(57)【要約】  波長分散補正のためのシステムが提供される。システムは、光分岐素子、複数の光学素子および複数の導波路を含む。光分岐素子は、少なくとも第１放射ビームおよび第２放射ビームを生成するよう構成される。複数の光学素子は、第１放射ビームのために、複数の光路において１以上の光路を特定するよう構成される。複数の光路のうちの１つに配置された複数の導波路のうちの１つは、複数の光路のうち他の１つにおいて配置された複数の導波路のうちの他の１つの群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性と異なる単位長さ当たりの群遅延および分散係数特性を有する。群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性は、第２放射ビームと関連して波長分散を補正する。
2014516418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分散補正のためのシステムであって、
少なくとも第１放射ビームおよび第２放射ビームを発生するよう構成された光分岐素子と、
前記第１放射ビームが移動するための複数の光路において１以上の光路を特定するよう構成された複数の光学素子と、
複数の導波路と、を含み、
前記複数の導波路の１つは、前記複数の光路の１つに設けられ、前記複数の光路における他の１つに設けられる他の１つの導波路の群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性と異なる、群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性を有し、前記群遅延および前記単位長さ当たりの分散係数特性は、前記第２放射ビームに関連して波長分散を補正することを特徴とする、システム。
【請求項２】
前記群遅延および前記単位長さ当たりの分散係数特性は、少なくとも２つのベクトルによって示されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも２つのベクトルは、前記波長分散を補正するための係数のベクトル空間の生成元を形成することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の導波路のうち１以上は、複数の連結された導波路セグメントを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の連結された導波路セグメントは、少なくとも２つの導波路セグメントの形状における変化によって規定されることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の連結された導波路セグメントは、少なくとも２つの導波路セグメントの物質構成における変化によって規定されることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の連結された導波路セグメントは、少なくとも２つの前記導波路セグメントにおける異なる準周期的エッチングプロファイルによって規定されていることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の光学素子は、複数の光スイッチを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の光学素子は、複数の位相変調器を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の光路は、複数の分岐導波路を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の導波路に接続された複数のスポットサイズ変換器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の光路間の干渉を減少するよう構成された複数の光変調器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記複数の導波路の少なくとも１つの終端に設けられ、対応する導波路を通って移動するために前記放射ビームを反射するよう構成された屈折素子をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記複数の導波路の反対側に、第２の複数の光路をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第１放射ビームについて前記第２の複数の光路において、１以上の光路を特定するよう構成された第２のセットの光学素子をさらに含むことを特徴とする、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
