(57)【要約】内面又は反射要素を有するキャビティと、電気信号を受信し、この電気信号を電磁波信号に変換し、この電磁波信号をキャビティの内部に誘導するように構成された１つ又は複数の送信機と、電磁波信号を取り出し、この電磁波信号を対応する電気信号に変換し、対応するこの電気信号をキャビティの外部に送信するように構成された１つ又は複数の受信機とを備える装置が開示されている。キャビティの内面間又はキャビティ内の反射要素間の一連の反射又は横断を受けることによって取り出されるまで、電磁波信号はキャビティの内部に含まれる。装置はさらに、キャビティの内部を進行する電磁波信号を再増幅、再整形、及び／又は時間調整するように構成された１つ又は複数の再生器を備えてもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面又は反射要素を備えるキャビティと、
電気信号を受信し、前記電気信号を電磁波信号に変換し、前記電磁波信号を前記キャビティの内部に誘導するように構成された１つ又は複数の送信機と、
前記電磁波信号を取り出し、前記電磁波信号を対応する電気信号に変換し、対応する前記電気信号を前記キャビティの外部に送信するように構成された１つ又は複数の受信機と
を備える装置であって、
前記キャビティの前記内面間若しくは前記反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、前記電磁波信号が前記キャビティの内部に含まれる、装置。
【請求項２】
前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再増幅、再整形、又は時間調整するように構成された１つ又は複数の再生器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記キャビティの前記内部を実質的に真空状態下に維持するように構成された真空ポンプをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電磁波信号が、変調されたレーザ・ビームを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電磁波信号が、ガウス・ビームを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電磁波信号が、空間モードを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記キャビティが、実質的に密封される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記キャビティが、立方体キャビティ、長方形状キャビティ、管状キャビティ、円環形状キャビティ、球面状キャビティ、多面体キャビティ、平行四辺形状キャビティ、プリズム形状キャビティ、又は卵形状キャビティを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記キャビティが、前記電磁波信号の１つ又は複数の周波数で共振を生成するように構成された共振キャビティを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ又は複数の送信機が、少なくとも１つのレーザ及び少なくとも１つの変調器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ又は複数の送信機が、少なくとも１つの直接変調されたレーザを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の受信機が、少なくとも１つの光検出器を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記１つ又は複数の送信機のうち少なくとも１つ、及び前記１つ又は複数の受信機のうち少なくとも１つが、送受信機内にともに配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ又は複数の送信機、又は前記１つ又は複数の受信機のうち少なくとも１つが、前記キャビティ内に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記キャビティの前記内面が、入射電磁波信号を反射又は再生又は分離又は処理するように構成された、ミラー、反射コーティング、格子、又はフォトニック・マイクロ構造材料の少なくとも一部分で作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記１つ又は複数の再生器が、結晶又は光ファイバを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項１７】
前記結晶又は前記光ファイバがドープされる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記結晶又は前記光ファイバが蛍光元素でドープされる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記１つ又は複数の再生器が、少なくとも１つの増幅器及び少なくとも１つの吸収体を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つ又は複数の再生器が、飽和状態で動作するように構成された少なくとも１つの増幅器を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項２１】
前記１つ又は複数の再生器が、非線形フィルタを備える、請求項２に記載の装置。
【請求項２２】
レンズ、格子、メタ材料、及び前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再集束又は再整形するように構成された光学材料のうち少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記反射要素が、前記キャビティの前記内部に配置された複数の第１の平行板を備え、前記第１の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記反射要素がさらに、前記第１の平行板に垂直に配置された複数の第２の平行板と、前記第１、第２、及び第３の平行板が前記キャビティの前記内部に複数のサブキャビティを画定するように、前記第１及び第２の平行板に垂直に配置された複数の前記第３の平行板とを備え、前記第２及び第３の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備え、前記電磁波信号が、取り出されるまで、前記サブキャビティのうち少なくとも１つのサブキャビティの内部に含まれる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２６】
前記第２の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記第３の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記キャビティの前記内面若しくは反射要素のうち１つ若しくは複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面上又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記信号集束装置が、屈折率分布型材料、フォトニック結晶構造体、ミラー構造体、又は回折構造体を含む、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記キャビティが立方体キャビティを含み、
前記立方体キャビティの相対する２つの面に実質的に垂直な第１の平面内を前記電磁波信号がジグザグ状に進行するように、前記立方体キャビティの前記相対する２つの面における前記内面の各部分が、入射電磁波信号を反射するように構成されたミラーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記ミラーのそれぞれが、前記入射電磁波信号を角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／（２√（ｃ２＋ｓ２）））で反射するように構成され、ｃが前記立方体キャビティの側部の長さであり、ｓが前記電磁波信号の横断方向のスポット・サイズである、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記第１の平面と実質的に平行でこれに隣接する第２の平面内を進行するよう、前記電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子をさらに備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記第１の平面に実質的に垂直な第２の平面内を進行するよう、前記電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子をさらに備える、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記１つ又は複数の再生器が、全光学式再生器又は光電子再生器を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項３５】
内面又は反射要素を有するキャビティ、１つ又は複数の送信機、及び１つ又は複数の受信機を備える電磁波記憶装置を使用する方法であって、
前記１つ又は複数の送信機によって電気信号を受信するステップと、
前記１つ又は複数の送信機によって、前記受信した電気信号を電磁波信号に変換するステップと、
前記１つ又は複数の送信機によって、前記電磁波信号を前記キャビティの内部に誘導するステップであって、前記電磁波信号が、前記キャビティの前記内面間又は前記反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、前記キャビティの前記内部に含まれるステップと、
前記１つ又は複数の受信機によって前記電磁波信号を取り出すステップと、
前記１つ又は複数の受信機によって、前記取り出された電磁波信号を、対応する電気信号に変換するステップと、
前記１つ又は複数の受信機から、前記対応する電気信号を前記キャビティの外部に送信するステップと
を含む、方法。
【請求項３６】
前記電磁波記憶装置がさらに、１つ又は複数の再生器を備え、前記方法がさらに、前記１つ又は複数の再生器によって、前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再増幅、再整形、又は時間調整することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記電磁波記憶装置が、前記キャビティの前記内部を実質的に真空状態下に維持することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、前記１つ又は複数の送信機によって、前記受信データを、変調されたレーザ・ビームに変換することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、前記１つ又は複数の送信機によって、前記受信データを、ガウス・ビームに変換することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、前記１つ又は複数の送信機によって、前記受信データを、空間モードに変換することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
レンズ、格子、メタ材料、及び光学材料のうち少なくとも１つを使用することによって、前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再集束又は再整形することをさらに含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記電磁波記憶装置がさらに、前記キャビティの前記内面又は反射要素のうち１つ又は複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面上又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置を備え、前記方法がさらに、
前記信号集束装置を使用することによって、入射電磁波信号を集束するステップと、
前記信号集束装置を使用することによって、前記電磁波信号を逆向きに方向変更するステップと
を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４３】
前記信号集束装置が、屈折率分布型材料、フォトニック結晶構造体、ミラー構造体、又は回折構造体を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記キャビティが立方体キャビティを含み、前記立方体キャビティの相対する２つの面における前記内面の各部分がミラーを備え、
前記方法がさらに、前記立方体キャビティの前記相対する２つの面に実質的に垂直な第１の平面内を前記電磁波信号がジグザグ状に進行するように、前記ミラーによって入射電磁波信号を反射することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４５】
