(57)【要約】【課題】任意に偏光された信号を２つの成分に分離し、それらの成分の偏光をそろえる装置の提供。【解決手段】装置は、偏光ビームスプリッタ(8)、少なくとも2つのリフレクタ(10と12又は14)、及び第1と第2の偏光回転装置(20と60又は80)を含む。偏光ビームスプリッタ(8)及び少なくとも2つのリフレクタ(20と60又は80)は、時計廻り信号成分および反時計廻り信号成分を伝搬することが可能なループをなすように構成される。第1の偏光回転装置(20)は、ループにおいて偏光ビームスプリッタ(8)と少なくとも2つのリフレクタのうち第1のリフレクタ(10)との間に配置される。第2の偏光回転装置(60又は80)は、ループにおいて偏光ビームスプリッタ(8)と少なくとも2つのリフレクタのうち追加のリフレクタ(12又は14)との間に配置される。第1の偏光回転装置は、直列配置の可逆性回転子(22)と非可逆性回転子(24)を含む。【選択図】図１
2004318145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光ビームスプリッタ（８）と、少なくとも２つのリフレクタ（１０、および１２または１４）と、第１および第２の偏光回転装置（２０、および６０または８０）とを備える装置であって、
前記偏光ビームスプリッタ（８）および前記少なくとも２つのリフレクタ（２０、および６０または８０）が、時計廻り信号成分と反時計廻り信号成分を伝搬することが可能なループをなすように構成され、
前記第１の偏光回転装置（２０）が、前記ループにおいて、前記偏光ビームスプリッタ（８）と前記少なくとも２つのリフレクタのうち第１のリフレクタ（１０）との間に配置され、
前記第２の偏光回転装置（６０または８０）が、前記ループにおいて、前記偏光ビームスプリッタ（８）と前記少なくとも２つのリフレクタのうち追加のリフレクタ（１２または１４）との間に配置され、および
前記第１の偏光回転装置が、可逆性回転子（２２）および非可逆性回転子（２４）からなる直列構成を含む、装置。
【請求項２】
前記可逆性回転子（２２）が、前記偏光ビームスプリッタの基準軸に対して２２．５度傾斜した主軸を有する二分の一波長板を含み、および
前記非可逆性回転子（２４）が、前記時計廻り信号成分および前記反時計廻り信号成分の偏光を＋４５度だけ回転させることができるように構成されたファラデー回転子を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つのリフレクタが、第２のリフレクタ（１２）をさらに含み、
前記追加のリフレクタ（１４）が、前記少なくとも２つのリフレクタの第３のリフレクタ（１４）を構成し、
前記偏光ビームスプリッタ（８）、前記第１のリフレクタ（１０）、前記第２のリフレクタ（１２）、および前記第３のリフレクタ（１４）が、前記ループをなすように構成され、および
前記第２の偏光回転装置（８０）が、前記ループにおいて、前記偏光ビームスプリッタ（８）と前記第３のリフレクタ（１４）との間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記追加のリフレクタ（１４）が、前記少なくとも２つのリフレクタの第２のリフレクタ（１２）を構成し、
前記少なくとも２つのリフレクタが、第３のリフレクタ（１４）をさらに含み、
前記偏光ビームスプリッタ（８）、前記第１のリフレクタ（１０）、前記第２のリフレクタ（１２）、および前記第３のリフレクタ（１４）が、前記ループをなすように構成され、および
前記第２の偏光回転装置（６０）が、前記ループにおいて、前記第３のリフレクタ（１４）と第２のリフレクタ（１２）との間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のリフレクタ（１０）と前記追加のリフレクタ（１２または１４）との間に配置された非線形結晶（１８）と、および
前記ループにおいて、前記第２の偏光回転装置（６０）と前記偏光ビームスプリッタ（８）および前記追加のリフレクタ（１２または１４）の一方との間に配置された線路引伸ばし器（１１２、１１４）とをさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
方法であって、
ソース信号を垂直偏光成分（９６）と水平偏光成分（３２）に分割するステップと、
第１の偏光回転装置（２０）を介して、前記水平偏光成分を伝搬し、前記水平偏光成分の垂直偏光バージョン（３４）を得るステップと、
領域（１８）を介して、そして第２の偏光回転装置（６０または８０）を介して、前記垂直偏光バージョン（３４）を伝搬し、前記垂直偏光バージョンの水平偏光バージョン（９２）を得るステップと、
前記第２の偏光回転装置（６０または８０）を介して、前記垂直偏光成分（９６）を伝搬し、第１の垂直偏光のままのバージョン（７６）を得るステップと、および
前記領域（１８）を介して、そして前記第１の偏光回転装置（２０）を介して、前記第１の垂直偏光のままのバージョン（７６）を伝搬し、第２の垂直偏光のままのバージョン（３８）を得るステップとを含む、方法。
【請求項７】
前記第１の偏光回転装置を介して、前記水平偏光成分を伝搬するステップが、前記水平偏光成分（３２）の偏光を９０度だけ回転させ、および
前記第１の偏光回転装置を介して、前記第１の垂直偏光のままのバージョンを伝搬するステップが、前記第２の垂直偏光のままのバージョン（３８）の偏光を、前記第１の垂直偏光のままのバージョン（７６）の偏光に対して回転しない状態に維持する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記領域（１８）に配置された非線形結晶を介して、前記水平偏光成分（３２）の前記垂直偏光バージョン（３４）を伝搬し、且つ前記第１の垂直偏光のままのバージョン（７６）を逆方向に伝搬するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記非線形結晶を介して、第１パスのポンプ信号を前記水平偏光成分（３２）の前記垂直偏光バージョン（３４）と同じ方向に伝搬して、第１パスのヘテロダイン信号（５４）を発生するステップと、および
前記非線形結晶を介して、第２パスのポンプ信号を前記第１の垂直偏光のままのバージョン（７６）と同じ方向に伝搬して、第２パスのヘテロダイン信号（５８）を発生するステップとをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
