(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
順方向および逆方向に伝播するＥＭＲビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送方法であって、
ａ）入力／出力経路（１、２、３、４）の予め選択された経路を通じて、角速度Ωで回転する回転リング干渉計（１２）の内部にＥＭＲビームを入力することと、
ｂ）前記回転リング干渉計（１２）の内側の前記ＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計（１２）の内側の対向経路（６）及び（７）に沿って進む２つの等しい又は略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割することであって、
２つの分割された前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが対向経路（６）及び（７）に沿って進む方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに関して正又は負のいずれかであり得ることと、
ｃ）前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向には依存しない、前記回転リング干渉計（１２）内部の逆伝播ＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加位相シフトを誘起することであって、
前記追加位相シフトの結果として、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して進行する方向に依存して、逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらすことと、
ｄ）前記回転リング干渉計（１２）内部の前記逆伝播ＥＭＲビームを結合して単一ＥＭＲビームとし、経路（１、２、３、４）から選択された、前記ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）へ入力される経路とは異なる入力／出力経路を介して、前記回転リング干渉計（１２）から前記単一ＥＭＲビームを出力することと、
ｅ）前記入力／出力経路（１、２、３、４）のうちの予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも２つの入力／出力経路を、前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と整列させ、それぞれの入力／出力ポート（２１、２２、２３、２４）に向けること、
を特徴とする、方法。
【請求項２】
順方向および逆方向に伝播するＥＭＲビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送方法であって、
ａ）入力／出力経路対（１、３）または（２、４）の予め選択された経路に沿って進行するＥＭＲビームを、２つの等しいまたは略等しい強度のＥＭＲビームに分割することであって、分割されたＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起することと、
ｂ）分割されたＥＭＲビームを角速度Ωで回転する回転リング干渉計（１２）に入力し、前記回転リング干渉計（１２）内で対向経路（６）および（７）に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに結合することであって、
２つの前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが対向経路（６）および（７）に沿って進行する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであり得、
前記逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらすことと、
ｃ）前記回転リング干渉計（１２）内の前記逆伝播ＥＭＲビームを結合して１つの単一ＥＭＲビームとし、経路対（２、４）または（１、３）から選択された、前記ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）に入力される経路とは異なる入力／出力経路を介して、前記回転リング干渉計（１２）から出力すること、
あるいは、
ａ）角速度Ωで回転する回転リング干渉計（１２）に入力／出力経路対（１，３）又は（２，４）の予め選択された経路に沿って進行するＥＭＲビームを入力し、対向経路（６）及び（７）に沿って移動する２つの等しい又は略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割することであって、
前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して対向経路（６）及び（７）に沿って進行する方向に依存して、ｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであり得ることと、
ｂ）前記回転リング干渉計（１２）内部の前記逆伝播ＥＭＲビームを２つのＥＭＲビームへと結合し、前記回転リング干渉計（１２）から出力することと、  
ｃ）前記回転リング干渉計（１２）から出力されるＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起することであって、
結果としてＥＭＲビーム間のＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトが生じ、
それと共に、１つの単一ＥＭＲビームへ結合し、経路対（２、４）または（１、３）から選択されるＥＭＲビームが回転リング干渉計（１２）に入力される経路とは異なる入力／出力経路に沿って前方へ導かれること、
のいずれかと、
ｄ）入力／出力経路対（１、３）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路と、入力／出力経路対（２、４）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路とを、前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と整列させ、それぞれの入力／出力ポート（２１、２３）および（２２、２４）に向けること、
を特徴とする、方法。
【請求項３】
前記ＥＭＲビームが入力／出力ポート（２１）を介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは入力／出力ポート（２２）を介して出力されるかまたは除去され、
前記ＥＭＲビームが入力／出力ポート（２２）を介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは入力／出力ポート（２３）を介して出力されるかまたは除去され、
前記ＥＭＲビームが入力／出力ポート（２３）を介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは入力／出力ポート（２４）を介して出力されるかまたは除去され、
前記ＥＭＲビームが入力／出力ポート（２４）を介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは入力／出力ポート（２１）を介して出力されるかまたは除去される、
ように、前記ＥＭＲビームが入力／出力ポート（２１、２２、２３、２４）を介して入力され出力される、  ことを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記ＥＭＲビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも２つの入力／出力ポートを装備した、電磁波放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送のためのデバイスであって、
前記デバイスは、回転リング干渉計（１２）とＥＭＲビーム伝送回路とを備え、
前記回転リング干渉計（１２）は、
前記回転リング干渉計（１２）に入力されたＥＭＲビームを分割し、その後、前記回転リング干渉計（１２）から出力される前に、分割されたＥＭＲビームを単一のＥＭＲビームに結合することを目的とするビームスプリッタ（５）であって、
前記ビームスプリッタ（５）は、前記回転リング干渉計（１２）に入力されるＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計（１２）の内部を対向経路（６）および（７）に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割し、
前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであってもよい、ビームスプリッタ（５）と、
前記回転リング干渉計（１２）の内部を進行する前記逆伝播ＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加位相シフトを誘起するための位相素子であって、
前記追加位相シフトは、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して伝播する方向には依存せず、対向経路（６）および（７）に沿って伝播する前記逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、
前記逆伝播ＥＭＲビームは、ビームスプリッタ（５）に導かれ、単一のＥＭＲビームへ結合され、
前記単一のＥＭＲビームは経路（１、２、３、４）から選択される、ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）に入力される経路とは異なる入力／出力経路を通って回転リング干渉計（１２）から出力される、位相素子、
を備え、
前記ＥＭＲビーム伝送回路は、
選択された経路を回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と整列させ、それぞれの入力／出力ポート（２１、２２、２３、２４）へ向けることを目的として、ＥＭＲビームの入力／出力経路（１、２、３、４）から予め選択された少なくとも２つの経路を接続する、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項５】
ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記ＥＭＲビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも２つの入力／出力ポートを装備した、電磁波放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送のためのデバイスであって、
前記デバイスは、回転リング干渉計（１２）と、位相素子（１１）と、ＥＭＲビーム伝送回路とを備え、
前記回転リング干渉計（１２）は、
前記回転リング干渉計（１２）に入力された、単一のＥＭＲビームまたは結合・混合された２つのＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計（１２）の内部を対向経路（６）および（７）に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割するビームスプリッタ（５）であって、
２つの前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、
前記位相シフトは、前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであってもよく、
前記逆伝播ＥＭＲビームは、２つのまたは単一のＥＭＲビームへ結合されて前記回転リング干渉計（１２）から出力される、ビームスプリッタ（５）、
を含み、
前記位相素子（１１）は、
入力／出力経路の対（１，３）または（２，４）から予め選択された経路上に配置される位相素子（１１）であって、