前記ミラーによって前記入射電磁波信号を反射するステップが、前記ミラーのそれぞれによって、前記入射電磁波信号を角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／（２√（ｃ２＋ｓ２）））で反射することを含み、ｃが前記立方体キャビティの側部の長さであり、ｓが前記電磁波信号の横断方向のスポット・サイズである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記電磁波記憶装置がさらに、信号方向づけ素子を備え、前記方法がさらに、前記信号方向づけ素子によって、前記第１の平面と実質的に平行でこれに隣接する第２の平面内を進行するよう前記電磁波信号を方向づけすることを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記電磁波記憶装置がさらに、信号方向づけ素子を備え、前記方法がさらに、前記信号方向づけ素子によって、前記第１の平面に実質的に垂直な第２の平面内を進行するよう前記電磁波信号を方向づけすることを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記１つ又は複数の再生器が全光学式再生器を備え、前記電磁波信号を再増幅、再整形、又は時間調整するステップが、光領域において前記全光学式再生器によって実行される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記１つ又は複数の再生器が光電子再生器を備え、
前記電磁波信号を再増幅、再整形、又は時間調整するステップが、
前記光電子再生器によって、前記電磁波信号を対応する電気信号に変換するステップと、
前記光電子再生器によって、前記対応する電気信号を電気的に再増幅、再整形、又は時間調整するステップと、
前記光電子再生器によって、再生された電気信号を、光領域において対応する電磁波信号に変換するステップと
を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記送信するステップ又は前記取り出すステップの少なくとも一方が、前記キャビティ内部で実行される、請求項３５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許通常出願は、２０１８年８月２日出願の米国特許仮出願第６２／７１３，７３５号明細書の利益及び優先権を主張し、その内容全体を、参考として本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、情報記憶技術の分野に関し、詳細には、キャビティ内の波動信号として情報を記憶するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
データ・センタの拡大、ブロードバンド通信、及び計算集約型の信号処理によって、消費電力が相対的に少ない大容量データ記憶装置の需要が高まっている。現代のデータ・センタではまた、たとえば、高性能コンピューティング（ＨＰＣ）を実行するのに、同じ共通ドライブに記憶された同じデータへ迅速にアクセスする必要がしばしばある。さらに、情報技術（ＩＴ）記憶装置産業内での数多くの関係者（たとえば、エンド・カスタマ、データ・センタ、インシステム・プログラマ（ＩＳＰ）、インサーキット・プログラマ（ＩＣＰ）など）の間には、機密データ（たとえば、政府データ、軍事データ）を、最終的且つ完全に即座に消去できることへの関心が高まっている。
【０００４】
これまでのところ、不揮発性ＮＡＮＤフラッシュ・メモリをベースにしたドライブなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ）、及びハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）が、データ・センタでデータを記憶するのに使用される記憶装置の例である。そうしたソリッドステート・ベースの記憶装置を基にした従来のデータ・センタには様々な欠点がある。たとえば、従来のそうした記憶装置を使用するデータ記憶装置は、大量の電力を消費し、高額な保守管理が必要となる。さらに、従来のそうした記憶装置の多くを要するデータ記憶装置は、大量の熱を発生させ、冷却システムを必要とし、費用とエネルギー消費がさらに必要となる。さらに、従来のそうした電磁波記憶装置との間でデータを読み書きできる際のスループットは、電子装置の速度、たとえば数Ｇビット／秒に制限される。さらに、従来の不揮発性固体記憶装置からデータを消去されると、通常は消去されたこのデータの跡が残り、適切な技能と技術があれば、消去されたこのデータを復元することもできる。さらに、従来のそうした記憶装置を使用してデータ・センタをスケールアップするには、記憶装置を買い足すか、現在の記憶装置を性能のさらに高い装置に置き換えることが必要である。したがって、従来の記憶装置を使用するデータ・センタを構築し、アップグレードすることは、費用と時間のかかるプロセスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、従来の記憶装置を使用するデータ記憶装置の上記その他の欠陥のうち１つ又は複数の欠陥を克服するデータ記憶用の装置及び方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、本発明の上記及び関連する目的が、動きのあるデータなどの波動信号をキャビティ内に記憶するための装置及び方法を含む、いくつかの関連する態様の形で得られることが見いだされた。
【０００７】
より具体的には、本発明は、内面又は反射要素を備えるキャビティと、電気信号を受信し、この電気信号を電磁波信号に変換し、この電磁波信号をキャビティの内部に誘導するように構成された１つ又は複数の送信機と、この電磁波信号を取り出し、この電磁波信号を対応する電気信号に変換し、対応するこの電気信号をキャビティの外部に送信するように構成された１つ又は複数の受信機とを備える装置に関し、キャビティの内面間若しくは反射要素間での、又はキャビティ内での、一連の反射又は横断を受けることによって、電磁波信号がキャビティの内部に含まれる。
【０００８】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、キャビティの内部を進行する電磁波信号を再増幅、再整形、及び／又は時間調整するように構成された１つ又は複数の再生器を備える。少なくとも１つの実施形態では、この再生器には、全光学式再生器又は光電子再生器が含まれ得る。
【０００９】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティの内部は、キャビティの外部での大気圧レベルとは異なる大気圧レベルを実現可能にするように構成される。少なくとも１つの実施形態では、キャビティの内部は、キャビティの外部での大気圧レベルよりも低い大気圧レベルを実現可能にするように構成される。
【００１０】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、キャビティの内部を実質的に真空状態下に維持するように構成された真空ポンプを備える。
【００１１】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、変調されたレーザ・ビームを含む。
【００１２】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、任意のビーム形状を含む。少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、ガウス・ビームを含む。少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、非ガウス・ビームを含む。
【００１３】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、空間モードを含む。少なくとも１つの実施形態では、電磁波信号は、軌道角運動量（ＯＡＭ）モードを含む。
【００１４】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティは実質的に密封される。
【００１５】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティは、立方体キャビティ、長方形状キャビティ、管状キャビティ、円環形状キャビティ、球面状キャビティ、多面体キャビティ、平行四辺形状キャビティ、プリズム形状キャビティ、又は卵形状キャビティを含む。
【００１６】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティは、電磁波信号の１つ又は複数の周波数で共振を生成するように構成された共振キャビティを備える。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機が、少なくとも１つのレーザ及び少なくとも１つの変調器を備える。
【００１８】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機が、少なくとも１つの直接変調されたレーザを含む。
【００１９】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の受信機が、少なくとも１つの光検出器を備える。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機のうち少なくとも１つ、及び１つ又は複数の受信機のうち少なくとも１つが、送受信機内にともに配置される。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティの内面は、入射電磁波信号を反射又は再生又は分離又は処理するように構成された、ミラー、反射コーティング、格子、又はフォトニック・マイクロ構造材料の少なくとも一部分で作製される。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器が、結晶又は光ファイバを含む。
【００２３】
少なくとも１つの実施形態では、結晶又は光ファイバはドープされる。少なくとも１つの実施形態では、結晶又は光ファイバは蛍光元素でドープされる。
【００２４】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器は、少なくとも１つの増幅器及び少なくとも１つの吸収体を備える。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器は、飽和状態で動作するように構成された少なくとも１つの増幅器を備える。
【００２６】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器は、非線形フィルタを備える。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器は、全光学式再生器又は光電子再生器を備える。
【００２８】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、レンズ、格子、メタ材料、及びキャビティの内部を進行する電磁波信号を再集束又は再整形するように構成された光学材料のうち少なくとも１つを含む。
【００２９】
少なくとも１つの実施形態では、反射要素は、キャビティの内部に配置された複数の第１の平行板を備え、この第１の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備える。少なくとも１つの実施形態では、第１の平行板は、互いから実質的に等距離に配置される。
【００３０】
少なくとも１つの実施形態では、この反射要素はさらに、第１の平行板に垂直に配置された複数の第２の平行板と、第１、第２、及び第３の平行板がキャビティの内部に複数のサブキャビティを画定するように、第１及び第２の平行板に垂直に配置された複数の第３の平行板とを備え、ここで、第２及び第３の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備え、電磁波信号は、取り出されるまで、この各サブキャビティのうち少なくとも１つのキャビティの内部に含まれる。少なくとも１つの実施形態では、第２の平行板は、互いから実質的に等距離に配置される。少なくとも１つの実施形態では、第３の平行板は、互いから実質的に等距離に配置される。
【００３１】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、キャビティの内面若しくは反射要素のうち１つ若しくは複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面上又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置を備える。
【００３２】
少なくとも１つの実施形態では、この信号集束装置は、屈折率分布型材料、フォトニック結晶構造体、ミラー構造体、又は回折構造体を含む。
【００３３】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティは立方体キャビティを含み、この立方体キャビティの相対する２つの面に実質的に垂直な第１の平面内を電磁波信号がジグザグ状に進行するように、立方体キャビティの相対する２つの面における内面の各部分が、入射電磁波信号を反射するように構成されたミラーを備える。
【００３４】
少なくとも１つの実施形態では、ミラーのそれぞれが、入射電磁波信号を角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／√（ｃ２＋ｓ２））で反射するように構成され、ここで、ｃは立方体キャビティの側部の長さであり、ｓは電磁波信号の横断方向のスポット・サイズである。
