(57)【要約】【課題】焦点集束増幅器で受信した入射波を増幅して、良好な検出を可能にする。【解決手段】本発明は、少なくとも一つの焦点集束増幅器（１０６）と受信装置（１０２）とを備え、焦点集束増幅器（１０６）は、受信装置（１０２）に入射光電磁波（１１６）を合焦するのに適合される光電磁波増幅集束器（１００）である。焦点集束増幅器（１０６）は、活性要素（１０８）でドープされた材料で形成され、この焦点集束増幅器（１０６）は、入射電磁波（１１６）と活性要素（１０８）との間の相互作用では、この活性要素（１０８）を低いエネルギーレベルに移動させ、受信装置（１０２）に向けて入射電磁波（１１６）と同じ波長を有する少なくとも一つの光子を放出させるように、あるエネルギーレベルに活性要素（１０８）を移動させるような励起波（１１２）を受け、さらにフォーカスされた部分と、放出された一乃至複数の光子が、入射光電磁波（１１６）の中で入射増幅された波（１１４）を構築する。【選択図】図１
2008503096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの焦点集束増幅器（１０６）と受信装置（１０２，３０４）とを備え、前記焦点集束増幅器（１０６）は、前記受信装置（１０２，３０４）に入射光電磁波（１１６）を焦点合わせするのに適合される光電磁波増幅集束器（１００，３００）において、
前記焦点集束増幅器（１０６）は、活性要素（１０８）でドープされた材料から形成されると共に、
この焦点集束増幅器（１０６）は、入射電磁波（１１６）と前記活性要素（１０８）との間の相互作用では、この活性要素（１０８）を低いエネルギーレベルに移動させ、前記受信装置（１０２，３０４）に向けて入射電磁波（１１６）と同じ波長を有する少なくとも一つの光子を放出させるように、あるエネルギーレベルに前記活性要素（１０８）を移動させるような励起波（１１２）を受け、
さらに前記入射光電磁波（１１６）の合焦された部分と、放出された一乃至複数の光子が、入射光電磁波（１１６）の中で入射増幅された波（１１４）を構築するものであることを特徴とする光電磁波増幅集束器（１００，３００）。
【請求項２】
一方向における励起波（１１２）のパワー変動が、同じ方向における入射増幅された波のパワー変動をもたらすことを特徴とする請求項１記載の光電磁波増幅集束器（１００，３００）。
【請求項３】
前記焦点集束増幅器（１０６）が半球形または球形であることを特徴とする請求項１または２記載の光電磁波増幅集束器（１００，３００）。
【請求項４】
前記受信装置が、入射増幅された波（１１４）を導くのに適合した導波体（１０２）であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項５】
前記導波体が光ファイバ（１０２）であることを特徴とする請求項４に記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項６】
前記焦点集束増幅器（１０６）に対向して、前記光ファイバ（１０２）の終端にマイクロレンズ（１０４）を備えたことを特徴とする請求項５に記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項７】
前記光ファイバ（１０２）がその内部に配置され、前記焦点集束増幅器（１０６）がその終端に配置される管状素子（１１０）を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項８】
前記導波体（１０２）が平板状ガイドであることを特徴とする請求項４に記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項９】
前記受信装置が光電気変換器（３０４）であることを特徴とする１〜３の何れか一つに記載の光電磁波増幅集束器（３００）。
【請求項１０】
励起波（１１２）がレーザビームであることを特徴とする１〜９の何れか一つに記載の光電磁波増幅集束器（１００，３００）。
【請求項１１】
励起波（１１２）が、この励起波（１１２）を導くのに適合した導波体から、前記焦点集束増幅器（１０６）に向けて放射されることを特徴とする１〜１０の何れか一つに記載の光電磁波増幅集束器（１００，３００）。
【請求項１２】
請求項４〜８の何れか一つに依存して、励起波（１１２）を導くのに適合した前記導波体が、入射増幅された波（１１４）を導くのに適合した導波体（１０２）であることを特徴とする請求項１１に記載の光電磁波増幅集束器（１００）。
【請求項１３】
前記請求項１〜１２の何れか一つに記載の光電磁波増幅集束器（１００，３００）を複数備えた入射光電磁波の受信器（２００，４００）。