分割されたＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数としてＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起するように、予め選択された任意の経路に沿って進行するＥＭＲビームを分割し、
分割されたＥＭＲビームは、前記回転リング干渉計（１２）へ入力され、対向経路（６）および（７）に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビームの間には、Ｐｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトが誘起され、経路対（２，４）または（１，３）から選択されたＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）に入力される経路とは異なる入力／出力経路を通って前記回転リング干渉計（１２）から出力される、ことを目的とする、位相素子（１１）、
あるいは、
入力／出力経路の対（２，４）または（１，３）から予め選択された経路上に配置される位相素子（１１）であって、
前記回転リング干渉計（１２）から出力されるＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起することにより、結果として前記ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、
ＥＭＲビームを１つの単一ＥＭＲビームに結合し、入力／出力経路の対（２，４）または（１，３）から予め選択される、ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計（１２）に入力される経路とは異なる入力／出力経路に沿って前方に導く、位相素子（１１）、
であり
前記ＥＭＲビーム伝送回路は、入力／出力経路の対（１，３）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路と、入力／出力経路の対（２，４）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路とを接続して、前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と整列させ、それぞれの入出力ポート（２１，２３）及び（２２，２４）に向ける、
ことを特徴とするデバイス。
【請求項６】
入力／出力経路の対（１，３）または（２，４）から予め選択された経路上に位相素子（１１）と共に配置され、予め選択された任意の経路に沿って進行するＥＭＲビームを分割するとともに、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起する、ビームスプリッタ（５４）、
あるいは、
入力／出力経路の対（２，４）または（１，３）から予め選択された経路上に位相素子（１１）と共に配置され、前記回転リング干渉計（１２）から出力されたＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起するとともに単一ＥＭＲビームに結合する、ビームスプリッタ（５４）、
が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記回転リング干渉計（１２）は、
Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加の位相シフトを誘起するためのＥＭＲビームスプリッタ（５）および任意選択で位相素子（１１）を含み、ｎは任意の整数であり、
さらに、前記逆伝播ＥＭＲビームの前記対向経路（６）および（７）上の前記回転リング干渉計（１２）の内側に配置された少なくとも２つの反射器（９、１０）を含み、
前記回転リング干渉計（１２）を前記デバイスのそれぞれの入力／出力ポート（２１〜２４）に接続する、前記ＥＭＲビーム伝送回路は、
前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と同軸に配置された反射器（１５）を含み、
ＥＭＲビームの少なくとも２つの入力／出力経路（１〜４）を前記回転リング干渉計の回転軸（８）と位置合わせするために複数の追加のミラー（１６〜１９、３１、３２、４９、５０）を設けることが可能であり、
前記反射器（１５）および前記追加のミラー（１６〜１９、３１、３２、４９、５０）は、回転リング干渉計（１２）と共に回転するように配置される、
ことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記回転リング干渉計（１２）は、前記回転リング干渉計（１２）の内部の経路（６）および（７）に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビームの偏光状態を直交状態へ変化させるための手段（４５）を備え、
前記手段（４５）は、半波長板の形状をとることができる、
ことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記回転リング干渉計（１２）と共に回転し、直線偏光または楕円偏光ＥＭＲビームをデバイスの回転部分とデバイスの入力／出力ポート（２１〜２４）との間を伝播する円偏光ＥＭＲビームへ変換するための追加の手段（４６〜４８）があり得、
さらに、前記回転リング干渉計（１２）と共に回転せず、前記回転リング干渉計の側面上の円偏光ＥＭＲビームを、デバイスの入力／出力ポート（２１〜２４）および偏光ビームスプリッタ（２６、２８）の側面上の直線偏光ＥＭＲビームへ変換して、幾何学的に重なり合う経路（１〜４）に沿って伝播する直交偏光ＥＭＲビームの空間分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポート（２１〜２４）に向けるように意図された追加の手段（４３、４４）があり得る、
ことを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記回転リング干渉計（１２）は、ファイバリング干渉計であり、
前記ファイバリング干渉計は、
ビームスプリッタ（５）と、ファイバの遅軸と速軸が交差する１つの点（３７）で互いに交差接続された２つの偏光維持ファイバ（３５、３６）と、
ファイバの低速偏光軸と高速偏光軸との間で、１／４＋ｎ／２偏光ビート長（ｎは任意の整数）だけ異なるように前記ファイバ（３５、３６）の長さを選択することによって追加の位相シフトを誘起するための、位相素子と、
前記回転リング干渉計（１２）をデバイスのそれぞれの入力／出力ポート（２１〜２４）に接続し、前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と同軸に配置された少なくとも１つのコリメータ（３９、４０）を含み、前記コリメータ（３９、４０）は、偏光維持ファイバ（４１、４２）によって前記ファイバリング干渉計（１２）に接続される、ＥＭＲビーム伝送回路、
を含むことを特徴とする、請求項４に記載のデバイス。
【請求項１１】
ＥＭＲの偏光を前記回転リング干渉計（１２）と共に同期回転させるとともに、前記回転リング干渉計（１２）の回転角度にかかわらずＥＭＲビーム偏光の向きを維持するための、ＥＭＲの偏光を回転させるための追加の手段（２５、２７）を備えることができ、
幾何学的に重なり合う経路（１〜４）に沿って伝搬する直交偏光ＥＭＲビームの空間的分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポート（２１〜２４）へ向けるために、追加の偏光ビームスプリッタ（２６、２８）を備えることができる、
ことを特徴とする、請求項４〜８および１０のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１２】
ＥＭＲの偏光を回転させるための前記追加の手段（２５、２７）は、回転半波長板、液晶偏光回転子、反射偏光回転子、偏光プリズム回転子、または前記回転リング干渉計（１２）と同期して偏光を回転させることができる任意の他の手段、であってもよい、
ことを特徴とする、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記回転リング干渉計（１２）は、
前記回転リング干渉計（１２）の軸（８）と同軸に形成された開口部を備え、
前記ＥＭＲビームは前記デバイスのポート（２１〜２４）と前記回転リング干渉計（１２）との間を前記開口部を介して伝播する、
ことを特徴とする請求項４〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項１４】
ファイバピグテールが、デバイスのポート（２１〜２４）のいずれかに接続され得ることを特徴とする、請求項５〜１２のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテラヘルツ、赤外線、紫外線、および極紫外線放射技術の領域を包含する光学技術の分野に関し、電磁放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送（ｎｏｎ−ｒｅｃｉｐｒｏｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の方法および装置のために設計される。これは、逆方向送信を防止することによってＥＭＲビームを順方向に送信する必要がある場合に使用することができる。例えば、非相反伝送装置はＥＭＲビームが一方向にのみ伝播することを可能にするアイソレータまたはバルブとして使用され、逆方向に伝播するＥＭＲビームは遮断されるか、またはビームトラップに方向転換され、アイソレータ入口に決して到達しない。サーキュレータとしては、３ポートまたは４ポートのデバイスが使用される。例えば、３ポートサーキュレータは、第１のポートから第２のポートへ、および第２のポートから第３のポートへＥＭＲビームを導く。サーキュレータは、様々なレーザ増幅スキーム、パルス伸張および圧縮スキーム、ならびに逆ＥＭＲビームを順方向伝播ＥＭＲビームとは異なる経路に向ける必要がある他の用途で使用される。
【背景技術】
【０００２】
ＥＭＲビームの非相反伝送のために開発されたほとんどのデバイスはファラデー効果に基づいており、順方向および逆方向に伝播するＥＭＲビームは透明媒体を通過し、ビームの偏光の向きは、外部磁場の助けを借りて変更される。ファラデー効果の結果として、ＥＭＲビームの偏光の向きは、ＥＭＲビームが伝播している方向にかかわらず、所定の方向に変化する。偏光の向きの変化は磁場の方向およびベルデ定数の値に関してのみ定義されるので、前方および後方に伝播するＥＭＲビームの回転角度は、通常のように補償されるのではなく、合計される。
【０００３】
ファラデー効果に基づいて動作する非相反光透過の既知の方法及び装置がある。この装置は偏光子と、磁石システム内に配置された磁気光学結晶と、検光子とからなり、これらはすべて光軸に沿って配置されている。磁気光学結晶は、単結晶のテルビウム―スカンジウム―アルミニウムガーネットから作られる。磁気光学結晶の例外的な品質により、アイソレータは、キロワット単位で測定された平均パワーの放射にさえも耐えることができる。既知の方法及び装置は、ロシア連邦特許出願ＲＵ２６０１３９０Ｃ１（２０１５年）に記載されている。
【０００４】
この既知の方法および装置の欠点は、磁気光学結晶が特定の波長に対してのみ透明なままであるため、アイソレータが波長によって制限される特定の範囲内でのみ機能し続けることである。さらに、磁場に依存する偏光回転角を規定するベルデ定数は実際の用途での使用を可能にするために、いかなる波長に対しても十分に大きくない。さらに、磁気光学結晶は、光放射を吸収する。その結果、結晶が加熱され、熱レンズが形成されて光ビームを歪ませる。さらに、磁気光学結晶の価格は比較的高い。
【０００５】