波長分散補正のための方法であって、
少なくとも第１放射ビームおよび第２放射ビームを形成するよう放射ビームを分岐するステップと、
１以上の光学素子を用いて、複数の光路において１以上の光路を特定するステップと、
前記特定された１以上の光路を介して、前記第１放射ビームを受け取るステップと、
前記特定された１以上の光路を介して、前記第１放射ビームに、群遅延および分散のうち少なくとも１つを導入するステップと、
前記特定された１以上の光路を介して、前記第１放射ビームに導入された群遅延および分散のうち少なくとも１つは、前記複数の光路において他の１以上の光路を介して前記第１放射ビームに導入された群遅延および分散の少なくとも１つと異なり、
群遅延および分散のうち少なくとも１つは、前記第２放射ビームに関連した波長分散を補正するための係数のベクトル空間の生成元を形成することを特徴とする、方法。
【請求項１７】
１以上の光路を特定するステップは、１以上の光スイッチを用いて特定するステップを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
１以上の光路を特定するステップは、１以上の位相変調器を用いて特定するステップを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
群遅延および分散のうち少なくとも１つを導入するステップは、補正のための高分散順であるｎ次元ベクトル空間からのベクトルとして群遅延および分散のうち少なくとも１つを導入するステップを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記特定された１以上の光路を介して前記放射ビームを反射するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記導入するステップは、前記第１放射ビームを、異なる有効屈折率を提供する複数の連結された導波路セグメントを含む導波路に通過するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の分野〕
発明における実施形態は、高解像度の光学コヒーレンス・トモグラフィーおよび波長分散補正の分野に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
波長分散は、光がレファレンスとサンプルのアームとの間で正確につり合っていない場合、干渉パターンの広がり、反りによって、光学コヒーレンス・トモグラフィー（ＯＣＴ）を行うときに生じる。一般的に、波長分散を補正するための方法は、２つのグループに分かれる。対応する波長分散の形状を両アームの物理的なイコライゼーションに焦点をあてた技術と、物理的不均衡から生じる残留分散の補正のための信号後処理に依る技術である。波長分散は、スキャンの深さに依存するとき、遅延ライン、システムの物理的構成または調査において問題の物質の特性のために、物理的イコライゼーションは、難しくなる。ソフトウエアの方法は、この状況に適用する波長分散の補正について記載されている。しかしながら、そのようなソフトウエアの方法は、信号処理の性質から起因する不都合がある。具体的には、限られた動作範囲が、波長分散の不均衡の適度な開始レベルを可能にする。
【０００３】
超高解像度システムにおいて、深さ依存の波長分散は、分散の不整合による低耐性のために、特に重要である。また、動作周波数（１．３μｍのシリコン）で強い分散物質に依存する技術において、経路切替方式によって直接に動作距離を調整する、統合光学に基づくシステムは、深さ依存の波長分散を処理する。深さ依存の処理は、１．３μｍのシリコンにおける熱光学効果のような、分散特性の効果を利用する遅延ラインにおいて重要である。
【０００４】
波長分散に関する特許文献が知られている。具体的には、ＷＯ２００５／１１７５３４、ＵＳ５，９９４，６９０およびＷＯ２００７／１２７３９５の特許文献は、ソフトウエアに基づく波長分散補正方法について開示している。具体的には、特許文献ＷＯ２００５／１１７５３４は、分散補正のための多数の方法を使用し、特許文献ＵＳ５，９９４，６９０は、画像データを補正するための自動補正機能を使用するアルゴリズムを開示し、特許文献ＷＯ２００７／１２７３９５は、分散の補正について正確なパラメータの生成方法を示す。
【０００５】
Ｇｕｉｌｌｅｒｍｏ  Ｔｅａｒｎｅｙ（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ  Ｐｈａｓｅ−ａｎｄ  Ｇｒｏｕｐ−Ｄｅｌａｙ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｇｒａｎｔｉｎｇ−Ｂａｓｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｄｅｌａｙ  Ｌｉｎｅ  １９９７，２２（２７），ｐｐ．１８１１−１８１３）による記事は、フリースペース光学および回折ネットワークに基づく分散補正システムを開示している。しかしながら、このシステムは、群速度分散をアドレス指定することができる。システムは、別々の光学を必要とし、統合されることができない。