【００３５】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、第１の平面と実質的に平行でこれに隣接する第２の平面内を進行するよう電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子を備える。
【００３６】
少なくとも１つの実施形態では、装置はさらに、第１の平面に対して実質的に垂直な第２の平面内を進行するよう電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子を備える。
【００３７】
さらに、本発明は又、内面又は反射要素を有するキャビティ、１つ又は複数の送信機、及び１つ又は複数の受信機を備える電磁波記憶装置を使用する方法であって、１つ又は複数の送信機によって電気信号を受信するステップと、１つ又は複数の送信機によって、受信したこの電気信号を電磁波信号に変換するステップと、１つ又は複数の送信機によって、この電磁波信号をキャビティの内部に誘導するステップであって、この電磁波信号が、キャビティの内面間又は反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、電磁波信号がキャビティの内部に含まれるステップと、１つ又は複数の受信機によって電磁波信号を取り出すステップと、１つ又は複数の受信機によって、取り出されたこの電磁波信号を、対応する電気信号に変換するステップと、１つ又は複数の受信機から、対応するこの電気信号をキャビティの外部に送信するステップとを含む、方法に関する。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波記憶装置はさらに、１つ又は複数の再生器を備え、方法はさらに、１つ又は複数の再生器によって、キャビティの内部を進行する電磁波信号を再増幅、再整形、及び／又は時間調整することを含む。
【００３９】
少なくとも１つの実施形態では、方法はさらに、キャビティの内部での大気圧レベルが、キャビティの外部での大気圧レベルと異なるようになるのを可能にすることを含む。少なくとも１つの実施形態では、方法はさらに、キャビティの内部での大気圧レベルを、キャビティの外部での大気圧レベルよりも低くなるように低下させることを含む。
【００４０】
少なくとも１つの実施形態では、方法はさらに、キャビティの内部を実質的に真空状態下に維持することを含む。
【００４１】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、１つ又は複数の送信機によって、この受信データを変調されたレーザ・ビームに変換することを含む。
【００４２】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、１つ又は複数の送信機によって、この受信データを、ガウス・ビーム、非ガウス・ビーム、又は他の任意のビーム形状に変換することを含む。
【００４３】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、１つ又は複数の送信機によって、この受信データを空間モードに変換することを含む。少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の送信機によって、受信データを電磁波信号に変換するステップが、１つ又は複数の送信機によって、この受信データを軌道角運動量（ＯＡＭ）モードに変換することを含む。
【００４４】
少なくとも１つの実施形態では、方法はさらに、レンズ、格子、光学材料、及びメタ材料のうち少なくとも１つを使用することによって、キャビティの内部を進行する電磁波信号を再集束又は再整形することを含む。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波記憶装置はさらに、キャビティの内面若しくは反射要素のうち１つ若しくは複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置を備え、この方法はさらに、信号集束装置を使用することによって、入射電磁波信号を集束するステップと、信号集束装置を使用することによって、電磁波信号を逆向きに方向変更するステップとを含む。
【００４６】
少なくとも１つの実施形態では、この信号集束装置は、屈折率分布型材料、フォトニック結晶構造体、ミラー構造体、又は回折構造体を含む。
【００４７】
少なくとも１つの実施形態では、キャビティは立方体キャビティを含み、この立方体キャビティの相対する２つの面における内面の各部分がミラーを備え、方法がさらに、この立方体キャビティの相対する２つの面に実質的に垂直な第１の平面内を電磁波信号がジグザグ状に進行するように、ミラーによって入射電磁波信号を反射することを含む。
【００４８】
少なくとも１つの実施形態では、ミラーによって入射電磁波信号を反射するステップが、各ミラーのそれぞれによって、入射電磁波信号を角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／√（ｃ２＋ｓ２））で反射することを含み、ここで、ｃは立方体キャビティの側部の長さであり、ｓは電磁波信号の横断方向のスポット・サイズである。
【００４９】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波記憶装置がさらに、信号方向づけ素子を備え、方法がさらに、この信号方向づけ素子によって、第１の平面と実質的に平行でこれに隣接する第２の平面内を進行するよう電磁波信号を方向づけすることを含む。
【００５０】
少なくとも１つの実施形態では、電磁波記憶装置がさらに、信号方向づけ素子を備え、方法がさらに、この信号方向づけ素子によって、第１の平面に対して実質的に垂直な第２の平面内を進行するよう電磁波信号を方向づけすることを含む。
【００５１】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器が全光学式再生器を備え、電磁波信号を再増幅、再整形、及び／又は時間調整するステップが、光領域において全光学式再生器によって実行される。
【００５２】
少なくとも１つの実施形態では、１つ又は複数の再生器が光電子再生器を備え、電磁波信号を再増幅、再整形、及び／又は時間調整するステップが、光電子再生器によって、電磁波信号を対応する電気信号に変換するステップと、光電子再生器によって、対応するこの電気信号を電気的に再増幅、再整形、及び／又は時間調整するステップと、光電子再生器によって、再生されたこの電気信号を、光領域において対応する電磁波信号に変換するステップとを含む。
【００５３】
特定の特徴、機能、及び利点をこれまでに列挙したが、様々な実施形態は、列挙された特徴、機能、及び利点の一部、すべてなし、又はすべてを含んでもよい。開示された主題の上記その他の技術的な特徴、機能、及び利点は、本発明それ自体とともに、以下の図、詳細な説明、及び特許請求の範囲を見直した後に、より完全に理解されよう。
【００５４】
添付図を参照して、本発明の例示的な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】立方体キャビティを使用する、本発明の例示的な一実施形態の概略図である。
【図２】光処理ユニットの構成要素、及びその構成要素の相互接続部を概略的に示す、本発明の例示的な実施形態による光処理ユニットの概略図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による再生器及びその動作の概略図である。
【図４Ａ】本発明の例示的な実施形態により各内面間を横断する電磁波ビームを示す、図１の立方体キャビティの相対する２つの側部の内面の横断面図である。
【図４Ｂ】本発明の例示的な実施形態による信号方向づけ素子を示す。
【図４Ｃ】本発明の例示的な実施形態により各内面間を横断する電磁波ビームを示す、図１の立方体キャビティの相対する２つの側部の内面の横断面図である。
【図４Ｄ】本発明の例示的な実施形態により、部分的に重なり合う２つの電磁波ビームを分離する、屈折率分布型材料から作製される信号集束装置の断面図である。
【図４Ｅ】本発明の例示的な実施形態により各信号集束装置間を横断する電磁波ビームを示す、図１の立方体キャビティの相対する２つの側部に配置された信号集束装置を含む内面の横断面図である。
【図４Ｆ】本発明の例示的な実施形態により各内面間を横断する電磁波ビームを示す、図１の立方体キャビティの相対する２つの側部の内面の横断面図である。
【図４Ｇ】本発明の例示的な実施形態による、複数の平行板を備えるキャビティの断面図である。
【図５】平行にされた電磁波ビームのレイリー長を示す。
【図６】ガウス・ビームの焦点を中心としたそのレイリー長内を伝搬するガウス・ビームを示す。
【図７Ａ】本発明の例示的な実施形態による長方形キャビティの等角図である。
【図７Ｂ】本発明の例示的な別の実施形態による長方形キャビティの等角図である。
【図８】本発明の例示的な実施形態により容量計算に使用されるチューブのベースの正方形領域を示す、チューブキャビティのベースの横断面図である。
【図９】本発明の例示的な実施形態によりキャビティの内面間を横断する電磁波信号を示す、卵形状キャビティの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
情報又は任意の種類のデータは、電磁波（いくつか例を挙げると、たとえば、レーザ、光ビーム、無線周波数（ＲＦ）信号、他のタイプの電磁波信号）として記憶することができ、様々な伝送媒体（いくつか例を挙げると、たとえば、自由空間、真空、結晶、非線形媒体、光導波路、光ファイバ）において、構造体間又は構造体内で伝送及び／又は反射することができる。「電磁波信号」及び「電磁波ビーム」という用語は、本明細書において区別なく使用される。本明細書で使用される電磁放射又は電磁ビームは、レーザ・ビーム若しくはレーザ信号、メーザ・ビーム若しくはメーザ信号、光ビーム若しくは光信号、又は音波、電波、ＩＲ放射、ＵＶ放射、マイクロ波帯伝送、若しくは前述したもののうち２つ以上の任意の組合せを含む、任意のタイプの有線信号若しくは無線信号を含む、任意の種類の電磁信号を含んでもよい。本明細書では、単にレーザ・ビーム又はレーザ信号と呼ばれることもあるが、電波、マイクロ波、ＩＲ、ＵＶ、及び電磁放射の波長の帯域幅の組合せを含む他のタイプの光信号及び他のタイプの電磁放射伝送も又、誘導されるか、整形されるか、位相調整されるか、又はこのいずれでもなくても、含まれるものである。
【００５７】
再循環ループは、データを運ぶ電磁波信号を連続動作で保持することによって、「動きのあるデータ」を記憶するために使用されてもよく、構造体間又は構造体内で送信及び／又は反射されてもよく、必要に応じて（たとえば、信号増幅又は信号再生によって）再生されてもよい。再循環ループは、たとえば、自由空間内で、又は光ファイバの１つ若しくは複数の断片などの導波路を介して、データを反射又は他の方法で再送信する付随物又は他の容器によって形成されてもよい。再循環ループは又、光ファイバなどの導波路を備えてもよい。再循環ループ内での動きのあるデータを記憶する様々なシステム及び方法が、米国特許出願第１５／４６５，３５６号明細書に記載されており、これは、米国特許出願公開第２０１７／０２８０２１１Ａ１号明細書として公開されており、参考としてそっくりそのまま本明細書に援用する。
【００５８】
このようなシステム用のデータ記憶の時間及び容量を増やすには、電磁波信号を、可能な限り長く再循環ループ内に保持するか、又は「遅延」させる必要がある。コヒーレンス長が相対的に短いマスタ発振器を長距離のライダー又はレーダにおいて使用できることなど、電磁信号の遅延のための他の用途が存在してもよい。
【００５９】
キャビティは、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するか、又は含むための再循環ループを設けるように構成されてもよい。さらに、キャビティは、飛行時間遅延を得るように、電磁波信号が数多くの回数にわたって反射又は方向変更されるための様々な表面を設けるように構成されてもよい。本明細書では、「キャビティ」という用語は、電磁波信号が進行できる任意のサイズ又は形状の少なくとも１つの部分的に又は完全に密閉された空間（たとえば、部分的に開放された、又は完全に密封された格納装置）を備える任意の構造体を指す。キャビティ内の密閉空間は中空でもよく、このような真空に近い状態での中空空間は屈折率が約１であり、これによって、電磁波信号は真空中で光速に近い速度で進行することが可能となる。或いは、キャビティ内の密閉空間は、電磁波信号が真空中よりもゆっくり進行する、屈折率が１より大きい材料（たとえば、固体、結晶、アモルファス材料、液体など）で満たされてもよい。別の例では、キャビティは、それ自体の内面及び外面によって囲まれた固体材料（たとえば、いくつか例を挙げると、結晶、アモルファス固体）でもよい。好ましくは、キャビティを満たすこのような材料は、低損失で電磁波信号の記憶又は封じ込めを可能にするように構成される。
【００６０】