回転する半波長板の助けを借りて非相反光透過を保証される非相反光透過の既知の方法及び装置がある。この装置は、互いに距離Ｌ内に配置され、角速度ωで回転する２つの半波長板からなる。さらに、第２の半波長板の速軸は、第１の半波長板とＰｉ／８ラジアンの角度を形成するように回転される。直線偏光された光ビームが第１の半波長板から第２の半波長板まで進行している間、第２の板はＰｉ／８ラジアンの角度を形成するように回転する。第２の半波長板の速軸は、第１の半波長板とＰｉ／８ラジアンの角度を形成するように予め回転されているので、プレートの全回転角度はＰｉ／４ラジアンである。半波長板は、光の偏光を２倍の角度で効率的に回転させる。したがって、第２の半波長板の後の光の偏光は、Ｐｉ／２ラジアンの角度で回転される。すなわち、出力面における光の偏光は、装置の入力面における光の偏光に対して垂直である。後方に伝播する光の偏光は、光ビームが第２の半波長板から第１の半波長板まで伝播するのにかかる時間内に、第１の半波長板の速軸が第２の半波長板の速軸と同じ角度だけ回転するので、回転されない。例えば、２つの半波長板が互いに間隔Ｌ＝１ｍ内に配置される場合、半波長板が必要なＰｉ／８ラジアンの角で回転するためには、ω＝Ｐｉ／８＊ｃ／Ｌ  ＝７５＊Ｐｉ／２＊１０Λ６ラジアン／秒または１８７５万回転／秒の速度で回転しなければならない。ここで、光速ｃ＝３×１０Λ８ｍ／ｓである。明らかに、これを具体化することはほとんど不可能である。装置を改良するさらに別の方法は、回転する半波長板の代わりに電気的に制御された電気光学結晶を使用することである。既知の方法及び装置は、米国特許出願第３４８４１５１Ａ号（１９６９年）に記載されている。
【０００６】
この公知の方法および装置の欠点は、電気光学結晶を有する電気制御装置が非常に複雑で非実用的な解決策である一方で、機械的に制御された半波長板を有する装置を製造することが実際上不可能であることである。さらに、電気光学結晶が高速制御を有することができるという事実にもかかわらず、電気光学結晶は、容易に過熱されるので、高周波スイッチングには適していない。さらに、デバイスを製造するために使用される電気光学結晶は高価である。
【０００７】
マッハ・ツェンダー干渉計の助けを借りて非相反光透過を保証する、非相反光透過の既知の方法および装置がある。この場合、干渉計の２つの分岐に配置された光変調器が、Ｐｉラジアンの位相差を生成する逆伝播波を誘起するために使用される。その結果、干渉計の２つの分岐において、前方に伝播する光ビームの強め合う干渉と、後方に伝播する光ビームの弱め合う干渉とが生じる。マッハ・ツェンダー干渉計は、半導体材料を使用することによって製造され、したがって、集積スキームでの使用に完全に適している。既知の方法および装置は、米国特許出願ＵＳ７２２８０２３３Ｂ１（２００７年）および国際特許出願ＷＯ２００８／０４８３１４Ａ２（２００８年）に記載されている。
【０００８】
この公知の方法および装置の欠点は集積化されたスキームでの使用にのみ適しており、平均放射パワーが低い場合にのみ適していることである。高い平均放射パワーの下で使用するのに適した種類のアイソレータを製造することは、かなり複雑である。さらに、この装置は、光変調器を駆動する発生器を必要とする。
【０００９】
この公知の方法および装置の別の欠点はマッハ・ツェンダー干渉計に基づいており、このマッハ・ツェンダー干渉計は光路長が干渉計の両方の分岐に沿って等しくなることを保証し、放射波の長さを決定するときよりもはるかに高い精度で光路長が等しくなることを保証し、光路長が時間と共に変化しないことを保証する必要がある。
【００１０】
入力ビームスプリッタ（カプラ）と出力ビームスプリッタ（カプラ）との間に設置された非相反位相シフト素子を有するマッハ・ツェンダー干渉計に基づく、非相反光透過の既知の方法および装置がある。入力ビームスプリッタにおいて、光ビームは、２つの等しい部分に分割され、次いで、干渉計の２つの異なる分岐に沿って伝送され、そこで、光ビームが伝播する方向に応じて異なる位相シフトを受ける。出力ビームスプリッタでは干渉計の２つの異なる分岐に沿って伝送された２つの光ビームが再結合され、結果として生じるビームは結果として生じる位相シフトの差に応じて出力ポートに向けられる。非相反位相シフト素子は、順方向に０度の位相シフトを誘起し、逆方向に１８０度の位相シフトを誘起する。非相反位相シフト素子は磁気光学材料に基づいており、さらに、非相反位相シフト素子は、ファラデー回転子および半波長板から構成することができる。既知の方法および装置は、欧州共同体特許出願ＥＰ１２２７３５９Ａ２（２００２年）に記載されている。
【００１１】
この公知の方法および装置の欠点は、装置の目的のために使用される磁気光学材料が限られた波長範囲内でのみ透明なままであることである。このため、ＥＭＲの波長に応じて、磁気光学材料の化学組成や結晶構造を変化させる必要がある。さらに、いくつかの波長の場合、磁場に依存する偏光の回転角度を規定するベルデ定数は、単純に十分に大きくない。さらに、磁気光学材料は放射線を吸収する。その結果、磁気光学材料は加熱され、熱レンズが形成されて放射ビームを歪ませる。さらに、磁気光学材料の価格は比較的高い。
【００１２】
この公知の方法および装置の別の欠点はマッハ・ツェンダー干渉計に基づいており、このマッハ・ツェンダー干渉計は光路長が干渉計の両方の分岐に沿って等しくなることを保証し、放射波の長さを決定するときよりもはるかに高い精度で光路長が等しくなることを保証し、光路長が時間と共に変化しないことを保証する必要があることである。これは、非集積マッハ・ツェンダー干渉計の場合に保証するためにはかなり複雑であり、したがって、この方法を使用することによって強力な非相反伝送デバイスを作成することは複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は装置の設計を単純化し、装置のコスト価格を下げ、外部環境外乱に対する装置の信頼性および抵抗を改善し、電磁放射の所定の波長に対する方法および装置の適用性を単純化し、許容可能な平均電磁放射電力およびパルスエネルギーを向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
順方向および逆方向に伝播するＥＭＲビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送方法のための提案された方法による問題を解決するために、この方法は、以下のステップを含む。
【００１５】
入力／出力経路の予め選択された経路を通じて、角速度Ωで回転する回転リング干渉計の内部にＥＭＲビームを入力する。
【００１６】
前記回転リング干渉計の内側の前記ＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計の内側の対向経路に沿って進む２つの等しい又は略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割することであって、２つの分割された前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、前記位相シフトは、前記回転リング干渉計の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが対向経路に沿って進む方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに関して正又は負のいずれかであり得る。
【００１７】
前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向には依存しない、前記回転リング干渉計内部の逆伝播ＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加位相シフトを誘起することであって、前記追加位相シフトの結果として、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計の回転方向に関して進行する方向に依存して、逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらす。
【００１８】
前記回転リング干渉計内部の前記逆伝播ＥＭＲビームを結合して単一ＥＭＲビームとし、経路から選択された、前記ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計へ入力される経路とは異なる入力／出力経路を介して前記回転リング干渉計から前記単一ＥＭＲビームを出力する。
【００１９】
前記入力／出力経路のうちの予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも２つの入力／出力経路を、前記回転リング干渉計の回転軸と整列させ、それぞれの入力／出力ポートに向ける。
【００２０】
順方向および逆方向に伝播するＥＭＲビームを異なる経路に沿って方向付けることによって、ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とした電磁放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送のための提案された方法の別の実施形態は、以下のステップを含む方法である。
【００２１】
ａ）入力／出力経路対の予め選択された経路に沿って進行するＥＭＲビームを、２つの等しいまたは略等しい強度のＥＭＲビームに分割することであって、分割されたＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起する。
【００２２】
ｂ）分割されたＥＭＲビームを角速度Ωで回転する回転リング干渉計に入力し、前記回転リング干渉計内で対向経路に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに結合することであって、２つの分割された前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、前記位相シフトは、前記回転リング干渉計（１２）の回転方向に関して対向経路に沿って進行する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであり得、前記逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらす。
【００２３】
ｃ）前記回転リング干渉計内の前記逆伝播ＥＭＲビームを結合して１つの単一ＥＭＲビームとし、経路対から選択された、前記ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計に入力される経路とは異なる入力／出力経路を介して、前記回転リング干渉計から出力する。
【００２４】
あるいは
【００２５】
ａ）角速度Ωで回転する回転リング干渉計に入力／出力経路対）の予め選択された経路に沿って進行するＥＭＲビームを入力し、対向経路に沿って移動する２つの等しい又は略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割することであって、前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、前記位相シフトは、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計の回転方向に関して対向経路に沿って進行する方向に依存して、ｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであり得る。
【００２６】
ｂ）前記回転リング干渉計内部の前記逆伝播ＥＭＲビームを２つのＥＭＲビームへと結合し、前記回転リング干渉計から出力する。
【００２７】
ｃ）前記回転リング干渉計から出力されるＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起することであって、結果としてＥＭＲビーム間のＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトが生じ、それと共に、１つの単一ＥＭＲビームへ結合し、経路対から選択されるＥＭＲビームが回転リング干渉計に入力される経路とは異なる入力／出力経路に沿って前方へ導かれる。
【００２８】
及び
【００２９】