【０００６】
特許文献ＵＳ２００５／００５８３８７は、調整可能な分散を生成するための３つのカスケード接続されたマッハツェンダー干渉計を使用する波長分散補正システムを開示する。干渉動作原理のために、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）は限られており、ＦＳＲと得られる波長分散の最大レベルとの間に妥協がある。引用文献は、チャネル間のスペクトル分離の整数分周器であるＦＳＲを選択することによりマルチチャネルシステムにおいて分散を補正するための開示の発明の使用方法を開示している。この構成に基づいて、補正装置は、無彩色として記載されている。この名称は、マルチチャネル光通信システムに適切であるが、ＯＣＴへの適用は、通信パラメータに関して数桁のＦＳＲにおける増加が必要となる。また、このシステムは、群遅延、群遅延分散および／または高次の分散項の分離調整を可能としない。
【０００７】
ＵＳ２００５／００１８２０１の他の特許文献は、ＯＣＴにおける検出感度および低コヒーレンス干渉法のための検出感度を増加させるための方法および装置を開示しているが、信号帯域のスペクトル分割によって増加させる。
【０００８】
〔要約〕
物理的波長分散補正を可能とするシステムは、平面光回路との統合に適しており、光学コヒーレンス・トモグラフィーにおいて使用される。また、システムは、より高次の分散項の補正を可能にし、群速度の任意の選択、分散係数の設計値の独立性を可能にする。
【０００９】
実施形態において、波長分散補正のためのシステムが提供される。システムは、光分岐素子、複数の光学素子および複数の導波路を含む。複数の光学素子は、第１放射ビームが移動するための複数の光路において１以上の光路を特定するよう構成される。複数の光路のうちの１つに配置された複数の導波路のうちの１つは、複数の光路のうち他の１つに配置された複数の導波路のうちの１つの群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性と異なる群遅延および単位長さ当たりの分散係数特性を有する。群遅延および単位長さあたりの分散係数特性は、第２放射ビームと関連して波長分散を補正する。
【００１０】
例示の方法が提供される。方法は、少なくとも第１放射ビームおよび第２放射ビームを形成するよう放射ビームを分岐するステップを含む。方法は、１以上の光学素子を用いて、複数の光路において１以上の光路を特定するステップをさらに含む。方法は、１以上の特定された光路を介して第１放射ビームを受け取るステップと、１以上の光路を介して、前記第１放射ビームに、群遅延および分散のうち少なくとも１つを導入するステップとを含む。特定された１以上の光路を介して、第１放射ビームに導入された群遅延および分散のうち少なくとも１つは、複数の光路において他の１以上の光路を介して第１放射ビームに導入された群遅延および分散の少なくとも１つと異なる。群遅延および単位長さあたりの分散係数のうち少なくとも１つは、第２放射ビームに関連した波長分散を補正するための係数のベクトル空間の生成元を形成する。
【００１１】
〔図の説明〕
添付の図は、ここに組み込まれ、明細書の一部分を形成するものであり、本発明の実施形態を示し、発明の原理を説明するため、および、当業者が発明を使用できるように提供する。
【００１２】
図１は、実施形態におけるＯＣＴシステムのブロック図を示す。
【００１３】
図２は、分散パラメータのベクトル図を示す。
【００１４】
図３は、実施形態における波長分散補正を示す。
【００１５】
図４は、実施形態における他の波長分散補正を示す。
【００１６】
図５は、実施形態における他の波長分散補正を示す。
【００１７】
図６は、実施形態における他の波長分散補正を示す。
【００１８】
図７は、実施形態における導波路の断面を示す。
【００１９】
図８は、実施形態における方法のフローチャートである。
【００２０】
本発明の実施形態は、添付の図によって記載される。
【００２１】
〔詳細な説明〕
具体的な構成および配置が記載されているが、例示の目的であることが理解されるべきである。当業者は、他の構成および配置が本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用されると理解するだろう。この発明が他の様々なアプリケーションに採用されることが当業者にとって明白である。