【請求項１４】
前記複数の光電磁波増幅集束器（１００，３００）の前記各焦点集束増幅器（１０６）が、半球状の表面（２０２）上に分配されることを特徴とする請求項１３に記載の受信器（２００，４００）。
【請求項１５】
前記複数の受信装置（１０２，３０４）に連結し、これらの各受信装置（１０２，３０４）から発する信号のエネルギーを加算するのに適合した加算器（２１２，３１２）を備えたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の受信器（２００，４００）。
【請求項１６】
前記受信装置が導波体（１０２）である場合に、光学的な前記加算器（２１２）の出力に連結され、励起波（１１２）が注入されるカプラまたはデマルチプレクサ（２０４）を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の受信器（２００，４００）。
【請求項１７】
光学的な前記カプラから出力される波、または前記デマルチプレクサ（２０４）からの波のエネルギーを測定するデバイス（２０８）を備え、この測定デバイス（２０８）は、励起波（１１２）のパワーを制御するのに適合されることを特徴とする請求項１６に記載の受信器（２００）。
【請求項１８】
前記受信装置が光電気変換器である場合に、その内部に励起波（１１２）が注入され、励起波（１１２）を導くのに適合した複数の前記導波体にその出力が連結される光デマルチプレクサ（４０４）を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の受信器（４００）。
【請求項１９】
光学的な前記加算器（３１２）から出力される電気信号エネルギーを測定するデバイス（３０８）を備え、この測定デバイス（３０８）は、励起波（１１２）のパワーを制御するのに適合されることを特徴とする請求項１８に記載の受信器（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電磁波増幅集束器に関する。また本発明は、前記複数の増幅集束器を備えた光電磁波の受信装置に関する。本発明は、電磁放射の高感度な検出を必要とする分野にその応用を見出せる。とりわけ本発明は、大気中の光学的結合による遠隔通信の分野や、赤外線タイプの光学的結合によるローカル無線ネットワークの分野に、その応用を見出せる。
【背景技術】
【０００２】
光学的結合による通信、特に赤外線結合による通信は、光信号を送信する送信装置と、その光信号を受信する受信装置との間で行なわれる。送信装置によって送信される光信号のエネルギーは、損失が原因で受信装置に全て受信される訳ではなく、受信した信号のエネルギーは低下する。こうした損失を補償し、受信信号のエネルギーを増大させるために、受信装置の前段に集束器（コンセントレータ）が配置される。当該集束器は、受信装置の近傍を通過するビームを捕えて、このビームをフォーカシングしながら、ビームの方向を受信装置に変えており、こうした受信装置への集束によって、受信した信号のエネルギーの増大を可能にする。
【０００３】
こうした光電磁波集束器は、２００２年１２月の「ＳＰＩＥプロシーディングス」に刊行された非特許文献１の論文で、キン  ヤン（Ｘｉｎ  Ｙａｎｇ）氏が記述している。
【非特許文献１】表題：「ＩＲ無線室内チャネルの集束器でのインパルス応答シミュレーション（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｐｕｌｓｅ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｏｎ  ＩＲ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｉｎｄｏｏｒ  ｃｈａｎｎｅｌ  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）」，著者：キン  ヤン（Ｘｉｎ  Ｙａｎｇ），編集者：エリック  ジェイ．  コレバー（Ｅｒｉｃ  Ｊ．  Ｋｏｒｅｖａａｒ），ＳＰＩＥプロシーディングス  ４８７３巻，光学無線通信Ｖ，２００２年１２月，ｐｐ７１−７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記集束器は、検出器の前方に配置された切断された球形状を有し、その半径は検出器の半径よりも大きいことから、検出器の領域外に存在する入射ビームを検出器に向けて方向を変えさせることができる。