ｄ）入力／出力経路対（１、３）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路と、残りの入力／出力経路対（２、４）から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路とを、前記回転リング干渉計（１２）の回転軸（８）と整列させ、それぞれの入力／出力ポート（２１、２３）および（２２、２４）に向ける。
【００３０】
前記ＥＭＲビームが第１の入力／出力ポートを介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは第２の入力／出力ポートを介して出力されるかまたは除去され、前記ＥＭＲビームが第２の入力／出力ポートを介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは第３の入力／出力ポートを介して出力されるかまたは除去され、前記ＥＭＲビームが第３の入力／出力ポートを介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは第４の入力／出力ポートを介して出力されるかまたは除去され、前記ＥＭＲビームが第４の入力／出力ポートを介して入力される場合、前記ＥＭＲビームは第１の入力／出力ポートを介して出力されるかまたは除去される、ように、前記ＥＭＲビームがそれぞれの入力／出力ポートを介して入力され出力されることができる。
【００３１】
本発明の実施形態として、電ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記ＥＭＲビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも２つの入力／出力ポートを装備した、電磁波放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送のためのデバイスが提案される。当該デバイスは以下を含む。
【００３２】
回転リング干渉計に入力されたＥＭＲビームを分割し、その後、前記回転リング干渉計から出力される前に、分割されたＥＭＲビームを単一のＥＭＲビームに結合することを目的とするビームスプリッタであって、前記ビームスプリッタは、前記回転リング干渉計に入力されるＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計の内部を対向経路に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割し、前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、前記位相シフトは、前記回転リング干渉計の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであってもよい。
【００３３】
前記回転リング干渉計の内部を進行する前記逆伝播ＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数として、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加位相シフトを誘起するための位相素子であって、前記追加位相シフトは、前記逆伝播ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計の回転方向に関して伝播する方向には依存せず、対向経路に沿って伝播する前記逆伝播ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、前記逆伝播ＥＭＲビームは、ビームスプリッタに導かれ、単一のＥＭＲビームへ結合され、前記単一のＥＭＲビームは経路から選択される、ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計に入力される経路とは異なる入力／出力経路を通って回転リング干渉計から出力される。
【００３４】
ＥＭＲビーム伝送回路であって、選択された経路を回転リング干渉計の回転軸と整列させ、それぞれの入力／出力ポートへ向けることを目的として、ＥＭＲビームの入力／出力経路から予め選択された少なくとも２つの経路を接続する。
【００３５】
ＥＭＲビームを順方向に伝送するとともに逆方向伝送を防止することを目的とし、前記ＥＭＲビームをデバイスに入力し、デバイスから出力するための少なくとも２つの入力／出力ポートを装備した、電磁波放射（ＥＭＲ）ビームの非相反伝送のためのデバイスの別の実施形態は、以下を含む。
【００３６】
回転リング干渉計に入力された、単一のＥＭＲビームまたは結合・混合された２つのＥＭＲビームを、前記回転リング干渉計の内部を対向経路に沿って進行する２つの等しいまたは略等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割するビームスプリッタであって、２つの前記逆伝播ＥＭＲビームの間には、サニャック効果のために、ｍを任意の整数として、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンの位相シフトが誘起され、前記位相シフトは、前記回転リング干渉計の回転方向に関して前記逆伝播ＥＭＲビームが伝播する方向に応じて、位相シフトｍ＊Ｐｉラジアンに対して正または負のいずれかであってもよく、前記逆伝播ＥＭＲビームは、２つのまたは単一のＥＭＲビームへ結合されて前記回転リング干渉計から出力される、ビームスプリッタを含む、前記回転リング干渉計。
【００３７】
入力／出力経路の対から予め選択された経路上に配置される位相素子であって、分割されたＥＭＲビームの間に、ｎを任意の整数としてＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起するように、予め選択された経路に沿って進行するＥＭＲビームを分割し、分割されたＥＭＲビームは、前記回転リング干渉計へ入力され、対向経路に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビームの間には、Ｐｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトが誘起され、経路対から選択されたＥＭＲビームが前記回転リング干渉計に入力される経路とは異なる入力／出力経路を通って前記回転リング干渉計から出力される、ことを目的とする、位相素子。
【００３８】
あるいは
【００３９】
入力／出力経路の対から予め選択された経路上に配置される位相素子であって、前記回転リング干渉計から出力されるＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起することにより、結果として前記ＥＭＲビームの間にＰｉ＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンまたは０＋（ｍ＋ｎ）＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトをもたらし、ＥＭＲビームを１つの単一ＥＭＲビームに結合し、入力／出力経路の対から予め選択される、ＥＭＲビームが前記回転リング干渉計に入力される経路とは異なる入力／出力経路に沿って前方に導く、位相素子。
【００４０】
及び
【００４１】
入力／出力経路の対から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路と、入力／出力経路の対から予め選択されたＥＭＲビームの少なくとも１つの入力／出力経路とを、前記回転リング干渉計の回転軸と接続してそれぞれの入出力ポートに向ける、ＥＭＲビーム伝送回路。
【００４２】
入力／出力経路の対から予め選択された経路上に位相素子と共に配置され、予め選択された任意の経路に沿って進行するＥＭＲビームを分割するとともに、Ｐｉ／２＋  ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起する、追加的なビームスプリッタ、あるいは、入力／出力経路の対から予め選択された経路上に位相素子と共に配置され、前記回転リング干渉計から出力されたＥＭＲビームの間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの位相シフトを誘起するとともに単一ＥＭＲビームに結合する、ビームスプリッタ、が設けられている。
【００４３】
前記回転リング干渉計は、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアンの追加の位相シフトを誘起するためのＥＭＲビームスプリッタおよび任意選択で位相素子を含み、ｎは任意の整数であり、さらに、前記逆伝播ＥＭＲビームの前記対向経路上の前記回転リング干渉計の内側に配置された少なくとも２つの反射器を含み、
前記デバイスの前記回転リング干渉計をそれぞれの入力／出力ポートに接続する前記ＥＭＲビーム伝送回路は、前記回転リング干渉計の回転軸と同軸に配置された反射器を含み、ＥＭＲビームの少なくとも２つの入力／出力経路を前記回転リング干渉計の回転軸と位置合わせするために複数の追加のミラーを設けることが可能であり、前記反射器および前記追加のミラーは、回転リング干渉計と共に回転するように配置される。
【００４４】
前記回転リング干渉計は、前記回転リング干渉計の内部の経路に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビームの偏光状態を直交状態へ変化させるための手段を備え、前記手段は半波長板の形状をとることができる。
【００４５】
前記回転リング干渉計と共に回転し、直線偏光または楕円偏光ＥＭＲビームをデバイスの回転部分とデバイスの入力／出力ポートとの間を伝播する円偏光ＥＭＲビームへ変換するための追加の手段を設けることができ、
さらに、前記リング干渉と共に回転せず、前記回転リング干渉計の側面上の円偏光ＥＭＲビームを、デバイスの入力／出力ポートおよび偏光ビームスプリッタの側面上の直線偏光ＥＭＲビームへ変換して、幾何学的に重なり合う経路に沿って伝播する直交偏光ＥＭＲビームの空間分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポートに向けるように意図された追加の手段を設けることができる。
【００４６】
前記回転リング干渉計は、ファイバリング干渉計であり、前記ファイバリング干渉計は、
ビームスプリッタと、ファイバの遅軸と速軸が交差する１つの点で互いに交差接続された２つの偏光維持ファイバと、
ファイバの低速偏光軸と高速偏光軸との間で、１／４＋ｎ／２偏光ビート長（ｎは任意の整数）だけ異なるように前記ファイバの長さを選択することによって追加の位相シフトを誘起するための、位相素子と、
前記回転リング干渉計をデバイスのそれぞれの入力／出力ポートに接続し、前記回転リング干渉計の回転軸と同軸に配置された少なくとも１つのコリメータを含み、前記コリメータは、偏光維持ファイバによってファイバリング干渉計に接続される、ＥＭＲビーム伝送回路、を含む。
【００４７】
デバイスは、
ＥＭＲの偏光を前記回転リング干渉計と共に同期回転させるとともに、回転リング干渉計の回転角度にかかわらずＥＭＲビーム偏光の向きを維持するための、ＥＭＲの偏光を回転させるための追加の手段を備えることができ、
幾何学的に重なり合う経路に沿って伝搬する直交偏光ＥＭＲビームの空間的分離を確実にし、それらをデバイスの別個の入力ポートおよび出力ポートへ向けるために、追加の偏光ビームスプリッタを備えることができる。
【００４８】
ＥＭＲの偏光を回転させるための前記追加の手段は、回転半波長板、液晶偏光回転子、反射偏光回転子、偏光プリズム回転子、または前記回転リング干渉計と同期して偏光を回転させることができる任意の他の手段、であってもよい。
【００４９】
前記回転リング干渉計は、前記回転リング干渉計の軸と同軸に形成された開口部を備え、前記ＥＭＲビームは前記デバイスの前記ポートと前記回転リング干渉計との間を前記開口部を介して伝播する。
【００５０】
ファイバピグテールが、デバイスのポートのいずれかに接続され得る。
【発明の効果】
【００５１】
提案された発明の１つの利点は反対方向に伝播するＥＭＲビームが互いに近接して共存する経路に沿って伝播し、したがってビームが同じ距離を移動するので、装置が基礎とする回転リング干渉計がマッハ・ツェンダー干渉計などの他のタイプの干渉計とは異なり、反射器、ビームスプリッタ、または装置の他の要素のシフトに敏感でないことである。