以下でさらに述べるように、キャビティの例示的な幾何形状には、いくつか例を挙げると、立方体キャビティ、長方形状キャビティ、管状キャビティ、円環形状キャビティ、球面状キャビティ、多面体キャビティ、平行四辺形状キャビティ、プリズム形状キャビティ、及び卵形状キャビティが含まれる。すなわち、キャビティの幾何形状は、データ・センタ、又は任意の種類の顧客データのコンピューティング及び／若しくは記憶の設備若しくは装置を設けるために、いくつか例を挙げると、任意の構造体、建物、又は装置での利用可能な任意の空間に適合するように構築することができる。たとえば、輸送コンテナ、クローゼット、建物内の部屋、複数階の建物の内部、又は囲まれたサッカー競技場は、動きのあるデータを記憶するための再循環ループを実現できるキャビティとすることができる。各実施形態では、キャビティは、電磁波信号の１つ又は複数の周波数で共振を生成するように構成された光共振キャビティを備えてもよい。
【００６１】
たとえば、キャビティの内面間及び／又はキャビティ内に配置された反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、電磁波信号をキャビティの内部に含むことができる。各実施形態では、電磁波信号は、任意のタイプの電磁波ビーム、及び互いに異なる電磁波ビームの任意の組合せでもよい。各実施形態では、電磁波信号は、任意の波長の電磁波を含んでもよく、又いくつかの互いに異なる波長を含んでもよい。各実施形態では、電磁波信号は、任意の空間モードでもよく、又いくつかの互いに異なる空間モードを含んでもよい。たとえば、キャビティの内部に含まれる電磁波信号は、変調されたレーザ・ビーム、他のタイプの変調された電磁波ビーム、ガウス・ビーム、いくつか例を挙げると、円形モード、方形モード、軌道角モード（ＯＡＭ）、エルミート・ガウス、又はラゲール・ガウスなど様々な空間モードでの電磁波ビームを含んでもよい。
【００６２】
キャビティによって設けられる所与の内部空間内では、キャビティの内面及び／又はキャビティ内の反射要素を、キャビティの内部を進行する電磁波信号の経路長及び記憶時間を増加させるように構成することができる。電磁波信号の経路長は、キャビティ内を電磁波信号が進行する距離であり、記憶時間は、キャビティ内で動きのあるデータを運ぶ光又は他の電磁波信号（たとえば、音）の速度で電磁波信号の経路長を除算したものである。記憶時間が長くなり、経路長が増すと、データがキャビティ内に誘導される際の相対的に高いデータ転送速度を必要とすることなく、相対的に多くの量の動きのあるデータをキャビティ内に記憶することができる。この点に関しては、動きのあるデータを運ぶ電磁波信号が音波である場合、（光速と比較して）はるかに遅い音速によって、データがキャビティ内に誘導される際の相対的に高いデータ転送速度を必要とすることなく、相対的に多くの量の動きのあるデータをキャビティ内に記憶することができるようになる。
【００６３】
例示的な一実施形態によれば、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置は、任意の形状、又はサイズすなわち寸法のキャビティを備えてもよい。このキャビティは、内部空間とキャビティの外側との間に１つ又は複数の開口部を有し、部分的に囲まれてもよい。或いは、このキャビティは、キャビティの内部と外部の間に開口部を有することなく、完全に囲まれてもよく、又実質的に密封されてもよい。
【００６４】
電磁波信号を含むために、キャビティは、このキャビティ内に配置された内面又は反射要素を備えてもよく、これらは、キャビティから取り出されるまで電磁波信号が進行するための再循環ループを形成する。キャビティの内面のすべて又は一部のみが反射してもよい。キャビティの内面の一部又はすべては、いくつか例を挙げると、ミラー、反射コーティングなど任意の種類の反射要素若しくは反射材料、又は格子、又は入射電磁波信号を反射、再生、分離、及び／若しくは処理するように構成された他の任意のフォトニック・マイクロ構造材料を含んでもよい。各実施形態では、内面の反射率が高いと、反射に起因する電磁波信号の電力及び強度の損失が低減されることになるので、内面の反射率は、可能な限り１に近くてもよい。
【００６５】
例示的な装置は又、変調された電磁波信号の形でデータをキャビティの内部に誘導するための入力ポートと、キャビティの内部から電磁波信号を取り出すための出力ポートとして使用してもよい、それぞれ、１つ又は複数の送信機と、１つ又は複数の受信機とを備えてもよい。送信機は、キャビティの外部又はキャビティの内部から電子信号又は電気信号（たとえば、デジタル・データ）を受信し、この電気信号を電磁波信号に変換し、この電磁波信号がキャビティ内を進行し、キャビティ内に含まれるように、この電磁波信号をキャビティの内部に誘導するように構成されてもよい。送信機は、変調方式（たとえば、ＱＡＭ、ＮＲＺ、ＱＰＳＫなど）のいずれか、及び／又はキャビティ内でデータが誤りなく確実に伝搬するのに必要な、当業者に知られているデジタル信号処理技法（たとえば、誤り訂正など）のいずれかを使用して、電磁波信号に電子信号又は電気信号を搬送できることが理解されよう。送信機は、少なくとも１つのレーザ、及び少なくとも１つの変調器を備えてもよい。或いは、送信機は、少なくとも１つの直接変調されたレーザを備えてもよい。各実施形態では、反射窓内において、互いに異なる様々な波長でのレーザが使用されてもよい。受信機は、キャビティの内部から電磁波信号を取り出し、この電磁波信号を対応する電気信号（たとえば、デジタル・データ）に変換し、この対応する電気信号をキャビティの外部に送信するように構成されてもよい。受信機は、少なくとも１つの光検出器を備えてもよい。各実施形態では、装置は、少なくとも１つの送信機、及び少なくとも１つの受信機が物理的若しくは機能的に配置されるか、又はともに結合される、１つ又は複数の送受信機を備えてもよい。
【００６６】
各実施形態では、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置がさらに、電磁波信号の一部又はすべての態様をその元の状態又は以前の状態に復元するように構成された１つ又は複数の増幅器及び／又は再生器を備えてよい。各実施形態では、装置はさらに、キャビティの内部に含まれ、その内部を進行する電磁波信号をクリーン・アップするように構成された１つ又は複数の装置を備えてもよい。キャビティの内部を進行する電磁波信号は、強度及び振幅の損失、信号の拡散、並びに／又は、たとえば表面での多重反射、様々な分散効果及び非線形効果、キャビティの摂動、不規則な散乱事象及び／若しくは光の自然放出に起因する雑音及び誤りが加わる状態に置かれる場合がある。したがって、電磁波信号は、キャビティ内を進行している間、時間又は空間の様々な点で再生される必要があってもよい。
【００６７】
各実施形態では、再生器は、電磁波ビーム経路に沿って配置され、通過する電磁波信号を、その元の状態に復元するか、且つ／又はあらゆる劣化を補償するのに使用されてもよい。
【００６８】
完全な信号再生は通常、信号を時間調整、再整形、及び再増幅（又は増幅）する信号を含む「３Ｒ」プロセスと呼ばれる。装置内の再生器は、完全な電磁波信号の再生を実行するように構成されてもよい。或いは、装置内の再生器は、ひとつには電磁波信号の時間調整及び／又は再整形及び／又は再増幅によって、電磁波信号の一部の態様のみを復元するように構成されてもよい。各実施形態では、再生器は又、誤り訂正を実施して、失われた情報を復元するか、又は動きのあるデータに誘導された誤りを訂正するように構成されてもよい。装置における再生器の数は、キャビティの設計及びキャビティ要素の性能に依存することがあり、ゼロから非常に大きな数にまで及ぶことがある。
【００６９】
電磁波信号を完全に又は部分的に再増幅、再整形、及び／又は時間調整するように構成された任意の装置を使用して、再生器を構築してもよい。再生器は、いくつかの方式で実装することができる。各実施形態では、再生器は、全光学式再生器又は光電子再生器でもよく、この全光学式再生器は、光領域において電磁波信号をすべて光学的に再生するように構成され、この光電子再生器は、電気領域において電磁波信号を対応する電気信号に変換し、変換されたこの電気信号を電気的に再生し、光領域において、再生されたこの電気信号を対応する電磁波信号に変換して戻すように構成される。各実施形態では、再生器は、少なくとも１つの増幅器及び少なくとも１つの吸収体を備えてもよい。各実施形態では、再生器は、飽和状態で動作するように構成された少なくとも１つの増幅器を備えてもよい。各実施形態では、増幅器は、光信号を増幅するように構成された任意の装置でもよい。各実施形態では、増幅器は、結晶又は光ファイバを含んでもよい。各実施形態では、この結晶及び光ファイバは、蛍光元素でドープされてもよい。各実施形態では、増幅器内で使用される光ファイバは、光信号を光ファイバに注入するための入力での追加装置、及び光ビームをその元の形状及びサイズに復元するための出力での別の装置を備えてもよい。各実施形態では、再生器は、利得安定化を実現し、電磁波信号の雑音を低減するように構成された非線形フィルタを備えてもよい。各実施形態では、再生器は、結晶又は光ファイバを含んでもよい。各実施形態では、再生器は、ドープされた結晶又は光ファイバを含んでもよい。各実施形態では、この結晶又は光学素子は、蛍光元素でドープされてもよい。各実施形態では、再生器内で使用される光ファイバは、電磁波信号を光ファイバに注入するための入力での追加装置、及び電磁波ビームをその元の形状及びサイズに復元するための出力での別の装置を備えてもよい。
【００７０】
各実施形態では、電磁波信号を記憶するための装置はキャビティを備えてもよく、このキャビティの内部は、キャビティの外部での大気圧レベルとは異なる（たとえば、この大気圧よりも高い又は低い）大気圧レベルを実現可能にするように構成される。各実施形態では、キャビティの内部は、キャビティの外部での大気圧レベルよりも低い大気圧レベルを実現可能にするように構成されてもよい。たとえば、これは、真空ポンプ又は他の任意の圧力低下手段を用いて達成することができる。各実施形態では、電磁波信号を記憶するための装置はさらに、真空ポンプ、及び／又はキャビティの内部（たとえば、真空、若しくは真空に近い低い大気圧）での所望のレベルの真空状態を維持するのに使用することができる「クリーンルーム」タイプの環境を設けるための他の装置を備えてもよい。或いは、キャビティ内に真空状態を実現するための別の方式として、装置をそっくりそのまま宇宙空間などの真空中に配置してもよい。キャビティの内部を実質的に真空状態に維持することにより、電磁波信号への大気の影響が低減又は排除され、キャビティの内部を進行する電磁波信号の電力損失又はデータ劣化が無視できるようになるはずである。たとえば、粉塵及び他の微粒子が、電磁波信号の電磁波の回折を引き起こす場合がある。真空状態で実質的に密封されたキャビティ内では、粉塵及び他の微粒子を除去することができる。同様に、「クリーンルーム」タイプの環境を設けるための真空ポンプ及び／又は他の装置を使用して、部分的に密封されたキャビティ内に存在する粉塵及び他の微粒子を低減又は除去してもよい。さらに、真空中での光又は電磁波信号の伝搬によって生成される熱は無視できるものであり、したがって、装置の冷却システムの必要性が低くなる。
【００７１】
例示的な一実施形態によれば、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶する方法は、以下のプロセスを含んでもよい。キャビティの外部からの電気信号（たとえば、電子デジタル・データ）は、１つ又は複数の送信機によって受信されてもよく、この送信機は、受信されたこの電気信号を電磁波信号に変換する。送信機は、変調方式（たとえば、ＱＡＭ、ＮＲＺ、ＱＰＳＫなど）のいずれか、及び／又はキャビティ内でデータが誤りなく確実に伝搬するのに必要な、当業者に知られているデジタル信号処理技法（たとえば、誤り訂正など）のいずれかを使用して、電磁波信号に電気信号を搬送できることが理解されよう。送信機は、電磁波信号をキャビティの内部に誘導し、ここで、キャビティの内面間又は反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、電磁波信号が含まれる。電磁波信号は、キャビティの内部から取り出され、１つ又は複数の受信機によって、対応する電気信号（たとえば、電子デジタル・データ）に変換されてもよい。次いで、受信機は、対応する電気信号をキャビティの外部に送信してもよい。
【００７２】
各実施形態では、キャビティの内部を進行している間での電磁波信号の何らかの劣化を補償するには、１つ又は複数の再生器を使用して、電磁波信号をその元の又は以前の振幅又は波形に復元してもよい。各実施形態では、電磁波信号への大気の影響を低減又は排除するには、キャビティの内部での大気圧レベルが、キャビティの外部での大気圧レベルと異なっていてもよい。たとえば、キャビティの内部での大気圧レベルを、キャビティの外部での大気圧レベルよりも低くしてもよい。このステップは、たとえば、真空ポンプ、「クリーンルーム」タイプの環境を設けるための他の装置、及び／又は任意の圧力低下手段によって実行されてもよい。各実施形態では、キャビティの内部は、真空ポンプを使用して実質的に真空状態に維持されてもよい。
【００７３】
キャビティのデータ記憶容量は、光路長Ｌのサイズ、使用される帯域幅Ｂ又は波長帯、使用される変調フォーマット（たとえば、＃ビット／シンボル、及び信号変調のタイプ）、並びに周波数／波長のＭごとに使用される、電磁波信号によって使用される電磁的様式（たとえば、レーザ、偏波、又は空間多重化）の数に依存することがある。電磁波信号は、キャビティの設計に応じて、空間的に横方向及び／又は縦方向の任意の形状（たとえば、いくつか例を挙げると、円形、正方形、軌道角モード）でもよい。たとえば、キャビティの全データ記憶容量は、Ｍ×Ｌ×Ｂ／２×（＃ビット／シンボル）／ｖによって計算することができ、ここで、ｖはキャビティ内部の電磁波信号の伝搬速度である。キャビティが真空状態にある場合、電磁波信号の速度は真空中での光速となる。さらに多くのフットプリントを追加する必要なく、且つ／又は既存のハードウェアを置き換える必要なく、たとえば、キャビティ内に含まれる電磁波信号の帯域幅又はモードを拡張することによって（たとえば、多重化の追加の形態を使用することによって）、キャビティのデータ記憶容量を増大させることができる。
