための装置は、前記入力光を受光して第一の回折光を生成するように配置された第一の格子構造と、前記第一の回折光を受光して、第二の回折光として射出するように前記第一の格子構造に対して配置された第一の電気光学ブロックと、前記第二の回折光を受光して第一の平行光を生成するように前記第一の電気光学ブロックに対して配置された第二の格子構造と、前記第一の平行光を受光して第三の回折光を生成するように前記第二の格子構造に対して配置された第三の格子構造と、前記第三の回折光を受光して、第四の回折光として射出するように前記第三の格子構造に対して配置された第二の電気光学ブロックと、前記第四の回折光を受光して出力光を生成するように前記第二の電気光学ブロックに対して配置された第四の格子構造と、を備える。前記第一の電気光学ブロックおよび第二の電気光学ブロックに対して印加された電圧は、前記出力光のチャープを変化させる。
【０００８】
装置は、前記第一の平行光を前記第三の格子構造に反射するように前記第二の格子構造に対して配置された一つ以上のミラーを更に備える。また、前記第一の電気光学ブロックおよび前記第二の電気光学ブロックは、同一の電気光学ブロックである。
【０００９】
前記第一の格子構造および前記第四の格子構造は、同一の格子構造である。前記第二の格子構造および前記第三の格子構造は、同一の格子構造である。あるいは、前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、同一の格子構造である。
【００１０】
前記電圧の変化は、前記出力光のチャープを変化させ、アライメント許容範囲内の前記第四の格子構造から前記出力光が射出する位置をシフトさせない。あるいは、前記電圧の変化は、前記出力光のチャープを変化させ、アライメント許容範囲内の前記第四の格子構造から前記出力光が射出する角度をシフトさせない。
【００１１】
前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、透過格子である。あるいは、前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、反射格子である。
【００１２】
格子構造群は、前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造を含み、前記格子構造群の溝またはスリットまたは端部は、電気光学材料の結晶軸に沿って配置されている。
【００１３】
前記第一の格子構造、前記第二の格子構造、前記第三の格子構造および前記第四の格子構造は、ブレーズされている。また、装置は、前記入力光を受光し、偏光入力光を前記第一の格子構造へ向けて通過させる偏光子を更に備える。また、電気光学ブロック群は、前記第一の電気光学ブロックと前記第二の電気光学ブロックとを含み、前記格子構造群は、電気光学ブロック群上に形成される。
【００１４】
本実施形態の他の態様によると、入力光のチャープを変化させるための装置は、格子構造と、電気光学ブロックと、を備える。前記入力光は、前記格子構造により連続して空間的に四回回折される。前記入力光は前記格子構造によって最初に回折された後、回折した前記入力光は前記電気光学ブロックを最初に通過する。前記入力光が前記格子構造によって三回目に回折された後、回折した前記入力光は前記電気光学ブロックを二回目に通過する。前記入力光が前記格子構造によって四回目に回折された後、回折した前記入力光はチャープされた出力光として出力される。前記電気光学ブロックに対して印加される電圧は、前記出力光のチャープを変化させる。
【００１５】
前記格子構造は、第一の格子構造および第二の格子構造を備える。あるいは、前記格子構造は、第一の格子構造、第二の格子構造、第三の格子構造、第四の格子構造を備える。また、前記電気光学ブロックは、第一の電気光学ブロックおよび第二の電気光学ブロックを備える。
【００１６】
本発明の実施形態の更なる特徴および態様は、添付の図面を参照して例示的な実施形態の詳細な説明に基づくことにより明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
明細書に組み込まれ明細書の一部を構成する添付の図面は、実施形態を例示的に図示する。同一の参照番号は同一の部分を参照するものとする。
【図１】図１はチャープを制御するための装置を示す図。
【図２】図２はチャープを制御するための装置の一部を示す図。
【図３】図３はチャープを制御するための第１の実施形態の装置を示す図。
【図４】図４はチャープを制御するための第２の実施形態の装置を示す図。
【図５】図５はチャープを制御するための第３の実施形態の装置を示す図。