第１のソース信号リフレクタ（１０）を介して、前記第２パスのヘテロダイン信号（５８）を反射されない第２パスのヘテロダイン信号として伝搬するステップと、および
前記反射されない第２パスのヘテロダイン信号を偏向した第２パスのヘテロダイン信号として第１のスプリッタ（１０２または１３０）から偏向させるステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意に偏光されたソース信号を処理するための装置に関する。とりわけ、本発明は、任意に偏光された信号を２つの成分に分離して、処理のためにそれらの成分の偏光をそろえる装置に関する。例示的な用途には、非線形結晶においてそろえられた偏光信号成分を、所定の偏光を有するポンプ信号と混合することが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
非線形波長変換を使用して、光サンプリングオシロスコープにおける超高速信号を測定することができる。非線形変換結晶は、一般に、ソース信号およびポンプ信号の特定の偏光を必要とし、同じ偏光の配向を有する和周波発生（ＳＦＧ）信号を生じる。計測器の一部をなすポンプ信号は、常に正しく偏光され得るが、ソース信号（すなわち、ユーザの入力信号）は、未知の偏光を有する可能性がある。従来は、フィードバックに基づく偏光コントローラが用いられてきたが、これらに可能なのは、せいぜい数キロヘルツ帯域幅の偏光調整である。そのビットレートで偏光が変化するように、偏光インターリービングが用いられてきたが、数十〜数百ギガヘルツの偏光捕捉帯域幅が必要になる。光サンプリングオシロスコープは、入力の偏光に関係なく、ただ単にソース信号から再構成された信号パワーを表示することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
偏光ビームスプリッタの主軸に対して４５度の軸上に偏光される偏光ビームスプリッタを用いて、ポンプ信号を２つのチャネルに分割することは、知られている。このように、ポンプパワーの５０％が、２つの異なるチャネルのそれぞれに送り込まれ、各チャネルは、他方に対して直交する偏光により特徴付けられる。ソース信号も、偏光ビームスプリッタに通され、任意に偏光されたソース信号の２つの偏光成分が別々に分割される。これら２つのチャネルのそれぞれの信号は、対応する非線形結晶に通され、２つの対応する混合信号を生成する。しかしながら、これは、ポンプ信号の低下した強度に起因して、変換効率において５０％の低下（すなわち、３ｄＢの損失）という結果になる。
【０００４】
理論的に３ｄＢの損失（すなわち、ポンプ信号の分割に起因する）を被らないように、２つの非線形結晶を直列に用いることも知られている。しかしながら、結晶が２つになると、コストが増し、色および時間的分散を補正するために２つの結晶間に光学コンポーネントを用いる必要があり、特に、それらの温度について、結晶を整合させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一例としての装置には、偏光ビームスプリッタ、少なくとも２つのリフレクタ、および第１と第２の偏光回転装置が含まれる。偏光ビームスプリッタおよび少なくとも２つのリフレクタは、時計廻り信号成分および反時計廻り信号成分を伝搬することが可能なループをなすように構成される。第１の偏光回転装置は、ループにおいて偏光ビームスプリッタと少なくとも２つのリフレクタのうち第１のリフレクタとの間に配置される。第２の偏光回転装置は、ループにおいて偏光ビームスプリッタと少なくとも２つのリフレクタのうち追加のリフレクタとの間に配置される。第１の偏光回転装置には、直列配置の可逆性回転子と非可逆性回転子が含まれる。
【０００６】
本発明の代替例としての方法には、ソース信号を垂直偏光成分と水平偏光成分に分割することが含まれる。この方法には、第１の偏光回転装置を介して、水平偏光成分を伝搬し、水平偏光成分の垂直偏光バージョンを得ることと、ある領域を介して、そして第２の偏光回転装置を介して、垂直偏光バージョンを伝搬し、垂直偏光バージョンの水平偏光バージョンを得ることとがさらに含まれる。この方法には、第２の偏光回転装置を介して、垂直偏光成分を伝搬し、第１の垂直偏光のままのバージョンを得ることと、前記領域を介して、そして第１の偏光回転装置を介して、第１の垂直偏光のままのバージョンを伝搬し、第２の垂直偏光のままのバージョンを得ることとがさらに含まれる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、所定の偏光をなすようにソース信号の２つの成分がそろえられることが可能となり、所定の偏光を施す偏光ビームスプリッタを介した任意の偏光を有するソース信号の処理を可能にする。また、本発明によれば、任意の偏光状態のソース信号を所定の偏光状態のポンプ信号と混合することが可能となり、被試験信号の偏光状態に関係なく、ソース信号の信号パワーを検出することが可能となる。本発明は、マイクロ波から光の範囲にわたる電磁信号の処理に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面に関連した好適な実施形態に関する以下の説明において、本発明は詳細に説明される。
【０００９】
本発明は、後続の処理に備えて、所定の偏光をなすようにソース信号の２つの成分がそろえられることを可能にするプロセスにおいて、所定の偏光を施す偏光ビームスプリッタを介した任意の偏光を有するソース信号を処理する。本発明の用途に関する特定の例において、装置は、被試験信号の偏光状態に関係なく、ソース信号の信号パワーを検出することが可能なプロセスにおいて、任意の偏光状態のソース信号を所定の偏光状態のポンプ信号と混合する。本明細書で説明されるように、本発明は、マイクロ波から光の範囲にわたる電磁信号の処理に有用である。
【００１０】
図１において、ソースからの任意の偏光状態のソース信号は、偏光アライメント装置１を通って負荷に伝搬する。装置１は、ソースの方へ戻る反射を除去し、同時にソース信号の偏光状態が分っている領域１６および１８を提供するように構成される。装置１には、ソース信号を２つの成分に分割し、一方の成分を時計廻り信号として伝搬するように方向づけ、他方の成分を反時計廻り信号として伝搬するように方向づけることが可能なように、ループ状に構成された偏光ビームスプリッタ８と、リフレクタ１０、１２、および１４が含まれる。
【００１１】