【００５２】
これは、例えば直径１メートルの大規模リング干渉計の場合に、逆伝播ＥＭＲビーム間の必要な位相差を保証することを容易にする。さらに、回転リング干渉計は、環境外乱、振動または温度変動に敏感ではない。リング干渉計は調整が容易である。
【００５３】
別の利点は、本装置の基礎となるリング干渉計の物理的寸法および回転速度がその実際の用途に完全に適していることである。サニャック効果はΔφ≒８πＳΩ／λｃの逆伝播ＥＭＲビーム間の位相シフトをもたらし、ここで、Ｓはリング干渉計によって制限される囲まれた領域であり、λは波長であり、Ωはリング干渉計の回転速度であり、ｃは光の速度である。ＥＭＲビームがリング干渉計の周りを連続して数回移動する場合、リング干渉計によって制限される囲まれた領域は、同じ回数だけ実効的に大きくなる。ＥＭＲビームの非相反透過を確実にするためには、サニャック効果から生じる位相差は、Ｐｉ／２ラジアンでなければならない。例えば、リング干渉計が半径１０ｃｍの円形であり、波長１０６４ナノメートルである場合、干渉計の回転速度は、６３５ラジアン／秒または１０１回転／秒でなければならない。この全ては、実際には容易に達成される。
【００５４】
さらに、サニャック効果によって誘発される±Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトはＰｉ、すなわち、±Ｐｉ／２＋ｍ＊Ｐｉラジアンだけ繰り返すこともでき、ここでｍは任意の整数である。別の利点は、装置の主要な構成要素が偏光型または非偏光型のいずれかであり得る反射器およびビームスプリッタであるため、テラヘルツから始まり極紫外線放射に至るまで、任意の波長に適応するように装置を容易に製造することができることである。
【００５５】
さらに、装置は、偏光および非偏光の両方の電磁放射に適合するように製造されてもよい。非偏光光放射に適した装置は、レーザによって生成される放射のスペクトルがダイオードレーザのスペクトルと重なるときに、ポンプダイオードレーザをレーザ放射から保護するために使用されてもよい。
【００５６】
別の利点は、リング干渉計の回転が電気モータ、圧縮空気タービン、または任意の他のエンジンの助けを借りて保証され得ることである。
【００５７】
別の利点は、装置が電磁放射を強く吸収する磁気光学結晶または任意の他の材料を用いずに、反射器、ビームスプリッタ、および位相素子のみで作製されるので、装置が非常に高い平均電磁放射パワーに適合され得ることである。最大許容放射パワーは、ビームスプリッタ、リフレクタ、および位相素子の放射に対する抵抗に依存する。
【００５８】
さらに、装置の開口はその構成要素の開口、すなわち反射器およびビームスプリッタの開口に依存するので、装置は、ＥＭＲビームの非相反透過のための大きな開口を収容するように容易に製造することができる。開口は主に、装置のリング干渉計の回転軸によって制限され、開口は、リング干渉計の内外にＥＭＲビームを供給するように形成される。直径数センチメートルの開口を有する軸を容易に製造することができる。加えて、２分岐装置、例えばアイソレータは、直交偏光ビームを同じ方向に向け、リング干渉計を回転させるために装置の他方の側にエンジンを設置することによって、回転軸に開口を設けることなしで具体化することができる。
【００５９】
さらに、装置のコストは同じパラメータを有する他の類似の装置と比較して低く、その理由はそれを製造するために磁気光学結晶が使用されないからである。
【００６０】
別の利点は装置の設計が極めて単純であり、装置がほとんどメンテナンスを必要としないことである。それは、標準的な商業的にアクセス可能な光学部品、すなわち、反射器およびビームスプリッタから製造することができる。
【００６１】
別の利点は装置が磁石を含まず、したがって、提案された発明に基づいて製造された装置と協働するときに、いかなる特別な安全対策も講じる必要がないことである。
【００６２】
本発明のより詳細な説明は、本発明の範囲を限定しない以下の図面において与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１ａ】２つのポートと、偏光とは独立した回転リング干渉計とを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図である（上面図）。
【図１ｂ】２つのポートと、偏光に依存しない回転リング干渉計とを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された機器の模式図（側面図）である。
【図２ａ】偏光から独立した回転リング干渉計を含む、４つのポートを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された偏光維持装置の模式図である（上面図）。
【図２ｂ】偏光から独立した回転リング干渉計を含む、４つのポートを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された偏光維持装置の模式図（側面図）である。
【図３ａ】４つのポートと、偏光に依存する回転リング干渉計とを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図である（上面図）。
【図３ｂ】４つのポートと、偏光に依存する回転リング干渉計とを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（側面図）である。
【図４ａ】ＥＭＲビームが経路１を通って供給され、経路２を通って出力される、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図４ｂ】ＥＭＲビームが、経路２を通って供給され、経路３を通って出力される、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図５ａ】偏光に依存する回転リング干渉計の模式図であり、ＥＭＲビームは、経路１を通って供給され、経路２を通って出力される。
【図５ｂ】偏光に依存する回転リング干渉計の模式図であり、ＥＭＲビームは、経路２を通って供給され、経路３を通って出力される。
【図６ａ】４つのポートおよびファイバリング干渉計を有するＥＭＲビームの非相反伝送のための提案された装置の模式図である（上面図）。
【図６ｂ】４つのポートおよびファイバリング干渉計を有するＥＭＲビームの非相反伝送のための提案された装置の模式図（側面図）である。
【図７】回転ファイバリング干渉計の模式図である。
【図８】ファイバを有する偏光ビームスプリッタの模式図である。
【図９】経路１〜４に沿って進行するＥＭＲビームが円偏光される、偏光に依存する回転リング干渉計の模式図である。
【図１０ａ】４つのポートと、偏光に依存する回転リング干渉計とを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（上面図）であり、経路１〜４に沿って進行するＥＭＲビームは、円偏光される。
【図１０ｂ】４つのポートと、偏光に依存する回転リング干渉計とを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（側面図）であり、経路１〜４に沿って進行するＥＭＲビームは、円偏光される。
【図１１ａ】偏光されたＥＭＲビーム（経路１、４および経路２、３は幾何学的に分離されている）と共に使用するように適合された、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１１ｂ】偏光されたＥＭＲビーム（経路１、４および経路２、３が幾何学的に重なり合う）と共に使用するように適合された、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１２ａ】偏光されたＥＭＲビームと共に使用するように適合された、偏光から独立した回転リング干渉計と、４つのポートを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（上面図）である。
【図１２ｂ】偏光されたＥＭＲビームと共に使用するように適合された、偏光から独立した回転リング干渉計と、４つのポートを有するＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（側面図）である。
【図１３ａ】回折ビームスプリッタ（ＥＭＲビームは偏光されていない、上面図）による偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１３ｂ】回折ビームスプリッタ（ＥＭＲビームは偏光されていない、側面図）による偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１３ｃ】回折ビームスプリッタ（偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合された、上面図）による偏光とは独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１３ｄ】回折ビームスプリッタ（偏光されたＥＭＲビームと共に使用するように適合された、側面図）を用いた、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図１４ａ】回折ビームスプリッタによる偏光とは独立した回転リング干渉計を含み、偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合された２つのポートを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（上面図）である。
【図１４ｂ】回折ビームスプリッタによる偏光とは独立した回転リング干渉計を含み、偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合された２つのポートを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（側面図）である。
【図１５ａ】複屈折偏光ビームスプリッタによる偏光に依存する回転リング干渉計の模式図（上面図）である。
【図１５ｂ】複屈折偏光ビームスプリッタによる偏光に依存する回転リング干渉計の模式図（右側面図）である。
【図１５ｃ】複屈折偏光ビームスプリッタによる偏光に依存する回転リング干渉計の模式図（正面図）である。
【図１６ａ】回転リング干渉計の外側に配置された位相素子を有する、偏光に依存する回転リング干渉計の模式図である（回転リング干渉計の位相素子とビームスプリッタとの間を移動するＥＭＲビームは円偏光される）。
【図１６ｂ】回転リング干渉計の外側に配置された位相素子を有する、偏光に依存する回転リング干渉計の模式図である（回転リング干渉計の位相素子とビームスプリッタとの間を移動するＥＭＲビームは直線偏光される）。
【図１７ａ】４つのポートと、回転リング干渉計の外側に配置された位相素子と、偏光に依存する回転リング干渉計とを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案された装置の模式図（上面図）である。
【図１７ｂ】４つのポートと、回転リング干渉計の外側に配置された位相素子と、偏光に依存する回転リング干渉計とを有する、ＥＭＲビームの非相反透過のための提案されたデバイスの模式図（側面図）である。
【図１８】３つの位相素子を有する、偏光に依存する回転リング干渉計の模式図である。
【図１９】回転リング干渉計の外側に配置された位相素子を有する、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【図２０】３つの位相素子を有する、偏光から独立した回転リング干渉計の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
ＥＭＲビームの伝播／伝送／入力／出力経路は、ＥＭＲビームが伝播する方向、空間におけるその位置、および偏光状態を規定する。幾何学的にＥＭＲビームは重なり合うことができるが、直交偏光されたＥＭＲビームは材料の異方性のために異なる屈折率を有することができるので、異なる伝搬／送信／入力／出力経路を有する。さらに、直交偏光ビームは、波長板および偏光ビームスプリッタの助けを借りて分離され、異なる幾何学的経路に沿って導かれることができる。