【００２２】
明細書における「ある実施形態」、「実施形態」および「例示の実施形態」等の文言は、記載の実施形態が特定の特徴、構造または特性を含むことを示すが、すべての実施形態が必ずしも特定の特徴、構造または特性を含むわけではない。また、そのような文言は、同じ実施形態に対して述べているわけではない。さらに、特定の特徴、構造または特性が実施形態に関して記載されているとき、当業者の知識内において、明言されていようがいまいが、他の実施形態と関連して、そのような特徴、構造または特性をもたらす。
【００２３】
ここに記載の発明の実施形態は、例えば、微細加工技術を通じて統合に適した物理的イコライゼーションを使用することにより、光学コヒーレンス・トモグラフィーにおける波長分散についての問題の解決を提示する。実施形態は、異なる分散特性を有した導波路セグメントの連続的な組み合わせを含む。チェインは、好ましい分散的振る舞いを有する。多様な導波路セグメントは、異なる導波路の長さおよびタイプから選択された組み合わせによって形成される。多重化構成は、選択的な分散係数を得るために使用される。多重化は、例えば時間領域および周波数領域の実装を含む異なるタイプである。実施形態において、波長分散補正システムは、物理分散調整を提供するための干渉計の例示のアームに置き換えられてもよい。
【００２４】
ここに記載の発明の実施形態は、統合された導波路の特定の困難性を解決し、特定の利点から利益を得ながら、分散を補正する。ある実施形態において、コリメーティング要素を必要としないように、実施形態の波長分散補正は、自由空間環境における巨視的分散材料の導入に基づくシステムと異なり、それにより導波光路を妨げないようにする。他の実施形態において、光学機器間において物理的分散イコライゼーションを生成し、大きい不整合の補正のために使用されるため、実施形態の波長分散補正は、数値システムと異なる。他の実施形態において、外部光学素子を必要とせず、平面光デバイスに統合されるため、実施形態の波長分散補正は、巨視的分散部材に基づく解決と異なる。数値システムと比較して、実施形態の波長分散補正は、対雑音比衝撃信号のない大きな動作範囲の利点を有する。
【００２５】
図１は、光学補正素子１１２を利用し、サンプル１１０を画像処理するために使用される、本実施形態におけるＯＣＴシステム１０１を示す。例えば、光学補正素子１１２は、ＯＣＴシステム１０１内の光の波長分散を補正する。「光」という用語の使用は、電磁スペクトルの範囲について述べている。実施形態において、「光」という用語は、およそ１．３μｍの波長における赤外線について述べている。
【００２６】
ＯＣＴシステム１０１は、光源１０２、分岐素子１０４、サンプルアーム１０６および検出器１１４を含む。実施形態に示されるように、補正素子１１２は、リファレンスアーム１０８内に配置されるが、補正素子１１２は、サンプルアーム１０６内に配置される。また、補正素子１１２は、サンプルアーム１０６およびリファレンスアーム１０８に存在してもよい。ある例において、サンプルアーム１０６およびリファレンスアーム１０８は、パターン化された導波路または光ファイバーのような光導波路である。実施形態において、ＯＣＴシステム１０１のすべての構成要素は、平面光波回路（ＰＬＣ）上に集約される。他の実装として、例えば光ファイバーシステム、光学自由空間システム、フォトニック結晶などのようなものと同様として考えられる。
【００２７】
ＯＣＴシステム１０１は、分類のために、他の光学部材を含んでいてもよい。例えば、ＯＣＴシステム１０１は、サンプルアーム１０６またはリファレンスアーム１０８の経路に沿って、ミラー、レンズ、格子、スプリッター、微小機械部材などを含む。
【００２８】
分岐素子１０４は、光源１０２から受けた光をサンプルアーム１０６およびリファレンスアーム１０８の両方に向けるために使用される。分岐素子１０４は、光の単一のビームを２以上のビームに変換する、例えば双方向性結合器、光学スプリッター、他の変調光学デバイスである。
【００２９】
サンプルアーム１０６に移動する光は、最終的にサンプル１１０に当たる。サンプル１１０は、組織のような画像化される任意の適切なサンプルである。ＯＣＴ処理の間、光は、サンプル１１０内のある深さでスキャンし、散乱線がサンプルアーム１０６内で回収される。他の実施形態において、散乱線は、送信波と異なる導波路内で回収される。
【００３０】
サンプルアーム１０６およびリファレンスアーム１０８内の光は、検出器１１４に受光される前に回収される。実施形態において示されるように、光は、分岐素子１０４によって結合される。他の実施形態において、光は、分岐素子１０４と異なる光結合素子において再結合される。
【００３１】