こうしたタイプの集束器は、当該集束器によって受信した様々な光学ビームのエネルギーがあまり低くはなく、またこうしたビームの集束が、信号の良好な検出をもたらす一定のエネルギーレベルに達成できるようにするならば、特にエネルギー全体が、有利な信号対雑音比を得ることが取得できるようにするに違いなく、満足感を得るものになる。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術の欠点を回避した光電磁波増幅集束器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、少なくとも一つの焦点集束増幅器と受信装置とを備えた光電磁波増幅集束器が提案され、前記焦点集束増幅器は、前記受信装置に入射光電磁波を焦点合わせするのに適合される。この増幅集束器は、前記焦点集束増幅器が活性要素でドープされた材料から形成されると共に、この焦点集束増幅器が、入射電磁波と前記活性要素との間の相互作用では、この活性要素を低いエネルギーレベルに移動させ、前記受信装置に向けて入射電磁波と同じ波長を有する少なくとも一つの光子を放出させるように、あるエネルギーレベルに前記活性要素を移動させるような励起波を受け、さらに前記入射光電磁波の合焦された部分と、放出された一乃至複数の光子が、入射光電磁波の中で入射増幅された波を構築するものであることを特徴とする。
【０００７】
これにより、焦点集束増幅器で受信した入射波が増幅され、良好な検出を可能にするに十分な信号値を、この増幅した信号で達成することが可能になる。
【０００８】
好ましくは、一方向における励起波のパワー変動が、同じ方向における入射増幅された波のパワー変動をもたらすようにする。これにより、導波体内で循環する入射増幅された波のパワーを、励起波のパワーで制御することが可能になる。
【０００９】
好ましくは、前記焦点集束増幅器は半球形または球形である。
【００１０】
第１実施例に依れば、前記受信装置は、入射増幅された波を導くのに適合した導波体である。
【００１１】
この第１実施例の変形例に依れば、前記導波体は光ファイバである。
【００１２】
好ましくは、前記焦点集束増幅器に面する前記光ファイバの終端に、マイクロレンズを備えている。
【００１３】
好ましくは、前記光ファイバがその内部に配置され、前記焦点集束増幅器がその終端に配置される管状素子を備えている。
【００１４】
第１実施例の別な変形例に依れば、前記導波体は平板状ガイドである。
【００１５】
第２実施例に依れば、前記受信装置は光から電気への変換器である。
【００１６】
好ましくは、前記励起波はレーザビームである。
【００１７】
好ましくは、前記励起波は、この励起波を導くのに適合した導波体から、前記焦点集束増幅器に放射される。
【００１８】
好ましくは、第１実施例に依れば、前記励起波を導くのに適合した前記導波体は、前記入射増幅波を導くのに適合した導波体である。
【００１９】
本発明はまた、前記各実施例の一つに基づき、複数の増幅集束器を備えた入射光電磁波の受信器を提案する。
【００２０】
好ましくは、複数の前記増幅集束器の各焦点集束増幅器が、ほぼ半球表面上に分配される。
【００２１】
好ましくは、前記受信器は、前記複数の受信装置に連結し、これらの各受信装置から発する信号のエネルギーを加算するのに適合した加算器を備えている。
【００２２】
好ましくは、光学的な前記加算器の出力に連結され、励起波が注入されるカプラまたはデマルチプレクサを備えている。
【００２３】
好ましくは、前記受信器は、光学的な前記カプラから出力される波、または前記デマルチプレクサからの波のエネルギーを測定するデバイスを備え、この測定デバイスは、励起波のパワーを制御するのに適合される。
【００２４】
好ましくは、前記受信器は、その内部に励起波が注入され、励起波を導くのに適合した複数の前記導波体にその出力が連結される光学デマルチプレクサを備え備えている。
【００２５】
好ましくは、前記受信器は、光学的な前記加算器から出力される電気信号エネルギーを測定するデバイスを備え、この測定デバイスは、励起波のパワーを制御するのに適合される。
【００２６】
上述した本発明の特徴は、他の特徴と同様に、実施例の記述を理解することでより明確に浮かび上がるが、前記記述は、添付の各図面と関連して与えられるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の第１実施例に基づく光電磁波増幅集束器１００を示しており、また図３は、本発明の第２実施例に基づく光電磁波増幅集束器３００を示している。各増幅集束器１００，３００は、少なくとも一つの焦点集束（合焦）増幅器１０６と、それぞれの受信装置１０２，３０４を備えている。焦点集束増幅器１０６は、入射する光電磁波１１６を受信装置１０２，３０４のそれぞれにフォーカス（焦点合わせ）するのに適合される。