【００６５】
提案されたＥＭＲビームの非相反的伝送方法は以下のステップを含む。入力／出力経路ＥＭＲビームは、（１、２、３、４）の予め選択された任意の経路によって、角速度Ωで回転する回転リング干渉計１２に向けられ、ビームスプリッタ５の助けを借りて、回転リング干渉計１２の内側の対向経路６および７に沿って進む２つの等しいまたはほぼ等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割される。等しい強度のビームへのビーム分割の実現は、ビームスプリッタの技術的可能性に依存する。サニャック効果のために、±Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトが回転リング干渉計１２内部の２つの逆伝播ＥＭＲビーム間に誘起され、これは、逆伝播ＥＭＲビームがリング干渉計１２の回転方向に関して伝播する方向に応じて正または負のいずれかであり得る。さらに、回転リング干渉計１２内の位相素子は、ＥＭＲビームが伝播する方向に依存しない、対向経路６および７に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビーム間に、Ｐｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアン（ここで、ｎは任意の整数である）の追加の位相シフトを誘起する。したがって、反対方向に伝播するＥＭＲビーム間のＰｉ＋ｎ＊Ｐｉラジアンまたは０＋ｎ＊Ｐｉラジアンのいずれかの全位相シフトは、反対方向に伝播するＥＭＲビームがリング干渉計１２の回転方向に関して伝播する方向に応じて達成される。その結果、対向経路６、７に沿って反対方向に伝播するＥＭＲビームは再び、回転リング干渉計１２の内側で単一のＥＭＲビームに結合され、ＥＭＲビームがそれに入力される経路とは異なる経路を経路１〜４から使用することによって、そこから出力される。ＥＭＲビームは、相互接続された４つの異なる経路１〜４を使用することによってリング干渉計１２に入力され、そこから出力されることができ、その結果、ＥＭＲビームは、第１の経路１を通って回転リング干渉計１２に入力されると、第２の経路２に沿って方向付けられ、ＥＭＲビームが第２の経路２を通って回転リング干渉計に入力されると、第３の経路３に沿って方向付けられ、ＥＭＲビームが第３の経路３を通って回転リング干渉計１２に入力されると、第４の経路４に沿って方向付けられ、ＥＭＲビームが第４の経路４を通って回転リング干渉計１２に入力されると、第１の経路１に沿って方向付けられる。さらに、この方法によれば、ＥＭＲビームの少なくとも２つの入力／出力経路（１〜４）が、回転リング干渉計１２の回転軸８と整列され、それぞれの入力／出力ポート（２１、２２、２３、２４）に向けられる。
【００６６】
さらに、対向経路６および７に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビーム間にＰｉ／２＋ｎ＊Ｐｉラジアン（ｎは任意の整数）の追加の位相シフトを誘起する位相素子１１は、リング干渉計１２の外側に配置され、ＥＭＲビーム入力／出力経路２および４上、または入力／出力経路１および３上のいずれかに配置され得る。
【００６７】
角速度Ωで回転するリング干渉計１２の内部でのＥＭＲビームの非相反伝搬が保証される、ＥＭＲビームの非相反伝搬のための提案された装置が、図１ａおよび図１ｂに示されている。偏光に依存しない回転リング干渉計１２の模式図は、図４に別々に示されている。経路１を通って回転リング干渉計１２に入力され、経路２を通って干渉計１２から出力されるＥＭＲビームは、サニャック効果から生じた位相シフトと、位相素子１１（図４参照）によって誘起された位相シフトの合計がＰｉラジアンであるのに対して、経路２を通って回転リング干渉計１２に入力されたＥＭＲビームは、誘起された位相シフトが互いに補償してその合計がゼロに等しいので、経路３を通って干渉計１２から出力される。ＥＭＲビームを収集するために経路３に沿って配置されたトラップ２０がある。この装置は、回転リング干渉計１２を装置の２つのポート２１及び２２と接続し、従ってＥＭＲビームの入力／出力経路１及び２をリング干渉計１２の回転軸８と整列させる回路を備えている。光学回路は、リング干渉計１２の回転軸８と同軸に配置された反射器１５と、ＥＭＲの入力／出力経路１および２をリング干渉計の回転軸８と整列させるための複数の追加のミラー１６〜１９とからなる。リング干渉計の回転軸８と同軸に配置された反射器１５および他の追加のミラー１６〜１９は、リング干渉計１２と一緒に回転する。入力ポート２１から経路１を通って回転リング干渉計１２内に伝播するＥＭＲビームは、経路２を通って入力／出力ポート２２に出力され、一方、経路２を通ってポート２２からリング干渉計１２に向かって反対方向に伝播するＥＭＲビームは、経路３を通ってそこから出力され、トラップ２０に入る。このようにして、装置は、ＥＭＲビームが一方向のみに伝播することを許容され、逆方向に伝播するＥＭＲビームが遮断されてビームトラップ２０に向けられる、２ポートアイソレータまたはバルブの機能を実行する。
【００６８】
図２ａおよび図２ｂは、図１ａおよび図１ｂに示される装置と同様であるが、この装置が回転リング干渉計１２を装置の４つのポート２１〜２４と接続し、したがってＥＭＲビームが伝播する経路１〜４をリング干渉計１２の回転軸８と整列させる回路を有する点で異なる、ＥＭＲビームの非相反伝送のための別の装置を示す。ＥＭＲビーム伝送回路は、干渉計１２の回転軸８と同軸に配置された反射器１５と、経路１、４および２、３に沿って伝播する直交偏光ＥＭＲビームの対を結合するのを助ける２つの偏光ビームスプリッタ２９、３０と、ＥＭＲビームの対の入力／出力経路１、４および２、３をリング干渉計１２の回転軸８と整列させるのを助ける複数の追加のミラー１６〜１９、３１、３２とから構成される。さらに、経路１および３に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光面を９０度回転させる２つの半波長板３３、３４がある。リング干渉計１２と一緒に回転しない偏光ビームスプリッタ２６および２８は、経路１、４および２、３に沿って対で伝播する結合された直交偏光ＥＭＲビームを分離し、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１〜２４に導くために使用される。回転リング干渉計１２におけるＥＭＲビームの偏光の回転を防止するために、偏光２５、２７を回転させる手段が設置され、リング干渉計１２と同期して経路１、４および２、３に沿って対で伝播するＥＭＲビームの偏光を回転させるように意図されている。経路１〜４に沿って伝播するＥＭＲビームは、装置の設計を変更することさえなく、例えば１、２、および３、４のように、異なるように対にされてもよい。装置の一部であるリング干渉計１２は偏光とは無関係であるが、干渉計内を伝播するＥＭＲビームは偏光される。この特定の場合において、図２ａに示される偏光は、ｓ偏光（・）と呼ばれる。この装置は偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、そしてポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。
【００６９】
図３ａおよび図３ｂは、ＥＭＲビームの非相反透過のための別のデバイスを示し、ＥＭＲビームの非相反透過は、偏光に依存するとともに角速度Ωで回転するリング干渉計１２の内側で保証される。偏光に依存するリング干渉計１２の模式図は、図５に別々に示されている。この装置は、回転リング干渉計１２を４つのポート２１〜２４に接続する回路を含み、したがって、ＥＭＲビームがそれに沿って伝播する経路１〜４をリング干渉計１２の回転軸８に整列させる。前記光学回路は、リング干渉計１２の回転軸８に沿って同軸に配置された反射器１５と、入力／出力経路１、３および２、４をリング干渉計の回転軸８と整列させるのを助けるいくつかの追加のミラー１６〜１９とからなる。入力／出力経路１及び３と入力／出力経路２及び４は幾何学的に重なり合うが、前記重なり合う経路に沿って伝播するＥＭＲビームは直交偏光される。回転リング干渉計１２と一緒に回転しない偏光ビームスプリッタ２６および２８は、経路１、３および２、４に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームを分離し、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１〜２４に導くために使用される。回転リング干渉計１２におけるＥＭＲビームの偏光の回転を防止するために、偏光２５、２７を回転させる手段が設置され、リング干渉計と同期して入力／出力経路１、３および２、４に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光を回転させるために使用される。この装置は、偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、そしてポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。
【００７０】
図４ａおよび図４ｂは、偏光に依存しない回転リング干渉計１２の模式図を示す。偏光から独立した回転リング干渉計１２は、ＥＭＲビームを２つの等しい又はほぼ等しい強度の逆伝播ビームに分割するビームスプリッタ５と、少なくとも２つの反射器９及び１０と、逆伝播ＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相シフトを誘起する位相素子１１とから成る。反対方向に伝播するＥＭＲビームは、互いに幾何学的にわずかに離れている経路６および７に沿って進み、その結果、前記ビームはリング干渉計の周りを円形に進み、その後、ビームスプリッタ（５）内の最初の位置とは異なる位置で出会い、干渉する。リング干渉計１２はその軸８の周りを角速度Ωで回転し、サニャック効果は経路６および７に沿って進む２つの逆伝播ＥＭＲビームの間に±Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトをもたらし、これは、逆伝播ＥＭＲビームがリング干渉計１２の回転方向に関して伝播する方向に応じて正または負のいずれかであり得る。図４ａは、ＥＭＲビームが経路１を通って回転リング干渉計に供給され、次いでビームスプリッタ５によって２つの等しい又はほぼ等しい強度のＥＭＲビームに分割される状況を示す。ビームスプリッタを通って真っ直ぐに進むＥＭＲビームはリング干渉計１２が回転する方向とは反対の方向に経路６に沿ってさらに伝播し、ビームスプリッタ５から反射されるＥＭＲビームはリング干渉計１２が回転する方向に経路７に沿って進み、誘起されたサニャック効果は、２つの逆方向に伝播するＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相差をもたらす。さらに、リング干渉計１２に設置された位相素子１１はＰｉ／２ラジアンの追加の位相シフトを引き起こし、その結果、逆伝播ＥＭＲビーム間でＰｉラジアンの全位相シフトが生じる。ビームスプリッタ５の助けを借りて経路６および７に沿って進行する前記ＥＭＲビームは次に、経路２を通ってリング干渉計１２から出直される単一のＥＭＲビームに結合される。しかしながら、後者のＥＭＲビームが同じ経路２に沿って戻され、リング干渉計１２内に戻される場合、それは、ビームスプリッタ５の助けを借りて、２つのＥＭＲビーム、すなわち、ビームスプリッタ５から反射され、リング干渉計１２が回転する方向とは反対の方向に経路７に沿って伝播するビームと、ビームスプリッタ５を真っ直ぐ通過し、リング干渉計が回転する方向に経路６に沿って伝播するビームとに分割される。誘導されたサニャック効果は２つの逆伝播ＥＭＲビーム間にマイナスＰｉ／２ラジアンの位相シフトをもたらし、したがって、位相素子１１によって誘導されたＰｉ／２ラジアンの追加の位相シフトが補償され、ビームスプリッタ５の助けを借りた２つのＥＭＲビームは次に、経路３を通ってリング干渉計１２から出力される単一のＥＭＲビームに結合される（図４ｂ）。同様に、経路３を通ってリング干渉計に供給されるＥＭＲビームは、経路４に沿って導かれ、経路４を通ってリング干渉計１２に供給されるＥＭＲビームは、経路１に沿って導かれる。概略的に、ＥＭＲビームが進む方法は以下のように表すことができる：１→２→３→４→１、ここで、矢印はＥＭＲビームが向けられる経路を示す。