補正素子１１２は、サンプル１１０内の様々な深さでスキャンすることで生じる、サンプルアーム１０６内における光の波長分散の変化を補正するよう設計される。したがって、例において、補正素子１１２は、リファレンスアーム１０８の光の光学特性に影響を与え、サンプルアームの光と関連して波長分散を補正する。補正素子１１２の様々な実施形態は、ここに記載される。
【００３２】
例における補正素子１１２のようなアクティブ波長分散補正システムは、異なる群遅延および分散特性を有する導波路セグメントから構成された複数の光学経路を含む。特性におけるダイバージェンスは、例えば異なる形状、異なるコア、グラッド材、周期的または準周期的エッチング、導光領域における分散特性（例えば、フォトニック結晶、ブラッグ回折格子）を含む異なるドーピングパターンから生じる。導波路セグメントそれぞれは、異なる有効屈折率によって特徴づけられる。上述の特性の変化は、有効屈折率に変化を生じさせる。実施形態において、セグメントタイプの数は、波長分散の最上位に依存し、群遅延および２次分散のうち任意の組み合わせを調整するための最小数である２つのタイプを用いて補正する。例えば、４次分散の補正は、４つのセグメントタイプを有する導波路を利用する。異なるセグメントにおける移動モードの大きさおよび／または形状の不整合がある場合、モードスポットサイズ変換器は、様々なセグメント間で断熱カップを確実にするために使用される。スポットサイズ変換器の例は、垂直および／または水平の導波路テーパ−を含む。
【００３３】
分散係数および群遅延の任意の組み合わせを等化または補正するために、単位長さ当たりの分散係数によって形成されるベクトルおよび導波路タイプそれぞれの単位長さ当たりの群遅延は、所定の波長分散を補正するための係数のベクトル空間の生成システムを形成する。一般的な場合において圧縮するための最終のシステムについて、ベクトルは、十分な線形独立性を発揮する。
【００３４】
実施形態において、分散および群遅延ベクトルは、ｎ次元ベクトル空間を形成する。ｎは、補正のための最も高い分散順である。ｎ＝２について、２つの導波路のタイプは、群遅延および２次分散に対応するユニット係数によって形成される２つのベクトルによって示される。これらベクトルが非同一直線上である場合、平面上の任意の点が線形結合として表現される。これは、数１において公式的に表現される。
【００３５】
【数１】
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【００３６】
数１は、遅延（τｇ）および分散（Ｄ２）の任意の結合が十分な長さｌ１，ｌ２の２つの導波路セグメントの連結により達成される。いくつかの導波路タイプについて負の長さを示す平面に領域が存在し、ＯＣＴにおいて重要な問題は、リファレンスアームとサンプルアームとの間における位相差である。したがって、一方のアームの負の長さは、反対のアームの正の長さとなるように理解される。
【００３７】
実施形態において、選択された光路について、異なる特性を有する導波路セグメントは、特有の長さを有する。ある実施形態において、長さは、すべての切換可能な経路が同一の全群遅延を導入するように計算される。他の実施形態において、長さは、それぞれの経路が異なる群遅延（例えば、直線的な空間）を有し、一定の分散を有するように計算される。後者の実施形態において、波長分散に関する導波路を受けることなく、十分な自由空間走査範囲を得ることが可能である。
【００３８】
図２は、波長分散が２次（ｎ＝２）に補正される例のデカルト座標系を用いたベクトル図を示す。図において、ｘ軸は、群遅延（および速度）を示し、ｙ軸は、群遅延分散（ＧＤＤ）の量に寄与し、結果として群速度分散（ＧＶＤ）を示す。図２において、２つの異なる導波路セグメントは、２つの対応する単一係数によって形成される２つのベクトルによって表現される。
【００３９】
図２は、導波路セグメントの有効屈折率について具体的な選択戦略に対応する群遅延とＧＤＤとの組み合わせによって定められた領域を示す。例えば、導波路セグメントの有効屈折率の選択は、一定の群遅延をもたらすが、ＧＤＤの変化は、一定の遅延とともに垂直ラインとして例示されている。他の実施形態において、導波路セグメントの有効屈折率の選択が異なる群遅延および一定のＧＤＤを含む光路を生じる場合、一定の分散の水平線として例示される。分散効果のない様々な中間の深さを調べるとき、群速度と群速度分散との関係によって与えられる傾斜した線が例示される。
【００４０】
図３は、実施形態における波長分散補正システムを示す。システムは、複数のスイッチング素子１、２つのセグメント２，２’を含む複数の導波路、複数の変調素子３および複数の反射素子４を含む。
【００４１】