【００２８】
前記焦点集束増幅器１０６は、活性要素（ａｃｔｉｖｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）１０８でドープされた材料から形成され、当該活性要素１０８をいわゆるより高いエネルギーレベルに移動させる励起波１１２を受ける。ここでのいわゆる高いエネルギーレベルとは、入射電磁波１１６と前記活性要素１０８との間の相互作用では、前記活性要素１０８をより低いエネルギーレベルに移動させ、それぞれの入射電磁波と同じ波長の少なくとも一つの光子を放出させることに対するものである。
【００２９】
入射電磁波１１６の波長に適合するように、活性要素１０８が示されるが、これは即ち、活性要素が入射電磁波１１６により照射されると、入射電磁波１１６の光子と同じ波長の光子を放出することを意味する。その後、焦点集束増幅器１０６によって取り出された入射電磁波１１６の一部で光電子増倍（ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ）があり、焦点集束増幅器１０６に受け入れられ、その後にそれぞれの受信装置１０２，３０４に送出される入射電磁波１１６のエネルギーレベルが増加する。
【００３０】
前記入射光電磁波１１６の合焦された部分と、一乃至複数の光子は、入射波１１６の中で入射増幅された波１１４を構築する。
【００３１】
言い換えると、前記入射光電磁波１１６は焦点集束増幅器１０６を照射するが、この焦点集束増幅器１０６は励起波１１２も受け入れると共に、それぞれの受信装置１０２，３０４の方向に入射増幅波１１４を送出する。
【００３２】
前記活性要素１０８は、原子，原子イオン，分子，分子イオン，或いは別の種類のものとすることができる。
【００３３】
これにより、前記焦点集束増幅器１０６は、送信装置から発した入射光電磁波１１６によって照射されると、この送信装置から発した電磁波の一部を集束することと、焦点合わせをすることを可能にし、さらに入射光電磁波１１６は、それぞれの受信装置１０２，３０４に向けて焦点集束増幅器１０６により受け入れられる。ドープされた材料が適合すれば、焦点集束増幅器１０６からそれぞれの受信装置１０２，３０４に送信される信号の増幅も可能になる。
【００３４】
図１に示す第１実施例に依れば、前記受信装置は、後述する処理デバイスに向けて集束と焦点合わせされた入射増幅電磁波１１４を導くのに適合する導波管（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）１０２とすることができる。この導波体１０２を用いることで、集束器の背後に検出器を装着することが必要とされる従来の技術とは異なり、焦点集束増幅器１０６から処理デバイスをオフセット（位置補正）させることができる。
【００３５】
導波体１０２は光ファイバとすることができ、焦点集束増幅器１０６から発した増幅されたビームを、光ファイバ１０２の中心に向けて焦点合わせするために、焦点集束増幅器１０６に対向して、光ファイバ１０２の終端にマイクロレンズ１０４を装着することができる。
【００３６】
図１に示す特別な場合において、球形をなす焦点集束増幅器１０６と、光ファイバの形態をなす導波体１０２は、例えばシリカチューブ（石英管）の形態をなす管状素子１１０の内部に配置され、焦点集束増幅器１０６に対する光ファイバ１０２の装着を容易にする。光ファイバ１０２は管状素子１１０内に配置され、また焦点集束増幅器１０６は管状素子１１０の終端に配置される。加えて、管状素子１１０は、エネルギーの集中が最大の位置にある領域で、光ファイバ１０２の終端を配置させるために、この光ファイバ１０２の終端と、焦点集束増幅器１０６との間のデバイス調整を可能にすると共に、焦点集束増幅器１０６から発するビームを、管状素子１１０の内壁間に止めることで、焦点集束増幅器１０６と光ファイバ１０２との間のエネルギー損失が、最大の可能な範囲に及ぶことを防止する。
【００３７】
球状の形態をなす一乃至複数の焦点集束増幅器１０６の装着を可能にするために、例えば半球形の胞状体（ａｌｖｅｏｌｉ）を生成してなる平板状ガイド（ｐｌａｎａｒ  ｇｕｉｄｅ）を、前記導波体１０２とすることもできる。
【００３８】