ソース信号は、任意の偏光状態にある。光ビームまたはマイクロ波信号のような電磁信号の電界方向によって、通例、信号の偏光が規定されるが、一貫して用いられるなら、偏光に関して他の規定を同様に利用することもできる。平面波面を有する電磁信号は、信号の電界方向と直交する方向に伝搬する。電界によって規定される信号の偏光は、伝搬方向に直交する平面内に存在し、偏光は、その平面内の任意の方向に配向することができる。
【００１２】
一般に、偏光ベクトルは２つのベクトル成分を有するものと言われている。すなわち、一方の成分は、垂直偏光成分と呼ばれ、他方の成分は、水平偏光成分と呼ばれる。垂直偏光成分と水平偏光成分は、ベクトルの加法によって結合され、偏光ベクトルを形成する。
【００１３】
図１に示されるように、信号３２、３４、３６、３８、７２、７４、７６、および７８は、ｘ軸に沿って、プラスまたはマイナス方向に伝搬し、信号５２、５４、５６、５８、９２、９４、９６、および９８は、ｙ軸に沿ってプラスまたはマイナス方向に伝搬する。ソース信号は、互いに直交偏光である２つのソース信号成分から構成されるものとみなされる。
【００１４】
偏光ビームスプリッタ８は、基準軸を画定するように向けられる。例えば、垂直基準軸は、ソース信号の水平偏光成分が、水平ソース信号３２として偏光ビームスプリッタを通過し、ソース信号の垂直偏光成分が、垂直ソース信号９６として偏光ビームスプリッタから反射するように、偏光ビームスプリッタを配向することによって画定される。従って、垂直基準軸は、ｚ軸に対して平行になるように画定される。
【００１５】
図１において、水平ソース信号３２は、信号３４、５２、５４、７２、７４、９２、および、９４としてループを反時計廻りに伝搬するが、後述のように偏光が回転する。垂直ソース信号９６は、信号９８、７６、７８、５６、５８、３６、および、３８としてループを時計廻りに伝搬するが、後述するように偏光は回転しない。
【００１６】
装置１にはさらに、ループにおいて、偏光ビームスプリッタ８とリフレクタ１０との間に配置された第１の回転装置２０と、ループ内において、偏光ビームスプリッタ８とリフレクタ１４との間に配置された第２の回転装置８０が含まれる。信号３２は、回転装置２０を通って順方向に伝搬して、信号３４になり、信号３６は、回転装置２０を通って逆方向に伝搬して、信号３８になる。回転装置２０は、その回転装置を通って逆方向に伝搬する信号の偏光を回転させないが、その回転装置を通って順方向に伝搬する信号の偏光を９０度回転させる（すなわち、水平偏光信号が垂直偏光信号になる、および垂直偏光信号が水平偏光信号になる）特性を有する。
【００１７】
さらに、信号９６は、回転装置８０を通って、逆方向に伝搬して、信号９８になり、信号９２は、回転装置８０を通って、順方向に伝搬して、信号９４になる。回転装置２０と同様に、回転装置８０は、その回転装置を通って逆方向に伝搬する信号の偏光を回転させないが、その回転装置を通って順方向に伝搬する信号の偏光を９０度回転させる特性を有する。この特性を得るための回転装置の構成については、後述する。
【００１８】
回転装置２０、８０のそれぞれには、可逆性回転子（例えば、二分の一波長板２２、８２）と、非可逆性回転子（例えば、ファラデー回転子２４、８４）が含まれる。可逆性回転子は好適には、直交偏光信号の成分を如何にして分割するかを規定する、偏光ビームスプリッタ８の基準軸に対して２２．５度傾斜した主軸を有する二分の一波長板を含む。可逆性回転子２２の場合、例えば、二分の一波長板の主軸は、ｙ−ｚ平面内にあり、回転装置２０の二分の一波長板を通って、順方向に伝搬する信号の偏光を時計廻りに４５度回転させ、回転装置２０の二分の一波長板を通って、逆方向に伝搬する信号の偏光を反時計廻りに４５度回転させるように（従って、可逆性回転子（reciprocal rotator）と呼ぶ）、ｙ軸およびｚ軸に対して角度的に配向されている。
【００１９】
非可逆性回転子は好適には、ファラデー回転子を含む。一般的なファラデー回転子は、ファラデー効果によって特徴付けられる磁化材料（すなわち、ファラデー材料）を含み、ファラデー効果は、その材料を通って伝搬する信号の偏光を回転させる。しかしながら、ファラデー材料の磁化の代わりに、またはそれに加えて、外部磁界を加えることもできる。ファラデー材料を通って伝搬する信号の偏光回転の程度は、磁化強度、信号伝搬方向における材料の厚さ、およびその特定のファラデー材料を特徴付ける定数に依存する。例えば、非可逆性回転子２４のファラデー回転子の実施例では、磁化（材料に内部的にまたは外部から加えられる）の強度、材料の厚さ、および材料の定数（材料タイプに依存する）は、ファラデー回転子を通って伝搬する信号の偏光（ソース信号の波長における）を、４５度回転させるように選択される。この回転方向は、ファラデー材料を通る信号の伝搬方向（すなわち、信号が順方向に伝搬するか、または逆方向に伝搬するかどうか）に依存しない（従って、非可逆性回転子（nonreciprocal rotator）と呼ぶ）。この回転が時計廻りになるか、または反時計廻りになるかどうかは、磁化の方向によって決まる。非可逆性回転子２４のファラデー回転子において、磁化は、信号が順方向に伝搬するか、または逆方向に伝搬するかどうかに関係なく、信号の偏光を時計廻りに４５度回転させるように配向される。
【００２０】
代案として、ファラデー回転子（非可逆性回転子）を通って伝搬する信号の偏光が、時計廻りではなく、反時計廻りに回転するように、磁化ベクトルを極毎に反転させることができる。この場合、可逆性回転子２２は、その二分の一波長板の主軸が偏光ビームスプリッタ８の基準軸に対して２２．５度傾斜していることにより、回転装置２０の二分の一波長板を通って順方向に伝搬する信号は、反時計廻りに４５度回転し、回転装置２０の二分の一波長板を通って逆方向に伝搬する信号は、時計廻りに４５度回転する。
【００２１】
回転装置２０を通る順方向において、信号３２は、まず、可逆性回転子２２を通って伝搬し、そこでその偏光が時計廻りに４５度回転させられ、次に、非可逆性回転子２４を通って伝搬し、そこでその偏光が時計廻りにさらに４５度回転させられる。このように、回転装置２０を通って、順方向に伝搬する信号の偏光は、時計廻りに９０度回転する。水平偏光信号３２は、回転装置２０を通って順方向に伝搬して、垂直偏光信号である回転した水平ソース信号３４になる。
【００２２】
回転装置２０を通る逆方向において、信号３６（垂直偏光信号）は、まず、非可逆性回転子２４を通って伝搬し、そこでその偏光が時計廻りに４５度回転させられ、次に、可逆性回転子２２を通って伝搬し、そこでその偏光が反時計廻りに４５度回転させられる。このように、回転装置２０を通って、逆方向に伝搬する信号の偏光は、正味の回転を招かない。垂直偏光信号３６は、回転装置２０を通って逆方向に伝搬して、正味の回転を招かず、垂直偏光信号である二重反転による非回転の垂直ソース信号３８になる。