アクティブ光路５（太字で示されている）は、複数のスイッチング素子１を用いて特定される。それぞれのスイッチング素子１は、例えば、多くの入射光を他の経路からある経路に向ける光学スイッチおよび任意の変調素子である。８つの光路それぞれは、導波路セグメント２，２’の特定の組み合わせを有する導波路を含む。例えば、セグメント２，２’それぞれは、導波路の幅、ドーピング特性、物質、または、特定のセグメントの有効屈折率に変化を生じさせる他の任意の要因の変化によって特定される。
【００４２】
光学コヒーレンス・トモグラフィーの場合において、スイッチング素子１がアクティブ光路以外の光路に到達するよう、小さいが、重要な光パワーの部材ならば好ましくない。漏れ光は、摂動源として現れる干渉パターンに寄与する。したがって、実施形態において、変調素子３は、特定の変調（例えば、位相／周波数）をアクティブ光路５に適用し、光検出器によって測定された干渉パターンのスペクトルをシフトする目的で、それぞれの光路に配置される。このように、干渉源のような考慮可能な抑圧が得られる。変調素子３は、位相変調器であってもよく、スイッチング素子１における理想的でない光スイッチングによる様々な光路間の干渉を抑制するように構成される。
【００４３】
例示の実施形態において、光路は、反射素子４を含む。反射素子４における光の入射は、同じ光路５を通って戻る。反射素子４は、ミラーまたは研磨面である。
【００４４】
ある実施形態において、図３に示される波長分散補正装置のそれぞれの光路は、サンプル１１０からサンプルアーム１０６に戻る光に存在する波長分散の異なるレベル補正するよう選択される。波長分散の様々なレベルは、サンプル１００における様々なスキャンの深さから生じ、生じる波長分散は、様々にスキャンの深さについて予め決定される。実施形態において、複数の反射素子４は、ＯＣＴシステム１０１のリファレンスアーム１０８の端部に配置される。
【００４５】
８つの光路が例示されているが、当業者によって理解されるように、任意の数の光路が、経路を特定するために適切な多重化手段に沿って実現されてもよい。さらに、時分割多重方式は、スイッチング素子１を用いて例示されるが、１以上の光路を同時に特定するために、位相変調器を用いて周波数分割多重方式を実装することが可能である。
【００４６】
図４は、波長分散補正の他の実施形態を示す。反射素子４を含むことに代えて、例示の実施形態は、複数の導波路の反対側において光路およびスイッチング素子１の同一の調整を含む。同一の調整は、分岐素子１０４および／または検出器１１４に戻る分散が補正された光を誘導する。他の例において、アクティブ光路５が選択される光路の第１ネットワークの構成を反映しない光路の第２ネットワークが提供される。そのような例示の伝送構成は、ＯＣＴシステム１０１のサンプルアーム１０６内に配置されるときに役立つ。
【００４７】
図５は、変調素子３を含まない波長分散補正装置の他の実施形態を示す。さらに、実施形態において、それぞれの光路に沿って配置されたそれぞれの導波路は、導波路セングメント２，２’，２’’を含む。３つの導波路セグメント２，２’，２’’の使用は、３次波長分散補正（ｎ＝３）を可能にする。
【００４８】
前図が好ましい導波路の識別のために二分木を形成するスイッチング素子１を例示しているが、経路の識別のための他の構造も考えられる。ある実施形態において、光スイッチは、共通の導波路セグメントにおける異なるポイントに光を照射するために使用される。他の実施形態において、様々な導波路セグメントの連結は、スイッチング素子１を使用することにより行われる。
【００４９】
図６は、実施形態において、光路の識別が、カスケードに設けられたスイッチング素子１の構成によって行われる実装を示している。スイッチング素子１は、カスケード接続された構成の段階において、異なるタイプの導波路セグメント２，２’の間において選択を可能にする。これらスイッチの動作によって、２ｎ可能な光路の間のアクティブ光路５に光パワーを向けることが可能である。ｎは、カスケード構成における段階の数である。ブランチにおける導波路セグメント２，２’の長さの設計が十分である場合、分散係数および群遅延によって定められるベクトル空間における明確なポイントを得ることができる。実施形態に示されるように、ブランチの選択は、２進法であるが、２以上の入力および出力を有するスイッチング素子１は、高い分散項の補正として考慮される。
【００５０】
上述の実施形態は、群遅延および長さ単位当たりの分散係数によって形成されるベクトルによって特定される様々なセグメントを有する導波路を利用する。そのような導波路の設計および製造は、ここにより詳細に記載される。
【００５１】
実施形態において、リブ／リッジ導波路は、シングルモードオペレーションを保持している間、適度に大きいモードサイズを可能にするので、使用される。リブの形状は、図７に示され、規定のパラメータが例示される。基板ｎｓおよびクラッド材ｎｃの反射率は、導波領域ｎｆの反射率より低い。リブの高さＨとスラブの厚みｈとの間の関係は、パラメータ：ｈ＝ｒＨで表現される。