【図６】図６はチャープを制御するための第４の実施形態の装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。
【００１９】
本発明の実施形態は、光パルスのチャープを制御するための新しい装置を開示する。図１は、チャープパルスを生成するシステム１００を示す図である。システム１００は、広帯域パルス入力光１０４を生成する光源１０２を備える。また、システム１００は、電気光学（ＥＯ：Electro-Optical）材料１０６を備える。電気光学（ＥＯ）材料１０６の屈折率（ｎ２）は、電極１０８を介して電圧を印加することにより変更することが可能である。電圧は電源１１０から印加される。電源は、ＤＣ電源または関数生成器（function generator）であってもよい。電気光学（ＥＯ）材料１０６は入力面および出力面に格子構造１１２を有する。
【００２０】
格子構造１１２は、電気光学（ＥＯ）材料１０６の面に取り付けられた、あるいは、電気光学（ＥＯ）材料１０６の面に近接して配置された、透過型の回折格子（transmission gratings）であってもよい。格子構造は、電気光学（ＥＯ）材料１０６に隣接していてもよく、屈折率整合流体（index matching fluid）は、格子構造１１２および電気光学（ＥＯ）材料１０６の間に配置される。格子構造１１２は、電気光学（ＥＯ）材料１０６の一体部分として製造することができる。格子構造１１２は、電気光学（ＥＯ）材料１０６の入力面および出力面上に機械的な格子線（ruling lines）を作ることにより構成される。これは、機械的なツールで電気光学（ＥＯ）材料１０６に対して溝をバニシング加工（burnishing）することによって行うことができる。薄膜は、電気光学（ＥＯ）材料１０６の入力面および出力面に対して適用することができ、格子構造１１２は薄膜で形成することが可能である。格子構造１１２は、また露光方法を用いて形成することができる。化学エッチング、及び/又はイオン照射（ion bombardment）技術が格子を形成するために使用され得る。格子構造１１２は、またブレーズ（blaze）されてもよい。格子構造１１２は、複数のスリットとして形成されてもよい。
【００２１】
図２は、光がシステム１００を通過する光路を示す図である。格子構造１１２は、式（１）により光を空間的に分散、回折させる。
【００２２】
【数１】
2015210527.tif 000003
【００２３】
ｍ ：回折次数、ここで、ｍはゼロでない整数（・・・-3,-2,-1, 1,2,3・・・）
ｄ ：格子線数[線／ｍ]
λ ：波長[ｍ]
θｉ：入力光の角度
φｍ：回折光の角度
ｎ１：電気光学（ＥＯ）材料１０６の外側の材料の屈折率
ｎ２：電気光学（ＥＯ）材料１０６の屈折率
光が始点２０２から終点２０４へ進む距離ｌ(λ)は（２）式により記述される。
【００２４】
【数２】
2015210527.tif 000004
【００２５】
ｌ１  ：各波長についての格子間の距離
ｌ２  ：各波長についての第２格子からミラーまでの距離
Ｌ   ：格子対の間の距離
ｌｃ  ：中心波長λｃについての第２格子およびミラーの間の距離
φｍｃ：中心波長λｃに関する回折光の角度
格子構造１１２（回折格子：diffraction gratings）間の材料は、屈折率ｎ２が変更可能である電気光学（ＥＯ）材料１０６である。式（３）は、屈折率の変化が、光が進む距離にどのように影響するかを記述する。
【００２６】
【数３】
2015210527.tif 000005
【００２７】
Δ  ：電気光学（ＥＯ）材料の屈折率変化の割合
システムにより付加される瞬間的なチャープκは、以下の式（４ａ）により特徴付けられる。瞬間的なチャープκは、二つの項κ０およびκΔに分けられる。κ０は静的瞬時チャープ（static instantaneous chirp）であり、κΔは動的瞬時チャープ（dynamic instantaneous chirp）である。他の注目パラメータは、式（４ｂ）で記述された差動チャープΔκ（differential chirp）である。ここで、チャープは、二つの波長λ１およびλ２の間で測定される。同様に、差動チャープΔκは二つの項Δκ０およびΔκΔに分けられる。Δκ０は静的差動チャープ（static differential chirp）であり、ΔκΔは動的差動チャープ（dynamic differential chirp）である。
【００２８】
【数４】
2015210527.tif 000006
【００２９】