【００７４】
各実施形態では、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置はまた、キャビティ内に含まれる電磁波信号を消滅させるか、又は「オフにする」ことによって、キャビティ内に記憶された動きのあるデータを除去するように構成されてもよい。電磁波信号が消滅すると、そこに記憶されているデータは、固体記憶装置から消去されたデータとは異なり、決定的且つ直ちに失われ、復元することができない。
【００７５】
次に各図面、特に図１を参照すると、立方体キャビティ１０１を使用して動きのあるデータを記憶するための装置１００の形で、例示的な実施形態が示してある。キャビティ壁は不透明でもよく、必ずしも透明又は半透明でなくてもよいが、図１には、キャビティの内部でキャビティの内面間を横断する電磁波信号１０４を示すために、そのキャビティ壁が透明である場合と同様の立方体キャビティ１０１が示してある。図１に示すように、キャビティ１０１の内面間での一連の反射又は横断を受けることによって、電磁波信号は、キャビティ１０１の内部に含まれる。
【００７６】
立方体キャビティ１０１の６つの側部のそれぞれの内面の一部又はすべての部分は、入射電磁波信号が反射できるように反射してもよい。各実施形態では、装置の動作設計を容易にするために、キャビティの内面のいくつかの部分が反射せず、その代わりに不透明又は透明でもよい。キャビティ１０１の内面は、いくつか例を挙げると、ミラー、反射コーティングなど任意の種類の反射要素若しくは反射材料、又は格子、又は入射電磁波信号を反射、再生、分離、及び／若しくは処理するように構成された他の任意のフォトニック・マイクロ構造材料を使用してもよい。表面の反射率は、反射光又は電磁波信号のパワー（Ｐｒ）を入射光又は電磁波信号のパワー（Ｐｉ）で除算することで定義され、１以下である。各実施形態では、立方体キャビティ１０１の内面の反射率は、可能な限り１に近い。
【００７７】
図１に示すように、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための例示的な装置１００は、１つ又は複数の光学処理ユニット（ＯＰＵ又は「タップ・ポイント」）１０２を備えてもよい。各ＯＰＵ１０２は、デジタル・データなどの電気信号を受信するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートの役割を果たして、電磁波信号としてキャビティ１０１内に記憶し、記憶されたこの電磁波信号にキャビティ１０１からアクセスし、これを取り出すように構成されてもよい。装置用の各ＯＰＵの数及び位置は、図１に示したものに限定されず、装置に結合された演算器、装置、及び／又はデータ・センタの任意の数及び配置に対応するように、任意であり柔軟性を有することができる。各実施形態では、１つ又は複数のＯＰＵ１０２を、キャビティ１０１内に配置することができる。
【００７８】
各ＯＰＵ１０２は、複数の機能サブアセンブリを備えてもよく、送信機、受信機、再生器、並びに電子処理及び／又は光処理用の他の機能サブアセンブリのうちの１つ又は複数を含んでもよい。送信機の一般的な目的は、キャビティ１０１にデータを書き込むことである。そうするには、送信機は、デジタル・データなどの電気信号を、たとえばレーザ光を使用して、動きのあるデータを運ぶ電磁波信号１０４に変換するように構成されてもよい。送信機は、レーザ及び変調器、又は直接変調されたレーザを備えてもよい。キャビティ１０１の反射窓内にある限り、電磁波信号にはレーザ用の様々な波長を使用してもよい。ＯＰＵ１０２は、必要に応じた数だけ送信機を含んでもよい。各送信機は又、任意の複雑なフォーマットで電磁波信号１０４を変調するため、且つ／又は電磁波信号のビーム形状用の任意の横方向空間モードを生成するために、必要に応じた数だけデジタル・サブアセンブリ及び／又は光サブアセンブリを含んでもよい。
【００７９】
受信機の一般的な目的は、キャビティ１０１からデータを読み取ることである。受信機は、電磁波信号１０４を、電子デジタル・データなどの電気信号に変換するように構成された光検出器を備えてもよい。ＯＰＵ１０２は、必要に応じた数だけ受信機を含んでもよい。各受信機はまた、誤り訂正又は他のデジタル処理目的のための、デジタル・サブアセンブリ及び／又は光サブアセンブリを含んでもよい。
【００８０】
各実施形態では、ＯＰＵ１０２はまた、キャビティ１０１内を進行する電磁波信号１０４を再生するように構成された１つ又は複数の再生器を備えてもよい。再生器は、電磁波信号を再増幅及び／又は時間調整及び／又は再整形するように構成されてもよい。再生器はまた、誤り訂正を実施して、電磁波信号内の失われた情報（たとえば、失われたデータのビット）を復元するように構成されてもよい。再生器は、全光学式再生器又は光電子再生器を備えてもよい。
【００８１】
各実施形態では、ＯＰＵ１０２はまた、電磁波信号を消滅させるか、又は「オフにする」ことによって、キャビティ内に記憶された動きのあるデータを除去するように構成されてもよい。電磁波信号が消滅すると、そこに記憶されているデータは、固体記憶装置から消去されたデータとは異なり、決定的且つ直ちに失われ、復元することができない。
【００８２】
図２には、例示的な実施形態によるＯＰＵ１０２の概略図が示してある。この図に示すように、デジタル・バス２０１を介して、ＯＰＵ１０２との間で電子デジタル・データが入力又は出力される。デジタル・バス２０１は、１つ又は複数の送受信機２０２に結合される。各送受信機２０２は、少なくとも１つの送信機及び少なくとも１つの受信機を備えてもよい。各実施形態では、ＯＰＵ１０２は、電磁波信号の様々な波長に対応する複数の送受信機を備えてもよい。任意の波長、及び任意の数の異なる波長を使用してもよい。さらに、ＯＰＵ１０２は、電磁波信号の様々な空間モードに対応する複数の送受信機をさらに備えてもよい。任意の空間モード及び任意の数の異なる空間モードを使用することができる。
【００８３】
たとえば、図２には、ＯＰＵ１０２が、Ｐ個の異なる波長のそれぞれ、及びＭ個の異なる空間モードのそれぞれにそれぞれ対応する複数の送受信機、すなわち、Ｐ×Ｍ個の送受信機（λ１及び空間モード１での送受信機２０２−１−１、．．．、λＰ及び空間モード１での送受信機２０２−Ｐ−１、．．．、λ１及び空間モードＭでの送受信機２０２−１−Ｍ、．．．、λＰ及び空間モードＭでの送受信機２０２−Ｐ−Ｍ）の合計を備える様子が示してある。送受信機２０２−１−ｘから送受信機２０２−Ｐ−ｘまでのそれぞれは、デジタル・バス２０１を介して受信されるデジタル・データを、対応する波長がλ１、．．．、又はλＰである電磁波信号に変換するように構成されてもよい。各送受信機は、変調方式（たとえば、ＱＡＭ、ＮＲＺ、ＱＰＳＫなど）のいずれか、及び／又はキャビティ内でデータが誤りなく確実に伝搬するのに必要な、当業者に知られているデジタル信号処理技法（たとえば、誤り訂正など）のいずれかを使用して、電磁波信号に電子信号又は電気信号を搬送できることが理解されよう。
【００８４】
各実施形態では、ＯＰＵ１０２はまた、１つ又は複数の波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサを備えてもよい。たとえば、図２には、ＯＰＵ１０２が複数の波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサ２０３−１、．．．、２０３−Ｍを備え、それぞれが、電磁波信号のＭ個の異なる空間モードのうちの１つに対応している様子が示してある。各波長分割マルチプレクサ２０３は、別個の波長の様々な電磁波ビームを単一の電磁波ビームに結合するように構成されてもよく、各波長分割デマルチプレクサ２０３は、逆の機能、すなわち数多くの波長を含む電磁波ビームを別個の波長の電磁波ビームに分離するように構成されてもよい。各波長分割マルチプレクサ／デマルチプレクサは、その波長に基づいて電磁波ビームを方向変更するように構成された、１組のフィルタ、プリズム、共振器、及び／又は格子を使用することによって実装されてもよい。
【００８５】
図２に示すように、Ｐ個の様々な波長を有する送受信機２０２−１−ｘ〜２０２−Ｐ−ｘからの電磁波ビームは、波長分割マルチプレクサ２０３−ｘによって単一の電磁波ビームに結合されてもよく、この電磁波ビームが、空間モードｘに対応するビーム整形器２０４−ｘによってさらに処理されてもよい。たとえば、ＯＰＵ１０２は、図２に示すように、Ｍ個の様々な横方向空間モードに対応するＭ個のビーム整形器２０４−１、．．．、２０４−Ｍを備えてもよい。各ビーム整形器２０４は、入力電磁波ビームを、特定のビーム・プロファイル（たとえば、特定の横方向空間モード）を有する電磁波ビームに変換するように構成されてもよい。任意の空間モード及び任意の数の異なる空間モードを、こうしたビーム整形器によって生成することができる。各実施形態では、ビーム整形器２０４は液晶ベースの空間光変調器を備えてもよく、これは再プログラムすることができる。或いは、ビーム整形器２０４は、その横方向の空間的位置に対して電磁波ビームの位相を修正することのできる反射面又は透明な表面を有する位相マスクを備えてもよい。
【００８６】
各実施形態では、ＯＰＵ１０２はまた、空間モード・マルチプレクサ／デマルチプレクサ２０５を備えてもよい。空間モード・マルチプレクサ２０５は、（たとえば、様々な横方向空間モードを有する）様々なビーム・プロファイルの電磁波ビームを、入力ビーム・プロファイル（たとえば、横方向空間モード）のすべてを含む単一ビームに結合するように構成されてもよい。一方、空間モード・デマルチプレクサ２０５は、逆の機能、すなわち、数多くのビーム・プロファイル（たとえば、横方向空間モード）を含む電磁波ビームを、別個のビーム・プロファイル（たとえば、横方向空間モード）を有する複数の電磁波ビームに分離することを実行するように構成されてもよい。各実施形態では、空間モード・マルチプレクサは、カプラ又は結合器を備えてもよく、これらは、２つの入力電磁波ビームを１つに結合するビーム・スプリッタの組合せを使用して実装されてもよい。各実施形態では、空間モード・デマルチプレクサは、入力電磁波ビームが様々な経路にブロードキャストされるように、その他の方向で使用されるビーム・スプリッタを備えてもよい。各経路上で、次いで、様々なビーム・プロファイル（たとえば、横方向空間モード）を分離するように構成された、空間光変調器又は位相マスクを備える空間フィルタを使用してもよい。
【００８７】
図２に示すように、Ｍ個の異なる横方向空間モードを有するビーム整形器２０４−１、．．．、２０４−Ｍからの電磁波ビームは、空間モード・マルチプレクサ２０５によって単一の電磁波信号に結合されてもよく、次いでこれは、Ｐ個の異なる波長及びＭ個の異なる空間モードを含む。この電磁波信号は、スイッチ２０６に送信されてもよく、このスイッチは、制御装置インタフェース２０９によって制御されてもよい。スイッチ２０６がオンのとき、デジタル・データなどの受信した電気信号に基づいて生成され、ＯＰＵ１０２で処理されて、Ｐ個の異なる波長とＭ個の異なる空間モードを含む電磁波信号が、たとえば光サーキュレータ２０７を介してキャビティ１０１の内部に誘導される。光サーキュレータは、各ポートのいずれかに入る電磁波ビームが、次のポートから出るように構成された、マルチポート光デバイスである。
【００８８】
各実施形態では、ＯＰＵ１０２は、１つ又は複数の再生器２０８を備えてもよい。たとえば、キャビティ１０１に含まれる電磁波信号は、光サーキュレータ２０７を介してキャビティの内部から取り出され、再生器２０８に送信されて、完全に又は部分的に再生されてもよい。次いで、図２に示すように、再生器２０８からの再生された電磁波信号は、スイッチ２０６に送信されてもよく、その結果、再生されたこの電磁波信号を、光サーキュレータ２０７を介してキャビティ１０１の内部に再誘導することができる。
【００８９】
各実施形態では、図２に示すＯＰＵ１０２は又、以下のように、キャビティ１０１内に記憶された電磁波信号（たとえば、動きのあるデータを搬送する電磁波信号）の読み取り又は検索を可能にしてもよい。電磁波信号は、光サーキュレータ２０７を介してキャビティ１０１から取り出され、再生器２０８によって再生され、単一の２×２スイッチ２０６に送信されてもよい。或いは、この単一のスイッチ２０６の代わりに、２つの１×２光スイッチを使用してもよい。次いで、電磁波信号は、空間モード・デマルチプレクサ２０５及び波長デマルチプレクサ２０３によってそれぞれ、様々な横方向空間モード及び様々な波長を有する電磁波ビームに多重分離されてもよい。次いで、送受信機２０２は、電子領域において電磁波信号を対応する電気信号に変換して戻し、対応するこの電気信号を、デジタル・バス２０１を介してキャビティの外部に送信してもよい。
【００９０】