【００２３】
可逆性回転子２２および非可逆性回転子２４を通って伝搬する順序は、重要ではない。信号は、非可逆性回転子２４の通過前でも、または通過後でも、可逆性回転子２２を通って伝搬することができる。結果として生じる回転は、信号が順方向に伝搬する場合も、または逆方向に伝搬する場合も同じである。
【００２４】
同様に、回転装置８０に関して、垂直偏光信号９６は、回転装置８０を通って、逆方向に伝搬し、正味の偏光回転を招かず、非回転の垂直ソース信号９８になる。非回転の垂直ソース信号９８は、垂直偏光信号である。垂直偏光信号９２は、偏光デバイス８０を通って、順方向に伝搬し、水平偏光信号である２度回転した水平ソース信号９４になる。
【００２５】
装置１をこのように構成すると、水平ソース信号３２（すなわち、ソース信号の水平偏光成分）は、回転装置２０を通って、順方向に伝搬し、回転した水平ソース信号３４になる。回転装置２０によって、順方向に伝搬する信号の偏光は９０度回転するので、回転した水平ソース信号３４は、実際には、垂直偏光信号である。回転した水平ソース信号３４は、リフレクタ１０、１２、および１４から垂直偏光信号５２、５４、７２、７４、および９２として反射され、その一方で、領域１８および１６を通過する。回転した水平ソース信号９２は、リフレクタ１０、１２、および１４によって反射された後の回転した水平ソース信号３４である。回転した水平ソース信号９２は、垂直偏光信号であり、回転装置８０を通って、順方向に伝搬し、２度回転した水平ソース信号９４になる。回転装置８０によって、順方向に伝搬する信号の偏光はさらに９０度回転するので、２度回転した水平ソース信号９４は、実際には、水平偏光を有する信号である。偏光ビームスプリッタ８は、例えば図１に示される負荷のような出力に、２度回転した水平ソース信号９４を送る。
【００２６】
垂直ソース信号９６（すなわち、ソース信号の垂直偏光成分）は、回転装置８０を通って、逆方向に伝搬し、非回転の垂直ソース信号９８になる。回転装置８０は、逆方向に伝搬する信号に正味の偏光回転を与えないので、非回転の垂直ソース信号９８は、垂直偏光した状態を維持する。非回転の垂直信号９８は、リフレクタ１４、１２、および１０から垂直偏光信号７６、７８、５６、５８、および３６として反射され、その一方で、領域１６および１８を通過する。非回転の垂直ソース信号３６（すなわち、リフレクタ１４、１２、および１０によって反射された後の非回転の垂直ソース信号９８）は、垂直偏光した状態を維持し、回転装置２０を通って伝搬し、二重反転による非回転の垂直ソース信号３８になる。回転装置２０は、逆方向に伝搬する信号に正味の偏光回転を与えないので、二重反転による非回転の垂直ソース信号３８も、垂直偏光した状態を維持する。偏光ビームスプリッタ８は、垂直偏光した、二重反転による非回転の垂直ソース信号３８を反射して、例えば図１に示される負荷のような出力に送る。
【００２７】
リフレクタ１０、１２、および１４は、ソース信号の波長と等しい波長を有する信号を反射し、本発明の本例では、他の波長において反射しても、しなくてもよい。装置１の場合、垂直ソース信号９６の垂直偏光バージョンは、ループを時計廻りに伝搬する信号として、領域１６および領域１８を通過し、水平ソース信号３２の垂直偏光バージョンは、ループを反時計廻りに伝搬する信号として、領域１８および領域１６を通過する。
【００２８】
偏光アライメント装置１は、ソースから任意の偏光状態のソース信号を受け取り、ソース信号を、互いに直交偏光した２つの信号成分（偏光ビームスプリッタ８の配向によって規定される）に分割し、２つの信号成分が、領域１６および領域１８を通って逆方向に伝搬する間に、単一の偏光の向きをなすように２つの信号成分をそろえ（偏光ビームスプリッタ８の配向機能）、そして再び直交偏光する２つの信号成分を互いに空間的に重ね合わせて、ソース信号の元の任意の偏光配向を有する、元のソース信号を再生成した後、例えば、負荷のような出力に再結合した信号を送る。
【００２９】
図２には、偏光アライメント装置の代替例が示される。図２の場合、図１において参照番号２０により示された回転装置が、図２では参照番号４０により示されているという点を除いて、偏光アライメント装置２は、図１に関連して上述したコンポーネントのほぼ全てを含んでおり、図１に関連して上述した信号の全てを処理する。図２では、回転装置４０は、リフレクタ１０と１２との間に配置され、図１において参照番号１８により示された領域に配置される。
【００３０】
装置１と同様に、偏光アライメント装置２は、ソースから任意の偏光状態のソース信号を受け取り、ソース信号を、互いに直交偏光した２つの信号成分（偏光ビームスプリッタ８の配向によって規定される）に分割し、２つの信号成分が、領域１６（図２には、領域１８はない）を通って逆方向に伝搬する間に、単一の偏光の向きをなすように２つの信号成分をそろえ（偏光ビームスプリッタ８の配向機能）、そして再び直交偏光する２つの信号成分を再結合して、ソース信号の元の任意の偏光配向を有する、元のソース信号を再生成した後、例えば、負荷のような出力に再結合した信号を送る。
【００３１】
図３には、偏光アライメント装置の別の代替例が示される。図３の場合、図１において参照番号８０により示された回転装置が、図３では参照番号６０により示されているという点を除いて、偏光アライメント装置３は、図１に関連して上述したコンポーネントのほぼ全てを含んでおり、図１に関連して上述した信号の全てを処理する。図３では、回転装置６０は、リフレクタ１４と１２との間に配置され、図１において参照番号１６により示された領域に配置される。
【００３２】
装置１と同様に、偏光アライメント装置３は、ソースから任意の偏光状態のソース信号を受け取り、ソース信号を、互いに直交偏光した２つの信号成分（偏光ビームスプリッタ８の配向によって規定される）に分割し、２つの信号成分が、領域１８（図３には、領域１６はない）を通って逆方向に伝搬する間に、単一の偏光の向きをなすように２つの信号成分をそろえ（偏光ビームスプリッタ８の配向機能）、そして再び直交偏光する２つの信号成分を空間的に重ね合わせて、ソース信号の元の任意の偏光配向を有する、元のソース信号を再生成した後、再結合した信号を負荷に送る。
【００３３】