電気光学（ＥＯ）材料１０６に電圧が印加されると、チャープは変化するが、チャープした光がシステムから射出する位置および角度は変化しない。電圧の変化により生じ得るいかなる変化が、チャープした出力光のアライメント許容範囲内（alignment tolerance）となるように、格子構造およびミラーはこのシステム内に配置される。アライメント許容範囲は、光を出力するために使用されるレンズの開口数（numerical aperture）に依存する。
【００３０】
（第１実施形態）
図３は、チャープパルスを生成する第１実施形態のシステム３００を示す図である。システム３００は、広帯域パルス入力光１０４を生成する光源１０２を備える。また、システム３００は、電気光学（ＥＯ：Electro-Optical）材料１０６を備える。適した電気光学（ＥＯ）材料は、例えば、ＭｇＯ:ＬｉＮｂＯ３である。電気光学（ＥＯ）材料１０６の屈折率（ｎ２）は、電極１０８を介して電圧を印加することにより変更することが可能である。電気光学（ＥＯ）材料１０６は入力面および出力面に格子構造１１２を有する。第一のレンズ３０２は光１０４をサーキュレータ３０４（circulator）の第一のポートに導く。サーキュレータ３０４の第一のポートに入射した光はサーキュレータ３０４の第二のポートを介して、レンズ３０６に向けて射出される。レンズ３０６を射出した光はレンズ３０８に導かれる。レンズ３０８を射出した光は、入射角θｉで第一の格子構造１１２ａを通過する。異なる波長を有する光が、電気光学（ＥＯ）材料１０６を通過して、異なる時間および空間内における異なる点（位置）で第二の格子構造１１２ｂに到達するように、第一の格子構造１１２ａは光を回折させる。
【００３１】
ｍ次に回折された光が同一の次数であるｍ次に再度回折され、入射角θｉと実質的に同一である角度で第二の格子構造１１２ｂから射出するように、第二の格子構造１１２ｂは配置される。第二の格子構造１１２ｂを射出した光は、レンズ３１０に入射する。レンズ３１０から射出した光は、ミラー３１４の反射により戻され、ミラー３１４の反射光は、レンズ３１０、第二の格子構造１１２ｂ、レンズ３０８、およびレンズ３０６を通過し、そしてサーキュレータ３０４の第二のポートに到達する。ミラー３１４は、ミラー面が第二の格子構造１１２ｂとの間で入射角θｉと実質的に同一である角度を形成するように配置される。サーキュレータ３０４の第二のポートに入射した光は、チャープしたパルスとして、サーキュレータ３０４の第三のポートから射出される。パルスのチャープは、電極１０８に対して電圧を印加することによって調整することが可能である。
【００３２】
電気光学（ＥＯ）材料１０６は、ＭｇＯ:ＬｉＮｂＯ３から作られてもよく、電気光学（ＥＯ）材料１０６は、５ｍｍ×５ｍｍ×８μｍ（Ｗ×Ｌ×Ｈ）のサイズで構成してもよい。ＭｇＯ:ＬｉＮｂＯ３の屈折率の波長依存性は式（５）を用いて近似することができる。
【００３３】
【数５】
2015210527.tif 000007
【００３４】
ｎ2oは通常屈折率（ordinary refractive index）であり、ｎ2ｅは異常屈折率（extraordinary refractive index）である。（５）式で用いられるλの単位はμｍである。
【００３５】
ＭｇＯ:ＬｉＮｂＯ３に関する屈折率の変化は式（６）を用いて記述できる。
【００３６】
【数６】
2015210527.tif 000008
【００３７】
γ13  ：ＭｇＯ:ＬｉＮｂＯ３に関する電気光学係数は１８ｐｍ/Ｖ
Ｖ   ：電気光学（ＥＯ）材料１０６に印加される電圧は-１ｋＶから１ｋＶ
Ｄ   ：電気光学（ＥＯ）材料１０６の厚さは８μｍ
ｄ   ：格子線数０．９００  lines/μｍ＝１Ｅ-３/１Ｅ-６
入力光の中心波長λｃは１．５μｍであり、入力パルスの形状は、双曲線正割関数ｓｅｃｈのような波形で示され、パルス幅は１００ｆｓである。入射角θｉは２８°である。電気光学（ＥＯ）材料１０６は、入力パルスが通常の軸に沿って伝播するように配置されている。電気光学（ＥＯ）材料１０６に印加される入力電圧が-１ｋＶから１ｋＶに変化すると、時間的なパルス幅は４．６ｐｓから４．７３ｐｓに変化する。
【００３８】
（第２実施形態）
図４は、チャープパルスを生成する第２実施形態のシステム４００を示す図である。システム４００はシステム３００と実質的に同一の構成である。システム４００は、広帯域パルス入力光１０４を生成する光源４０２と結合したファイバを備える。光源４０２に結合したファイバは、ファイバ結合サーキュレータ４０４の第一のポートと結合している。ファイバ結合サーキュレータ４０４の第一のポートに入射した光はファイバ結合サーキュレータ４０４の第二のポートを介して、ＧＲＩＮレンズ４０６に向けて射出される。ＧＲＩＮレンズ４０６を射出した光は、第一の光学ブロック４０８ａに入射する。第一の光学ブロック４０８ａは、屈折率（ｎ１）を有する。第一の光学ブロック４０８ａは、シリカ（silica）あるいは他の適切な光学材料で作成することが可能である。