各実施形態では、任意のＯＰＵ１０２とは別の１つ又は複数の再生器が、キャビティ１０１の内部の光路に沿って配置されてもよい。たとえば、図３には、キャビティの内部に配置された例示的な再生器３０１の動作が示してある。再生器３０１は、アモルファス非晶質固体材料、又は補償特性を有する結晶の積層体を含んでもよい。再生器３０１は、電磁波信号ビーム、たとえば、入力される微弱な電磁波信号ビーム３０３を、その形状を変えることなく、且つ／又は電磁波信号に雑音を加えることなく、再増幅、再整形、及び／又は時間調整して、再生された電磁波信号ビーム３０４にするように構成されることが好ましい。再生器３０１は、ポンプ３０２から電磁波信号３０４への効率的なエネルギー伝達を可能にするように構成されることが好ましい。各実施形態では、再生器３０１での結晶のポンピングが、電気を用いて、又は結晶に取り付けられた光レーザによって実行されてもよい。再生器３０１の結晶は、高度に非線形でもよく、最終的には蛍光元素でドープされてもよい。各実施形態では、再生器３０１は、全光学式再生器又は光電子再生器でもよい。
【００９１】
図２に示すＯＰＵ１０２は、いくつか例を挙げると、図１に示す立方体キャビティ１０１などの立方体キャビティ用だけでなく、図７Ａ〜７Ｂに示すキャビティなど長方形状キャビティ、図８に示す管状キャビティ８０１などの管状キャビティ、図９に示す卵形状キャビティ９０１などの卵形状キャビティ、及び共振キャビティを含む、任意のサイズ及び形状のキャビティ用に使用してもよい。
【００９２】
図１に戻って参照すると、電磁波信号を記憶するための例示的な装置１００は、任意選択的に、例示的な一実施形態による真空ポンプ１０５を備えてもよい。真空ポンプ１０５を使用して、キャビティ１０１の内部で所望のレベルの真空状態が確実に維持されるようにしてもよい。真空を使用して、キャビティ１０１内の大気の歪み又は塵粒子を低減又は除去することによって、電磁波信号ビーム１０４の所望の品質又は強度を維持することができる。
【００９３】
次に図４Ａを参照すると、本発明の例示的な一実施形態により各内面間を横断する電磁波ビーム４０１を示す、立方体キャビティ１０１の相対する２つの側部の内面４０２の横断面図が示してある。電磁波ビーム４０１は、横方向のスポット・サイズ（又は、電磁波ビームが円形の場合は直径）ｓを有する。電磁波ビームのスポットは、電磁波ビーム４０１の横方向の空間モード又はビーム形状に応じて任意の形状でもよい。
【００９４】
図４Ａに示すように、装置１００のＯＰＵ１０２又は送信機は、キャビティの上側と平行に、電磁波ビーム４０１が立方体の隅部４０３からキャビティ１０１の内部に入るように構成されてもよい。しかし、電磁波ビームがキャビティに入る位置及び方式は、本発明によっては制限されず、電磁波ビームは、任意の方式でキャビティ壁の任意の位置からキャビティに入ってもよい。
【００９５】
立方体キャビティ１０１の相対する２つの側部のそれぞれに、１組の傾斜ミラー４０２が配置されてもよい。図４Ａに示すように、これらのミラー４０２のそれぞれは、電磁波ビーム４０１が、立方体キャビティ１０１の相対する２つの側部の内面間をジグザグ状に進行するように、入射電磁波ビームを反対側の次のミラーへと反射するように構成されてもよい。
【００９６】
各実施形態では、ミラー４０２はさらに、電磁波ビーム４０１が立方体キャビティ１０１の対向する２つの側部に実質的に垂直な平面内でジグザグ状に進行するように、入射電磁波ビームを反対側の次のミラーへと反射するように構成されてもよい。たとえば、ミラー４０１のそれぞれが、立方体の対応する側部に対して、角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／（２√（ｃ２＋ｓ２）））で傾斜していてもよく、ここで、ｃは立方体キャビティ１０１の側部の長さであり、ｓは電磁波ビームの横方向のスポット・サイズである。図４Ａに示すように、電磁波ビーム４０１は、立方体の反対側にあるこれらのミラー４０２によって反射されることによって、表面積がｃ２で厚さがｓの立方体キャビティのスライスをジグザグ状に掃引してもよい。各実施形態では、傾斜ミラー４０２はまた、入射電磁波ビームを集束又は焦点外しするための光パワーを含んでもよい。各実施形態では、傾斜ミラー４０２は、電磁波ビームを小さく維持するために再集束するように構成されてもよい。各実施形態では、傾斜ミラーの代わりに、所望の角度（たとえば、角度α）だけ電磁波ビームを偏向させるために、信号集束装置、光構造体、回折構造体、メタ材料、又は他の光学素子が立方体キャビティの各側部に配置されてもよい。
【００９７】
キャビティ１０１はさらに、進行する電磁波ビームを異なる方向に方向づけするように構成された、信号方向づけ装置又は信号方向づけ素子を備えてもよい。たとえば、図４Ａに示すように、信号方向づけ素子４０４は、電磁波ビームがキャビティ１０１の内部に誘導された点４０３の対角線上の反対側での隅部に配置されてもよい。信号方向づけ素子４０４は、図４Ａに示す電磁波ビーム伝搬４０１の平面に垂直な平面に対して、ある角度（たとえば、角度α）だけ電磁波ビーム４０１を方向づけるように構成されてもよい。たとえば、信号方向づけ素子４０４は、電磁波ビーム・サイズよりもわずかに大きいミラーを備えてもよく、隅部に隣接して配置され、電磁波ビーム伝搬４０１の平面に対してこの角度（たとえば、角度α）で傾斜してもよい。或いは、信号方向づけ素子４０４は、電磁波ビームを所望の方式で方向づけするように設計された屈折率を有する透明な材料、導波管、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）材料、プリズム、又はこれらの要素及び材料のいずれかの適切な任意の組合せなど、他の光学素子又は光学材料を含んでもよい。これらの光学材料及び光学素子は、帯域幅が制限される場合もあるが、これらの材料及び素子の適切な組合せを使用して、その制限を克服するはずである。
【００９８】
図４Ｂに示すように、電磁波ビームは、信号方向づけ素子４０４によって、立方体の反対側、たとえば、これまでの電磁波ビーム伝搬の平面と平行な平面に対して角度αで傾斜したミラー４０５にある別の信号方向づけ素子に方向づけられてもよい。図４Ａに示すように、この信号方向づけ素子４０５は、電磁波ビームの伝搬が、これまでのその伝播の平面に平行となるように、たとえば角度−αだけ電磁波ビームを方向づけするように構成されてもよい。電磁波ビーム４０１は、信号方向づけ素子４０５で反射された後、図４Ｂに示すミラー４０２で反射されることによって、図４Ａでのこれまでのその伝搬の平面に平行で、これに隣接する次の平面でジグザグ状に進行を開始する。
【００９９】
各実施形態では、キャビティ１０１はさらに、反射（たとえば、ｘ−ｙ平面内でのジグザグ移動）、及び次のレベルへの方向づけ（たとえば、信号方向づけ素子４０４、４０５によってｚ方向に方向づけられる）の前述のプロセスを繰り返すことによって、電磁波ビーム４０１が立方体キャビティ１０１の空間を一方向に掃引してもよいように、追加の信号方向づけ素子を備えてもよい。
【０１００】
各実施形態では、キャビティ１０１はさらに、立方体キャビティ１０１の空間が電磁波ビームによって一方向に掃引されたとき、信号方向づけ素子が、伝搬の初期平面（たとえば、ｘ−ｙ平面）に垂直な立方体キャビティ内の平面（たとえば、ｘ−ｚ平面）に伝搬するよう電磁波ビームを方向づけするように構成されてもよいように、電磁波ビームをこれまでの伝搬方向に垂直な方向に向けるように構成された追加の信号方向づけ素子を備えてもよい。たとえば、電磁波ビームが立方体キャビティの空間を一方向に掃引し終えた位置において、電磁波ビーム・サイズよりもわずかに大きめのミラーを配置して、電磁波ビームを９０°だけ方向づけしてもよい。そうするために、このミラーは、入力電磁波ビームの方向に平行なキャビティの側壁に対して４５°の角度で傾斜している。或いは、信号方向づけ素子は、電磁波ビームを所望の方式で方向づけするように設計された屈折率を有する透明な材料、導波管、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）材料、プリズム、又はこれらの要素及び材料のいずれかの適切な任意の組合せなど、他の光学素子又は光学材料を含んでもよい。これらの光学材料及び光学素子は、帯域幅が制限される場合もあるが、これらの材料及び素子の適切な組合せを使用して、その制限を克服するはずである。
【０１０１】
各実施形態では、電磁波ビームの伝搬の初期平面に垂直な平面での電磁波ビームの伝搬は、図４Ａに示してあるものと類似した構成で、立方体の他の異なる２つの側部に配置されたミラー間での反射によって実現されてもよい。立方体キャビティ１０１が第２回目に掃引されると（たとえば、ｘ−ｚ平面でのジグザグ移動）、電磁波ビームによってこれまでに使用された伝搬の２つの平面（たとえば、ｘ−ｙ平面及びｘ−ｚ平面）に垂直な平面（たとえば、ｙ−ｚ平面でジグザグ移動）で電磁波ビームが伝搬するように、この電磁波ビームを垂直方向に向けるように、他の信号方向づけ素子がキャビティ１０１内に設けられてもよい。このようにして、電磁波ビームは、これまでの２回の掃引に直交する方向で、第３回目にキャビティ１０１を掃引してもよい。
【０１０２】
各実施形態では、電磁波ビームが立方体キャビティ１０１を第３回目に掃引した後、電磁波ビームが立方体キャビティ１０１の空間を逆方向にさらに３回掃引し始めることができるように、電磁波ビームの伝搬の方向に垂直に配置されたミラーなど、追加の信号方向づけ素子を使用して、電磁波ビームを逆向きに反射してもよい。
【０１０３】
図４Ａに戻って参照すると、ｓがｃと比較して小さく、したがって角度αが小さいと仮定すると、電磁波ビームの伝搬の各平面において、電磁波ビーム４０１は、内面４０２から２ｃ／ｓ回だけ跳ね返り、それぞれの跳ね返りの後に、ほぼｃの距離だけ進行する。したがって、１平面あたりの電磁波ビームの経路長は２ｃ２／ｓである。立方体キャビティ１０１のすべての側部の構成が、図４Ａに示すものと同じ内面の構成を有すると仮定すると、立方体キャビティの空間を垂直３方向に６回掃引する電磁波ビームの経路長は、Ｌ＝１２ｃ３／ｓ２である。
【０１０４】
たとえば、図３に関連して前述したように、内面の反射率に応じて、ミラー、増幅器、及び／又は再生器などが電磁波ビーム経路に沿って配置されて、電磁波信号をその元の強度及び形状に復元してもよい。さらに、たとえば、真空ポンプ１０５によってキャビティ１０１の内部を真空状態にすることによって、２つの内面（たとえば、ミラー４０２）間で伝搬している間に電磁波ビームは吸収されない。このような状態下では、利用可能なレーザのスペクトル全体を使用して帯域幅を拡張し、それによってキャビティでのデータ記憶の時間及び容量を拡大することが可能になる場合がある。
【０１０５】
さらに、キャビティ内で様々な光学装置を使用して、キャビティ内を進行する電磁波ビームを再集束又は再整形してもよい。たとえば、レンズ、格子、メタ材料、及び電磁波ビームの波面を修正するように構成された他の光学素子又は光学材料のうち１つ又は複数を使用して、このような光学装置を構成してもよい。
【０１０６】
電磁波信号のビーム・サイズは、キャビティのデータ記憶容量の重要な要因となる場合がある。距離Ｒの関数としての電磁波ビームのビーム・ウエストは（１）で与えられる。
【数１】
2021532526.tif 000003
ここで、ｗ０＝√（λＲｆ／π）であり、λは電磁波ビームの波長であり、Ｒｆはレイリー長である。
【０１０７】
平行ビームが開口部から放射される場合、ビーム・ウエスト及びその直径は、遠距離場が始まるレイリー長Ｒｆの外側で√２倍に拡大する。図５には、どのようにして、平行ビームが、レイリー長Ｒｆ内の近傍界で平行になったままであり、レイリー長の外側では一定角度のビーム幅で発散を開始するかが示してある。
【０１０８】
各実施形態では、曲面を使用して、反射された電磁波を平行波に復元する代わりに、反射面を使用して、２つの反射面の間に電磁波ビームを集束してもよい。その場合、電磁波ビームは、√２倍の大きさになる代わりに、相対する反射面では同じ大きさになる。たとえば、図６には、電磁波ビーム・サイズが焦点の両側で同じである様子が示してある。
【０１０９】
キャビティ内に最大量のデータを記憶するために、電磁波ビーム・サイズを小さく保ってもよい。さらに、過度の電力損失を回避するために、各集束素子は、高い割合の電磁波ビームを取り込むように構成されることが好ましい。電磁波ビームを高い割合で取り込むには、（２）に示すように、開口部、レンズ、ミラーなどの光学素子の直径Ｄを、ウエストｗ０の３倍に相当する１．５倍に拡大してもよい。
Ｄ＝３√（λＲｆ／π）  （２）
【０１１０】
各実施形態では、データ記憶能力を高めるために、ＯＡＭモードなどの空間モードがガウス・モードとともに使用されてもよい。このような基本的なガウス・ビームは、既知の発散が最も小さい電磁波ビームである。ＯＡＭモードが使用される場合、設計波長に基づいて電磁波ビーム・サイズを設定してもよく、同じビーム・サイズ内に、相対的に短い波長で数多くのＯＡＭモードを含んでもよい。空間多重化の例示的な実施形態によれば、所与の任意の範囲でのＯＡＭモードにおけるビーム・ウエストは、ＯＡＭモード数Ｌの絶対値の平方根として増加する。したがって、ビーム径Ｄでの式（２）は、（３）へと修正することができる。
Ｄ＝３√（λＲｆ（√Ｌ）／π）  （３）
ここで、電磁波ビーム径は、リンクの両端で同じであると仮定する。
【０１１１】
各実施形態では、ある特定の設計波長を有するガウス・モード用の電磁波ビームが、データ記憶用に使用されてもよい。相対的に短い波長では、さらに多くのＯＡＭモードを使用することによって、ビーム・サイズを同じサイズに保つことができる。波長が短くなると、使用できるＯＡＭモードが多くなる。
【０１１２】