装置１、装置２、または装置３の任意の１つと同様に、直交偏光した同じ波長（ソース信号の波長）の２つの入射信号は、２つの信号成分を有する、ソースからのソース信号として空間的に重ね合わせられて、処理されることができる。この場合、２つの信号成分は、互いに直交偏光しており、偏光がそろえられるが、領域１６および／または領域１８を通る伝搬方向によって識別可能になる。
【００３４】
装置１、装置２、または装置３と類似した装置を３辺だけで構成することができる。例えば、図１のリフレクタ１２と領域１６を除去し、リフレクタ１０および１４のアライメントをとり直して、リフレクタ１０と１４との間に信号経路を形成する。リフレクタ１０と１４との間の経路は、直角三角形の斜辺であり、領域１８は、この斜辺に沿って配置される。こうした構成は、偏光ビームスプリッタ８が９０度の角度で分離された２つのそれぞれの経路に沿って、２つの直交偏光信号成分を提供するので、直角三角形になる。
【００３５】
装置１、装置２、または装置３のような装置は、光信号またはマイクロ波信号との使用に構成され得る。光波長またはマイクロ波長での用途には、二分の一波長板回転子（例えば、２２）、ファラデー回転子（例えば、２４）、偏光ビームスプリッタ（例えば、８）、およびリフレクタ１０、１２、および１４が利用可能である。装置１、装置２、または装置３のような装置には、特に光信号およびマイクロ波信号の処理において、多くの用途がある。例えば、この装置によって、ある１つの偏光を有する信号に限って作用する反射吸収フィルタまたは透過吸収フィルタまたは非垂直入射透過・反射フィルタ（例えば、伝搬方向に無関係）が、任意の偏光信号をフィルタリングするように実施することが可能になる。また、この装置によって、それぞれ１つの方向にしか伝搬しない信号に変調を加える１対の進行波変調器（例えば、領域１６および領域１８に別々に配置される）を用いて、情報を２回伝送するために、２つの直交信号成分を別個に変調することも可能になる。この装置によって、領域１６および／または領域１８に配置されたアップヘテロダインコンバータまたはダウンヘテロダインコンバータを有利に使用して、信号の周波数変換を行うことが可能になる。
【００３６】
全ての周波数変換器と同様に、注意して、ポンプ信号（すなわち、局部発振器信号）を埋め込み、混合によって生じる中間周波数信号が抽出される。例えば、図４には、アップヘテロダインコンバータ装置４が示される。後述するように、非線形結晶１００が、リフレクタ１０と１２との間の図３において参照番号１８により示された領域に配置され、線路引伸ばし器が追加され、追加回路コンポーネントが追加されているという点を除いて、装置４は、図３に関連して上述したコンポーネントのほぼ全てを含み、図３に関連して上述した信号の全てを処理する。線路引伸ばし器の一例は、リフレクタ１１２および１１４を追加し、リフレクタ１４の考えられる再配置によって実現される構成である。しかしながら、線路引伸ばし器は、偏光ビームスプリッタ８からリフレクタ１２までの信号経路に沿った任意のポイントに追加され得る。リフレクタ１４、１１２、および１１４を適切に構成することによって、信号９６が偏光ビームスプリッタ８から出射する時点と、非線形結晶１００に到達する（信号５６として到達する）時点との間の遅延は、信号３２が偏光ビームスプリッタ８から出射する時点と、非線形結晶１００に到達する（水平偏光ソース信号３２の垂直偏光バージョン５２として到達する）時点との間の遅延に対して、任意に延ばしたり、または縮めたりすることができる。このように、信号３２および９６に対応する信号が、非線形結晶１００内の任意のポイントに到着する時点の時間的アライメントを任意にとることができる。実際、装置１、２、または３に同様の線路引伸ばし器を追加すると、信号３２および９６に対応する信号が、領域１６または領域１８に到着する時点の時間的アライメントを任意にとることもできる。
【００３７】
代表的な用途では、ソース信号は、一般に、１５３０〜１６２０ｎｍの波長を有する光信号であり、ポンプ信号は、一般に、７８０ｎｍのようなより短い波長を有する光信号である。非線形結晶１００で生じる混合によって、約５１９ｎｍの波長を有する和周波発生信号（ＳＦＧ信号）が生じる（この代表的な用途において考察されるポンプ信号およびソース信号の波長に関して）。ＳＦＧ信号の和周波数は、ソース信号の周波数とポンプ信号の周波数の和に等しい。同様に、ヘテロダイン混合は、図６に関連して後述するように、差周波発生信号（ＤＦＧ信号）を生成するように構成され得る。ＳＦＧおよびＤＦＧ信号は、ヘテロダイン信号と総称することができる。
【００３８】
一例において、非線形結晶１００は、周期的にポーリングされたニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）結晶である。ニオブ酸リチウム結晶は、固有の分極特性を有し、この場合、結晶の一方の端部が陽極によって特徴付けられ、他方の端部が陰極によって特徴付けられ、従って、それらの間に極性が画定される。ＰＰＬＮ結晶は、多くの層を有し、層間において周期的に極性方向が反転する。例えば、図６に示されるように、非線形結晶１００には、一般に、中心軸１９０（例えば、ポンプ信号およびソース信号が伝搬する経路とそろえられた軸）に対して垂直になるように画定され、中心軸に沿った軸方向のわずかな長さだけ離隔された層間平面を有する層が含まれる。「周期的にポーリングされた」という意味は、層の第１の半分が、陽極から陰極へのベクトルが上部から底部まで配向された状態で分極され（図６に示すように）、第１の半分に対して交互配置された、層の第２の半分が、陽極から陰極へのベクトルが底部から上部まで配向された状態で分極される（図６に示すように）ことである。
【００３９】
周期的にポーリングされた非線形結晶における分極層の空間的極反転率は、ソース信号、ポンプ信号、およびＳＦＧ信号の波長に選択的に依存する（すなわち、コヒーレントな混合によってＳＦＧ信号が生じるように）。任意の単一層における混合効果が弱いので、このように空間的極反転率を調整することによって、いくつかの層における弱い混合がコヒーレントに蓄積されることが可能になる。同時に、ポーリング率が差周波発生波長に対してランダムであるので、混合によって生じる差周波が、破壊的な相殺を受けやすい。差周波混合の生成物は、非コヒーレントに付加され、ミクサーノイズの一部になる。代案として、所望のヘテロダイン信号が差周波発生信号（ＤＦＧ信号）である設計の場合、周期的にポーリングされた非線形結晶における分極層の空間的極反転率は、ソース信号、ポンプ信号、およびＤＦＧ信号の波長に選択的に依存する（すなわち、コヒーレントな混合によってＤＦＧ信号が生じるように）。
【００４０】