【００３９】
光が第一の光学ブロック４０８ａを通過した後に、光は入射角θｉで第一の格子構造１１２ａに到達する。第一の格子構造１１２ａは、第一の光学ブロック４０８ａおよび電気光学（ＥＯ）材料１０６の間に配置されている。第一の格子構造１１２ａは、第一の光学ブロック４０８ａまたは電気光学（ＥＯ）材料１０６上に形成してもよいし、あるいは、別個の構成であってもよい。異なる波長を有する光が、電気光学（ＥＯ）材料１０６を通過して、異なる時間および空間内における異なる点（位置）で第二の格子構造１１２ｂに到達するように、第一の格子構造１１２ａは光を回折させる。第二の格子構造１１２ｂは、第二の光学ブロック４０８ｂまたは電気光学（ＥＯ）材料１０６上に形成してもよいし、あるいは、別個の構成であってもよい。第二の光学ブロック４０８ｂは、屈折率（ｎ１）を有する。第二の光学ブロック４０８ｂは、シリカ（silica）あるいは他の適切な光学材料で作成することが可能である。ミラー３１４は第二の光学ブロック４０８ｂ内に形成することが可能である。第二の光学ブロック４０８ｂは、プリズムまたはくさびの形をとることができる。ミラー３１４は、薄膜あるいは全反射（total internal reflection）が可能な有効ミラーとして、第二の光学ブロック４０８ｂの面上に形成することが可能である。ミラー３１４は光を反射して、ミラー３１４の反射光は、第二の光学ブロック４０８ｂ、第二の格子構造１１２ｂ、電気光学（ＥＯ）材料１０６、第一の格子構造１１２ａ、第一の光学ブロック４０８ａおよびＧＲＩＮレンズ４０６を通過し、そしてファイバ結合サーキュレータ４０４の第二のポートに到達する。ミラー３１４は、ミラー面が第二の格子構造１１２ｂとの間で入射角θｉと実質的に同一である角度を形成するように配置される。ファイバ結合サーキュレータ４０４の第二のポートに入射した光は、チャープしたパルスとして、ファイバ結合サーキュレータ４０４の第三のポートから射出される。パルスのチャープは、電極１０８に対して電圧を印加することによって調整することが可能である。
【００４０】
他の実施形態として、第一の光学ブロック４０８ａの屈折率は、第二の光学ブロック４０８ｂと異なるように構成してもよい。ＧＲＩＮレンズ４０６から射出した光はコリメート（平行化）され、または、光路上において介在するすべての光学部品を通過した後、ＧＲＩＮレンズ４０６に戻って焦点が合うようにＧＲＩＮレンズ４０６は設定可能である。
【００４１】
第一の実施形態に対する第二の実施の形態の一つの利点は、光学アライメントのための自由空間の必要性を低減することである。
【００４２】
（第３実施形態）
図５は、チャープパルスを生成する第３実施形態のシステム５００を示す図である。システム５００はシステム３００と実質的に同一の構成である。システム５００は、広帯域パルス入力光１０４を生成する光源１０２を備える。また、システム５００は、第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａおよび第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ｂを備える。第一および第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａ-ｂは、第一および第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａ-ｂの入力面および出力面に格子構造５１２ａ-ｄを有する。光源１０２から射出した光は第一のレンズ３０２により第二のレンズ５０８ａに導かれる。
【００４３】
第二のレンズ５０８ａを射出した光は、入射角θｉで第一の格子構造５１２ａを通過する。第一の格子構造５１２ａは、第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａを通過する光を回折させる。光が第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａを通過した後に、第二の格子構造５１２ｂは光を再び回折させる。異なる波長を有する光が、実質的に互いに平行となる平行光（コリニア：collinear）であるが、空間的に離間するような角度で第二の格子構造５１２ｂから射出するように第二の格子構造５１２ｂは配置されている。光は、レンズ５１０ａを通過し、第三のレンズ５１０ａを介して光を反射するミラー構造５１４上に到達する。
【００４４】