【００７１】
図５ａおよび図５ｂは、偏光に依存する回転リング干渉計１２の模式図を示す。これは図４に示された模式図と同様であるが、リング干渉計１２が偏光に依存し、偏光ビームスプリッタ５を含み、その位相素子１１も偏光に依存し、ＥＭＲビームが伝播する経路６および７は、前記ＥＭＲビームが直交偏光されているので、幾何学的に重なり合うことができる点で異なる。リング干渉計に出入りするＥＭＲビームの経路１及び３、並びに経路２及び４は、それぞれ、前記ＥＭＲビームが直交偏光されているので、幾何学的に重なり合うこともある。明確化のために、図５は２つの偏光ビームスプリッタ１３、１４を示しており、幾何学的に重なり合う経路に沿って伝播する２つの直交偏光ＥＭＲビーム、すなわち、３から１、４から２をそれぞれ分離する方法を示している。リング干渉計１２内の位相素子１１は偏光に依存し、直交偏光ＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相シフトを誘起し、誘起された位相シフトは、ビームが伝播する方向に依存しない。例えば、偏光依存位相素子は、４分の１波長板の形状をとることができる。図５において、（・）でマークされた偏光はｓ偏光と呼ばれ、（上下矢印）でマークされた偏光はｐ偏光と呼ばれる。経路１〜４に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光は、ｓ偏光とｐ偏光との組み合わせである。
【００７２】
図６ａおよび図６ｂは、ＥＭＲビームの非相反伝播が角速度Ωで回転するファイバリング干渉計１２の内側で保証される、ＥＭＲビームの非相反伝播のための別のデバイスを示す。偏光に依存するファイバリング干渉計１２の模式図は、図７に別々に示されている。この装置は、回転ファイバリング干渉計１２を装置の４つの入力／出力ポート２１〜２４に接続し、従って、ＥＭＲビームが伝播する経路１〜４をリング干渉計１２の回転軸８に整列させる回路を含む。前記ＥＭＲビーム伝送回路は、ファイバリング干渉計の回転軸８と同じ軸に沿って同軸に配置されたコリメータ３９、４０と、コリメータ３９、４０をファイバリング干渉計１２に接続し、ＥＭＲビームが伝播する入出力経路１、３および２、４のファイバリング干渉計１２の回転軸８との整列を助ける、２つの偏光維持ファイバ４１、４２とから構成される。ＥＭＲビームがそれに沿って伝播する経路１および３ならびに経路２および４は幾何学的に重なるが、幾何学的に重なる経路に沿って進行するＥＭＲビームは直交偏光される。リング干渉計１２と一緒に回転しない偏光ビームスプリッタ２６および２８は、経路１、３および２、４に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームを分離し、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１〜２４に導くために使用される。回転ファイバリング干渉計１２におけるＥＭＲビームの偏光の回転を防止するために、偏光２５、２７を回転させる手段が、リング干渉計１２と同期して入力／出力経路１、３および２、４に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光を回転させる目的で設置されている。この装置は、偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、そしてポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。装置の一部として使用されるファイバを有する偏光ビームスプリッタ５の模式図を図８に示す。
【００７３】
図７は、偏光に依存する回転ファイバリング干渉計の模式図を示す。これは図５に示される模式図と同様であるが、リング干渉計１２が１つの点３７で交差して接続される２つの偏光維持ファイバ３５、３６から作られ、位相素子１１がファイバの遅い偏光軸と速い偏光軸との間で、１／４＋ｎ／２偏光ビート長（ｎは任意の整数である）だけ異なるファイバ３５、３６の長さを選択することによって形成される点で、異なっている。
【００７４】
図８は、ファイバを有する偏光ビームスプリッタの模式図を示す。リング干渉計を構成する偏光維持ファイバ３５、３６の端部は、ファイバの偏光軸がビームスプリッタ５から供給され、経路６および７に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光方向と一致するように、すなわち、ファイバ３５、３６の高速軸または低速軸が、偏光ビームスプリッタ５の入射面と重なり合うか、または垂直であることを確実にするように、配向される。偏光保持ファイバ４１、４２の偏光軸は、偏光ビームスプリッタ５の入射面に対して±４５度の角度を形成するように回転される。
【００７５】
図９は、偏光に依存する回転リング干渉計１２の模式図を示す。これは図５に示された模式図と同一であるが、ここでの差は経路１及び３、経路２及び４に沿って進行する図示されたＥＭＲビームが円偏光されていることである。円偏光は、回転干渉計と共に偏光配向が回転することをを排除するのに役立ちうる。この特性は、ＥＭＲビームが回転リング干渉計と入力／出力ポート２１〜２４との間の経路１〜４に沿って伝播するときに有用である。図９では、円偏光が右または左方向に回転するばねとして描かれている。
【００７６】
図１０ａおよび図１０ｂは、ＥＭＲビームの非相反透過のための別のデバイスを示し、ＥＭＲビームの非相反透過は、偏光に依存するとともに角速度Ωで回転するリング干渉計１２の内側で保証され、回転リング干渉計１２と入力／出力ポート２１〜２４との間の経路１〜４に沿って伝播するＥＭＲビームは円偏光される。偏光に依存し、入力／出力経路１〜４に沿って進行する円偏光ＥＭＲビームを有するリング干渉計１２の模式図は、図９に別々に示されている。この装置は、回転リング干渉計１２を４つのポート２１〜２４に接続する回路を含み、したがって、ＥＭＲビームが伝播する経路１〜４をリング干渉計１２の回転軸８と整列させる。前記光学回路は、リング干渉計１２の回転軸８に沿って同軸に配置された反射器１５と、入力／出力経路１、３および２、４をリング干渉計の回転軸８と整列させるのを助けるいくつかの追加のミラー１６〜１９とからなる。入力／出力経路１及び３と入力／出力経路２及び４は幾何学的に重なり合うが、前記重なり合う経路に沿って伝播するＥＭＲビームは円形及び直交偏光される。回転リング干渉計１２と共に回転しない１／４波長板４３、４４と組み合わされた偏光ビームスプリッタ２６及び２８は、経路１、３及び２、４に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームの円偏光を直線偏光へ変えるために使用され、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１〜２４に導くために分離する。この装置は、偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、そしてポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。図１０では、円偏光が右または左方向に回転するばねとして描かれている。
【００７７】
図１１ａおよび図１１ｂは、偏光とは独立しているが、偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合された回転リング干渉計１２の模式図を示す。これは図４に示した模式図と同様であるが、リング干渉計１２が経路６および７に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光状態を直交状態に変化させることを意図した手段（４５）をさらに含む点で異なる。このため、経路１および４、ならびに経路２および３に沿って伝播するＥＭＲビームは、それぞれ直交偏光される。リング干渉計に出入りするＥＭＲビームの経路１及び４、並びに経路２及び３は、それぞれ、前記ＥＭＲビームが直交偏光されているので（図１１ｂ）、幾何学的に重なり合うこともある。例えば、偏光状態を直交状態に変化させることを意図した手段（４５）は、半波長板の形状をとることができる。図１１において、（・）でマークされた偏光はｓ偏光と呼ばれ、（上下矢印）でマークされた偏光はｐ偏光と呼ばれる。経路１〜４に沿って伝播するＥＭＲビームの偏光は、円偏光にすることもできる。
【００７８】
図１２ａおよび図１２ｂは、図１０ａおよび図１０ｂに示されるデバイスと同様であるが、偏光とは独立しているが偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合されたリング干渉計１２の内側でＥＭＲビームの非相反透過が保証される点で異なる、ＥＭＲビームの非相反透過のための別のデバイスを示す。偏光に依存せず、偏光されたＥＭＲビームと共に使用するように適合されたリング干渉計１２の模式図は、図１１ｂに別々に示されている。この装置は、回転リング干渉計１２を４つのポート２１〜２４に接続する回路を含み、したがって、ＥＭＲビームが伝播する経路１〜４をリング干渉計１２の回転軸８と整列させる。前記光学回路は、リング干渉計１２の回転軸８に沿って同軸に配置された反射器１５と、入出力経路１、４および２、３をリング干渉計の回転軸８と整列させるのを助けるいくつかの追加のミラー１６〜１９とからなる。入力／出力経路１及び４と入力／出力経路２及び３は幾何学的に重なり合うが、前記重なり合う経路に沿って伝播するＥＭＲビームは円形及び直交偏光される。経路１および４ならびに経路２および３に沿って伝播し、回転リング干渉計１２と一緒に回転する直線偏光ＥＭＲビームは、リング干渉計と一緒に回転する４分の１波長板４６および４７を用いて円偏光ＥＭＲビームに変換される。回転リング干渉計１２と共に回転しない４分の１波長板４３及び４４は、偏光ビームスプリッタ２６及び２８と共に、経路１、４及び２、３に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームの直線偏光に円偏光を変更し、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１〜２４に導くために使用される。装置は、偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、およびポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。図１２では、円偏光が右または左方向に回転するばねとして描かれている。
【００７９】
図１３ａ〜図１３ｄは、偏光とは独立した回転リング干渉計１２の別の模式図を示す。これらの模式図は図５に示した模式図と同一であるが、ビームスプリッタ５が回折ビームスプリッタであり、単一のＥＭＲビームを２つのビームに分割するために使用される点が異なる。回転リング干渉計１２内の経路６及び７に沿って進行する逆伝播ＥＭＲビームが０＋ｎ＊Ｐｉラジアン（ｎは任意の整数）の全位相シフトを獲得するとき、回折ビームスプリッタ５の助けを借りて経路６及び７に沿って進行するＥＭＲビームは、リング干渉計１２から供給される単一のＥＭＲビームに結合される。そうでなければ、取得された全位相シフトがＰｉ＋ｎ＊Ｐｉラジアンであるとき、回折ビームスプリッタ５の助けを借りて経路６および７に沿って進むＥＭＲビームは、リング干渉計１２から出力され、空間的に分離された２つの経路に沿って伝播する２つのＥＭＲビームに結合される。図１３は、ＥＭＲビームが経路１を通って回転リング干渉計に供給され、次いで回折ビームスプリッタ５によって２つの等しい強度の逆伝播ＥＭＲビームに分割される状況を示す。サニャック効果及び位相素子１１によって誘起される位相シフトは反対方向に伝播するＥＭＲビーム間に０＋ｎ＊Ｐｉラジアンの全位相シフトをもたらし、回折ビームスプリッタ５の助けを借りて経路６及び７に沿って進むＥＭＲビームは次に、経路２を通ってリング干渉計１２から供給される単一のＥＭＲビームに結合される。しかしながら、後者のＥＭＲビームが同じ経路２に沿ってリング干渉計１２に戻される場合、回折ビームスプリッタ５の助けを借りて２つの逆伝播ＥＭＲビームに分割され、サニャック効果および位相素子１１によって誘起される位相シフトは逆伝播ＥＭＲビーム間にＰｉ＋ｎ＊Ｐｉラジアンの全位相シフトをもたらし、回折ビームスプリッタ５の助けを借りて経路６および７に沿って進行する前記ＥＭＲビームは、リング干渉計１２から出力され、空間的に分離された２つの経路３および３’に沿って伝播する２つのＥＭＲビームに結合される。回転リング干渉計１２のこの模式図は、偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合させることもでき、この場合の実施は、図１１に示す模式図と同様である。この場合、経路１および２は、これらの経路に沿って進行するＥＭＲビームが直交偏光されるので、幾何学的に重なり合うことができる。