【００５２】
導波路内のシングルモードオペレーションについての状況は、文献において示されている。シングルモードオペレーションは、およそ２ミクロンの幅および高さを有する方形導波路を使用するときに得られる。方形導波路またはストリップ導波路と比較して、導波路は、側壁平滑に向けられるよう可能な限り低損失誘導（＜１ｄＢ／ｃｍ）を可能にする。
【００５３】
異なる導波路の形状は、ビーム伝搬方法（ＢＰＭ）に基づくプログラムを用いて調べられる。ＢＰＭは、エンベロープ近似を変化させることで、ヘルムホルツ方程式を解決する。この方法は、断面から導波路において基本（高い）モードの正確な解決を提供することが可能である。それぞれのモードについて、有効屈折率は、所定の伝搬定数と関連して、得られる。励起波長を除くことにより、モードのスペクトル挙動は、回復する。物質の分散特性は、結果が幾何学的な貢献を含むので、シミュレーションにおいて考慮されない。実際、intramodal分散は、導波路の動作Ｄｗによる部材および物質のバルク特性Ｄｍによる他の部材に分けられる。この例のシミュレーションは、ここで使用されるが、当業者であれば他の技術および幾何学的な値が代わりに使用されると理解するだろう。
【００５４】
この例のシミュレーションにおいて、分散係数は、数２に示されるように、角周波数関数として、テイラー展開の伝搬定数に対応する多数項フィットから抽出される。
【００５５】
【数２】
2014516418.tif 000004
【００５６】
展開（定数以外）の最初の３つの項は、群速度、群速度分散（ＧＶＤ）および３次元分散それぞれである。次の分析において、最初の２つの項は、設計の目的を対象としている。
【００５７】
シミュレートされた形状は、標準のシングルモード状態を含む第１カテゴリーと他の複屈折率フリーのカテゴリーとにグループ化される。すべての形状について、感度分析は、横寸法について行われる。そして、候補導波路技術について、導波路寸法Ｈ，Ｗ，ｈについて製造公差に左右されるすべての設計パラメータにおける変化およびコア屈折率が、熱光学シフトを含む可能な温度変化を考慮して導入される。
【００５８】
異なる形状が、様々な導波路セグメントのために選択される。７つの例の導波路セグメントについての選択された形状の例は、表１に示される。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
選択された形状は、セグメントＡに示される大きい寸法からセグメントＧにおける寸法までの導波路の寸法の範囲を含む。得られたＧＶＤおよび群遅延は、導波路セグメントおよび準ＴＥモードおよび準ＴＭモードについて表２において示される。
【００６１】
【表２】
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【００６２】
表２は、導波路が、群遅延に関してやや複屈折であることを示すが、この効果は、寸法が減少するとき、分散に関して強調される。具体的には、ＯＣＴシステムにおける実施形態において、分散補正は、２７ｆｓから２７０ｆｓ（１０ｍｍ走査範囲に対応）に到達する量まで行われる。これは、補正が１００ｎｍの光帯域幅からおよそ１ｃｍの最大の全長を有する導波路によって達成されるように、１−３ｆｓ／（ｃｍ・ｎｍ）の範囲における分散レベルを必要とし、より簡潔な物理的実装を可能とする。これら形状の分散レベルは、大きさにおいておよそ１μｍの導波路を用いて達成されるが、両方の偏波モード間の異なりは、浅いエッチ設計を大きくする（２つまたは高い異なりの要因）。形状感度に関して、ライン幅Ｗについて行われた調査は、およそ１μｍのモード寸法を有した導波路に至るまで、妥当な安定性を生じる。
【００６３】
述べたように、形状寸法Ｈ，ｈ，Ｗおよび／または導波路材料の屈折率の変更は、群速度（群遅延の逆数）および導波路に関するＧＶＤを変化する。製造欠陥は、これら変数のすべてに影響を与える。表３は、群速度およびＧＶＤの両方が、Ｈ＝１．５μｍ、Ｗ＝０．８μｍおよびｒ＝０．３９を有するシリコンの導波路におけるそれぞれの偏波モードについて、これらパラメータにおける変化に対してどの程度敏感であるかをまとめている。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
コア屈折率が群速度に著しい影響を与えるパラメータであり、算出された感度は、１に近い。コアにおける強い磁場閉じ込めが与えられることは予想外ではない。形状パラメータは、分散関係をわずかに変化させるが、その傾斜は物質によって支配される。両方の偏波は、群速度における摂動の影響に関して同一の挙動を示す。
【００６６】