レンズ５１０ｂを射出した光は、第三の格子構造５１２ｃを通過する。第三の格子構造５１２ｃは、第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ｂを通過する光を回折させる。光が第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ｂを通過した後に、第四の格子構造５１２ｄは光を再び回折させる。異なる波長を有する光が、空間的に分離されていないが時間的に分離されるように実質的に同一の角度で、第四の格子構造５１２ｄから射出するように、第四の格子構造５１２ｄは配置されている。第四の格子構造５１２ｄを射出した光は、レンズ５０８ｂに入射し、出力レンズ５１６を介して射出される。出力光は、電極１０８を介した電圧で制御可能なチャープを有する。
【００４５】
本実施形態の一つの利点は、サーキュレータを含むことなく、出力と入力とを分離することである。本実施形態は、また、光に適用され得るチャープに対する柔軟性を拡張する。第一および第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａ-ｂは異なる電気光学特性、あるいは、同じ電気光学特性を有してもよい。異なる電圧または同一の電圧を第一および第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａ-ｂに印加してもよく、あるいは、電極１０８を介して第一および第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａ-ｂが同一の電圧を有するようにしてもよい。電気光学（ＥＯ）材料が異なり、および／または、電圧が異なる場合、システムの構造は、往路と復路の間における異なる空間波長分散（spatial chromatic dispersions）を最小にするように調整することができる。
【００４６】
（第４実施形態）
図６は、チャープパルスを生成する第４実施形態のシステム６００を示す図である。システム６００はシステム４００およびシステム５００と実質的に同一の構成である。システム６００は、広帯域パルス入力光１０４を生成する光源４０２と結合したファイバを備える。光源４０２に結合したファイバは、ＧＲＩＮレンズ６０６ａと結合している。ＧＲＩＮレンズ６０６を射出した光は第一の光学ブロック６０８ａに入射する。システム６００は、第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａおよび第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ｂを備える。システム６００は、格子構造５１２ａ-ｄを有する。
【００４７】
光が第一の光学ブロック６０８ａを通過した後に、光は入射角θｉで第一の格子構造５１２ａに到達する。第一の格子構造５１２ａは、第一の光学ブロック６０８ａおよび第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａの間に配置されている。第一の格子構造５１２ａは、第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａを通過する光を回折させる。第二の格子構造５１２ｂは、第一の電気光学（ＥＯ）材料５０６ａおよび第二の光学ブロック６０８ｂの間に配置されている。第二の格子構造５１２ｂにより回折された光は、第二の光学ブロック６０８ｂを通過する。
【００４８】
ミラー６１４ａは、光を第三の光学ブロック６０８ｃに反射し、そして、光は、第二のミラー６１４ｂにより反射される。第二および第三の光学ブロック６０８ｂ−ｃは、プリズムまたはくさびの形をとることができる。ミラー６１４ａ−ｂは、薄膜あるいは全反射（total internal reflection）が可能な有効ミラーとして、第二の光学ブロック６０８ｂおよび第三の光学ブロック６０８ｃの面上に形成することが可能である。
【００４９】
チャープした光がファイバから射出する前に、光は、第三の格子構造５１２ｃ、第二の電気光学（ＥＯ）材料５０６ｂ、第四の格子構造５１２ｄ、第四の光学ブロック６０８ｄ、およびgrinレンズ６０６ｄを通過して戻る。パルスのチャープは、電極１０８に対して電圧を印加することによって調整することが可能である。
【００５０】
第一の光学ブロック６０８ａおよび第四の光学ブロック６０８は、単一の入出力光学ブロックに結合されてもよい。第一の格子構造５１２ａおよび第四の格子構造５１２ｄは、単一の入出力格子構造に結合されてもよい。第二の格子構造５１２ｂおよび第三の格子構造５１２ｃは単一の中間格子構造に結合されてもよい。また、第二の光学ブロック６０８ｂおよび第三の光学ブロック６０８ｂは、単一の中間反射光学ブロックに結合されてもよい。