図３に示す第２実施例に依れば、ここでの受信装置は、入射増幅された光電磁波１１４を受け入れると共に、それを電気ケーブル３０２によって転送される電気信号３１４に変換するのに適した光から電気への変換器（光電気変換器）３０４とすることができる。光電気変換器３０４は、例えばアバランシェフォトダイオードのようなＡＰＤダイオードタイプとすることができる。好ましくは、光電気変換器３０４と焦点集束増幅器１０６との間に配置されるフィルタが、望ましい入射波長であるか、さもなければ一方では入射増幅された光電磁波１１４からと、他方では励起波１１２からの各波長だけを選択できるようにする。
【００３９】
増幅集束器１００を構成する各素子と、入射電磁波１１６の諸特性とに基づき、焦点集束増幅器１０６と受信装置１０２，３０４との間の結合を、臨界（Ｃｒｉｔｉｃａｌ）若しくは非臨界（ｎｏｎ−Ｃｒｉｔｉｃａｌ）とすることができる。
【００４０】
焦点集束増幅器１０６の屈折率に直接依存して、この焦点集束増幅器１０６は最大で９０°の開口角を提供する。
【００４１】
特に焦点集束増幅器１０６は、例えば半球形や球形のガラスのように、適切な開口角を提供するあらゆる形態を取得できる。
【００４２】
励起波１１２のエネルギーレベルを制御することは、いわゆる検出された信号レベルである増幅レベルの直接的な制御を可能にする。一般論として、一方向における励起波１１２のパワー変動は、同じ方向における入射増幅された波１１４のパワー変動を引き起こし、換言すれば、励起波１１２のパワー増加が、放射される光子数の増加を引き起こして、それにより入射増幅された波１１４のパワー増加をもたらす一方で、励起波１１２のパワー減少が、放射される光子数の減少を引き起こして、それにより入射増幅された波１１４のパワー減少をもたらす。
【００４３】
こうして達成された光電子増倍によって、それぞれの受信装置１０２，３０４に入り込むエネルギーの増幅が可能となり、それによって入射波により転送される信号を良好に検出できる。
【００４４】
焦点集束増幅器１０６用の材料として、約１００マイクロメートルの直径を有する球状のフッ素化，リン酸，珪酸塩，チタン酸塩，若しくは他のガラスを用いることができるし、活性要素として、入射電磁波の波長に依存して、エルビウム，イットリウム，ネオジミウム（ｎｅｏｄｙｍｉｕｍ），若しくは他のイオンやこれらの成分を組み合わせたものを利用できる。
【００４５】
活性要素１０８の様々な特性や濃度が、入射電磁波１１６の波長に対するそれらの反応性に基づいて、またレーザ効果の発生なしに増幅効果を得るために、選択されなければならならず、例えば活性要素の濃度は、約０．０１モル〜１５モルパーセントとなる。
【００４６】
例えば、入射電磁波１１６が１０６０〜１１００ｎｍバンドに渡る場合、０．０１モル〜１５モルパーセントの間の濃度で、ネオジミウムイオンでドープされたフッ素化或いは珪酸塩ガラスからなる焦点集束増幅器１０６を、利用することになるであろう。
【００４７】
デバイスを構成する各要素の寸法を小さくすることで、小さな全体サイズが保証される。
【００４８】
ガラスを基調とした構成要素の利用は、温度の変動に対するデバイスの安定性を保証すると共に、実際にこうした構成要素は、温度の変動に対して殆ど感度を有しない。
【００４９】
励起波１１２は、焦点集束増幅器１０６の活性要素１０８に対して追加のエネルギーを提供するいわゆるポンピングレーザビームとすることができ、それによって活性要素１０８を励起し、前記高いエネルギーレベルにポンピングレーザビームを通過させることが可能になる。
【００５０】
例えば、その波長が約１５５０ｎｍに設定される入射電磁波１１６では、励起波１１２により供給される追加のエネルギーは、焦点集束増幅器１０６に対しておおよそ数マイクロワットから数ミリワットになるであろうし、励起波１１２の波長は、その共振周波数が約９８０ｎｍ若しくは約１４８０ｎｍに設定されるエルビウムイオンでドーピングした場合や、その共振周波数が約９８０ｎｍに設定されるエルビウム／イットリウムで共にドーピングした場合には、約９８０ｎｍ若しくは約１４８０ｎｍになるであろう。
【００５１】
励起波１１２の放射源は、この励起波１１２が焦点集束増幅器１０６を照射するならば、焦点集束増幅器１０６に対してどの位置にも設けることができる。空間を節約するために、焦点集束増幅器１０６の反対側に位置し、励起波１１２を導くのに適合した導波体１０２の終端に、励起波１１２の放射源を配置するのが好ましい。
【００５２】
受信装置が光電気変換器３０４である場合に、励起波１１２を導くのに適合した導波体１０２は光ファイバであり、好ましくは光電気変換器３０４の近傍で光ファイバを装着できるように、テーパー状に形成される。
【００５３】