例のシミュレーションについて、妥当な安定した挙動は、分散係数において見られる。絶対値における最大の感度は、１．４６である。パラメータにおいて期待される変化は、表４にまとめられる。想定される屈折率変化は、およそ８０Ｋの温度逸脱と一致する。垂直寸法は、一般的なクリーンルームプロセスとともに経験から見積もられる。正確なパラメータチューニングおよび計測の導入および補正プロセスステップは、これら値を改善する。１００ｎｍの導波路の幅における変化は、許容される制作公差として選択される。
【００６７】
【表４】
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【００６８】
表４に示される計算された感度は、分散に関してより良い偏波無依存を得るために、導波路の寸法を更新するために使用されてもよい。例えば、幅Ｗは、０．８８μｍまで１０％増加する一方、ｈは、０．５５μｍまで５％減少する。これら例示のパラメータは、それぞれの偏波モードの特性の独立した変更を可能にする。この新しい形状について前のＢＰＭに基づく分析の繰り返しは、ＴＥモードについて、２．６３３ｆｓ／（ｃｍ・ｎｍ）のＧＶＤ、ＴＭモードについて２．６１６ｆｓ／（ｃｍ・ｎｍ）のＧＶＤをもたらす。
【００６９】
図８は、本実施形態における、波長分散を補正するための例示の方法８００を示す。方法８００は、ＯＣＴシステム１０１の様々な部材によって行われ、図３〜６において示されるような波長分散補正装置を含む。
【００７０】
ブロック８０２において、放射ビームは、分岐して、少なくとも第１，第２放射ビームを形成する。例えば、放射ビームは、光学スプリッターまたは双方向性結合装置を介して分岐される。放射ビームの任意またはすべては、光ファイバー、ストリップ導波路またはリブ／リッジ導波路のような導波路内に閉じ込められる。
【００７１】
ブロック８０４において、１以上の光路は、複数の光路において特定される。特定は、光学スイッチによって行われる。また、特定は、光サーキュレータまたは位相変調器によって行われてもよい。
【００７２】
ブロック８０６において、第１放射ビームは、１以上の光路を介して受け取られる。
【００７３】
ブロック８０８において、群遅延および分散の少なくとも１つが特定された１以上の光路を介して第１放射ビームに導入される。特定された１以上の光路を介して第１放射ビームに導入された群遅延および分散は、複数の光路において他の１以上の光路を介して第１放射ビームに導入された群遅延および分散と異なる。また、群遅延および分散は、第２放射ビームに関連して波長分散を補正するために、係数のベクトル空間の生成を形成する。
【００７４】
要約および抄録の項目ではなく、詳細な説明の項目は、クレームを解釈するために使用されることを意図している。要約および抄録の項目は、１以上であって、すべてではない発明者により考えられた本発明の典型的な実施形態を示し、本発明および添付のクレームを限定することを意図していない。
【００７５】
本発明の実施形態は、特定の機能および関係の実装を示す機能ブロックの補助を用いて記載される。機能ブロックの境界は、説明の便宜のために適宜定義される。代わりの境界があれば、特定の機能および関係が適切に行われるよう定義される。
【００７６】
特定の実施形態の上述の記載は、当業者の知識を適用することによって他の者が過度な実験なく、本発明の一般的概念から逸脱することなく、特定の実施形態のような様々なアプリケーションについて変更および／または適用することができるように、発明の一般的な本質を完全に示す。また、そのような適用および変更は、開示の教示および誘導に基づいて、開示の実施形態に等しい意味および範囲内であることが意図される。本明細書における用語または専門用語が技術および誘導に照らして、当業者によって解釈されるよう、用語および専門用語は説明を目的とし、限定されるものではない。
【００７７】
本発明の範囲は、上述の典型的な実施形態によって限定されるべきではないが、次のクレームおよびそれと同等で定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態におけるＯＣＴシステムのブロック図を示す。
【図２】分散パラメータのベクトル図を示す。
【図３】実施形態における波長分散補正を示す。
【図４】実施形態における他の波長分散補正を示す。
【図５】実施形態における他の波長分散補正を示す。
【図６】実施形態における他の波長分散補正を示す。
【図７】実施形態における導波路の断面を示す。
【図８】実施形態における方法のフローチャートである。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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