【００５１】
第４実施形態の利点は、サーキュレータを必要とせず、かつ、アライメントのための自由空間の必要性が無いことである。
【００５２】
（第５実施形態）
第５実施形態のシステムは、複数の格子構造に代わり単一の格子構造を備える。光は単一の格子構造に入射角θｉで入射する。光は第一の格子構造を通過し、そして、第一の電気光学（ＥＯ）材料を通過する。第一の電気光学（ＥＯ）材料の端部において第一の格子構造に対して平行に配置されている第二のミラーは、再び第一の電気光学（ＥＯ）材料および第一の格子構造を通る二回目の通過のために光を反射するために使用することができる。光は、第一の格子構造に対してある角度をなしている第一のミラーにより反射され、そして、反射した光は第一の格子構造を通る三回目の通過のために戻される。そして、第二のミラーによって二回目に反射され、第一の電気光学（ＥＯ）材料および第一の格子構造を四回目に通過する前に、光は、第一の電気光学（ＥＯ）材料を三回目に通過する。光が第一の格子構造を四回目に通過した後、光は、第一の電気光学（ＥＯ）材料に印加される電圧によって制御することができるチャープを伴ってシステムから射出する。
【００５３】
光がこれらの分散構造を通過した後にシステムから射出するとき、空間的な波長分散（spatial chromatic dispersions）は少なく、時間的な波長分散（temporal chromatic dispersion）は調整可能であるように、第一のミラーは配置される。また、実施形態において、光が第一の格子構造を四回目に通過する際に、入射角と実質的に同じ角度で第一の格子構造から射出するように、第二のミラーは配置されている。また、光が第一の格子構造を四回目に通過する際に、第一の格子構造に最初に入射した位置と実質的に同じ位置で第一の格子構造から射出するように、第二のミラーは配置されている。あるいは、光が第一の格子構造を四回目に通過する際に、光が第一の格子構造に最初に入射した位置と異なる位置で第一の格子構造から射出するように、第一のミラーを配置することも可能である。
【００５４】
第１実施形態の第一の電気光学（ＥＯ）材料内において、格子対の間の距離Ｌ／２の位置にミラーを配置して格子対間の距離を半分にシステムをカットし、カットしたシステムの前半に隣接してミラーを配置してカットしたシステムの後半を折り返すことにより、第１実施形態は第５実施形態に変換される。同様の変換は第２実施形態から第４実施形態に対して適用可能である。
【００５５】
設計依存の回折格子および回折格子の回折面に対する光の入射角度は、光を一つ以上の回折モードについて空間的に分散、回折させる。開口は、複数の回折モードのうち一つの回折モードのみを制限してチャーピングシステムから射出することを保証するために、チャーピングシステムの様々な部分に形成され得る。ミラーは第一の開口として機能することが可能である。チャープした光は、システムから射出する前に全ての格子構造を通過した後に第二の開口を通過する。
【００５６】
格子構造の格子線（rulings）、溝（grooves）、またはスリット（slits）は、電気光学（ＥＯ）材料の結晶軸に沿って配置させることができる。この構成は、第一の格子構造および第一の電気光学（ＥＯ）材料の偏光依存性を揃えるために使用することができる。システムは、光源と第一の格子構造との間に偏光子を備えることが可能である。この構成は、システム内に存在するいかなる偏光効果をも最小化するために使用可能である。
【００５７】
これらのシステムは、典型的には、パルス入力信号１０４（広帯域パルス入力光）と共に使用される。光源１０２が連続波モードで動作しているときに、チャープは出力信号の位相のチャープとなる。この文脈でのチャープは、印加電圧を変えることによって調整可能である位相差（phase retardation）の波長依存性を指す。
【００５８】
上記の実施形態は、透過型の回折格子構造を使用している。システムはまた、本発明の精神を超えることなく反射型の回折格子構造を使用するように適用されてもよい。
【００５９】
例示的な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されないことが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲は、そのような変更、並びに等価の構造及び機能の全てを含むように広範に解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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