各実施形態では、両者の間にレイリー長の距離がある、互いに向き合う２つの平行反射板を有するキャビティ内に、電磁波信号が記憶されてもよい。たとえば、２つの反射板の間を電磁波ビームが一方向に前後進行することによって、動きのあるデータがキャビティ内に記憶されてもよい。電磁波ビームの直径は、反対側の板にぶつかると√２倍に拡大する。この場合、各板の間の距離は近距離場と遠距離場の遷移部分にあるので、遠距離場の角度回折限界を使用する必要がない。
【０１１３】
次に図４Ｃを参照すると、例示的な別の実施形態による、傾斜した２つの連続ミラー板４３１をキャビティの相対する２つの側部に有する立方体キャビティ１０１の横断面図が示してある。電磁波ビームがキャビティの内面での反射要素に到達するときに、ビーム・スポット・サイズを最小限に抑えるには、電磁波ビームは、相対する２つの立方体側壁の間の途中で、その最小サイズに到達することが好ましい。さらに、受信機において高い割合（たとえば、９９％超）の電磁波ビームを取り込むには、開口部の直径は、少なくともｓ＝３√（λｃ／π）であることが好ましく、ここで、λは電磁波ビームの波長であり、ｃは立方体キャビティ１０１の側部の長さである。
【０１１４】
多波長電磁波ビームでは、この電磁波ビームの波長に応じて、電磁波ビームの横方向のスポット・サイズが異なっていてもよい。図４Ｃに示すように、波長が短い電磁波ビーム４３２は、スポット・サイズが相対的に小さく、波長が長い電磁波ビーム４３３は、スポット・サイズが相対的に大きい。したがって、電磁波ビームが確実に、部分的に重なり合わないようにするには、最高波長（the highest wavelength）を使用して、２つのミラー板４３１が立方体の対応する側部に対して傾斜する角度αを計算してもよい。最高波長での電磁波ビームのごく一部（たとえば、１％未満）が、依然として部分的に重なり合っている場合があるので、電磁波ビームのその部分を失わないようにするには、図４Ｃに示すように、連続ミラー４３１又は信号集束装置を、立方体キャビティ１０１の側壁での内面として使用してもよい。実際には、最高波長は、１μｍ〜２０μｍの範囲になるはずであり、これは、５×１０−４ラジアン〜１０−２ラジアンの範囲の角度に対応する。この場合、光路長の上限範囲は、Ｌ＝４ｃ２π／（３λ）で与えられることになり、ここで、ｃは立方体キャビティの側部の長さであり、λは電磁波信号の波長である。
【０１１５】
各実施形態では、キャビティ１０１内の電磁波ビームは、キャビティの内面又は反射要素にぶつかる前及び／又は後に、相対的に小さいスポット・サイズに集束されて、電磁波ビームの経路長を増加させてもよい。たとえば、電磁波ビームが部分的に重なっていてもよいにもかかわらず、各電磁波ビームを（たとえば、数μｍまでの）小さいスポット・サイズに集束するように構成された光学装置である１つ又は複数の信号集束装置を、キャビティの内面に、又はそれに隣接して配置することによって、これを実現することができる。各実施形態では、信号集束装置はまた、キャビティ内の任意の場所に配置された任意の反射要素に、又はそれに隣接して配置されてもよい。各実施形態では、信号集束装置は、部分的に重なり合い隣接する２つの電磁波ビームを区別し、それを分離し、それらをキャビティの内面又は反射要素上の別々の点に集束するように構成されてもよい。各実施形態では、信号集束装置を使用して、多波長電磁波信号にわたって起こり得る任意の分散を補償してもよい。
【０１１６】
たとえば、信号集束装置は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）材料の１つ又は複数の層を含んでもよい。図４Ｄには、どのようにして、例示的な実施形態に従って、ＧＲＩＮ材料の複数の層からなる信号集束装置４５３が、部分的に重なり合う入力電磁波ビーム４５１と出力電磁波ビーム４５２とを区別し、分離し、キャビティの内面４５４上の別々の点にそれらを集束するかが示してある。
【０１１７】
図４Ｅは、例示的な実施形態に従って、信号集束装置４４２が、上部に又は隣接して配置された立方体キャビティ１０１の相対する２つの側部での内面４４３の横断面図である。図４Ｅには、電磁波ビーム４４１が、内面４４３及び信号集束装置４４２から跳ね返るたびに方向変更される様子が示してある。この例では、信号集束装置４４２は、部分的に重なり合う２つの電磁波ビームを区別し、内面４４３上の様々な位置にそれらを集束するように構成される。
【０１１８】
各実施形態では、信号集束装置は、キャビティの両側にビームを集束するように構成されたミラーの特別な幾何形状、及び／又は信号集束装置のホールのようなフォトニック結晶構造体、及び／又は所望の光学効果を実現するための回折構造体など、他の光学素子によって置き換えられるか、又はそれらと組み合わせて使用することができる。たとえば、ガウス電磁波ビームは、復元点で明確になる限り、キャビティ内での進行中には部分的に重畳されてもよい。たとえば、送信機、受信機、又は送受信機での入出力において、そうした電磁波ビームを分離するには、様々な角度でのミラーの組合せ、及び／又は信号集束装置を使用することもできる。図４Ｆは、別の例示的な実施形態による立方体キャビティ１０１の横断面図である。立方体キャビティ１０１の片側には、信号集束装置４６２と、ある角度で傾斜した連続ミラー板４６４とを組み合わせたものが配置され、キャビティ１０１の反対側には、様々な角度で傾斜したミラー４６３と４６５を組み合わせたものが配置される。この例示的な実施形態は、部分的に重なり合う電磁波ビーム４６１を、送受信機において別個の電磁波ビームに離散化するように構成される。
【０１１９】
立方体キャビティなどのキャビティのデータ記憶容量を増やすには、キャビティの内部に複数の平行板を配置してもよい。それぞれの板の各側部は、部分的に又は完全に、反射面又はその上に配置された反射要素を有する面を含んでもよい。反射面及び反射要素のそれぞれは、いくつか例を挙げると、ミラー、反射コーティングなど任意の種類の反射要素若しくは反射材料、又は格子、又は入射電磁波信号を反射、再生、分離、及び／若しくは処理するように構成された他の任意のフォトニック・マイクロ構造材料を含んでもよい。各実施形態では、図４Ｇに示すように、こうした平行板４７１が、立方体キャビティ１０１の内部で互いにほぼ等距離に配置されてもよい。こうした板は、立方体面に平行な３つの垂直方向のいずれかに沿って配置されてもよい。
【０１２０】
各実施形態では、平行板の第２のセットが、立方体の面に平行な他の２つの垂直方向のうちの一方に沿ってキャビティ内にさらに追加されてもよい。平行板のこの第２のセットは、互いにほぼ等距離に配置されてもよい。各実施形態では、平行板の第３のセットが、キャビティ内にさらに追加されてもよく、ここで、平行板のこの第３のセットは、平行板の第１のセット及び第２のセットに垂直である。平行板の第３のセットは、互いにほぼ等距離に配置されてもよい。平行板の第２のセット及び第３のセットのそれぞれの各側部は、部分的に又は完全に、反射面又はその上に配置された反射要素を有する面を含んでもよい。反射面及び反射要素のそれぞれは、いくつか例を挙げると、ミラー、反射コーティングなど任意の種類の反射要素若しくは反射材料、又は格子、又は入射電磁波信号を反射、再生、分離、及び／若しくは処理するように構成された他の任意のフォトニック・マイクロ構造材料を含んでもよい。平行板の第１、第２、及び第３のセットは、複数のサブキャビティをともに画定してもよい。こうしたサブキャビティの一部又はすべては、電磁波信号を含むように構成されてもよい。
【０１２１】
図４Ｇに示すように、複数の平行板のセットが、立方体キャビティ１０１全体に収まり、側部の長さがｃの立方体キャビティの相対する２つの側部の間に等距離に配列されると仮定すれば、２つの平行板４７１の間の距離は、キャビティ内での（Ｎ＋１）枚の板においてはｃ／Ｎである。この場合、レイリー長が相対的に短いので、電磁波ビームのサイズは小さくなる。各板に垂直な方向では、ガウス・ビーム用に最適化された横ビームのサイズが、ｓ＝３√（λｃ／Ｎπ）に変更されるはずである。２枚の平行板４７１の間の各区画の容積はｃ３／Ｎに減少するが、各板に直交する方向での区画内の光路は変更されないままであり、Ｌ＝４ｃ２π／（９λ）に等しい。他の２つの伝搬方向を加えると、合計の光路長は、Ｌ＝４ｃ２／（３λ）〜Ｌ＝４（２＋Ｎ）ｃ２π／（９λ）に増加する。したがって、一方向に配列された（Ｎ＋１）枚の平行板を使用する例示的な実施形態は、立方体キャビティのデータ記憶容量を（２＋Ｎ）／３倍に増加させることがある。
【０１２２】
各区画においてその他２つの垂直方向に平行板を追加し、同様の推論に従うことにより、他の１つの方向に（Ｎ＋１）枚の平行板が追加される場合には、（１＋２Ｎ）／３倍にデータ記憶容量が増加するはずであり、３つの垂直方向すべてのそれぞれに（Ｎ＋１）枚の平行板が追加される場合には、Ｎ倍にデータ記憶容量が増加するはずであると示すことができる。３つの垂直方向すべてのそれぞれに（Ｎ＋１）枚の平行板が追加され、キャビティ１０１内にＮ３個のサブキャビティを形成すると、立方体キャビティの合計のデータ記憶容量はＮ倍に増加することになる。
【０１２３】
次に図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、それぞれ長さがｌ、高さがｈ、及び幅がｗの長方形状キャビティ７０１及び７０２を使用して、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置の形での例示的な実施形態が示してある。たとえば、図１及び図４Ａに示す立方体キャビティの例示的な実施形態のように、長方形状キャビティ７０１、７０２のあらゆる方向及び内面は、データ記憶容量を最大化するように構成されることが好ましい。ｈ＝ｌ＝ｗである立方体キャビティ１０１に関連して前述した類似の推論に基づいて、長方形状キャビティ７０１、７０２での光路長が、Ｌ＝１２ｈｌｗ／ｓ２で与えられてもよく、ここで、ｓはキャビティ壁で跳ね返る電磁波ビーム・スポットの直径である。
【０１２４】
跳ね返りの回数を最小限に抑えるには、電磁波ビーム（たとえば、レーザ・ビーム）を、たとえば長方形状のキャビティの長さｌに平行な方向にのみ伝搬させるように選択してもよい。この例では、光路長が３分の１に短縮され、跳ね返りの回数が４ｈｗ／ｓ２＋４ｌｗ／ｓ２＋４ｈｌ／ｓ２〜４ｈｗ／ｓ２に減少することになり、これは、図７Ａに示すように、長方形状キャビティ７０１の長さｌが、その幅ｗ及び高さｈと比較して長いときに著しいことがある。跳ね返りの回数を減らすと、ミラーの反射率が１未満である場合は、キャビティの内面でのミラーからの電磁波ビーム・エネルギーの吸収を減らすことができる。その結果、再生器の必要性が減り、消費電力量が減る。
【０１２５】
図７Ｂには、幅ｗ及び高さｈと比較して長さｌが短い、長方形状キャビティ７０２が示してある。図７Ｂのこのような短い長方形状キャビティ７０２は依然として、キャビティ内を進行する電磁波信号の記憶時間が、図７Ａの相対的に長い長方形状キャビティ７０１と同じである。
【０１２６】
各実施形態では、たとえば図４Ｄ〜４Ｆに関連して前述した立方体キャビティの例示的な実施形態のように、ＧＲＩＮ材料など様々な屈折率を有する様々な光学材料、並びに格子、レンズ、フォトニック構造体、回折構造体、メタ材料、及び／又はミラーの特別な幾何形状の信号集束装置を長方形状キャビティ７０１、７０２で使用して、部分的に重なり合う電磁波ビームを分離してもよく、又は電磁波ビームをキャビティ壁に再集束してもよい。各実施形態では、図４Ｇに関連して前述した立方体キャビティの例示的な実施形態のように、３つの垂直方向のうち１つ又は複数の方向に、複数の平行板を長方形状キャビティ７０１、７０２内に配置して、データ記憶容量を増加させることができる。
【０１２７】
各実施形態では、再生器は、長方形状キャビティ７０１、７０２内の光路に沿って配置され、電磁波信号を、その元の状態に復元するか、且つ／又はあらゆる劣化を補償するのに使用されてもよい。
【０１２８】
各実施形態では、光学装置を使用して、長方形状キャビティ７０１、７０２内を進行する電磁波ビームを再集束又は再整形してもよい。このような光学装置は、レンズ、格子、メタ材料、又は、電磁波ビームの波面を修正するように構成された光学材料若しくは光学素子の組合せを含んでもよい。
【０１２９】
別の例示的な実施形態によれば、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置は、管状キャビティを使用してもよい。たとえば、電磁波ビームは、平行にされてもよく、回折してもよく、任意の角度で管状キャビティに注入されてもよい。この管状キャビティは、電磁波ビームを方向変更するように構成された内部ミラー及び／又は他の光学素子を備えてもよい。入射電磁波ビームの角度及び電磁波ビームを方向変更するための内部光学素子に応じて、任意の長さの光路を構成してもよい。
【０１３０】
図８は、管状キャビティ８０１の基部８０２の横断面図である。管状キャビティ８０１は、長さがｌであり、その基部の直径がｄである。たとえば、電磁波ビームが管の長さと並列に進行し、基部ディスク８０２内に収まる正方形８０３によって覆われた各部分のみを考慮する場合、管状キャビティ８０１での光路長は、Ｌ＝４ｌｄ２／（２ｓ２）と推定することができる。正方形８０３によって覆われていない各部分を使用する場合は、さらに多くのデータ記憶容量を実現することができる。
【０１３１】
各実施形態では、前述の立方体キャビティ及び長方形状キャビティに基づく例示的な実施形態のように、ＧＲＩＮ材料など様々な屈折率を有する様々な光学材料、並びに格子、レンズ、メタ材料、及び／又はミラーの特別な幾何形状の信号集束装置を管状キャビティ８０１で使用して、部分的に重なり合う電磁波ビームを分離してもよく、又は電磁波ビームをキャビティ壁に再集束してもよい。