上記の考察は、非線形結晶１００としてＰＰＬＮを使用しているが、さまざまな用途に他の非線形結晶を利用することもでき、その選択は、主として、混合されるべき信号の特性と、結晶の材料特性に依存する。例えば、他の非線形材料については、以下の表１を参照されたい。
【００４１】
【表１】
2004318145.tif 000003
【００４２】
図４において、装置４には、スプリッタ１０２と、ポンプ信号を提供するポンプも含まれる。リフレクタ１０および１２は、ソース信号の波長とほぼ等しい波長を有する信号を反射するが、リフレクタ１０および１２は、ポンプ信号の波長と等しい波長を有する信号に対しては実質的に透過的である。ソース信号、および空間的に重ね合わせられたポンプ信号は、非線形結晶１００内においてヘテロダイン混合を受け、和周波発生信号（ＳＦＧ信号）を生じる。代案として、この装置は、ＤＦＧ波長に合わせて空間的極反転率を調整することにより、差周波発生信号（ＤＦＧ信号）を生成し、非線形結晶においてＤＦＧ信号をコヒーレントに積分するように設計され得る。ＳＦＧ信号の周波数は、ソース信号の周波数とポンプ信号の周波数の和である。リフレクタ１０および１２は、ＳＦＧ信号（あるいは、他の設計の場合にはＤＦＧ信号）の波長と等しい波長を有する信号に対して実質的に透過的である。第１のスプリッタ１０２は、実際には、ポンプ信号の波長と等しい波長を有する信号に対して実質的に透過的であるが、ＳＦＧ信号（あるいは、他の設計の場合にはＤＦＧ信号）の波長とほぼ等しい波長を有する信号を反射する波長選択性リフレクタである。
【００４３】
図４において、ポンプからのポンプ信号は、第１のスプリッタ１０２を通り、リフレクタ１０を通り、非線形結晶１００を第１パスのポンプ信号として通り、リフレクタ１２を通り、等化器１０４（後述する）を通って伝搬し、ミラー１０６から逆反射される。逆反射したポンプ信号は、戻るように伝搬して、等化器１０４を通り、リフレクタ１２を通り、非線形結晶１００を第２パスのポンプ信号として通って戻る。
【００４４】
非線形結晶１００内において、第１パスのポンプ信号が信号５２と混合して、第１パスのＳＦＧ信号（または、他の設計の場合にはＤＦＧ信号）を生じる。非線形結晶１００内において発生した第１パスのＳＦＧ信号は、リフレクタ１２を通り、等化器１０４を通って伝搬し、ミラー１０６から逆反射される。逆反射した第１パスのＳＦＧ信号は、等化器１０４を通り、リフレクタ１２を通り、非線形結晶１００を通り、リフレクタ１０を通って、戻るように伝搬し、第１のスプリッタ１０２から偏向されて、フィルタ１０８を通り、例えば、図４に示されるような検出器１１０のような出力まで伝搬する。また、非線形結晶１００内において、第２パスのポンプ信号が信号５６と混合し、第２パスのＳＦＧ信号（または、他の設計の場合にはＤＦＧ信号）を生じる。非線形結晶１００内において発生した第２パスのＳＦＧ信号は、リフレクタ１０を通って伝搬し、第１のスプリッタ１０２から偏向されて、フィルタ１０８を通り、検出器１１０へと伝搬する。フィルタ１０８は、ＳＦＧ信号の波長と等しい波長を有する信号に対して透過的であるが、フィルタ１０８は、他の波長に等しい波長を有する信号に対して不透明であるか、またはそのような信号を反射する。
【００４５】
装置４のコンポーネントの波長依存減衰および他の効果のために、検出器１１０に達する第２パスのＳＦＧ信号のパワーは、検出器１１０に達する第１パスのＳＦＧ信号のパワーに対して差動的に減衰する可能性がある。等化器１０４は、こうした差動的な効果を補正する。第１パスのＳＦＧ信号は、等化器を２回通過する。第２パスのＳＦＧ信号は、等化器を通過しないが、等化器を２回通過する第２パスのポンプ信号に比例するように生成される。等化器は、ＳＦＧ信号とポンプ信号の異なる波長に対して差分減衰を示す、主として透過的な材料から構成される。第１パスおよび第２パスのＳＦＧ信号の検出器１１０において検出される相対的強度が、ＳＦＧ信号を導出する水平偏光ソース信号と垂直偏光ソース信号の相対的強度を正確に反映するように、ＳＦＧ信号波長における等化器による減衰、およびポンプ信号波長における等化器による減衰は、別々に制御される（例えば、波長選択性コーティングによって）。
【００４６】
本例の場合、ポンプ信号は、繰り返しパルス状のサンプリング信号である。代表的な用途において、ソース信号は、パルス化信号であり、この場合、パルス繰り返し率は、数十〜数百ギガヘルツの範囲内である。代表的な用途において、ポンプ信号は、一般に、パルス繰り返し数が、例えば、約１００フェムト秒のパルス持続時間で、毎秒５０００万パルスの繰り返し率を有する短い繰り返しサンプリングパルスのパルス列である（例えば、レーザからのような）。ポンプ信号は好適には、レーザ（または、他の光源、ただし一般には、モードロックレーザのようなレーザ）によって、装置４または装置５（図５）に送り込まれ、定義済みの偏光、定義済みの強度、および定義済みの波長を有するポンプ信号を提供するように制御される。
【００４７】
第１パスのポンプ信号の各パルス毎に、対応する第１パスのＳＦＧ信号パルスが発生する。第２パスのポンプ信号の各パルス毎に、対応する第２パスのＳＦＧ信号パルスが発生する。しかしながら、第１パスのＳＦＧ信号のパルスと第２パスのＳＦＧ信号の対応するパルスは、検出器１１０に同時に到達しない。装置４のコンポーネント、特に、非線形結晶１００は、信号をそれらの波長に従って時間的に分散する（すなわち、分散）。大半の用途において、ソース信号は、ポンプ信号よりも速く伝搬し、ポンプ信号は、ＳＦＧ信号よりも速く伝搬する。ミラー１０６の位置を所定位置に調整して、ミラー１０６から逆反射した後の、第１パスのＳＦＧ信号のパルスが、第２パスのＳＦＧ信号の対応するパルスの発生に用いられる第２パスのポンプ信号のパルスより先に、それと重なり合わないように、非線形結晶１００を戻るように通過するようにする。これによって、第２パスのポンプ信号と逆反射した第１パスのＳＦＧ信号との望ましくない混合が回避される。次に、線路引伸ばし器（リフレクタ１４、１１２、および１１４）を調整して、第２パスのＳＦＧ信号のパルスを生じる垂直ソース信号９６の部分が、第１パスのＳＦＧ信号の対応するパルスを生じる水平ソース信号３２の部分と時間的にそろえられるようにする。
【００４８】
第１パスのＳＦＧ信号からのパルスが、第２パスのＳＦＧ信号からの対応するパルスより後に、検出器１１０に到達して、パルスの時間的隔たりが提供されるので、第２パスの混合によって、第１パスのＳＦＧ信号が再混合されることはない。それにもかかわらず、時間的隔たりは極めてわずかであり、信号エネルギは、依然として検出器１１０によりサンプリングされ得る。