【００８０】
図１４ａおよび図１４ｂは、２つの入力／出力ポート２１および２２を有するＥＭＲビームの非相反伝送のための別のデバイスを示す。ＥＭＲビームの非相反透過は、回折ビームスプリッタによる偏光とは無関係であり、偏光ＥＭＲビームと共に使用するように適合されたリング干渉計１２の内側で保証される。リング干渉計１２の模式図は、図１３ｃおよび図１３ｄに別々に示されている。この装置は、回転リング干渉計１２を２つのポート２１及び２２と接続し、従って、ＥＭＲビームが伝播する経路１及び２をリング干渉計１２の回転軸８と整列させる回路を含む。前記光学回路は、リング干渉計１２の回転軸８に沿って同軸に配置された反射器１５と、入力／出力経路１および２をリング干渉計の回転軸８と整列させるのを助けるいくつかの追加のミラー４９、５０とからなる。入力／出力経路１及び２は幾何学的に重なり合うが、前記重なり合う経路に沿って伝播するＥＭＲビームは円形及び直交偏光される。経路１および２に沿って伝播し、回転リング干渉計１２と一緒に回転する直線偏光ＥＭＲビームは、リング干渉計と一緒に回転する１／４波長板４８によって円偏光ＥＭＲビームに変換される。回転リング干渉計１２と共に回転しない１／４波長板４３は、偏光ビームスプリッタ２６と共に、経路１、２に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームの円偏光を直線偏光に変更し、それらをそれぞれの入力／出力ポート２１及び２２に導くために使用される。この装置は、偏光に依存する２ポートアイソレータの機能を果たす。
【００８１】
図１５ａ〜図１５ｃは、偏光に依存する回転リング干渉計１２の別の模式図を示す。この干渉計の模式図は、上述の他の干渉計の模式図と幾分類似している。相違はは、ビームスプリッタが複屈折偏光ビームスプリッタ５であり、ＥＭＲビームを２つの直交偏光ＥＲＭビームに分割し、再び複屈折偏光ビームスプリッタの同じ側のみで単一のＥＭＲビームに結合することができることである。このため、回転リング干渉計１２内の経路６及び７に沿って進む逆伝播ＥＭＲビームの偏光は、直交偏光に変更されなければならない。直交偏光に偏光状態を変化させることを意図した手段４５は、半波長板の形をとることができる。入力／出力経路１及び３は、入力／出力経路２及び４から幾何学的に分離されている。入力／出力経路１および３と入力／出力経路２および４との幾何学的分離は、経路６および７の長さの差を避けるために、リング干渉計回転軸８に平行な平面内で行われることが望ましい。例えば、複屈折偏光ビームスプリッタ５は、Ｗｏｌｌａｓｔｏｎプリズム、Ｎｏｍａｒｓｋｉプリズム、Ｇｌａｎ−Ｔｈｏｍｐｓｏｎプリズム、Ｇｌａｎ−Ｆｏｕｃａｕｌｔプリズム、Ｇｌａｎ−Ｔａｙｌｏｒプリズム、Ｎｉｃｏｌプリズム、Ｓｅｎａｒｍｏｎｔプリズム、Ｒｏｃｈｏｎプリズム、カルサイトビームディスプレーサ、または複屈折結晶などのいずれかであり得る。図１５では、円偏波が右または左方向に回転するばねとして描かれている。（・）でマークされた偏光はｓ偏光と呼ばれ、（上下矢印）でマークされた偏光はｐ偏光と呼ばれる。経路１〜４に沿って進むＥＭＲビームの偏光は、円形または直線のいずれかであり得、経路６および７に沿って進むＥＲＭビームの偏光配向に対して４５度に配向され得る。概略的に、ＥＭＲビームが進む方法は以下のように表すことができる：１→２→３→４→１、ここで、矢印はＥＭＲビームが向けられる経路を示す。
【００８２】
図１６ａおよび図１６ｂは、偏光に依存する回転リング干渉計１２の別の模式図を示す。これは図５に示した模式図と同様であるが、位相素子１１がリング干渉計１２の外側に配置され、入力／出力経路２および４上、または入力／出力経路１および３上のいずれかに配置される点で異なる。位相素子１１は、偏光に依存し、入力／出力経路２及び４又は入力／出力経路１及び３に沿って進む直交偏光ＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相シフトを誘起する。ＥＭＲビームは、回転リング干渉計１２の内側で対で相互接続された４つの異なる経路１〜４を通って、回転リング干渉計１２に供給され、そこから出力され、その結果、ＥＭＲビームが経路１または３を通って回転リング干渉計１２に供給される場合、ＥＭＲビームは２つのＥＭＲビームに結合され、サニャック効果によって誘起される±Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトを伴って経路２および４を通って回転リング干渉計１２から出力される。例えば、位相素子１１が入力／出力経路２および４上に配置され、ＥＭＲビームが経路１を通って回転リング干渉計１２内に供給される場合、ＥＭＲビームは２つのＥＭＲビームに分割され、サニャック効果によって誘起されるプラスＰｉ／２ラジアンの位相シフトを伴って経路２および４を通って回転リング干渉計１２から出力される。位相素子１１を通過した後、前記ＥＭＲビームは、経路１に沿って進むＥＭＲビームと同じ偏光タイプを備え、経路２に沿って伝播する１つのＥＭＲビームに結合される。しかしながら、後者のＥＭＲビームが同じ経路２に沿ってリング干渉計１２に戻される場合、それは、Ｐｉ／２ラジアンの誘導された位相差を備え経路２および４に沿って伝播する２つのＥＭＲビームに、位相素子１１の助けを借りて分割される。その結果、サニャック効果は−Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトをもたらし、これは、位相素子１１によって誘起される位相シフトを補償する。回転リング干渉計の出力において、ＥＭＲビームは１つのＥＭＲビームに結合され、次いで、このＥＭＲビームは経路３に沿って方向付けられ、経路２に沿って進むＥＭＲビームと同じ偏光タイプを有する。例えば、位相素子１１は、４分の１波長板の形状をとることができる。±Ｐｉ／２ラジアンの位相差を有する２つの直線偏光ＥＭＲビームと直交偏光ＥＭＲビームの重ね合わせは円形（右回りまたは左回り）偏光ＥＭＲビームであり、逆もまた同様である。±Ｐｉ／２ラジアンの位相差を有する２つの円形および直交偏光ＥＭＲビームの重ね合わせは直線偏光ＥＭＲビームである。したがって、位相素子１１は、２つの直交偏光ＥＭＲビームを同じタイプの偏光を備えた１つのＥＭＲビームに結合するか、または単一の偏光ＥＭＲビームを同じタイプの偏光を備えた２つの直交偏光ＥＭＲビームに分割する。図１６では、円偏光が右または左方向に回転するばねとして描かれている。（・）でマークされた偏光はｓ偏光と呼ばれ、（上下矢印）でマークされた偏光はｐ偏光と呼ばれる。
【００８３】
図１７ａおよび図１７ｂは、ＥＭＲビームの非相反透過のための別のデバイスを示し、これは図１０ａおよび図１０ｂに示されるデバイスと同様であるが、直交偏光ビーム間に位相シフトを誘導する位相素子１１が干渉計１２の外側に位置する点で異なる。位相素子１１は、リング干渉計の外側かつ偏光ビームスプリッタ２８に近くに配置され、リング干渉計１２と共に回転しない。位相素子１１は、偏光ビームスプリッタ２８と共に、経路２及び４に沿って対で伝播する直交偏光ＥＭＲビームの円偏光と直線偏光とを切り替え、それらをそれぞれ入力／出力ポート２２及び２４に導くために使用される。位相素子１１が外側に位置する偏光に依存するリング干渉計１２の模式図は、図１６に別々に示されている。この装置は、偏光に依存する４ポートサーキュレータの機能を実行し、ＥＭＲビームは、ポート２１からポート２２へ、ポート２２からポート２３へ、ポート２３からポート２４へ、そしてポート２４からポート２１へ戻るように向けられる。さらに、この装置は、偏光ビームスプリッタ２８と共に位相素子１１を回路から除去することによって、半サーキュレータとして変形することができる。次に、装置を通過するたびに、ＥＭＲビームの偏光は直線から円形に、およびその逆に変化される。図１７では、円偏光が右または左方向に回転するばねとして描かれている。
【００８４】
図１８は、偏光に依存する回転リング干渉計１２の別の模式図を示す。これは、図５および図１６に示された模式図と同様である。この模式図は、３つの位相素子５１、５１’および５１’’のうちの少なくとも１つを含む。位相素子５１及び５１’は、リング干渉計１２の外側に配置され、それぞれ入力／出力経路２及び４、及び入力／出力経路１及び３に配置される。位相素子５１’’は、リング干渉計１２の内部に配置されている。直交偏光されたＥＭＲビーム間に各位相素子によって誘起される位相シフトは、Ｐｉ／２ラジアン以外であってもよい。模式図が１つの位相素子のみを含む場合、この要素は、Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトを誘導する。さらに、回転リング干渉計は、線形と円形との間の偏光タイプの切換が可能である場合には、位相素子なしで使用することができる。
【００８５】
図１９は、偏光に依存しない回転リング干渉計１２の別の模式図を示す。これは図４に示された模式図と同様であるが、位相素子１１がリング干渉計１２の外側に配置され、入力／出力経路２および４上または入力／出力経路１および３上のいずれかに配置される点で異なる。位相素子１１は、入力／出力経路２及び４又は入力／出力経路１及び３に沿って進むＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相シフトを誘起する。入力／出力経路２及び４又は入力／出力経路１及び３は幾何学的に分離されているので、前記ＥＭＲビーム間にＰｉ／２ラジアンの位相シフトを誘起した後、それらはビームスプリッタ５４の助けを借りて１つのＥＭＲビームに結合される。追加のミラー５２および５３は、ビームスプリッタ内でＥＭＲビームを結合するのに役立つ。
【００８６】
図２０は、図４に示すような偏光に依存しない回転リング干渉計１２の模式図の拡張を示す。この模式図は、３つまでの位相素子５１、５１’および５１’’を含む。位相素子５１、５１’は、入出力経路２、４及び入出力経路１、３のそれぞれにおいて、リング干渉計１２の外側に配置されている。位相素子５１’’は、リング干渉計１２の内部に配置されている。直交偏光されたＥＭＲビーム間に各位相素子によって誘起される位相シフトは、Ｐｉ／２ラジアン以外であってもよい。入力／出力経路２および４または入力／出力経路１および３は幾何学的に分離されているので、ＥＭＲビームはビームスプリッタ５４および５７の助けを借りて再結合される。追加のミラー５２、５３、５５、５６は、ビームスプリッタ５４および５７上でＥＭＲビームを結合するのに役立つ。模式図が１つの位相素子のみを含む場合、この要素は、Ｐｉ／２ラジアンの位相シフトを誘導する。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１３ｃ】
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【図１３ｄ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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