【０１３２】
各実施形態では、再生器は、管状キャビティ８０１内の光路に沿って配置され、電磁波信号を、その元の状態に復元するか、且つ／又はあらゆる劣化を補償するのに使用されてもよい。
【０１３３】
各実施形態では、光学装置を使用して、管状キャビティ８０１内を進行する電磁波ビームを再集束又は再整形してもよい。このような光学装置は、レンズ、格子、メタ材料、又は、電磁波ビームの波面を修正するように構成された光学材料若しくは光学素子の組合せを含んでもよい。
【０１３４】
さらに別の例示的な実施形態によれば、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置は、卵形状キャビティを使用してもよい。各実施形態では、動きのあるデータを運ぶ電磁波ビームは、任意の角度で卵形状キャビティに入ってもよい。入力の角度に応じて、電磁波ビームは、卵形状キャビティ内で所望の光路長の経路を進行してもよい。
【０１３５】
図９は、例示的な実施形態による、楕円形に湾曲した反射する内面１６２を有する卵形状キャビティ９０１の断面図である。この実施形態では、入力／出力カプラ（たとえば、ＯＰＵ）は、入力ビーム１６３をキャビティに受け入れ、各往復ごとに、キャビティ内での適切な割合の電力を出力ビーム１６４として結合する反射面１６２の部分的な透過性部分１６１でもよい。信号消去及び信号再生を実現するには、信号ビームの経路のキャビティ内に、消去装置１０３及び利得媒質１５３が設けられてもよい。さらに、非線形フィルタ及び／又は多重化要素をキャビティシステムに設けてもよい。
【０１３６】
各実施形態では、ＧＲＩＮ材料など様々な屈折率を有する様々な光学材料、並びに格子、レンズ、メタ材料、及び／又はミラーの特別な幾何形状の信号集束装置を卵形状キャビティ９０１で使用して、部分的に重なり合う電磁波ビームを分離してもよく、又は電磁波ビームをキャビティ壁に再集束してもよい。
【０１３７】
各実施形態では、再生器は、卵形状キャビティ９０１内の光路に沿って配置され、電磁波信号を、その元の状態に復元するか、且つ／又はあらゆる劣化を補償するのに使用されてもよい。
【０１３８】
各実施形態では、光学装置を使用して、卵形状キャビティ９０１内を進行する電磁波ビームを再集束又は再整形してもよい。このような光学装置は、レンズ、格子、メタ材料、又は、電磁波ビームの波面を修正するように構成された光学材料若しくは光学素子の組合せを含んでもよい。
【０１３９】
別の例示的な実施形態によれば、動きのあるデータなどの電磁波信号を記憶するための装置は、電磁波信号の１つ又は複数の周波数で共振を生じるように構成された共振キャビティを使用してもよい。この共振キャビティは、電磁波信号の１つ又は複数の周波数で共振を生じるように構成されている限り、サイズ及び形状は任意でもよい。たとえば、立方体キャビティ、長方形状キャビティ、管状キャビティ、卵形状キャビティはそれぞれ、キャビティの往復の逆数の倍数で電磁波信号の周波数を精密に調整することによって共振するようにしてもよい。このような共振キャビティ内では、あらゆる電磁波信号周波数が強め合って干渉し、任意のスプリアス周波数が弱め合う干渉によって減少することになる。動きのあるデータを共振キャビティ内に記憶することは、増幅器を使用して損失を補償する場合に有用となることがある。
【０１４０】
本発明を、上述の例示的な実施形態と関連して説明し、各図面に示してきたが、本発明の原理は、現在知られているか否かにかかわらず、数多くの技法を使用して実施されてもよいことが明らかであり、形式及び詳細の多くの代替形態、修正形態、及び変形形態が、当業者には明らかとなろう。本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載のシステム、装置、及び方法に、修正、追加、又は省略を加えてもよい。たとえば、システム及び装置の各構成要素は、統合されてもよく、又は分離されてもよい。さらに、本明細書に開示されたシステム及び装置の動作は、さらに多くの、さらに少ない、又は他の構成要素によって実行されてもよく、記載された方法は、さらに多くの、さらに少ない、又は他のステップを含んでもよい。さらに、各ステップは、任意の適切な順序で実行されてもよい。
【０１４１】
本明細書で定義されるように、電磁波には音波が含まれる。したがって、情報又は任意の種類のデータの動きの記憶も、音波（すなわち、音）を使用して実施することができる。音速の代表的な値には、水中で毎秒約１，５００ｍ、空気中で毎秒約３３０ｍ、鋼では毎秒約６，０００ｍなどがある。（それぞれの場合において、ある一定範囲の速度が存在する。）周波数に関しては、音波は、数十ＭＨｚの領域内とすることができる。たとえば、医療用の超音波装置には、数十ＭＨｚの領域で動作するものがある。通常、相対的に低い周波数の音も、距離に対する減衰が少ない。
【０１４２】
動きの記憶に音波を使用する利点は、音速が比較的遅いことである。この点に関しては、動きのある情報又は任意の種類のデータを運ぶ波信号が音波である場合、（光速と比較して）はるかに遅い音速によって、データがキャビティ内に誘導される際の相対的に高いデータ転送速度を必要とすることなく、相対的に多くの量の動きのあるデータをキャビティ内に記憶することができるようになる。
【０１４３】
音波は、伝搬するのに何らかの媒体を必要とする。様々な伝送媒体（たとえば、いくつか例を挙げると空気及び鋼）での音波を使用して、構造体間又は構造体内で、情報又は任意の種類のデータを送信及び／又は反射することができる。音波を使用した動きの記憶の実施形態は、このような媒体を使用して構築することもできる。鋼においては、線路を長距離の媒体とすることもできる。いくつか例を挙げるとクリスタル変換器及びスピーカを含め、様々な振動源を使用して、音波を発生させることができる。マイクロホンは音波を検出する。音響システム、振動を除去するシステム、及び振動を測定するためのシステムには、音響技術の重要なベースがある。本出願に開示された各実施形態に採用された原理に従って、音波を使用した動きの記憶システムを開発する際に、この装置技術を利用することができる。
【０１４４】
したがって、前述した本発明の例示的な各実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではなく、本発明の精神及び範囲は、広く解釈されるべきであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきであり、前述の明細書によって限定されるべきではない。
【０１４５】
さらに、特段の断りがない限り、各図面に示したものは、必ずしも一定の縮尺で描かれたものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月28日(2021.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面又は反射要素を備えるキャビティと、
電気信号を受信し、前記電気信号を電磁波信号に変換し、前記電磁波信号を前記キャビティの内部に誘導するように構成された１つ又は複数の送信機と、
前記電磁波信号を取り出し、前記電磁波信号を対応する電気信号に変換し、対応する前記電気信号を前記キャビティの外部に送信するように構成された１つ又は複数の受信機と
を備える装置であって、
前記キャビティの前記内面間若しくは前記反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、前記電磁波信号が前記キャビティの内部に含まれる、装置。
【請求項２】
前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再増幅、再整形、又は時間調整するように構成された１つ又は複数の再生器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記キャビティの前記内部を実質的に真空状態下に維持するように構成された真空ポンプをさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記電磁波信号が、変調されたレーザ・ビームを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記電磁波信号が、ガウス・ビームを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記電磁波信号が、空間モードを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記キャビティの前記内面が、入射電磁波信号を反射又は再生又は分離又は処理するように構成された、ミラー、反射コーティング、格子、又はフォトニック・マイクロ構造材料の少なくとも一部分で作製される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
レンズ、格子、メタ材料、及び前記キャビティの前記内部を進行する前記電磁波信号を再集束又は再整形するように構成された光学材料のうち少なくとも１つをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記反射要素が、前記キャビティの前記内部に配置された複数の第１の平行板を備え、前記第１の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記反射要素がさらに、前記第１の平行板に垂直に配置された複数の第２の平行板と、前記第１、第２、及び第３の平行板が前記キャビティの前記内部に複数のサブキャビティを画定するように、前記第１及び第２の平行板に垂直に配置された複数の前記第３の平行板とを備え、前記第２及び第３の平行板のそれぞれの各側部の少なくとも一部分が、反射面、又はそこに反射要素が配置された表面を備え、前記電磁波信号が、取り出されるまで、前記サブキャビティのうち少なくとも１つのサブキャビティの内部に含まれる、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第３の平行板が、互いから実質的に等距離に配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記キャビティの前記内面若しくは反射要素のうち１つ若しくは複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面上又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記信号集束装置が、屈折率分布型材料、フォトニック結晶構造体、ミラー構造体、又は回折構造体を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記キャビティが立方体キャビティを含み、
前記立方体キャビティの相対する２つの面に実質的に垂直な第１の平面内を前記電磁波信号がジグザグ状に進行するように、前記立方体キャビティの前記相対する２つの面における前記内面の各部分が、入射電磁波信号を反射するように構成されたミラーを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ミラーのそれぞれが、前記入射電磁波信号を角度α＝ｓｉｎ−１（ｓ／（２√（ｃ２＋ｓ２）））で反射するように構成され、ｃが前記立方体キャビティの側部の長さであり、ｓが前記電磁波信号の横断方向のスポット・サイズである、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の平面と実質的に平行でこれに隣接する第２の平面内を進行するよう、前記電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の平面に実質的に垂直な第２の平面内を進行するよう、前記電磁波信号を方向づけするように構成された信号方向づけ素子をさらに備える、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
内面又は反射要素を有するキャビティ、１つ又は複数の送信機、及び１つ又は複数の受信機を備える電磁波記憶装置を使用する方法であって、
前記１つ又は複数の送信機によって電気信号を受信するステップと、
前記１つ又は複数の送信機によって、前記受信した電気信号を電磁波信号に変換するステップと、
前記１つ又は複数の送信機によって、前記電磁波信号を前記キャビティの内部に誘導するステップであって、前記電磁波信号が、前記キャビティの前記内面間又は前記反射要素間での一連の反射又は横断を受けることによって、前記キャビティの前記内部に含まれるステップと、
前記１つ又は複数の受信機によって前記電磁波信号を取り出すステップと、
前記１つ又は複数の受信機によって、前記取り出された電磁波信号を、対応する電気信号に変換するステップと、
前記１つ又は複数の受信機から、前記対応する電気信号を前記キャビティの外部に送信するステップと
を含む、方法。
【請求項２１】
前記電磁波記憶装置がさらに、前記キャビティの前記内面又は反射要素のうち１つ又は複数に、又はそれに隣接して配置され、部分的に重なり合う隣接する２つの電磁波ビームを分離し、これらを、反射する内面上又は反射要素上の別々の点に集束するように構成された信号集束装置を備え、前記方法がさらに、
前記信号集束装置を使用することによって、入射電磁波信号を集束するステップと、
前記信号集束装置を使用することによって、前記電磁波信号を逆向きに方向変更するステップと
を含む、請求項２０に記載の方法。
【国際調査報告】
2021532526.tif 000020