【００４９】
図５には、本発明の代替例が、ダウンヘテロダインコンバータ装置５として示される。装置５には、後述される追加の回路コンポーネントが追加され、ポンプ信号が連続波信号であるという点を除いて、図４に関連して上述したコンポーネントのほぼ全てを含んでおり、図４に関連して上述した信号の全てを処理する。考察される例において、生成されるヘテロダイン信号は、上述のＳＦＧ信号ではなく、差周波発生（ＤＦＧ）信号である。しかしながら、装置５は、ＳＦＧ波長に合わせて非線形結晶の空間的極反転率を調整することにより、ＳＦＧ信号を発生し、本教示に従って、非線形結晶においてＳＦＧ信号をコヒーレントに積分するように設計され得る。
【００５０】
装置５の場合、図４に示された第１のスプリッタ１０２が、図５の第１のスプリッタ１３０（配向が異なる）に置換されている。スプリッタ１３０は、ＤＦＧ信号の波長とほぼ等しい波長を有する信号を反射するが、ポンプ信号の波長と等しい波長を有する信号に対して実質的に透過的である。
【００５１】
リフレクタ１２と非線形結晶１００との間に、第２のスプリッタ１３２が追加される。スプリッタ１３２は、ＤＦＧ信号の波長とほぼ等しい波長を有する信号を反射するが、ポンプ信号の波長およびソース信号の波長に等しい波長を有する信号に対して実質的に透過的である。
【００５２】
リフレクタ１３４は、ＤＦＧ信号の波長にほぼ等しい波長を有する信号を反射するために追加されており、リフレクタ１３４は、他の波長の信号に対して、実質的に透過的であるか、反射するか、または吸収しても、しなくてもよい。
【００５３】
９０度偏光回転子１３６は、ＤＦＧ信号の波長と等しい波長を有する信号について、信号の偏光を９０度回転させるために追加される。信号の伝搬が一方向であり、回転の必要性がＤＦＧ信号の波長における信号の場合に限られるので、任意の種類の回転子（例えば、四分の一波長板回転子）を使用することができる。
【００５４】
スプリッタ１３０から反射した信号１４８と回転子１３６からの信号１４６を結合して、信号１５０を生じさせるために、偏光ビームコンバイナ１３８（例えば、コンバイナとして動作させられるスプリッタ）が配置される。偏光ビームコンバイナ１３８が、ＤＦＧ信号の波長と等しい波長で動作するという点を除いて、偏光ビームコンバイナ１３８は、偏光ビームスプリッタ８と類似する（すなわち、垂直偏光信号は、偏光ビームスプリッタによって反射され、水平偏光信号は、偏光ビームスプリッタを通って伝搬する）。
【００５５】
図５のフィルタ１４０は、図４のフィルタ１０８をただ単に再配置しただけである。両方とも、ヘテロダイン信号に等しい波長の信号を通過させ、他の波長の信号を阻止するか、または減衰させる。上述の装置４の場合、ヘテロダイン信号はＳＦＧ信号であり、装置５の場合、ヘテロダイン信号はＤＦＧ信号である。しかしながら、本教示によれば、装置４は、ＤＦＧ信号を生じるように設計されることができ、装置５は、ＳＦＧ信号を生じるように設計され得る。
【００５６】
動作時、第１パスのポンプ信号によって、第１パスのＤＦＧ信号が発生し、第２のスプリッタ１３２によって反射されて、第１パスのＤＦＧ信号１４２（垂直偏光信号）になる。第１パスのＤＦＧ信号１４２は、ヘテロダイン信号リフレクタ１３４によって反射されて、偏光回転子１３６を通って伝搬し、回転した第１パスのＤＦＧ信号１４６（水平偏光信号）になる。第２パスのポンプ信号によって、第２パスのＤＦＧ信号が発生し、リフレクタ１０を通って伝搬して、第１のスプリッタ１３０によって反射され、第２パスのＤＦＧ信号１４８（垂直偏光信号）になる。第２パスのＤＦＧ信号１４８は、偏光ビームスプリッタによってフィルタ１４０の方へ反射され、回転した第１パスのＤＦＧ信号１４６（水平偏光信号）は、フィルタ１４０の方へと偏光ビームコンバイナ１３８を通過する。第２パスのＤＦＧ信号１４８は、偏光ビームコンバイナ１３８において、回転した第１パスのＤＦＧ信号１４６と空間的に重なり合い、両方とも、フィルタ１４０を通って、図５に示された増幅器のような出力の方へ伝搬する。
【００５７】
ソース信号の２つの信号成分が、第１パスおよび第２パスのポンプ信号と時間的に適正にそろった状態で非線形結晶１００に到達することを保証するために、線路引伸ばし器が使用される。リフレクタ１３４、回転子１３６、および偏光ビームコンバイナ１３８が、スプリッタ１３０、１３２に近づけられるか、またはスプリッタ１３０、１３２から遠ざけられて、ＤＦＧ信号の２つの信号成分が時間的に再度そろえられる。
【００５８】
装置５の場合、第１パスのＤＦＧ信号も、第２パスのＤＦＧ信号も等化器１０４を通過しない。図５において、等化器１０４は、ポンプ信号の波長の信号に対する単なる制御減衰器とすることができる。第１パスのＤＦＧ信号の強度は、第１パスのポンプ信号の強度に比例し、第２パスのＤＦＧ信号の強度は、第２パスのポンプ信号の強度に比例する。等化器１０４は、第１パスのポンプ信号に対して第２パスのポンプ信号を任意の所定量だけ減衰させることができる。代案として、あるいはそれと組み合わせて、第２のスプリッタ１３２から、ヘテロダイン信号リフレクタ１３４を通り、９０度回転子１３６を通って、偏光ビームコンバイナ１３８に至る経路の途中に、第２パスのＤＦＧ信号に対して第１パスのＤＦＧ信号を減衰させる減衰器（不図示）を配置してもよい。このように、ＤＦＧ信号１４８および１４６の強度を等しくすることができる。
【００５９】
装置５の場合、連続（非パルス化）信号のヘテロダイン混合が可能である。こうした装置は、例えば、光信号の波長分割多重に用途を見出すことができる。混合は、ソース信号の変調をＤＦＧ信号の変調に忠実に再現するコヒーレントプロセスである。装置５の出力は、フィルタ１４０によってフィルタリングされ、ＤＦＧ信号だけが伝搬する。ＤＦＧ信号は、次に、適切に設計された偏光無依存増幅器（例えば、エルビウムドープファイバ増幅器）で増幅され得る。
【００６０】
図１〜図５の装置はいずれも、さまざまな有用な態様で信号を処理する。一例として図１を参照すると、ソース信号は、偏光ビームスプリッタ８において、垂直偏光成分９６と水平偏光成分３２に分割される。水平偏光成分が、第１の回転装置２０を通って伝搬し、水平偏光成分３２の垂直偏光バージョン３４が得られる。垂直偏光バージョン３４が、領域１８および／または領域１６を通り、そして第２の回転装置（例えば、８０または６０（図３〜図５））を通って伝搬し、垂直偏光バージョン３４の水平偏光バージョン（９４または９２（図３〜図５））が得られる。水平偏光バージョン（９４または９２（図３〜図５））は、次に、偏光ビームスプリッタ８を通過して、負荷に入射する。