受信装置が導波体である場合に、その導波体は励起波１１２を導くのに適合していると共に、前記導波体１０２は同様に、入射増幅された電磁波１１４を導くのに適合していることが好ましい。これにより励起波１１２は、導波体１０２から焦点集束増幅器１０６に向けて放射される。
【００５４】
図２は、第１実施例に基づく複数の増幅集束器１００からなる入射電磁波の受信装置２００を示していると共に、また図４は、第２実施例に基づく複数の増幅集束器３００からなる入射電磁波の受信装置２００を示しており、それらの空間的な配置は、当別な開口角をカバー可能にする。
【００５５】
例えば、大気中の光学的結合の場合、入射電磁波は一般に、狭い分散角度を有するビームの形態を有し、増幅集束器１００，３００は、標遊する電磁波を拾い上げることなく、入射ビームだけをカバーできるように配置されなければならない。そのため、増幅集束器１００，３００は、限られた領域に集中されるであろう。
【００５６】
ローカルネットワークの場合、入射電磁波は広い分散角度を有して全方向に照射されると共に、増幅集束器１００，３００は、この入射電磁波から発するエネルギーの最大量を、それが直接または反射後のいずれであるかに拘らず、拾い上げることができるに違いない。そこで、増幅集束器１００，３００の配置は、拡張した開口角である１８０°に及ぶ必要があると共に、複数の増幅集束器１００，３００の各焦点集束増幅器１０６は、半球状であるか、或いは望ましい増幅特性や、入射波の特性に依存した他の形状である表面２０２上に分配される。
【００５７】
増幅集束器１００，３００の数が増えると、増幅の増大を引き起こす。増幅集束器１００，３００の密集度とそれらの配置は、アプリケーションと増幅の必要度に応じて異なるものとすることができる。
【００５８】
受信器２００，４００は、増幅集束器１００，３００を構成する複数の受信装置１０２，３０４に連結し、これらの各受信装置１０２，３０４から発する信号のエネルギーを加算するのに適合した加算器２１２，３１２を更に備える。
【００５９】
受信装置が導波体１０２である場合、前記加算器は光学加算器２１２であると共に、前記信号のエネルギーは入射増幅された電磁波１１４のエネルギーである。光学加算器２１２の各入力は、複数の増幅集束器１００の導波体１０２と接続される。光学加算器２１２は、各々の導波体１０２によって導かれた入射増幅された電磁波１１４のエネルギーを加算し、また光学加算器２１２の出力は、カプラまたはデマルチプレクサ２０４に差し込むことができる。そしてカプラまたはデマルチプレクサ２０４は、一方ではカプラ２０４からの励起波のエネルギーを測定するデバイス２０８と、他方では励起波発生器２０６に連結できる。光信号の変換を必要とする場合に、測定デバイス２０８の出力を光電気変換器２１０に挿入することができ、また測定デバイス２０８を励起波発生器２０６に連結して、そのパワーを制御することができる。
【００６０】
受信器２００の機能は、次のようなものである。入射波の一部が、複数の増幅集束器１００によって捕捉されると共に、焦点集束増幅器１０６を通過して増幅される。そのため、それぞれの焦点集束増幅器１０６の背後に配置された導波体１０２が、その一方の終端を通して入射波の増幅部分１１４を受け入れ、これを別な終端にまで導く。これらの別な終端の全ては、加算器２１２に接続されていて、その光エネルギーが、導波体１０２によって伝送された各電磁波部分１１４の光エネルギーの合計にほぼ等しい波を、加算器２１２により発生させることができる。
【００６１】
加算器２１２の出力に接続される光カプラまたはデマルチプレクサ２０４は、発生器２０６から発する励起波１１２を導波体１０２に注入する。発生器２０６により伝達されたパワーは、全ての焦点集束増幅器１０６に供給するのに十分な量であることが必要である。
【００６２】
活性要素１０８によって発生した増幅は、光学エネルギーが高い波の生成を誘発し、そこでカプラ２０４から出力する波のエネルギーレベルを制御できる利点をもたらす。カプラ２０４から出力する波のエネルギーを測定するデバイス２０８が、最大レベルに対する現レベルのチェックを可能にし、この現レベルが最大レベルを越えていれば、測定デバイス２０８は発生器２０６に作用して、励起波１１２のパワーを減少させることが可能である。同様な手法で、現レベルが最小レベルよりも小さければ、測定デバイス２０８が励起波１１２のパワーを増加させることも可能である。
【００６３】
光信号を電気信号に変換すべき箇所で、光電気変換器２１０が測定デバイス２０８の出力に配置されるが、光信号の後続処理部が全て光学デバイスによって達成される場合には、当該光電気変換器２１０を必要としない。
【００６４】