【００６１】
垂直偏光成分９６は、第２の回転装置（８０または６０（図３〜図５））を通って伝搬し、第１の垂直偏光のままのバージョン（７６または７８）が得られる。第１の垂直偏光のままのバージョン（７６または７８）は、領域（１８および／または１６）を通り、そして第１の回転装置２０を通って伝搬し、第２の垂直偏光のままのバージョン３８が得られる。第２の垂直偏光のままのバージョン３８が、偏光ビームスプリッタ８から反射されて、負荷に入射する。
【００６２】
水平偏光成分３２が、第１の回転装置２０を通って伝搬する場合、その偏光は９０度回転する。第１の垂直偏光のままのバージョン（７６または７８）が、第１の回転装置２０を通って伝搬する場合、その偏光は回転しないままである。
【００６３】
水平および垂直偏光成分を逆方向に伝搬させる場合、領域１６および／または領域１８の通過時に、所定の時間オフセットに合わせて、水平偏光成分の垂直偏光バージョンと第１の垂直偏光のままのバージョンを時間的にそろえるのに役立つ場合が多い。これは、リフレクタ１４、１１２、および１１４を含む線路引伸ばし器または等価物を利用することによって達成される。所定の時間オフセットによって、反時計廻りソース信号と第１パスのポンプ信号との時間的アライメントが、時計廻りソース信号と第２パスのポンプ信号との時間的アライメントと同じになるように調整される。
【００６４】
２つの偏光成分のヘテロダイン変換は、領域１８に配置された非線形結晶１００を介して、水平偏光成分３２の垂直偏光バージョン５２を伝搬させ、且つ逆方向に第１の垂直偏光のままのバージョン５６を伝搬させることによって達成される。第１の偏光成分のヘテロダイン変換は、水平偏光成分の垂直偏光バーションが非線形結晶を通って伝搬するのと同じ方向に、非線形結晶１００を介して第１パスのポンプ信号を伝搬させ、第１パスのヘテロダイン信号を生じさせることによって達成される。第２の偏光成分のヘテロダイン変換は、第１の垂直偏光のままのバージョン５６が非線形結晶を通って伝搬するのと同じ方向に、非線形結晶を介して第２パスのポンプ信号を伝搬させ、第２パスのヘテロダイン信号を生じさせることによって達成される。
【００６５】
垂直偏光バージョン５２は、非線形結晶１００が配置されている領域１８を通って伝搬し、第２のソース信号リフレクタ１２から反射され、そして、第２の回転装置（例えば、６０）を通って伝搬する。第２パスのヘテロダイン信号は、反射されなかった第２パスのヘテロダイン信号として、第１のソース信号リフレクタ１０を通って伝搬し、反射されなかった第２パスのヘテロダイン信号は、偏向した第２パスのヘテロダイン信号（図５の１４８）として、第１のスプリッタ１０２（または、図５の１３０）によって偏向させられる。
【００６６】
図４の場合、第１パスのヘテロダイン信号は、第２のソース信号リフレクタ１２を通って伝搬し、ミラー１０６によって、第１の逆反射した第１パスのヘテロダイン信号として逆反射される。第１の逆反射した第１パスのヘテロダイン信号は、第２のソース信号リフレクタ１２を通り、非線形結晶１００を通り、第１のソース信号リフレクタ１０を通って、第２の逆反射した第１パスのヘテロダイン信号として伝搬する。第２の逆反射した第１パスのヘテロダイン信号は、偏向した第１パスの逆反射ヘテロダイン信号として、第１のスプリッタ１０２によって偏向させられる。偏向した第１パスの逆反射ヘテロダイン信号と、偏向した第２パスのヘテロダイン信号は、両方とも、ヘテロダイン信号フィルタ１０８においてフィルタリングされて、検出器１１０へと伝搬する。
【００６７】
偏向した第１パスの逆反射ヘテロダイン信号と偏向した第２パスのヘテロダイン信号は、等化器１０４によって等化される。
【００６８】
図５の場合、第１パスのヘテロダイン信号は、第２のスプリッタ１３２によって偏向させられて、信号１４２になり、ヘテロダイン信号リフレクタ１３４によって反射されて、信号１４４になり、９０度回転子１３６によって偏光が９０度回転して、回転した第１パスのヘテロダイン信号１４６になる。回転した第１パスのヘテロダイン信号１４６および偏向した第２パスのヘテロダイン信号１４８（スプリッタ１３０によって偏向させられた）は、偏光ビームコンバイナ１３８において結合される。コンバイナ１３８は、スプリッタ８と原理的に類似するが、２つの直交偏光信号を結合するように働き、ヘテロダイン信号の波長で機能するように構成される。有利な点は、回転した第１パスのヘテロダイン信号１４６と偏向した第２パスのヘテロダイン信号１４８の強度は、それらがコンバイナ１３８に入射する時までに等しくされていることである。
【００６９】
混合に関する新規な装置と方法の好適な実施形態を説明してきたが（その説明は、制限のためではなく、例証を意図している）、上述の教示に鑑みて、修正および変更を行うことが可能であるという点に留意されたい。例えば、偏光ビームスプリッタ８で生じる信号は、垂直偏光成分および水平偏光成分として説明されているが、これらの呼称は任意であり、２つの信号は実際には、スプリッタ８の配向によって規定される、ソース信号の２つの直交するように出射する信号である。従って、理解されるように、開示された本発明の特定の実施形態に変更を加えることは可能であり、それらは添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態の概略図である。
【図２】図１の実施形態の代替案である本発明の実施形態の概略図である。
【図３】図１の実施形態の代替案である本発明の実施形態の概略図である。
【図４】非線形結晶を含む代替の実施形態の概略図である。
【図５】非線形結晶を含む代替の実施形態の概略図である。
【図６】周期的にポーリングされた非線形結晶の概略図である。
【符号の説明】
【００７１】
8  偏光ビームスプリッタ
10、12、14  リフレクタ
16、18  領域
20  偏光回転装置
22  可逆性回転子
24  非可逆性回転子
60、80  偏光回転装置
100  非線形結晶
102  スプリッタ
112、114  線路引伸ばし器
130  スプリッタ
【図１】
2004318145.tif 000004
【図２】
2004318145.tif 000005
【図３】
2004318145.tif 000006
【図４】
2004318145.tif 000007
【図５】
2004318145.tif 000008
【図６】
2004318145.tif 000009