各受信装置が光電気変換器３０４である場合は、加算器が電気的加算器３１２であり、その信号のエネルギーは電気信号３１４のエネルギーとなる。電気的加算器３１２の入力は、複数の増幅集束器３００の電気ケーブル３０２に接続される。各光電気変換器３０４から発生する電気エネルギーを加算し、各焦点集束増幅器１０６から発生する入射増幅された電磁波１１４を示すことで、電気的加算器３１２は入射電気信号を生成する。電気的加算器３１２の出力を、一方では入射電気信号を処理するデバイス３１０に注入し、他方では入射電気信号のエネルギーを測定するデバイス３０８に注入することが可能である。
【００６５】
受信器４００は光デマルチプレクサ４０４を備えており、この光デマルチプレクサ４０４は発生器２０６により発する励起波１１２を入力として受け入れ、この励起波１１２を導くのに適合した複数の導波体の方向に出力して、励起波１１２の一部を発するものである。
【００６６】
励起波１１２のパワーを制御するために、測定デバイス３０８を発生器２０６に接続することが可能である。
【００６７】
受信器４００の機能は、次の通りである。入射波の一部は複数の増幅集束器３００によって捕捉され、各焦点集束増幅器１０６を通して増幅され、その後で、電気ケーブル３０２により電気的加算器３１２に接続される光電気変換器３０４によって、電気信号３１４に変換される。
【００６８】
電気的加算器３１２は、そのエネルギーレベルが光電気変換器３０４から電気ケーブル３０２によって伝送される各電気信号３１４のエネルギーレベルの合計にほぼ等しい信号を生成する。
【００６９】
デマルチプレクサ４０４は、発生器２０６から発生する励起波１１２を導波体１０２に注入する。発生器２０６によって伝達されたパワーは、全ての焦点集束増幅器１０６に供給するのに十分な量であることが必要である。
【００７０】
活性要素１０８によって発生した増幅は、光学エネルギーが高い波の生成を誘発し、そこで発生器２０６から出力する波のエネルギーレベルを制御できる利点をもたらす。電気的加算器から出力する波のエネルギーを測定するデバイス２０８が、最大レベルに対する現レベルのチェックを可能にし、この現レベルが最大レベルを越えていれば、測定デバイス２０８は発生器２０６に作用して、励起波１１２のパワーを減少させることが可能である。同様な手法で、現レベルが最小レベルよりも小さければ、測定デバイス２０８が励起波１１２のパワーを増加させることも可能である。
【００７１】
当然のことながら、本発明は上述した例示や実施例に限定されるものではなく、当業者において到達できる様々な変形が可能である。
【００７２】
例えば、増幅集束器１００，３００と受信装置２００，４００は、単一波長を有する電磁波を処理するのに限定されず、幾つかの波長を備えた波を処理することも可能である。
【００７３】
さらに、それぞれの活性要素１０８が少なくとも一つの波長に適合するようにして、幾つかの活性要素１０８で焦点集束増幅器１０６をドープすることも可能であろう。
【００７４】
それぞれの波長に適合した増幅集束器１００，３００を、受信装置２００，４００内に取り付けることも可能である。
【００７５】
本発明は、ここに開示された各実施例と関連して記述されているが、請求の範囲により規定しているように、上記の記述はあくまでも例を示したものであって、本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施例に基づく光電磁波増幅集束器を示している。
【図２】本発明の第１実施例に基づく複数の電磁波増幅集束器からなる受信装置を示している。
【図３】本発明の第２実施例に基づく光電磁波増幅集束器を示している。
【図４】本発明の第２実施例に基づく複数の電磁波増幅集束器からなる受信装置を示している。
【符号の説明】
【００７７】
１００，３００  光電磁波増幅集束器
１０２  受信装置（導波体，光ファイバ）
１０４  マイクロレンズ
１０６  焦点集束増幅器
１０８  活性要素
１１０  管状素子
２００  受信器
２０４  デマルチプレクサ
２０８  測定デバイス
２１２  加算器
３０４  受信装置（光電気変換器）
３０８  測定デバイス
３１２  加算器
４００  受信器
４０４  光デマルチプレクサ
【図１】
2008503096.tif 000003
【図２】
2008503096.tif 000004
【図３】
2008503096.tif 000005
【図４】
2008503096.tif 000006
【国際調査報告】
2008503096.tif 000007
2008503096.tif 000008
2008503096.tif 000009
2008503096.tif 000010